CN111670343A - 科里奥利测量换能器和科里奥利测量设备 - Google Patents

科里奥利测量换能器和科里奥利测量设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及科里奥利测量设备(1)的科里奥利测量传感器(10)以及用于检测流过该科里奥利测量设备的至少一个测量管的介质的质量流量或密度的科里奥利测量设备，包括：至少一个测量管(11)，该至少一个测量管包括入口(11.1)和出口(11.2)并且被设计成在入口和出口之间输送介质；至少一个激励器(12)，该至少一个激励器被设计成导致至少一个测量管振荡；至少一个传感器(13)，该至少一个传感器被设计成检测至少一个测量管的振荡的偏转；其中，至少一个激励器以及至少一个传感器分别具有线圈装置(14)并且分别具有磁体装置(15)，该线圈装置(14)具有至少一个线圈(14.1)，并且磁体装置和线圈装置可相对于彼此移动，本发明的特征在于：至少一个激励器或至少一个传感器具有被设计成使得激励器或传感器的温度可测量的集成的温度测量设备(14.3)。

Description

科里奥利测量换能器和科里奥利测量设备
技术领域
本发明涉及一种科里奥利测量换能器和一种具有集成在传感器或激励器中的温度测量设备的科里奥利测量设备。
背景技术
科里奥利测量设备利用以下事实：与没有流量的振荡相比，外加在振荡管上的振荡以特性的方式根据介质通过振荡管的流量而被修改。
这些振荡的外加和记录分别借助于激励器和传感器完成。由于振荡管的振荡行为也受其温度和温度分布的影响，因此应用记录温度或温度分布的附加的温度传感器；参见，例如，DE102015120087A1。
附加温度传感器的布置增加了制造的复杂性和对科里奥利测量设备的故障的敏感性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种科里奥利测量换能器以及科里奥利流量测量设备，在这种情况下，温度传感器以稳固的方式被集成。
该目的通过如独立权利要求1中限定的科里奥利测量换能器以及如独立权利要求15中限定的科里奥利测量设备来实现。
本发明的用于科里奥利测量设备的科里奥利测量换能器，该科里奥利测量设备用于记录流过科里奥利测量设备的至少一个测量管的介质的质量流量或密度，该科里奥利测量换能器包括：
至少一个测量管，该至少一个测量管具有入口和出口，并适于在入口和出口之间输送介质；
至少一个激励器，该至少一个激励器适于激励至少一个测量管以执行振荡；
至少一个传感器，该至少一个传感器适于记录至少一个测量管的振荡的偏转；
其中，至少一个激励器以及至少一个传感器在每种情况下具有线圈装置以及在每种情况下具有磁体装置，该线圈装置在每种情况下具有至少一个线圈，其中，该磁体装置和该线圈装置可以相对彼此移动，
其中，至少一个激励器或至少一个传感器具有集成的温度测量设备，该温度测量设备适于使激励器或传感器的温度可测量。
由于集成的温度测量设备，温度测量设备与电子测量/操作电路的电连接可以布置在连接电缆中，在该电缆中还布置了激励器或传感器的电连接。以这种方式，可以节省测量换能器中的电缆，并且借助于至少一个激励器或传感器来记录振荡管的温度或温度分布。
在一个实施例中，线圈装置包括具有至少一个印刷电路板层的印刷电路板，其中线圈施加在印刷电路板层的至少第一面上，并且其中温度测量设备具有导电材料的电阻测量部分，该电阻测量部分被施加在印刷电路板层的至少第一面和/或除第一面之外的至少第二面上。
例如，可以将印刷电路板或磁体装置固定到测量管，其中，将磁体装置或印刷电路板平移和旋转地固定，或安装在第二测量管或反振荡装置上。在前一种情况下，印刷电路板直接记录测量管的温度，而在第二种情况下，印刷电路板经由来自磁体装置的热辐射至少部分地间接记录测量管的温度。在平移和旋转固定的磁体装置或印刷电路板的情况下，磁体装置或印刷电路板例如可以经由科里奥利测量设备的支撑管来固定，其中，该支撑管的本征频率与测量管的本征频率不同，并且因此不会发生振荡耦合。
在一个实施例中，印刷电路板是多层印刷电路板，并且包括多个印刷电路板层，该多个印刷电路板层被堆叠并经由其面与相邻的印刷电路板层连接，
其中，线圈具有多个子线圈和两个线圈触点，该子线圈被布置在不同的第一面上，其中，线圈触点被布置在线圈的端部，并且其中，印刷电路板具有第一通孔，该第一通孔适于将邻接的子线圈彼此电连接，
其中，电阻测量部分具有至少两个测量部分触点。
由于使用多层印刷电路板，与由一个印刷电路板层组成的印刷电路板相比，线圈可以具有更大的电感，该特征显著提高激励器或传感器的功率。
在一个实施例中，电阻测量部分具有比线圈的电感小至少10倍，并且特别地小至少50倍，并且优选地小至少200倍的电感。以这种方式，可以最小化线圈和电阻测量部分的相互影响，这意味着因此提高激励器或传感器的功率。
在一个实施例中，电阻测量部分的第一部分被布置在第一面或第二面上，其中，第一部分被实施为至少在某些区域中是曲折形的。以这种方式，可以减小电阻测量部分的电感并且优化电阻测量部的电阻，以便提高测量精度。
在一个实施例中，磁体装置包括至少一个永磁体，该永磁体具有至少一个区域，该区域在线圈轴线的方向上相对于线圈偏移。以这种方式，永磁体可以垂直或平行于线圈轴线移动，以便在线圈中感应出电压，或者借助于经由线圈产生的磁场施加力。
在一个实施例中，线圈和/或电阻测量部分借助于蚀刻在相应的面上产生。
在一个实施例中，限定线圈的导电迹线和电阻测量部分具有小于200微米，并且特别地小于100微米，并且优选地小于70微米的宽度。减小导电迹线的宽度使得能够增加线圈和电阻测量部分的长度。以这种方式，存在更大的灵活性以优化线圈的电感和电阻测量部分的电阻。
在一个实施例中，测量管的至少一个激励器和至少一个传感器或至少两个激励器或至少两个传感器具有集成的温度测量设备，
由此测量管的空间温度分布是可确定的，以便相应的测量管的振荡行为是可确定的。
了解温度使得能够校正流过测量管的介质的流量或密度确定。
在一个实施例中，流量测量设备包括具有支撑管腔的支撑管，该支撑管腔至少部分地适于容纳至少一个测量管。
在一个实施例中，激励器的线圈适于在相关联的磁体装置上施加力，并且其中传感器的磁体装置适于在相关联的线圈装置的线圈中感应出电压。
在一个实施例中，每个测量管至少部分地弯曲，并且其中每个测量管的弯曲在测量管的静止状态下限定平面。
其中，至少一个激励器适于激励测量管，以借助于使测量管的弯曲垂直于平面的偏转来执行振荡。
在一个实施例中，测量换能器包括两个歧管，其中，在测量换能器的上游端上的第一歧管适于接收从管道流入测量换能器的介质并将该介质输送到至少一个测量管的入口，
其中，第二歧管适于接收从至少一个测量管的出口排出的介质并将该介质输送回管道中。
在一个实施例中，测量换能器包括两个过程连接件，特别是法兰，其适于将测量换能器连接到管道中。
在一个实施例中，磁体装置与相关联的测量管机械连接，并且其中，线圈相对于入口和出口平移以及旋转地固定。
本发明的科里奥利测量设备包括：
上述变体之一中所定义的科里奥利测量换能器；
电子测量/操作电路，其中，电子测量/操作电路适于向线圈供电，并且在给定情况下还向相关联的温度测量设备供电，其中向线圈以及温度测量设备的供电借助于单独的电连接或借助于多路复用来完成，
其中，传感器或激励器的至少一个电连接借助于电缆路径延伸到电子测量/操作电路，
其中，电子测量/操作电路进一步适于确定并提供流量测量值和/或密度测量值。
附图说明
现在将基于在附图中呈现的实施例的示例来描述本发明，其附图如下所示：
图1示例性地示出具有包括本发明的激励器和传感器的科里奥利测量换能器的示例的科里奥利测量设备；
图2是本发明的激励器或传感器的示例的印刷电路板的示意性平面图，以及
图3a)至3c)是本发明的激励器或传感器的实施例的示例的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于测量流过测量设备的测量管11的介质的流量或密度的科里奥利测量设备1，该科里奥利测量设备1包括测量换能器10以及连接到该测量换能器的电子壳体80，电子测量/操作电路77被布置在该电子壳体中以用于操作激励器12和传感器13并且用于提供介质的流量和/或密度测量值。测量换能器10包括具有支撑管腔15.1的支撑管15，该支撑管腔中布置有两个测量管11。支撑管在其端部包括过程连接件17，特别是法兰17.1形式的过程连接件，借助于该过程连接件17，科里奥利测量设备可以集成到管道(未示出)中。在过程连接件的区域中，测量换能器10分别包括歧管16，这里是Y形件，其中指向上游的歧管16适于接收从管道进入测量换能器的介质，并且将其均匀分布到两个测量管的入口11.1。指向下游的第二歧管16.2适于接收从测量管的出口11.2流出的介质，并将其返回到管道中。设置至少一个激励器12和至少一个传感器13以激励测量管11分别执行振荡和记录振荡。作为在此示出的科里奥利测量设备的实施例的替代，测量设备也可以仅具有一个测量管或甚至四个测量管，其中，例如，也可以仅将测量管容纳在支撑管腔15.1的一部分中。如此处所示的具有弯曲的测量管的实施例提供了一种选择，而具有直的测量管的实施例是另一种选择。至少一个激励器以及至少一个传感器在每种情况下具有线圈装置14(参见图2)以及在每种情况下具有磁体装置14.2(参见图3a)至图3c))，该线圈装置14在每种情况下具有至少一个线圈14.1，其中磁体装置和线圈装置可相对于彼此移动。然后，在这种情况下，将传感器的线圈装置和磁体装置布置在测量换能器中，使得至少一个测量管的振荡引起线圈装置和磁体装置之间的相对移动。由此引起的感应电压可以被记录为测量信号，并由电子测量/操作电路77进行评估。相反，在激励器的情况下，向线圈施加电压在线圈装置和磁体装置之间产生作用力，该作用力用于激发测量管振荡。通过提供本发明的至少一个传感器12或激励器13(参见图2和图3a)至图3c))，至少一个测量管的温度可以借助于传感器或激励器确定，以便以这种方式确定测量管的振荡特性，其中需要更少的电缆来产生电子测量/操作电路77与传感器或激励器之间的电连接。通过提供本发明的多个元件，其中元件是传感器或激励器，可以记录至少一个测量管的空间温度分布，并且因此可以记录测量管的振动特性的更多细节。
图2以缩小的比例示出了本发明的具有带有线圈14.1的印刷电路板14.4的线圈装置14的示意性平面图A以及示意性侧视图S。在这种情况下，印刷电路板包括多个印刷电路板层14.41，该多个印刷电路板层14.41分别具有第一面14.411和第二面14.412。线圈包括多个子线圈14.11，该多个子线圈14.11布置在不同的面上并且借助于通孔14.5电连接。线圈在其端部分别包括线圈触点14.12，借助于该线圈触点可以使线圈经由电连接19与电子测量/操作电路接触。如此处所示，线圈触点可以与通孔14.5连接，以便产生子线圈端部的电接触。除了线圈14.1之外，本发明的印刷电路板14.4还包括集成的温度测量设备14.3，如此处所示，该集成的温度测量设备14.3可以是具有测量部分触点14.311的电阻测量部分14.31。等效于线圈触点，测量部分触点适于经由电连接19将电子测量/操作电路与电阻测量部分进行连接。电阻测量部分可以如此处所示仅布置在一个面上，或者与线圈一样，在多个面上延伸。在这种情况下，电阻测量部分有利地是曲折的，以便减小电阻测量部分的电感，并且因此减小线圈的影响。作为在此示出的实施例的替代，印刷电路板也可以仅具有一层并且/或者线圈可以仅布置在一个面上。在这种情况下，电连接19有利地组合在一个电缆路径20中。
图3a)至图3c)通过示例的方式示意性地示出了线圈装置14和磁体装置15相对于彼此的移动。例如，诸如在a)和b)中所示的实施例的示例中示出的，磁体装置15可以平行于与印刷电路板的面平行的平面E移动。在这种情况下，磁体装置可以部分地邻接印刷电路板的顶面和底面，如b)所示。磁体装置也可以垂直于平面E移动，参见c)。
参考字符列表
1 科里奥利测量设备
10 科里奥利测量换能器
11 测量管
11.1 入口
11.2 出口
11.3 弯曲
12 激励器
13 传感器
14 线圈装置
14.1 线圈
14.11 子线圈
14.12 线圈触点
14.3 集成的温度测量设备
14.31 电阻测量部分
14.311 测量部分触点
14.312 电阻测量部分的第一部分
14.4 印刷电路板
14.41 印刷电路板层
14.411 第一面
14.412 第二面
14.5 通孔
15 磁体装置
15.1 永磁体
16 支撑管
16.1 支撑管腔
17 歧管
17.1 第一歧管
17.2 第二歧管
18 过程连接件
18.1 法兰
19 电连接
20 电缆路径
77 电子测量/操作电路
80 电子壳体
A 平面图
S 侧视图

Claims (15)

1.一种用于科里奥利测量设备(1)的科里奥利测量换能器(10)，所述科里奥利测量设备用于记录流过所述科里奥利测量设备的至少一个测量管的介质的质量流量或密度，所述科里奥利测量换能器包括：
所述至少一个测量管(11)，所述至少一个测量管具有入口(11.1)和出口(11.2)，并适于在所述入口和所述出口之间输送所述介质；
至少一个激励器(12)，所述至少一个激励器适于激励所述至少一个测量管以执行振荡；
至少一个传感器(13)，所述至少一个传感器适于记录所述至少一个测量管的所述振荡的偏转；
其中，至少一个激励器以及至少一个传感器在每种情况下具有线圈装置(14)并且在每种情况下具有磁体装置(14.2)，所述线圈装置在每种情况下具有至少一个线圈(14.1)，其中，所述磁体装置和所述线圈装置可相对彼此移动，
其特征在于：至少一个激励器或至少一个传感器具有集成的温度测量设备(14.3)，所述集成的温度测量设备用于视情况而测量所述激励器或所述传感器的温度。
2.根据权利要求1所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述线圈装置包括具有至少一个印刷电路板层(14.41)的印刷电路板(14.4)，其中，所述线圈被施加在印刷电路板层的至少第一面(14.411)上，并且
其中，所述温度测量设备具有导电材料的电阻测量部分(14.31)，所述电阻测量部分被施加在印刷电路板层的至少第一面(14.411)和/或除所述第一面之外的至少第二面(14.412)上。
3.根据权利要求2所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述印刷电路板是多层印刷电路板，并且包括多个印刷电路板层(14.41)，所述多个印刷电路板层被堆叠并经由它们的面与相邻的印刷电路板层连接，
其中，所述线圈具有多个子线圈(14.11)和两个线圈触点(14.12)，所述子线圈被布置在不同的第一面上，其中所述线圈触点(14.12)被布置在所述线圈的端部，并且其中所述印刷电路板具有第一通孔(14.5)，所述第一通孔适于将邻接的子线圈彼此电连接，
其中，所述电阻测量部分具有两个测量部分触点(14.311)。
4.根据权利要求2或3所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述电阻测量部分(14.31)具有电感，所述电感比所述线圈的电感小至少10倍，并且特别地小至少50倍，并且优选地小至少200倍。
5.根据权利要求4所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述电阻测量部分(14.312)的第一部分被布置在第一面或第二面上，其中，至少所述第一部分至少在某些区域中被实施为曲折形的。
6.根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述磁体装置(14.2)包括至少一个永磁体(14.21)，所述永磁体具有至少一个区域，所述至少一个区域在线圈轴线的方向上相对于所述线圈偏移。
7.根据权利要求2至6中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述线圈和/或所述电阻测量部分尤其借助于蚀刻或印刷或丝网印刷或光化学地在相应的面上产生。
8.根据权利要求2至7中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，限定所述线圈的导电迹线和所述电阻测量部分具有小于200微米，并且特别地小于100微米，并且优选地小于70微米，的宽度。
9.根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，测量管的至少一个激励器和至少一个传感器或至少两个激励器或至少两个传感器具有集成的温度测量设备，
其中，所述测量管的空间温度分布是可确定的，以便相应的测量管的振荡行为是可确定的。
10.根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述测量换能器包括具有支撑管腔(16.1)的支撑管(16)，所述支撑管腔至少部分地适于容纳所述至少一个测量管。
11.根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，激励器的所述线圈适于在相关联的磁体装置上施加力，并且其中，传感器的所述磁体装置适于在相关联的线圈装置的线圈中感应出电压。
12.根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述测量换能器包括两个歧管(17)，其中，在所述测量换能器的上游端上的第一歧管(17.1)适于接收从管道流入所述测量换能器的介质并将所述介质输送到所述至少一个测量管的所述入口，
其中，第二歧管(17.2)适于接收从所述至少一个测量管的出口流出的介质并将所述介质输送回所述管道。
13.根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述测量换能器包括两个过程连接件(18)，特别是法兰(18.1)，所述过程连接件适于将所述测量换能器连接到管道中。
14.根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量换能器，
其中，所述磁体装置与相关联的测量管机械地连接，并且其中，所述线圈装置相对于所述入口和所述出口平移以及旋转地固定。
15.一种科里奥利测量设备(1)，包括：
根据前述权利要求中的一项所述的科里奥利测量换能器(10)；
电子测量/操作电路(77)，其中，所述电子测量/操作电路适于向所述线圈供电，并在给定情况下向相关联的温度测量设备供电，其中，向所述线圈以及所述温度测量设备的供电借助于单独的电连接(19)或借助于复用来完成，
其中，传感器或激励器的至少一个电连接(19)借助于电缆路径(20)延伸到所述电子测量/操作电路，
其中，所述电子测量/操作电路进一步适于确定流量测量值和/或密度测量值，以及
其中，所述测量设备特别是具有用于容纳所述电子测量/操作电路的电子壳体(80)。
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