CN111712702A - 溶解监测方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种振动计（5、200），其具有驱动器（104、202）和可由驱动器（104、202）振动的振动构件（103、103'、204）。至少一个敏感元件传感器（105、105'、209）被配置成检测振动构件（103、103'、204）的振动。计量表电子器件（20）包括：被配置成从至少一个敏感元件传感器（105、105'、209）接收振动响应的接口（301）、以及耦合到接口（301）的处理系统（303）。处理系统（303）被配置成测量驱动器（104、202）的驱动增益（306），并且基于驱动增益（306）来确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

Description

溶解监测方法和装置

技术领域

本发明涉及振动计，并且更特别地涉及用于监测溶质在溶剂中的溶解的方法和装置。

背景技术

密度计在本领域中一般是已知的，并且被用来测量流体的密度。流体可以包括液体、气体、具有悬浮颗粒和/或夹带气体的液体或其组合。振动密度计通常通过检测在存在待测量的流体材料的情况下振动的振动元件的运动来操作。可以通过处理从与振动元件相关联的运动换能器接收到的测量信号来确定与流体材料相关联的属性，诸如密度、粘度和温度等等。振动元件系统的振动模式一般受振动元件和周围流体材料的组合质量、刚度和阻尼特性影响。

振动密度计和科里奥利流量计一般是已知的，并且被用来测量与流经流量计中的导管或包含密度计的导管的材料有关的质量流量和其他信息。示例性流量计在美国专利4,109,524、美国专利4,491,025和Re 31,450中公开，它们全部授予J.E. Smith等人。这些流量计包含具有笔直或弯曲配置的一个或多个导管。例如，科里奥利质量流量计中的每个导管配置具有一组自然振动模式，该振动模式可以属于简单的弯曲、扭转或耦合类型。每个导管可以被驱动以在优选模式下振荡。某些类型的质量流量计、尤其是科里奥利流量计能够以实行密度的直接测量的方式来操作，以通过质量对密度的商来提供体积信息。参见例如授予Ruesch的美国专利No.4,872,351，其针对使用科里奥利流量计来测量未知多相流体密度的净油计算机。授予Buttler等人的美国专利No.5,687,100教导了一种科里奥利效应密度计，该密度计在作为振动管密度计操作的质量流量计中校正质量流率效应的密度读数。

材料从流量计的入口侧上的所连接的管道流到流量计中，被引导通过(一个或多个)导管，并且通过流量计的出口侧离开流量计。振动系统的自然振动模式部分地由导管和在导管内流动的材料的组合质量来限定。

振动密度计的另一个示例根据振动元件原理进行操作，其中，该元件是细长的音叉或类似的结构，该音叉或结构浸入正进行测量的液体中。常规的音叉由通常具有扁平或圆形横截面的两个尖齿组成，这两个尖齿被附接到横梁，该横梁进一步被附接到安装结构。由驱动器(诸如，压电晶体)将音叉激发成振荡，该驱动器例如内部固定在第一尖齿的根部处。由固定在第二尖齿的根部处的第二压电晶体来检测振荡频率。换能器传感器可以以其第一自然共振频率、通过位于计量表电子器件上的放大器电路而被驱动，该第一自然共振频率被周围流体修改。

当该叉浸入流体中并且以其共振频率被激发时，该叉将经由其尖齿的运动使流体移动。振动的共振频率受这些表面所推动的流体的密度的强烈影响。根据公知的原理，尖齿的共振频率将与接触导管的流体的密度相反地变化。

经由振动计驱动器所连接的计量表电子器件生成驱动信号来操作该驱动器，并且还通过从敏感元件（pickoff）接收到的信号来确定过程材料的密度和/或其他属性。驱动器可以包括许多公知布置中的一种，诸如压电驱动器或具有相对的驱动线圈的磁体。向驱动器传递交流电以用于使（一个或多个）导管以期望的幅值和频率进行振动。本领域中还已知的是，以非常类似于驱动器布置的布置来提供敏感元件。然而，当驱动器接收到引发运动的电流时，敏感元件可以使用由驱动器提供的运动来感应电压。由敏感元件测量的时间延迟的量值非常小；通常是以纳秒为单位测量的。因此，有必要使换能器输出非常准确。

其他样式的振动密度计可以包括圆柱形振动构件，使该圆柱形振动构件暴露于被测试流体。振动密度计的一个示例包括悬臂式安装的圆柱形导管，其中入口端耦合到现有管道或其他结构，并且其中出口端自由振动。导管可以振动并且共振频率可以被测量，这允许确定被测试流体的密度。

提供了一种利用密度测定法的用于监测、尤其是在批量混合操作中监测溶质的溶解的方法和装置。利用振动元件密度计来监测混合操作。可以提供具有再循环回路的系统，其中利用振动构件密度计来测量溶质溶解。

发明内容

根据实施例，提供了一种振动计。该振动计包括：驱动器、可由驱动器振动的振动构件、以及被配置成检测振动构件的振动的至少一个敏感元件传感器。提供了计量表电子器件，该计量表电子器件包括：接口，其被配置成从至少一个敏感元件传感器接收振动响应；以及耦合到该接口的处理系统，该处理系统被配置成测量驱动器的驱动增益，以及基于驱动增益中的改变来确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

根据实施例，提供了一种监测溶液中的溶质溶解的方法。该方法包括以下步骤：将第一溶质添加到流体，并且使流体暴露于振动计。测量振动计的驱动器的驱动增益，以及基于所测量的驱动增益中的改变来确定第一溶质已基本上完全溶解。

方面

根据一方面，一种振动计，其包括：驱动器、可由驱动器振动的振动构件、被配置成检测振动构件的振动的至少一个敏感元件传感器、计量表电子器件，该计量表电子器件包括：接口，其被配置成从至少一个敏感元件传感器接收振动响应；以及耦合到该接口的处理系统，该处理系统被配置成测量驱动器的驱动增益，以及基于驱动增益中的改变来确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

优选地，处理系统被配置成测量流体的密度，以及基于流体的密度中的改变来确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

优选地，处理系统被配置成测量流体的密度，以及基于驱动增益和所测量的流体的密度中的改变的组合来确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

优选地，处理系统被配置成：当驱动增益信号尖峰之后接着是驱动增益信号稳定时段时，确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

优选地，驱动增益信号稳定时段包括以下信号电平：该信号电平近似地是在所测量的驱动增益信号尖峰之前观察到的信号电平。

优选地，驱动增益信号稳定时段包括以下信号电平：该信号电平不同于在所测量的驱动增益信号尖峰之前观察到的信号电平。

优选地，振动计进一步包括：与振动计流体连通的再循环回路、以及可操作于容纳流体的容器，其中，流体可以在返回到容器之前经过再循环回路和振动计。

根据一方面，一种监测溶液中的溶质溶解的方法，包括以下步骤：将第一溶质添加到流体；使流体暴露于振动计；测量振动计的驱动器的驱动增益；以及基于所测量的驱动增益中的改变来确定第一溶质基本上完全溶解。

优选地，该方法包括以下步骤：测量流体的密度，以及基于所测量的流体的密度中的改变来确定溶质基本上完全溶解。

优选地，该方法包括以下步骤：测量流体的密度，以及基于所测量的流体的密度和所测量的驱动增益中的改变来确定溶质基本上完全溶解。

优选地，基于所测量的驱动增益来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括：测量驱动增益信号尖峰，该驱动增益信号尖峰之后接着是驱动增益信号稳定时段。

优选地，驱动增益信号稳定时段包括以下信号电平时段：该信号电平时段近似地是在所测量的驱动增益信号尖峰之前观察到的信号电平。

优选地，驱动增益信号稳定时段包括以下信号电平时段：该信号电平时段不同于在所测量的驱动增益信号尖峰之前观察到的信号电平。

优选地，该方法包括以下步骤：仅在确定第一溶质基本上完全溶解之后才将第二溶质添加到流体。

优选地，基于所测量的驱动增益来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括以下步骤：将所测量的驱动增益与预定驱动增益进行比较。

优选地，基于所测量的驱动增益来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括以下步骤：将所测量的驱动增益与经机器学习的驱动增益进行比较。

优选地，基于所测量的密度来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括以下步骤：将所测量的密度与预定密度进行比较。

优选地，基于所测量的密度来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括以下步骤：将所测量的密度与经机器学习的密度进行比较。

附图说明

图1图示了根据实施例的振动密度计；

图2图示了根据实施例的振动密度计；

图3图示了密度计的另一实施例；

图4图示了根据实施例的计量表电子器件；

图5图示了根据实施例的溶质溶解系统的示意图；

图6是指示了向被监测溶液的溶质添加的示例曲线图；以及

图7是指示了向被监测溶液的溶质添加的另一示例曲线图。

具体实施方式

图1-7和以下描述描绘了教导本领域技术人员如何制成和使用本发明的最佳模式的具体示例。出于教导创新原理的目的，已经简化或省略了一些常规的方面。本领域技术人员将领会到落入本发明的范围内的来自这些示例的变化。本领域技术人员将领会到，可以以多种方式组合下面描述的特征，以形成本发明的多种变化。作为结果，本发明不限于下面描述的具体示例，而仅由权利要求及其等同方式限制。

图1和图2图示了密度计200。振动构件204可以以自然（即，共振）频率或在自然（即，共振）频率附近振动。通过在存在流体的情况下测量振动构件204的共振频率，可以确定流体的密度。振动构件204可以由金属形成，并且被构造为具有均匀的厚度，以使得该构件的壁中的变化和/或缺陷不会影响振动筒的共振频率。此示例密度计200包括：至少部分地位于壳体210内的圆柱形振动构件204。壳体210或振动构件204可以包括用于以不漏流体的方式将密度计可操作地耦合到管道或类似流体递送设备的法兰或其他构件。在所示示例中，振动构件204在入口端处悬臂式安装到壳体210，使得相反端自由振动。振动构件204可以包括多个流体孔径207，该流体孔径207允许流体进入密度计200并且在壳体210与振动构件204之间流动。因此，流体接触振动构件204的内部以及外部表面。驱动器202和振动传感器（敏感元件）209被定位得接近振动构件204。驱动器202接收来自计量表电子器件20的驱动信号，并且使振动构件204以共振频率或在共振频率附近振动。振动传感器209检测振动构件204的振动，并且将振动信息发送到计量表电子器件20以供处理。计量表电子器件20确定振动构件204的共振频率，并且根据所测量的共振频率来生成密度测量结果。

根据实施例，振动构件密度计200包括：在壳体210内部的振动构件204。振动构件204可以永久地或可移除地加接到壳体210。待量化的流体可以被引入到壳体210中或者可以经过壳体210。在一些实施例中，振动构件204可以在壳体210内基本上同轴。然而，振动构件204不需要在横截面形状上完全对应于壳体210。振动构件204可以是管、杆、叉或本领域已知的任何其他构件。

在实施例中，振动构件204被安装在振动密度计200中，并且振动构件204的入口端206耦合到壳体210，而出口端208自由振动。在所示的实施例中，振动构件204不直接耦合到壳体210，而是代替地基部201耦合到壳体210，并且出口端208自由振动。作为结果，振动构件204悬臂式安装到壳体210。这仅仅是示例，因为会设想到其他构件安装配置，并且对本领域技术人员将是已知的。

根据实施例，振动密度计200可以进一步包括：驱动器202和至少一个振动传感器209，它们可以耦合到中心塔212。驱动器202可以被适配成使振动构件204在一个或多个振动模式下振动。虽然驱动器202被示出为位于被定位在振动构件204中的中心塔212内，但在一些实施例中，例如，驱动器202可以定位在壳体210与振动构件204之间。另外，应当领会到，虽然驱动器202被示出为定位得更靠近入口端206，但驱动器202可以被定位在任何期望的位置处。根据实施例，驱动器202可以经由引线211从计量表电子器件20接收电信号。在所示的实施例中，至少一个振动传感器209与驱动器202同轴对准。在其他实施例中，至少一个振动传感器209可以在其他位置中耦合到振动构件204。例如，至少一个振动传感器209可以位于振动构件204的外表面上。另外，至少一个振动传感器209可以位于振动构件204外部，而驱动器202位于振动构件204内部，反之亦然。

至少一个振动传感器209可以经由引线211将信号传输到计量表电子器件20。计量表电子器件20可以处理由至少一个振动传感器209接收到的信号，以确定振动构件204的共振频率。在实施例中，驱动器202和振动传感器209磁性地耦合到振动构件204，因此驱动器202经由磁场在振动构件204中引发振动，并且振动传感器209经由附近的磁场中的改变来检测振动构件204的振动。如果存在被测试流体，则振动构件204的共振频率将与流体密度成反比地改变，如本领域中已知的那样。例如，可以在初始校准期间确定该成比例的改变。在所示的实施例中，至少一个振动传感器209还包括线圈。驱动器202接收电流以引发振动构件204中的振动，并且至少一个振动传感器209使用由驱动器202产生的振动构件204的运动来感应电压。线圈驱动器和传感器在本领域中是公知的，并且为描述简洁起见，省略了对其操作的进一步讨论。另外，应领会到，驱动器202和至少一个振动传感器209不限于线圈，而是可以包括各种其他公知的振动组件，诸如例如压电传感器、应变计、光学或激光传感器等。因此，本实施例应当绝不限于磁体/线圈。另外，本领域技术人员将容易意识到，在保持在本实施例的范围内的情况下，可以更改驱动器202和至少一个振动传感器209的特定安放。

计量表电子器件20可以耦合到路径26或其他通信链路。计量表电子器件20可以通过路径26传送密度测量结果。计量表电子器件20还可以通过路径26来传输任何形式的其他信号、测量结果或数据。此外，计量表电子器件20可以经由路径26接收指令、编程、其他数据或命令。

在实施例中，振动构件204的壁由驱动器202或其他激发机构在径向方向上并且以径向振动模式激发。振动构件204的壁将然后以对应的径向模式、但是在细长振动构件204和周围流动流体的共振频率下振动。振动的驱动力与管壁的不对称性之间的关系将使得一个或多个模式形状被激发。

振动构件204使所得到的振动模式分离达至少预定的频率差，从而使得在振动模式之间进行辨别是可行的。因此，振动密度计200可以过滤或以其他方式分离或辨别由至少一个振动传感器209拾起的振动模式。例如，振动构件204可以使较低频率径向振动模式与较高频率径向振动模式分离且间隔开。

在构造振动构件204期间，形成了振动构件204和基部201。在实施例中，振动构件204至少部分地通过加工形成。在实施例中，振动构件204至少部分地通过放电加工形成。这些方法提供潜在的构造技术的非限制性示例，并且不会用于限制其他构造技术的使用。

振动构件204可以是与基部201相同的材料块。在实施例中，振动构件204被形成并且随后加接到基部201。在一些实施例中，振动构件204可以被焊接或钎焊到基部201。然而，应当理解的是，振动构件204可以以任何合适的方式加接到基部201，包括永久地或可移除地加接到基部201。

尽管本文中的讨论涉及在一端处固定并在另一端自由的振动管，但应当理解的是，该概念和示例也适于在两端均固定并以径向模式振动的管。另外，描述了一种具有圆柱形振动构件的结构，尽管对本领域技术人员将显而易见的是，可以在振动叉式密度计上实践本发明。

振动密度计200可以被配置成确定流体（诸如气体、液体、具有夹带气体的液体、具有悬浮颗粒和/或气体的液体、或者其组合）的密度。在一些实施例中，振动构件密度计200可以被配置成确定其中具有溶质的液体的密度。

图3图示了流量计5，其可以是任何振动计，例如但不限于：诸如科里奥利流量计/密度计。流量计5包括传感器组装件10和计量表电子器件20。传感器组装件10对过程材料的质量流率和/或密度做出响应。计量表电子器件20经由引线100连接到传感器组装件10，以通过路径26提供密度、质量流率和温度信息，以及其他信息。传感器组装件10包括法兰101和101'、一对歧管102和102'、一对平行导管103（第一导管）和103'（第二导管）、驱动器104、温度传感器106（诸如电阻式温度检测器（RTD））、以及一对敏感元件105和105'（诸如磁体/线圈敏感元件、应变计、光学传感器、或本领域已知的任何其他敏感元件）。导管103和103'分别具有入口腿部107和107’和出口腿部108和108'。导管103和103’沿着它们的长度在至少一个对称位置中弯曲，并且在它们的整个长度上本质上是平行的。每个导管103、103'分别绕着轴线W和W'振荡。

导管103、103'的腿部107、107'、108、108'被固定地附接到导管安装块109和109'，并且这些块进而固定地附接到歧管102和102'。这提供了穿过传感器组装件10的连续的闭合材料路径。

当法兰101和101'连接到承载正被测量的过程材料的过程线（未示出）时，材料通过法兰101中的第一孔口（在图3的视图中不可见）进入流量计5的第一端110，并且通过歧管102被引导到导管安装块109。在歧管102内，材料被分开，并且被路由通过导管103和103'。在离开导管103和103'时，过程材料在歧管102'内重新组合成单个流，并且此后被路由以离开第二端112，该第二端通过法兰101'连接到过程线（未示出）。

导管103和103'被选择并适当地安装到导管安装块109和109'，以便相对于弯曲轴线W--W和W'--W'分别具有基本上相同的质量分配、惯性矩和杨氏模量。由于导管103、103'的杨氏模量随温度改变，并且此改变影响流量和密度的计算，因此温度传感器106被安装到至少一个导管103、103'以连续地测量导管的温度。导管的温度、以及因此对于通过温度传感器106的给定电流的跨温度传感器106两端出现的电压主要由通过导管的材料的温度来控制。计量表电子器件20在公知的方法中使用跨温度传感器106两端出现的温度相关电压，以补偿由于导管103、103'温度中的任何改变所致的导管103、103'的弹性模量中的改变。温度传感器106连接到计量表电子器件20。

导管103、103'两者都绕着其相应的弯曲轴线W和W'在相反的方向上被驱动器104以被称作流量计的第一异相弯曲模式来驱动。此驱动器104可以包括许多公知布置中的任一个，诸如安装到导管103'的磁体和安装到导管103的相对的线圈，交流电通过该线圈以用于振动这两个导管。由计量表电子器件20经由引线113向驱动器104施加合适的驱动信号。应当领会到，尽管该讨论是针对两个导管103、103'的，但在其他实施例中，可以仅提供单个导管，或者可以提供多于两个导管。为多个驱动器以及为（一个或多个）驱动器产生多个驱动信号，来以除了第一异相弯曲模式之外的模式驱动导管也在本发明的范围内。

计量表电子器件20接收引线114上的温度信号、以及分别出现在引线115和115'上的左速度信号和右速度信号。计量表电子器件20产生了出现在至驱动器104的引线113上的驱动信号，并且使导管103和103'振动。计量表电子器件20处理左速度信号和右速度信号以及温度信号，以计算经过传感器组装件10的材料的质量流率和密度。此信息以及其他信息由计量表电子器件20通过路径26施加到使用部件。不需要对计量表电子器件20的电路进行解释来理解本发明，并且为了本描述的简洁而省略了该解释。应当领会到，图1-3的描述仅仅作为一些可能的振动计的操作示例而提供，并且不意图限制本发明的教导。

尽管描述了科里奥利流量计的结构，但是对于本领域技术人员将显而易见的是：如上面指出的，可以在振动管或叉式密度计上实践本发明，而无需科里奥利质量流量计提供的附加测量能力。另外，术语振动或振动构件在本文中可以指代导管。

为了使振动构件密度计200获得准确的密度测量结果，共振频率在理想情况下应当是稳定的。用以实现期望稳定性的一种方法是使振动构件204以径向振动模式振动。在径向振动模式中，振动构件的纵向轴线本质上保持静止，同时振动构件的壁的至少一部分远离其静止方位平移和/或旋转。径向振动模式倾向于是自平衡的，并且因此振动构件的安装特性与一些其他振动模式相比就不是那么关键。然而，也会为该实施例设想到其他振动模式。

很好理解的是，当振动密度计中存在具有不同密度的两种流体相时，在这两个相之间会发生解耦，并且该解耦是载体相（在该情况下为液体）与颗粒相（固体）的密度差以及颗粒大小、连同载体相粘度和管振动频率的函数。该阻尼（damping）是针对两个相的存在的高度灵敏的检测方法。该阻尼本身在振动构件密度计中以驱动增益和敏感元件幅值两种形式存在。在例如但不限于液体过程中的气体的情况下，驱动增益迅速从大约2％-5％上升到近似100％。

阻尼对能量输入和所得到的幅值的组合影响被称为扩展的驱动增益，它表示如果超过100％的功率可用，则为了维持目标振动幅值将需要多少功率的估计：

应当注意的是，出于本文中所提供的实施例的目的，在一些实施例中，术语“驱动增益”可以指代驱动电流、敏感元件电压、或所测量或导出的任何信号，该信号指示以特定幅值驱动计量表所需的功率量。在相关的实施例中，术语“驱动增益”可以扩展到涵盖用于检测多相流动的任何度量，诸如噪声水平、信号的标准差、与阻尼相关的测量结果、以及本领域已知的用以检测混合相流动的任何其他手段。在实施例中，可以跨敏感元件传感器来比较这些度量以便于检测混合相。

只要计量表中的所有流体关于密度是均质的，则振动构件只需取用非常少的能量就能保持以其第一共振频率来振动。在流体由具有不同密度的两个（或更多个）不溶混组分组成的情况下，管的振动将导致每一个组分的不同量值的位移。位移或去耦中的此差异以及此去耦的量值已经被示出为取决于组份的密度之比、以及逆斯托克斯数：

其中ω是振动频率，ν是流体的运动粘度，并且r是颗粒的半径。应当注意的是，如在气泡的情况下，颗粒的密度可以低于流体的密度。

组份之间发生的解耦会导致在管的振动中发生阻尼，从而需要更多的能量来维持振动，或对于固定量的能量输入减小振动的幅值。

图4是根据实施例的计量表电子器件20的框图。在操作中，密度计5、200提供了可以被输出的各种测量值，包括密度、质量流率、体积流率、个体流体组分质量和体积流率、以及总流率（包括例如个体流体组分的体积和质量流量两者）的测量值或平均值中的一个或多个。

密度计5、200生成振动响应。该振动响应被计量表电子器件20接收和处理，以生成一个或多个流体测量值。这些值可以被监测、记录、保存、合计和/或输出。

计量表电子器件20包括：接口301、与接口301通信的处理系统303、以及与处理系统303通信的存储系统304。尽管这些组件被示为有区别的框，但应当理解的是，计量表电子器件20可以由集成和/或分立组件的各种组合来组成。

接口301可以被配置成耦合到引线100、211，并且例如与驱动器104、202、敏感元件/振动传感器105、105'、209以及温度传感器106交换信号。接口301可以进一步被配置成通过通信路径26进行通信，诸如与外部设备进行通信。

处理系统303可以包括任何形式的处理系统。处理系统303被配置成检索和执行所存储的例程以便操作计量表5、200。存储系统304可以存储包括通用计量表例程305和驱动增益例程313的例程。存储系统304可以存储测量结果、接收到的值、工作值、以及其他信息。在一些实施例中，该存储系统存储质量流量（m）321、密度（ρ）325、密度阈值326、粘度（μ）323、温度（T）324、压力309、驱动增益306、驱动增益阈值302、以及本领域已知的任何其他变量。例程305、313可以包括所指出的任何信号、以及本领域已知的其他变量。设想到其他测量/处理例程，并且它们都在本说明和权利要求的范围内。

通用计量表例程305可以产生和存储流体定量和流量测量结果。这些值可以包括基本上瞬时的测量值，或者可以包括合计或累加值。例如，通用计量表例程305可以生成质量流量测量结果，并且例如将它们存储在存储系统304的质量流量321存储装置中。类似地，例如，通用计量表例程305可以生成密度测量结果，并且将它们存储在存储系统304的密度325存储装置中。质量流量321和密度325值是根据振动响应确定的，如先前所讨论的并且如本领域已知的。质量流量和其他测量结果可以包括基本上瞬时的值，可以包括样本，可以包括在一时间间隔内的平均值，或者可以包括在一时间间隔内的累加值。可以挑选时间间隔，以对应于如下时间块：在该时间块期间，检测某些流体状况，例如只有液体的流体状态，或者替代地，包括液体、夹带气体和/或固体的流体状态，和/或溶质。此外，设想到其他质量和体积流量以及相关定量，并且它们在本说明和权利要求的范围内。

驱动增益阈值302可以被用来区分混合相流动，并且监测溶质溶解。类似地，还可以单独地或与驱动增益一起使用被应用于密度325读数的密度阈值326，以区分开混合相流动和溶质溶解。驱动增益306可以用作例如但不限于计量表5、200的导管或振动构件振动对于具有各种溶质溶解状态的流体的存在的敏感性的度量。

在图5所图示的实施例中，用于监测批量混合操作的过程和系统400包括：在容器404的再循环回路402上的密度计5、200。流体可以由泵或类似设备来推动，以使得流体通过容器404、再循环回路402和密度计5、200来进行再循环。当成分被顺序地添加到溶液时，溶液密度中的改变给出了何时添加了成分以及添加了多少成分的指示。此方法确保不会遗漏配方中的任何步骤，和/或确保没有任何成分被留在该批次之外。该过程的其他方面中的一个是：在将下一个成分添加到溶液之前，对所添加的成分被完全溶解的验证。附加地，可以监测最终产品中没有保留任何未溶解固体的验证。

应当注意的是，除了再循环之外，也设想到批量传递。例如，流体可以由泵或类似设备来推动，以使得流体从容器404被传递通过密度计5、200，并且然后被传递到第二容器。此方法将提供质量控制措施，该措施可以确保不会遗漏配方中的任何步骤，和/或确保没有任何成分被留在该批次之外。所提供的但不限于此的示例将是针对饮料的，其中生产者期望使零售容器中存在的固体量最小化。安装密度计5、200以监测填充机器/分配器附近的固体、或固体将沉降在那里的存储罐的出口是本文中描述的再循环安装的替代方案。

转到图6，曲线图示出了如何利用驱动增益以通过监测驱动增益来检测溶液中的固体的存在的示例。在所提供的示例曲线图中，在A、B和C三个点处添加了溶质。当溶质被添加到溶液时，驱动增益急剧增加，如对应于溶质添加A、B和C的尖峰所指示的。这还伴随着密度中的对应上升。在尖峰之后，驱动增益返回到稳定的基线a、b、c，并且这指示溶质已溶解。应当注意的是，密度轨迹会在每次溶质添加之后稳定，但是溶液密度总体上增加。在实施例中，对稳定的溶质添加后基线的检测指示溶质已经进入溶液。

驱动增益尖峰A、B、C清晰可辨。然而，在实施例中，当溶质的添加对密度具有实质性影响时，诸如所图示的那样，密度改变和/或密度稳定性可以被用作溶解的主要指示符，其中驱动增益被用作验证性变量。

转到图7，呈现了具有与图6中图示的溶解曲线不同的溶解曲线的溶质。在此示例中，在点D和E处的溶质添加会导致驱动增益中的缓慢增加，一旦溶质溶解，该驱动增益就趋向平稳。然后，驱动增益保持在此较高水平处。再次，这可以单独地用作溶解的指示，或者可以与密度一起用作以正确的量添加了溶质并且该溶质完全溶解的辅助指示符。标称驱动增益和密度中的总体偏移指示以正确的量添加了溶质，并且驱动增益信号的稳定性指示该溶质已完全溶解。

提供图6和图7的曲线图仅仅作为潜在溶质添加测量的示例。曲线的形状、尖峰的强度、斜率、是否返回到基线、以及所图示的其他特性仅仅是示例。本领域技术人员将意识到，不同的溶质和不同的溶液将表现出潜在独特的曲线形状、独特的尖峰形状和大小、独特的斜率、向基线的（一个或多个）独特返回、前述内容的独特组合、以及通常是独特的标志和/或驱动增益/密度表现——这些内容太多了以至于无法进行说明。

在实施例中，每种溶质、同一溶质的多次添加、和/或总体配方进度和终结的信号标志被保存在监测系统中，并且可以监测和验证溶质添加。这减少了人为错误，并且提供了关于产生了期望溶液的准确验证。每次溶质添加或总体配方进度都可以被预先编程到计量表电子器件中、或被预先编程到与计量表电子器件通信的设备中。在又另一实施例中，如本领域技术人员将理解的，对机器学习算法进行训练以通过查看密度和驱动增益标志来识别过程中的有区别的成分。在实施例中，如果所测量的驱动增益和/或密度标志与预定或经机器学习的驱动增益和/或密度标志相差多于预定量，则可以生成这种情况的指示。这种指示可以包括警报和/或通知。在实施例中，驱动增益例程313可以被配置成实行驱动增益和溶质添加分析，如本文中所指出的。

许多操作涉及将干成分混合成液体的过程，但是大多数分析仪器都用于离线采样以监测批次质量。通过实现时域分析，可以利用相对便宜但极其准确的振动元件密度计来实现实行溶解以及因此实行质量监测的可能性。

上述实施例的详细描述不是发明人所设想的在本发明的范围内的所有实施例的详尽描述。的确，本领域技术人员将意识到，可以以各种方式组合或消除上述实施例的某些元素以形成另外的实施例，并且此类另外的实施例落入本发明的范围和教导内。还将对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以整体地或部分地组合上述实施例，以产生处于本发明的范围和教导内的附加的实施例。

因此，如相关领域的技术人员将意识到的，尽管出于说明性的目的，在本文中描述了本发明的特定实施例和示例，但是在本发明的范围内的各种等同的修改是可能的。本文中提供的教导可以适用于其他振动系统，而不仅仅适用于上文所述且在附图中所示的实施例。因此，本发明的范围应当由所附权利要求来确定。

Claims (18)

1.一种振动计（5、200），其包括：

驱动器（104、202）；

可由驱动器（104、202）振动的振动构件（103、103'、204）；

至少一个敏感元件传感器（105、105'、209），其被配置成检测振动构件（103、103'、204）的振动；

计量表电子器件（20），其包括被配置成从至少一个敏感元件传感器（105、105'、209）接收振动响应的接口（301）、以及耦合到接口（301）的处理系统（303），所述处理系统（303）被配置成：

测量驱动器（104、202）的驱动增益（306）；以及

基于驱动增益（306）中的改变来确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

2.根据权利要求1所述的振动计（5、200），其中，所述处理系统（303）被配置成：

测量流体的密度（325）；以及

基于流体的密度（325）中的改变来确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

3.根据权利要求1所述的振动计（5、200），其中，所述处理系统（303）被配置成：

测量流体的密度（325）；以及

基于驱动增益（306）和所测量的流体的密度（325）中的改变的组合来确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

4.根据权利要求1所述的振动计（5、200），其中，所述处理系统（303）被配置成：当驱动增益信号尖峰之后接着是驱动增益信号稳定时段时，确定添加到流体的溶质基本上完全溶解。

5.根据权利要求4所述的振动计（5、200），其中，驱动增益信号稳定时段包括以下信号电平：所述信号电平近似地是在所测量的驱动增益信号尖峰之前观察到的信号电平。

6.根据权利要求4所述的振动计（5、200），其中，驱动增益信号稳定时段包括以下信号电平：所述信号电平不同于在所测量的驱动增益信号尖峰之前观察到的信号电平。

7.根据权利要求4所述的振动计（5、200），进一步包括：

与振动计（5、200）流体连通的再循环回路（402）；以及

可操作于容纳流体的容器（404），其中，流体可以在返回到容器（404）之前经过再循环回路（402）和振动计（5、200）。

8.一种监测溶液中的溶质溶解的方法，其包括以下步骤：

将第一溶质添加到流体；

使流体暴露于振动计；

测量振动计的驱动器的驱动增益；以及

基于所测量的驱动增益中的改变来确定第一溶质基本上完全溶解。

9.根据权利要求8所述的方法，其包括以下步骤：

测量流体的密度；以及

基于所测量的流体的密度中的改变来确定溶质基本上完全溶解。

10.根据权利要求8所述的方法，其包括以下步骤：

测量流体的密度；以及

基于所测量的流体的密度和所测量的驱动增益中的改变来确定溶质基本上完全溶解。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所测量的驱动增益来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括：测量驱动增益信号尖峰，所述驱动增益信号尖峰之后接着是驱动增益信号稳定时段。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，驱动增益信号稳定时段包括以下信号电平时段：所述信号电平时段近似地是在所测量的驱动增益信号尖峰之前观察到的信号电平。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，驱动增益信号稳定时段包括以下信号电平时段：所述信号电平时段不同于在所测量的驱动增益信号尖峰之前观察到的信号电平。

14.根据权利要求8所述的方法，其包括以下步骤：仅在确定第一溶质基本上完全溶解之后才将第二溶质添加到流体。

15.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所测量的驱动增益来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括以下步骤：将所测量的驱动增益与预定驱动增益进行比较。

16.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所测量的驱动增益来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括以下步骤：将所测量的驱动增益与经机器学习的驱动增益进行比较。

17.根据权利要求9所述的方法，其中，基于所测量的密度来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括以下步骤：将所测量的密度与预定密度进行比较。

18.根据权利要求9所述的方法，其中，基于所测量的密度来确定第一溶质基本上完全溶解的步骤包括以下步骤：将所测量的密度与经机器学习的密度进行比较。

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