CN113167609A - 用于测量在管道中流动的流体的流动参数的测量系统 - Google Patents
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Abstract
一种测量系统，包括：管(3)；钝体(4)，该钝体位于管的管腔中，用于在流过的流体中生成涡流，使得在该钝体下游形成卡门涡街；涡流传感器(1)，该涡流传感器具有机械共振频率，并且用于提供涡流传感器信号，该涡流传感器信号随时间变化，并且如果形成这样的卡门涡街则涡流传感器信号包含表示涡流脱落频率的有用分量(s1N1)，并且如果流体流过涡流传感器则涡流传感器信号包含表示涡流传感器的机械共振频率的有用分量(s1N2)；以及换能器电子器件(2)，该换能器电子器件用于评估该至少一个涡流传感器信号。该换能器电子器件被配置成进行如下操作：如果在涡轮传感器信号中存在有用分量(s1N1)，则使用该有用分量(s1N1)来确定表示脱落频率的涡流频率测量值，并且为流动参数提供使用所述涡流频率测量值计算出的流动参数测量值(XM)，以及如果在涡轮传感器信号(s1)中并不存在有用分量(s1N1)但存在有用分量(s1N2)，则并不提供这样的流动参数测量值(XM)，并且生成防止输出所述流动参数测量值的控制命令，和/或生成指示流过钝体的流体的当前流速不低于所述流体的当前声速的消息。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量在管道中流动的流体的至少一个流动参数的测量系统。
背景技术
在过程测量和自动化技术中，设计成涡流流量计的测量系统通常用于测量在管道中流动(尤其是快速流动)的流体和/或热气体和/或高雷诺数的流体流动的流速，或者测量与相应流速相对应的流动参数，诸如体积流率或质量流率或者总体积流量或质量流量。这样的测量系统的示例尤其是从EP-A 666467、US-A 2006/0230841、US-A 2008/0072686、US-A 2011/0154913、US-A 2011/0247430、US-A 2017/0284841、US-A 6003384、US-A 6101885、US-B 6352000、US-B 6910387、US-B 6938496、US-B 8010312、US-B 8200450、US-B8370098、US-B 8447536、WO-A 98/43051或WO-A 2017/153124中获知，并且尤其是也通过申请人例如在商品名“PROWIRL D 200”、“PROWIRL F 200”、“PROWIRL O 200”、“PROWIRL R200”下提供。
所示出的每个测量系统均具有钝体，该钝体突入到相应管道(例如专门设计成供热网络或涡轮机回路的系统部件)的管腔中，或者突入到在所述管道的管程中使用的测量管的管腔中，例如(热)蒸汽的钝体流体抵靠于所述管道流动以生成涡流，这些涡流排列成在钝体正下游流动的部分体积的流体流内形成所谓的卡门涡街。众所周知，在钝体处以脱落频率(fV)生成涡流，该脱离频率取决于沿主要流动方向流过测量管的流体的流速，并且至少对于超过20000的高雷诺数(Re)，以斯特劳哈尔数(Sr～fV/u)为比例系数、与流过钝体的流体的流速(u)成比例。此外，这些测量系统具有涡流传感器，该涡流传感器突入到流中并且由此突入到卡门涡街的区域的管腔中，例如定位在钝体下游或者集成在其中。所述涡流传感器尤其是用于感测在流动流体中形成的卡门涡街中的压力波动并且将其转换成涡流传感器信号，例如电气的或光学的涡流传感器信号，该涡流传感器信号表示压力波动并且与流体内存在的压力相对应且经受由于沿相反方向的涡流、在通常是棱柱形或圆柱形钝体下游引起的周期性波动，从而使得涡流传感器信号包含有用分量、特别是频谱信号分量，该频谱信号分量所具有的幅值表示脱落频率并且同时与信号噪声显著不同。
在US-B 6352000、US-A 2006/0230841或US-A 2017/0284841的每个中公开的测量系统的情况下，涡流传感器具有传感器组件，该传感器组件通过变形元件和通常是平面的或楔形的传感器凸耳形成，该变形元件通常呈薄的和大致平坦膜片的形式，并且该传感器凸耳从所述变形元件的大致平坦表面延伸，所述传感器组件被配置成感测卡门涡街中沿横向于实际主要流动方向的检测方向的压力波动效应，即将这些压力波动效应转换为变形元件的与压力波动相对应的运动，以使得该传感器凸耳由于压力波动而执行沿检测方向的摆动运动，该摆动运动使得变形元件弹性地变形，由此激发该变形元件和传感器凸耳围绕共同的静态休止位置、进行强制的但非共振的振荡，通常特别地低于该涡流传感器的最低机械共振频率。该变形元件还具有外边缘区段(通常呈圆环形)，该外边缘区段被配置成气密地密封到(例如一体地粘结到)承窝，该承窝用于将变形元件以及由其形成的传感器保持在管的壁上，以使得该变形元件覆盖并且气密地密封设置在管的壁中的开口并且使得该变形元件的支承传感器凸耳的表面面向该测量管或管道的流体载送管腔，并且由此该传感器凸耳突入到所述管腔中。为了生成涡流传感器信号，该涡流传感器还包括对应的换能器元件，该换能器元件例如特别地通过机械地联接到传感器组件或者集成在其中的电容器或者通过用作压电换能器的压电堆叠形成，并且被配置成检测该变形元件的运动、尤其是还有该变形元件的与压力波动相对应的运动或者可能存在的补偿元件的运动，并且对这些运动进行调制以形成电气的或光学的载送信号。如图所示，尤其是在US-B 6352000或US-A 2017/0284841中，传感器组件或者由其形成的涡流传感器还可以具有通常为杆状的、平面或套筒状的补偿元件，该补偿元件从变形元件的与支承传感器凸耳的表面相背离的表面延伸，并且尤其是用于补偿由于传感器组件的运动(例如，由于管道的振动)而引起的力或力矩，或者避免传感器凸耳由此引起的不期望运动。
在背离流体载送管腔的一侧上，该涡流传感器还连接到换能器电子器件，该换能器电子器件通常以耐压和耐冲击的方式封装并且可选地还朝向外部气密地密封。换能器电子器件具有对应的数字测量电路，该数字测量电路经由连接线路、可选地在插入电气屏障和/或电流隔离点的情况下电气地连接到涡流传感器或其换能器元件，用于处理或评估涡流传感器信号以及用于在每种情况下为所要检测的流动参数(例如，流速、体积流率和/或质量流率)生成数字测量值。特别地，该换能器电子器件被配置成使用至少一个涡流传感器信号来确定表示脱落频率的数字涡流频率测量值，并且使用一个或多个涡流频率测量值来为该至少一个流动参数计算测量值，以及例如将这些测量值输出到相应地设置在测量系统中的显示器元件。例如在前述文献US-B 6938496、US-B 6910387、US-B 8010312、US-B8200450、US-B 8370098或US-B 8447536中也示出，所述类型的测量系统还可以具有温度传感器和/或压力传感器，该温度传感器例如布置在钝体下游或者布置在该钝体中，并且该压力传感器例如布置在该钝体下游或者布置在该钝体中，且该换能器电子器件可以附加地被配置成还使用通过温度传感器提供的温度传感器信号或者使用通过压力传感器提供的压力传感器信号来为至少一个流动参数计算测量值。适合于工业或者在工业测量技术中建立的测量系统的换能器电子器件(通常被容纳在由金属和/或耐冲击塑料制成的保护壳体中)通常还提供符合工业标准(例如，DIN IEC 60381-1)的外部接口，用于与例如通过可编程逻辑控制器(PLC)形成的更高级别的测量系统和/或调节器系统进行通信。这样的外部接口可以例如设计成两线连接件，该两线连接件可以并入到电流回路中和/或能够与所建立的工业现场总线兼容。
对所述此类测量系统(也用于蒸汽应用)的研究尤其示出了，当用于测量总体积流率或质量流率时，偶尔会出现过大的测量误差，特别是远远超出该测量系统的规格的测量误差。此外，已经示出了，例如在所述设备启动期间，可以记录到特别高的测量误差，使得与实际的体积流率或质量流率相比，为此测量的总体积流率或质量流率已被估计过低；这尤其是因为偶尔会在非常高的流速下针对脱落频率来确定不正确的、特别是错误的零估计的测量值，并将其用于测量总体积流率或质量流率。
发明内容
从前述现有技术出发，本发明的目的是改进前述类型的测量系统，以使得可以避免在极高流速下的测量误差和/或可以至少检测到存在过高流速、特别是超出规定测量范围的流速。
为了实现上述目的，本发明包括一种测量系统，该测量系统用于测量在管道中流动的流体，例如气体或气溶胶的至少一个流动参数，例如能够随时间变化的流动参数，例如是流速和/或体积流率和/或质量流率，该测量系统包括：
·管，该管能够插入在所述管道的管程中并且具有管腔，该管腔被配置成引导在管道中流动的流体或者使所述流体流过该管腔；
·钝体，例如棱柱形或圆柱形钝体，该钝体布置在管的管腔中并且被配置成在流过的流体中以取决于所述流体的当前流速u的脱落频率生成涡流，使得在钝体下游流动的流体中形成卡门涡街；
·涡流传感器，该涡流传感器例如布置在钝体的下游或者集成在该钝体中，
·该涡流传感器具有至少一个机械共振频率，该至少一个机械共振频率例如是最低的和/或总是高于脱落频率，
·并且该涡流传感器被配置成提供至少一个涡流传感器信号，例如电气的或光学的涡流传感器信号，该至少一个涡流传感器信号随时间变化，并且如果在钝体下游流动的流体中形成卡门涡街，则包含第一有用分量、特别的是第一频谱信号分量，该第一频谱信号分量表示脱落频率并且例如具有不低于信号噪声的预定阈值的信号电平，并且如果流体流过涡流传感器，则该至少一个涡流传感器信号包含第二有用分量，特别的是第二频谱信号分量，该第二频谱信号分量表示涡流传感器的至少一个机械共振频率并且例如具有不低于信号噪声的预定阈值的信号电平；
·以及换能器电子器件，该换能器电子器件例如通过至少一个微型处理器形成，用于评估至少一个涡流传感器信号并且用于为至少一个流动参数确定测量值，例如数字测量值；
其中，该换能器电子器件被配置成接收至少一个涡流传感器信号，并且确定在至少一个涡流传感器信号中是否存在第一有用分量和/或第二有用分量；
其中，该换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第一有用分量，则基于该至少一个涡流传感器信号的第一有用分量确定涡流频率测量值，例如数字涡流频率测量值，该涡流频率测量值表示脱落频率，并且为至少一个流动参数提供第一类型的流动参数测量值，特别是使用一个或多个涡流频率测量值计算出的测量值，例如数字测量值；
并且其中，该换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中并不存在或并不确定第一有用分量，但在至少一个涡流传感器信号中存在或确定第二有用分量，则并不提供任何第一类型的流动参数测量值和/或生成防止输出第一类型的流动参数测量值的控制命令，和/或生成，例如特别是输出消息，该消息指示流过钝体的流体的当前流速不低于所述流体的当前声速，例如特别是指示流过钝体的流体的当前流速等于该流体的当前声速，由此与为一的马赫数相对应。
根据本发明的第一实施例，该换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第一有用分量，则生成促使输出第一类型的流动参数测量值的控制命令。
根据本发明的第二实施例，该换能器电子器件具有第一信号滤波器，该第一信号滤波器被配置成在信号输入端处接收涡流传感器信号并且在滤波器输出端处提供第一有用信号，例如数字第一有用信号，该第一有用信号包含涡流传感器信号的第一有用分量，但例如仅仅包含衰减形式的第二有用分量或者根本不包含该第二有用分量。
根据本发明的第三实施例，该换能器电子器件具有第二信号滤波器，该第二信号滤波器被配置成在信号输入端处接收涡流传感器信号并且在滤波器输出端处提供第二有用信号，例如数字第二有用信号，该第二有用信号包含涡流传感器信号的第二有用分量、但例如仅仅包含衰减形式的第一有用分量或者根本不包含该第一有用分量。进一步形成本发明的该实施例，换能器电子器件还被配置成使用第一有用信号来确定在至少一个涡流传感器信号中是否存在第一有用分量和/或使用第二有用信号来确定在至少一个涡流传感器信号中是否存在第二有用分量。
根据本发明的第四实施例，换能器电子器件被配置成既生成至少一个涡流传感器信号的离散傅里叶变换(DFT)，又基于该至少一个涡流传感器信号的所述离散傅里叶变换、来确定在至少一个涡流传感器信号中是否存在第一有用分量和/或第二有用分量。
根据本发明的第五实施例，换能器电子器件进一步被配置成既计算至少一个涡流传感器信号的自相关(AKF)，又基于该至少一个涡流传感器信号的所述自相关(AKF)、来确定在至少一个涡流传感器信号中是否存在第一有用分量和/或第二有用分量。
根据本发明的第六实施例，换能器电子器件具有至少一个转换器电路，该转换器电路被配置成接收和数字化至少一个涡流传感器信号，例如特别的是将该至少一个涡流传感器信号转换为数字涡流传感器信号，并且在转换器电路的数字输出端处提供所述数字涡流传感器信号。
根据本发明的第七实施例，换能器电子器件被配置成还使用斯特劳哈尔数来计算第一类型的流动参数测量值，特别是表示脱落频率与流过钝体的流体的流速的比值的特征数。
根据本发明的第八实施例，换能器电气器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中既未确定第一有用分量又未确定第二有用分量，则生成、例如特别地输出消息，该消息指示当前没有流体流过该管。
根据本发明的第九实施例，该涡流传感器具有变形元件、例如膜片状和/或圆盘状的变形元件，该变形元件具有面向管腔的第一表面和相对的第二表面，该第二表面例如布置成至少部分地平行于该第一表面，并且该涡流传感器具有至少一个换能器元件，该至少一个换能器元件布置在变形元件上方和/或变形元件的第二表面上，例如特别是附接到该变形元件和/或定位在该变形元件附近，并且被配置成检测变形元件、例如该变形元件的第二表面的运动，并将这些运动转换为涡流传感器信号。进一步形成该实施例，进一步提供的是，涡流传感器具有传感器凸耳、例如平面的或楔形的传感器凸耳，该传感器凸耳从变形元件的第一表面延伸到远侧端部。
根据本发明的第十实施例，流体是气态的，例如特别是水蒸气、天然气或沼气。
根据本发明的第一改进方案，该测量系统还包括：显示器元件，该显示器元件联接到换能器电气器件，用于输出由换能器电子器件为至少一个流动参数提供的测量值和/或通过该换能器电子器件生成的消息。
根据本发明的第二改进方案，该测量系统还包括：压力传感器，该压力传感器例如在钝体下游，并且该压力传感器被配置成提供至少一个压力传感器信号，该至少一个压力传感器信号随流动流体的压力、尤其是静态压力的变化而改变至少一个信号参数；其中，该换能器电子器件被配置成接收至少一个压力传感器信号，并且其中，该换能器电子器件被配置成基于该至少一个压力传感器信号来确定表示所述流体的所述压力的压力测量值。
根据本发明的第三改进方案，该测量系统还包括：温度传感器，该温度传感器尤其是在钝体下游或者布置在该钝体中，并且该温度传感器被配置成提供至少一个温度传感器信号，该至少一个温度传感器信号随流动流体的温度的变化而改变至少一个信号参数，其中，该换能器电子器件被配置成接收该至少一个温度传感器信号，并且其中，该换能器电子器件被配置成基于该至少一个温度传感器信号来确定表示流体的所述温度的温度测量值。
根据本发明的第三改进方案的第一实施例，该换能器电子器件被配置成使用至少一个涡流传感器信号和至少一个温度传感器信号两者来确定流过钝体的流体的声速，尤其是计算表示所述声速的声速测量值。
根据本发明的第三改进方案的第二实施例，该换能器电子器件被配置成使用至少一个涡流传感器信号，例如使用至少一个涡流传感器信号和温度传感器信号两者来为流过钝体的流体确定马赫数，尤其是计算表示所述马赫数的马赫数测量值。进一步形成本发明的该实施例，该换能器电子器件进一步被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第二有用分量但在该至少一个涡流传感器信号中并不存在或并不确定第一有用分量，则将马赫数测量值设定为预定固定值(例如，设定为一)，或者将所述预定固定值输出为马赫数测量值。
根据本发明的第四改进方案，该测量系统还包括：温度传感器，该温度传感器例如在钝体下游或者布置在该钝体中，并且该温度传感器被配置成提供至少一个温度传感器信号，该至少一个温度传感器信号随流动流体的温度的变化而改变至少一个信号参数，其中，该换能器电子器件进一步被配置成接收该至少一个温度传感器信号，并且其中，该换能器电子器件被配置成基于该至少一个温度传感器信号来确定表示流体的所述温度的温度测量值以作为第二类型的流动参数测量值，特别地为至少一个流动参数提供使用一个或多个温度测量值，但不使用涡流频率测量值计算出的测量值。
根据本发明的第四改进方案的第一实施例，该换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第二有用分量、但在该至少一个涡流传感器信号中并不存在或者并不确定第一有用分量，则生成促使输出第二类型的流动参数测量值的控制命令。
根据本发明的第四改进方案的第二实施例，该换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第一有用分量，则生成防止输出第二类型的流动参数测量值的控制命令。
根据本发明的第四改进方案的第三实施例，该换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第二有用分量、但在该至少一个涡流传感器信号中并不存在或者并不确定第一有用分量，则输出第二类型的流动参数测量值。
根据本发明的第四改进方案的第四实施例，该换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第二有用分量、但在该至少一个涡流传感器信号中并不存在或者并不确定第一有用分量，则使用基于温度计算出的等效频率、特别是与声速相对应的频率，来为至少一个流动参数确定测量值。
根据本发明的第四改进方案的第五实施例，该换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第一有用分量，则并不输出第二类型的流动参数测量值。
根据本发明的第四改进方案的第六实施例，该换能器电子器件被配置成：还使用等熵指数、特别的是表示在恒定压力下的流体的热容量与恒定体积下的流体的热容量的比值的特征数、来计算至少第二类型的流动参数测量值。
根据本发明的第四改进方案的第七实施例，换能器电子器件被配置成使用至少一个涡流传感器信号和至少一个温度传感器信号两者来确定流过钝体的流体的声速，尤其是计算表示所述声速的声速测量值，并且该换能器电子器件进一步被配置成还使用一个或多个声速测量值来计算至少第二类型的流动参数测量值，例如特别的是将所述声速测量值输出为第二类型的流动参数测量值。
根据本发明的第四改进方案的第八实施例，换能器电子器件被配置成使用至少一个涡流传感器信号、尤其是使用至少一个涡流传感器信号和温度传感器信号两者来为流过钝体的流体确定马赫数，例如计算表示所述马赫数的马赫数测量值，并且该换能器电子器件进一步被配置成还使用一个或多个马赫数测量值，例如还使用一个或多个压力测量值来计算至少第二类型的流动参数。
根据本发明的第四改进方案的第九实施例，换能器电子器件被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中既不确定第一有用分量也不确定第二有用分量，则既不提供大于零的第一类型的流动参数测量值，也不提供大于零的第二类型的流动参数测量值。
本发明的基本概念在于利用如下事实：在所述类型的测量系统中，特别是当流体(可能还以过大流速)流过涡流传感器时，该涡流传感器信号通常还包含至少一个频谱信号分量，该至少一个频谱信号分量对应于或表示涡流传感器固有的机械共振频率，从而使得当不形成卡门涡街时，可能基于发生所述频谱信号分量来检测是否有流体流过。此外，还已经认识到，在所述类型的测量系统中，尽管有流体流过，但如果在涡流传感器处未形成卡门涡街，则通常可以假定，流体正好以与其声速相对应的流速流过钝体和涡轮传感器，并且相反，在了解了流体的组成及其热力学状态的情况下，能够再次确定所述声速并将其输出为流速。
尤其是，在以下事实中还可以观察到本发明的一个优点：至少仅仅通过相应地修改计算算法(通常实施为现代测量系统的换能器电子器件中的固件和/或软件)就可以频繁地设置对过大流速的检测，甚至可能对这些流速进行精确计算，例如甚至在已安装了测量系统的情况下、仅仅通过对固件或软件进行相应地升级就能够专门添加。
附图说明
下文基于在附图的视图中示出的示例性实施例更详细地解释了本发明及其有利的实施例。在所有附图中，为相同的或作用相同的或功能相同的部件提供相同的附图标记；为了清楚起见或者如果出于其它原因而显得合理的是，在后续附图中将省略之前提及的附图标记。此外，从附图的视图中以及从权利要求书中得出了其它有利实施例或改进方案、特别是一开始仅仅单独解释的本发明局部方面的组合。
附图详细地示出了：
图1、图2示出了测量系统的各种示意图，该测量系统在这种情况下呈涡流流量计的形式，并且具有涡流传感器和换能器电子器件，用于测量在管道中流动的流体的至少一个流动参数；
图3示出了通过根据图1和图2所示的测量系统生成的、在不同流速下的涡流传感器信号的示例性功率频率密度；以及
图4a、图4b、图4c、图4d示意地示出了适合于用在根据图1和图2的测量系统中的涡流传感器的示例性实施例的视图(在一些情况下也是剖切视图)。
具体实施方式
图1和图2示出了用于测量至少一个流动参数的测量系统的示例性实施例，该至少一个流动参数也可能随时间变化，例如特别的是在管道中流动的流体(例如，气体或气溶胶)的流速u和/或体积流率和/或质量流率。该管道可以例如设计成供热网络或者涡轮机回路的设备部件，且由此流体可以例如是蒸汽(尤其是饱和蒸汽或过热蒸汽)或者还例如可以是从蒸汽管线排出的冷凝物。然而，流体也可以是例如(压缩的)天然气或沼气，以使得该管道可以例如是天然气或沼气厂或气体供应网络的部件。根据本发明的另一实施例，该测量系统还设置成用于即使当流体以增大的流速、特别地是以超过其当前声速c的0.3倍的流速(且由此与超过0.3(Ma＞0.3)的马赫数Ma(Ma＝u/c)相对应)流过将流体供应到测量系统的管段时，测量至少一个流动参数，这可以偶尔被观察到，例如在诸如供热网络或涡轮机回路中的蒸汽载送设备部件的启动期间。
该测量系统包括管3，该管可以被插入在前述管道的管程中并且具有管腔3’，该管腔由管的壁3*(例如，金属壁)围绕并且从入口端3+延伸到出口端3#，且被配置成引导在管道中流动的流体并且用于使得所述流体沿该测量系统的主要流动方向的方向流过该管腔。在这里示出的示例性实施例中，在入口端3+和出口端3#处均存在法兰，该法兰分别与管道的入口侧或出口侧管线区段上的相应的对应法兰产生无泄漏法兰连接。此外，如图1或图2中所示，管3可以基本上是平直的，例如特别地以具有圆形截面(至少在截面上)的中空圆柱体的形式，以使得管3具有连接入口端3+和出口端3#的虚拟平直纵向轴线L。该测量系统还具有：钝体4、例如是棱柱形或圆柱形钝体，该钝体布置在管腔3’内部并且被配置成在流过的流体中以取决于所述流体的当前流速u的脱落频率fV(fV～u)生成涡流，使得在钝体下游流动的流体中形成卡门涡街；以及涡流传感器1，该涡流传感器例如布置在钝体4的下游或者集成在该钝体中，用于检测流动流体(特别地处于恒定流速u下)中的卡门涡街的涡流，例如特别地与之相关联的周期性压力波动。所述涡流传感器1尤其是被配置成提供至少一个涡流传感器信号s1、特别的是电气的或光学的涡流传感器信号，该至少一个涡流传感器信号随时间变化并且例如特别地与前述压力波动相对应；这尤其是通过以下方式进行：例如也可以在图3中容易地观察到的是，如果在钝体的下游流动的流体中形成卡门涡街，则涡流传感器信号s1包含第一有用分量s1N1、特别的是第一频谱信号分量(@fV)，该第一频谱信号分量表示脱落频率fV并且例如不低于信号噪声的预定阈值TH1(特别地至少具有最低频谱功率密度或对应的最低幅值)，和/或不高于信号噪声的阈值TH2(特别地至多具有最大频谱功率密度或对应的最大幅值)。假定涡流传感器1自然地还具有多个自然振荡模式(在测量系统的操作期间，可以激发这些自然振荡模式中的一个或多个)，例如从图3中也可以易于观察到，该涡流传感器信号通常还包含一个或多个频谱信号分量，该一个或多个频谱信号分量与其中一个前述振荡模式的相应共振频率(fR)相对应。特别地，已发现的是涡流传感器1还可以由流过该涡流传感器的流体激发，从而以一个或多个前述共振频率振动，或者相反地，如果没有流体流过该涡流传感器的话，则不会明显激发至少一个前述振动或者根本不会激发前述振动。因此，例如从图3中还可以容易观察到，该涡流传感器信号还至少暂时地包含至少一个第二频谱信号分量(@fR)，该至少一个第二频谱信号分量尤其是在频谱功率密度或幅值方面，不低于信号噪声的预定第一阈值(TH1)和/或不高于信号噪声的第二阈值(TH2)，并且表示涡流传感器的机械共振频率fR，例如最低共振频率和/或总是高于脱落频率fV的共振频率和/或用于检测涡流的自然振荡模式的共振频率；并且当流体流过该涡流传感器时，情况尤为如此，和/或当没有流体流过该涡流传感器时，情况就不是如此。
根据本发明的另一实施例，该测量系统包括温度传感器5，该温度传感器被配置成提供至少一个温度传感器信号θ1，该至少一个温度传感器随着流动流体的温度变化而改变至少一个信号参数，和/或该测量系统具有压力传感器6，该压力传感器被配置成提供至少一个压力传感器信号p1，该至少一个压力传感器信号随着流动流体的压力(尤其是静态压力)变化而改变至少一个信号参数。该温度传感器可以例如布置在钝体的下游，还可以布置在涡流传感器内，或者如图2中示意性示出的布置在钝体内。此外，该压力传感器还可以例如布置在钝体的下游或钝体的内部。
根据本发明的另一实施例，如图2和图4a、图4b、图4c、图4d中的每个所示并且当一起观察所述附图时能够容易地观察到，涡流传感器1通过变形元件111和传感器凸耳112形成，该变形元件111尤其是膜片状或圆盘状变形元件，并且该传感器凸耳112具有左手第一侧面112+和右手第二侧面112#，并且从变形元件111的第一表面111+延伸到远侧(自由)端部，其特别地远离变形元件111及其表面111+，并被配置成使得流动流体在其周围流动。在这种情况下，尤其将涡流传感器和钝体的尺寸设定为并且布置成，使得传感器凸耳突入到区域中的管的管腔3*中或者在其中引导的流体中，上述区域在测量系统操作时通常由卡门涡街占据。变形元件111还具有第二表面111#和外边缘区段111a，该第二表面111与第一表面111+相对，例如至少部分地平行于第一表面111+，并且该外边缘区段111a例如是圆环形的和/或设置有密封面。外边缘区段111a具有厚度，如图2和图4a、图4b、图4c、图4d中所示，该厚度基本上大于由所述边缘区段111a封围的内区段111b的最小厚度，并且在这种情况下特别地支承传感器凸耳112。变形元件111和传感器凸耳112尤其是被配置成受激发而绕共同的静态休止位置进行受迫振荡，以使得传感器凸耳112执行摆动运动或者振荡运动，该摆动运动使得变形元件111沿基本上横向于前述主要流动方向行进的检测方向弹性地变形，该振荡运动根据涡流传感器固有的自然振荡模式。根据本发明的另一实施例，传感器凸耳112由此具有宽度b，该宽度测得为在主要流动方向的方向上的最大范围，并且该宽度基本上大于传感器凸耳112的厚度d，该厚度测得为在检测方向的方向上的最大横向范围。在图4a、图4b、图4c、图4d中示出的示例性实施例中，传感器凸耳112基本上是楔形的；然而，该传感器凸耳还可以例如设计成相对较薄的平板，这对于此类涡流传感器来说是很常见的。根据本发明的另一实施例，涡流传感器1和管3的尺寸进一步被设定为，使得传感器凸耳112的长度I对应于超过管3的口径DN的一半并且小于所述口径DN的95％，该长度测得为传感器凸耳112的近侧端部(特别地邻接变形元件111)和传感器凸耳112的远侧端部之间的最小距离。例如，如在小于50mm的相对较小口径的情况下相当常见的是还可以选择长度I，以使得传感器凸耳112的所述远侧端部距管3的壁3*仅具有极小的最小距离。在管具有50mm或以上的相对较大口径的情况下，如在所述类型的测量系统的情况下相当常见的是或者例如从图2中还可以观察到的是，传感器凸耳112例如显著地短于管3的口径的一半。例如，变形元件111和传感器凸耳112还可以是同一整体模制件的部件，该同一整体模制件通过诸如3D激光熔融之类的增材制造工艺铸造或产生；然而，该变形元件和传感器凸耳还可以设计成单独的部件，这些部件一开始彼此分开并且仅随后彼此一体地粘结(例如特别地彼此焊接或钎焊)，并且由此通过可以相应地彼此一体地粘结的材料产生。例如对于此类涡流传感器相当常见的是，变形元件111可以至少部分地，例如特别地主要或完全由诸如不锈钢或镍基合金之类的金属构成。类似地，该传感器凸耳可以至少部分地由金属(例如特别的是不锈钢或镍基合金)构成；变形元件111和传感器凸耳112尤其是还可以由相同的材料产生。此外，该涡流传感器具有换能器元件12，该换能器元件例如是作为电容器的部件的被设计成压电换能器的电容式换能器元件，或者例如是被设计成光电检测器的部件的光学换能器元件，用于生成这样的信号，该信号表示传感器凸耳的随时间变化并且通常特别的是至少间歇性周期性的运动，并且同时表示变形元件111的随时间变化的变形，并且在这种情况下，该信号还用作涡流传感器信号，例如通过前述运动调制的可变电压或者对应调制的激光。涡流传感器1还被插入到管3中，使得变形元件111的第一表面面向管的管腔3’，从而使得传感器凸耳突入到所述管腔中。
在图1和图2中示出的示例性实施例中，涡流传感器1穿过形成于壁中的开口3”被从外部插入到管的管腔中，并且在所述开口的区域中从外部固定到(例如也是可释放地固定到)壁3*，从而使得变形元件111的表面111+面向管3的管腔3’且由此传感器凸耳112突入到所述管腔中。特别地，传感器1被插入到开口3”中，以使得变形元件111覆盖或气密地密封开口3”。例如，在所述类型的测量系统中相当常见的是，所述开口可以例如被设计成使得该开口的(内)直径在10mm和大致50mm之间的范围内。根据本发明的另一实施例，承窝3a形成在开口3”中，该承窝用于将变形元件保持在壁3*上。在这种情况下，涡流传感器1可以例如通过一体粘结(尤其是通过焊接或钎焊)固定到变形元件111和壁3*的管3,；然而，该涡流传感器还可以例如可拆除地连接到管3，例如特别的是拧接到该管或者拧接到该管上。此外，至少一个密封面、例如也是圆周的或圆环形的密封面可以形成在承窝3a中并且被配置成相应地与变形元件111和可选设置的、例如环形或环形圆盘状的密封元件协配来密封开口3”。尤其是如果将涡流传感器插入到前述承窝3a中并且可拆除地连接到管3，则变形元件111的边缘区段111a也可以有利地设置有密封面，该密封面例如也与可能设置在开口3”中的密封面相对应和/或是圆环形的。
根据本发明的另一实施例，为了补偿由于涡流传感器的随机运动，例如由于连接到管的前述管道振动引起的力和/或力矩，或者为了避免由此导致传感器凸耳或变形元件111发生不期望的运动并且特别地使得传感器信号s1失真，涡流传感器1还具有补偿元件114、例如杆状的、平面的或套筒状的补偿元件，该补偿元件从变形元件111的第二表面111#延伸。所述补偿元件114还可以用作换能器元件12的保持器，或者用作换能器元件12的部件，例如用作形成所述(电容性)换能器元件的电容器的可动电极。补偿元件114例如可以由与变形元件和/或传感器凸耳相同的材料(例如，金属)构成。例如，补偿元件114可以由不锈钢或镍基合金产生。根据本发明的另一实施例，变形元件111和补偿元件114彼此一体地粘结，例如彼此焊接或钎焊，且由此补偿元件114和变形元件111由可以由此通过彼此一体粘结的材料产生。然而，替代地，变形元件111和补偿元件114也可以是同一整体模制件的部件，例如也使得传感器凸耳111、变形元件112以及补偿元件114是所述模制件的部件。例如还可以通过一起观察图4c和图4d观察到，传感器凸耳112和补偿元件114还可以彼此对准，以使得传感器凸耳112的主要惯性轴线在延伸方向上与补偿元件114的主要惯性轴线相重合。替代地或附加地，补偿元件114和变形元件111还可以彼此定位和对准，使得变形元件111的主要惯性轴线在延伸方向上与补偿元件114的主要惯性轴线相重合。此外，例如通过一起观察图2、图4a、图4b、图4c和图4d还可以观察到，传感器凸耳112、补偿元件114以及变形元件111还可以彼此定位和对准，使得涡流传感器11的主要惯性轴线平行于传感器凸耳112的主要惯性轴线并且平行于补偿元件114的主要惯性轴线且还平行于变形元件111的主要惯性轴线行进，或者与传感器凸耳的所述主要惯性轴线并且与补偿元件的所述主要惯性轴线并且还与变形元件的所述主要惯性轴线相重合。
为了处理或评估至少一个涡流传感器信号，该测量系统还包括换能器电气器件2，该换能器电子器件例如容纳在耐压和/或耐冲击的保护壳体20中并且连接到传感器1，且在测量系统的操作期间与涡轮传感器1通信。用于换能器电子器件2的保护壳体20例如可以由金属(诸如不锈钢或铝)产生和/或通过铸造方法(诸如熔模铸造或压铸方法(HPDC))产生；然而，该保护壳体还可以例如由在注塑模制方法中产生的塑料模制件形成。在这里示出的示例性实施例中，该测量系统还被设计成紧凑型涡流流量计，其中，换能器电子器件2被容纳其中的保护壳体20例如通过颈状连接件30保持在该管上。例如通过至少一个微型处理器形成的换能器电子器件2，尤其被配置成接收涡流传感器信号s1并且使用该至少一个涡流传感器信号s1来生成测量值XM(也可能以数字测量值的形式)，这些测量值表示至少一个流动参数，例如流速v或体积流率或质量流率V’。测量值XM(例如数字测量值)例如可以被现场可视化，和/或经由连接现场总线以有线方式发送和/或经由无线电以无线方式发送到电子数据处理系统(例如可编程逻辑控制器(PLC)和/或过程控制站)。因此，根据另一实施例，该测量系统具有显示器元件，该显示器元件联接到该测量系统的换能器电子器件2和/或至少一个数据输出端，用于输出由换能器电子器件2提供的数据(例如，针对至少一个流动参数的测量值XM)，和/或输出通过换能器电子器件2生成的消息。根据本发明的另一实施例，尤其是如果至少一个微型处理器设置在换能器电子器件2中以处理涡流传感器信号并且确定表示至少一个流动参数的数字测量值，则该换能器电子器件可以具有至少一个转换器电路A/D，该至少一个转换器电路A/D被配置成接收和数字化该至少一个涡流传感器信号，尤其特别的是将该至少一个涡流传感器信号转换为数字涡流传感器信号并且在转换器电路的数字输出端处提供所述数字涡流传感器信号。针对该测量系统具有温度传感器和/或压力传感器的前述情况下，换能器电子器件2进一步被配置成还接收至少一个温度传感器信号和/或至少一个压力传感器信号，并且换能器电子器件2还被配置成使用该至少一个温度传感器信号来确定表示流体的温度的温度测量值Xθ和/或使用该至少一个压力传感器信号来确定表示流体的压力的压力测量值Xp。
如已提及的那样，该涡流传感器以及由其形成的测量系统尤其是还旨在用于这样的设备中，其中，允许待测量流体名义上以相对较高的流速(例如特别地与其声速的大致0.3倍相对应)在供应管道中流动。对通过所述类型的常规测量系统形成的这些测量点的研究表明，尤其是在所述设备的启动期间，还会发生这样的情况：管内部的流速也可以暂时地高于对所述测量系统规定的最大流速，从而使得流过钝体的流体则具有与其当前声速c相对应的流速u(c＝u/Ma)。此外，已发现的是在这样的高流速下，涡流不再从钝体脱落且由此在钝体下游流动的流体中不会形成卡门涡街。于是，在图3中还可以观察到，在这一时段期间，第一有用分量s1N1也不再存在于涡流传感器信号中。然而，进一步的研究也已表明，即使在流动流体中不形成卡门涡街，由于以过大流速流过涡流传感器的流体，前述自然振荡模式中的至少一个模式也可能以其当前共振频率激发，从而在图3中也可以观察到，即使第一有用分量不存在，该涡流传感器信号仍包含相对较高信号电平下的至少一个前述频谱信号分量，该至少一个前述频谱信号分量与涡流传感器的其中一个共振频率相对应。研究还表明，在这里，例如表示该涡流传感器的最低机械共振频率的信号分量也可以具有相对较高的信号电平。对于与图1和图2所示的示例性实施例相对应的涡流传感器，所述最低机械共振频率例如与涡轮传感器的自然振荡模式的共振频率相对应，其中，传感器凸耳112执行前述摆动运动，从而使得变形元件111沿检测方向弹性地变形。
为了避免在钝体下游并不形成卡门涡街的时段期间错误地测量流动参数，根据本发明的测量系统的换能器电子器件2尤其是被配置成确定在至少一个涡流传感器信号中是否存在第一有用分量s1N1和/或至少前述第二频谱信号分量(@fR)(下文称为第二有用分量s1N2)。此外，换能器电子器件2被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号s1中存在第一有用分量，则基于至少一个涡流传感器信号的第一有用分量确定表示脱落频率fV的涡流频率测量值Xf(例如也可以是数字涡流频率测量值)，并且为至少一个流动参数提供第一类型的流动参数测量值，特别的是使用一个或多个涡流频率测量值Xf计算出的测量值XM(也可能是数字测量值)；并且尤其是这样做，使得换能器电子器件2根据涡流计原理和/或使用斯特劳哈尔数
来计算第一类型的流动参数测量值，特别的是表示脱落频率fV与流过钝体的流体的流速u的比值的特征数。第一类型的流动参数测量值由此可以是这样的流动参数测量值，这些流动参数测量值可以或者已经以常规方式、特别地还是在所述类型的常规测量系统中确定。此外，然而，根据本发明的测量系统的换能器电子器件2还被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中不存在或者并不确定第一有用分量，而是在至少一个涡流传感器信号中确定第二有用分量，则生成第一类型的消息(例如还用作警报)，该消息指示流过钝体的流体的当前流速u不低于所述流体的当前声速c(c＝u/Ma)，且由此指示当前在流过涡流传感器3周围的流体中并不形成卡门涡街，和/或该测量系统当前在事先为此规定的测量范围以外操作。替代地或附加地，根据本发明的测量系统的换能器电子器件2附加地被配置成：在至少一个涡流传感器信号中不存在或者并未相应地确定第一有用分量，而是在该至少一个涡流传感器信号中确定第二有用分量的前述情况下，并不提供第一类型的流动参数测量值或者生成对应的控制命令，该控制命令特别是防止输出第一类型的流动参数测量值，例如使得暂时不在换能器电子器件2中执行这样的计算算法，否侧该计算算法会导致确定第一类型的流动参数测量值(根据涡流计原理)。因此，根据本发明的另一实施例，换能器电子器件2还可以被配置成：只有当在至少一个涡流传感器信号s1中存在第一有用分量时，才生成促使输出第一类型的流动参数测量值的控制命令，和/或如果在至少一个涡流传感器信号中既不存在或不确定第一有用分量也不存在或不确定第二有用分量，则生成并输出第二类型的消息，特别是指示当前没有流体流过管3的消息。第一类型、可能还有第二类型的前述消息和/或前述流动参数测量值可以例如通过前述显示器元件和/或在前述数据输出端处输出，例如被现场可视化或者发送到连接到测量系统的电子数据处理系统。
对所述类型的测量系统的进一步研究、尤其是对具有直管和主要圆柱形管腔和/或在钝体的正上游和正下游具有基本相同尺寸的流动截面的典型常规测量系统的进一步研究还表明，在所述钝体附近，由此在每种情况下还处于涡轮传感器的区域中，在那里流动的流体通常可以至多达到不高于最大流速的流速，该最大流速可以事先或者在测量系统的操作期间准确确定；尤其是以这样的方式进行，即在相应管和容纳其中的钝体的相互作用中，形成临界流动喷嘴(有时也称为声波喷嘴)、特别是这样一种喷嘴，其中流过钝体的流体的流速u已达到前述最大流速，并且所述流速u等于流体的当前声速，且由此与等于1(Ma＝1)的马赫数Ma(Ma＝u/c)相对应，且使得如果在将流体供应到测量系统的管段中流动的流体的前述增大的流速进一步增大，例如增大为与0.4的马赫数相对应的流速，则流过钝体的流体的流速u不再增大。于是，由此可能确定对于所述类型的测量系统，由于过高的流速导致无法形成卡门涡街且由此在涡轮传感器信号中不存在第一有用分量的前述情况，可以为流过钝体的流体令人惊讶且令人愉悦地精确产生恒定的流速，特别是一开始就可以不再进一步增大的流速。因此，根据本发明的另一实施例，换能器电子器件2进一步被配置成使用该至少一个涡流传感器信号，来为流过钝体的流体确定马赫数Ma(Ma＝u/c)，还例如被配置成确定或计算表示所述马赫数的马赫数测量值XMa。例如，换能器电子器件2则还可以被配置成：针对在至少一个涡流传感器信号中存在第二有用分量、但在至少一个涡流传感器信号中并不存在或并不确定第一有用分量的前述情况，将马赫数测量值XMa设定为预定固定值，例如特别是设定为与前述最大流速和/或一(Ma＝1)相对应的马赫数，或者将所述预定固定值输出为马赫数测量值XMa。
还可以例如基于在测量系统的操作期间流体的当前温度和/或流体的当前压力，例如特别是使用相应流体的理想气体模型来足够精确地确定声速c或者与该声速c相对应的前述最大流速。根据本发明的另一实施例，对于测量系统包括前述温度传感器，并且换能器电子器件2还被配置成接收至少一个温度传感器信号并基于该至少一个温度传感器信号来确定表示流体温度的温度测量值Xθ的前述情况，换能器电子器件2由此还被配置成为至少一个流动参数提供第二类型的流动参数测量值，特别是使用一个或多个温度测量值但不使用涡流频率测量值计算出的测量值，和/或换能器电子器件2被配置成确定流过钝体的流体的声速c(c＝u/Ma)，例如计算和输出表示所述声速的声速测量值Xc；例如以这样的方式进行，使用一个或多个声速测量值Xc来计算第二类型的流动参数测量值，并且输出声速测量值Xc来作为第二类型的流动参数测量值。替代地或附加地，换能器电子器件2还可以被配置成使用至少一个涡流传感器信号和温度传感器信号两者，例如特别是基于由此获得的温度测量值来确定前述马赫数测量值XMa，和/或还使用一个或多个马赫数测量值XMa来计算至少第二类型的流动参数测量值。根据本发明的另一实施例，对于该测量系统还包括前述压力传感器6并且换能器电子器件2还被配置成接收至少一个压力传感器信号、并基于该至少一个压力传感器信号来确定表示流体压力的压力测量值Xp的前述其它情况，换能器电子器件2由此进一步被配置成还使用一个或多个压力测量值Xp来为至少一个流动参数计算第二类型的流动参数测量值。替代地或附加地，换能器电子器件2还可以被配置成使用一个或多个压力测量值Xp来计算前述声速测量值Xc和/或马赫数测量值XMa。为了能够将针对第一类型的流动参数测量值的前述计算算法也用于确定第二类型的流动参数测量值，换能器电子器件2也可以进一步被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第二有用分量，但在至少一个涡流传感器信号中并不存在或并不确定第一有用分量，则例如基于温度和/或声速c来确定等效频率fVc(fVc～Sr·c)，特别是与流体在声速c下流动的理论脱落频率相对应的特定频率，并且相应地使用为此确定的温度测量值和/或声速测量值以及所述等效频率fVc来为至少一个流动参数确定测量值XM。
根据本发明的另一实施例，换能器电子器件2被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第二有用分量、但在该至少一个涡流传感器信号中并不存在或者并不确定第一有用分量，则生成促使输出第二类型的流动参数测量值的控制命令，或者输出第二类型的流动参数测量值。此外，换能器电子器件2还可以被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中存在第一有用分量，则生成防止输出第二类型的流动参数测量值的控制命令，或者不输出第二类型的流动参数测量值。替代地或附加地，换能器电子器件2进一步被配置成：如果在至少一个涡流传感器信号中既不存在或不确定第一有用分量也不存在或不确定第二有用分量，则既不提供大于零的第一类型的流动参数测量值，也不提供大于零的第二类型的流动参数测量值。
为了处理该涡流传感器信号，根据另一实施例的换能器电子器件2具有第一信号滤波器(例如被设计成前述转换器电路A/D的部件)，该第一信号滤波器被配置成在信号输入端处接收涡流传感器信号，并且在滤波器输出端处提供第一有用信号，该第一有用信号包含该涡流传感器信号的第一有用分量，但尤其特别地总是仅仅包含衰减形式的第二有用分量或者完全不包含第二有用分量。使用所述第一有用信号，例如还使用数字第一有用信号，该换能器电子器件还可以例如通过将所述有用信号的信号幅值(或频谱功率密度)与相应地针对该第一有用分量预定的参考值(TH1)进行比较，来确定在至少一个涡流传感器信号中是否存在所述第一有用分量。作为替代或者附加地，换能器电子器件2具有第二信号滤波器(例如被设计成前述转换器电路A/D的部件)，该第二信号滤波器被配置成在信号输入端处接收涡流传感器信号，并且在滤波器输出端处提供第二有用信号，该第二有用信号包含该涡流传感器信号的第二有用分量，但尤其特别地总是仅仅包含衰减形式的第一有用分量或者完全不包含第一有用分量。使用该第二有用信号，例如数字第二有用信号，该换能器电子器件2可以例如通过将所述有用信号的信号幅值(或频谱功率密度)与相应地针对该第二有用分量预定的参考值(TH1)进行比较，来确定在至少一个涡流传感器信号中是否存在所述第二有用分量。作为替代或附加地，换能器电子器件2还可以被配置成生成至少一个涡流传感器信号的离散傅立叶变化(DFT)和/或自相关(AKF)，以便然后基于该至少一个涡流传感器信号的所述离散傅立叶变化或者基于该至少一个涡流传感器信号的所述自相关(AKF)，来确定在该至少一个涡流传感器信号中是否存在第一有用分量和/或第二有用分量。
Claims (23)
1.一种测量系统，所述测量系统用于测量在管道中流动的流体、尤其是气体或气溶胶的至少一个流动参数，尤其是能够随时间变化的流动参数，尤其是流速和/或体积流率和/或质量流率，所述测量系统包括：
-管(3)，所述管能够插入在所述管道的管程中并且具有管腔(3’)，所述管腔被配置成引导在所述管道中流动的所述流体并且用于使所述流体流过所述管腔；
-钝体(4)、例如棱柱形或圆柱形钝体，所述钝体布置在所述管的所述管腔(3)中并且被配置成在流过的流体中、以取决于所述流体的当前流速u的脱落频率fV(fV～u)生成涡流，使得在所述钝体下游流动的所述流体中形成卡门涡街；
-涡流传感器(1)，所述涡流传感器尤其是布置在所述钝体的下游或者集成在所述钝体中，
--所述涡流传感器具有至少一个机械共振频率fR，所述至少一个机械共振频率尤其是最低的和/或总是高于所述脱落频率，以及
--所述涡流传感器被配置成提供至少一个涡流传感器信号(s1)、例如电气的或光学的涡流传感器信号，所述至少一个涡流传感器信号随时间变化，并且
---如果在所述钝体下游流动的所述流体中形成卡门涡街，则所述至少一个涡流传感器信号包含第一有用分量(s1N1)、特别的是第一频谱信号分量，所述第一频谱信号分量表示所述脱落频率fV并且尤其是具有不低于信号噪声的预定阈值的信号电平，以及
---如果流体流过所述涡流传感器，所述至少一个涡流传感器信号包含第二有用分量(s1N2)、特别的是第二频谱信号分量，所述第二频谱信号分量表示所述涡流传感器的至少一个机械共振频率fR并且尤其是具有不低于信号噪声的预定阈值的信号电平；以及
-换能器电子器件(2)，所述换能器电子器件尤其是通过至少一个微型处理器形成，用于评估所述至少一个涡流传感器信号并且用于为所述至少一个流动参数确定测量值(XM)、尤其是数字测量值；
--其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：
--接收所述至少一个涡流传感器信号，以及
--确定在所述至少一个涡流传感器信号中是否存在所述第一有用分量和/或所述第二有用分量；
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中存在所述第一有用分量，
--则基于所述至少一个涡流传感器信号的所述第一有用分量来确定涡流频率测量值、尤其是数字涡流频率测量值，所述涡流频率测量值表示所述脱落频率，以及
--为所述至少一个流动参数提供第一类型的流动参数测量值，特别的是使用一个或多个涡流频率测量值计算出的测量值(XM)、尤其是数字测量值；以及
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中并不存在或并不确定所述第一有用分量，但是在所述至少一个涡流传感器信号中存在或确定所述第二有用分量，
--则并不提供任何所述第一类型的流动参数测量值，
--和/或生成防止输出所述第一类型的流动参数测量值的控制命令，
--和/或生成、尤其特别的是输出消息，所述消息指示流过所述钝体的所述流体的流速u不低于所述流体的当前声速c(c＝u/Ma)，尤其特别的是指示流过所述钝体的所述流体的所述当前流速等于所述流体的所述当前声速，由此与为一(Ma＝1)的马赫数Ma(Ma＝u/c)相对应。
2.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中存在所述第一有用分量，则生成促使输出所述第一类型的流动参数测量值的控制命令。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，
-其中，所述换能器电子器件(2)具有第一信号滤波器，所述第一信号滤波器被配置成在信号输入端处接收所述涡流传感器信号并且在滤波器输出端处提供第一有用信号、尤其是数字第一有用信号，所述第一有用信号包含所述涡流传感器信号的所述第一有用分量、但尤其特别地是仅仅包含衰减形式的所述第二有用分量或者根本不包含所述第二有用分量；和/或
-其中，所述换能器电子器件(2)具有第二信号滤波器，所述第二信号滤波器被配置成在信号输入端处接收所述涡流传感器信号并且在滤波器输出端处提供第二有用信号、尤其是数字第二有用信号，所述第二有用信号包含所述涡流传感器信号的所述第二有用分量、但尤其特别地是仅仅包含衰减形式的所述第一有用分量或者根本不包含所述第一有用分量。
4.根据上一权利要求所述的测量系统，
-其中，所述换能器电气器件(2)被配置成使用所述第一有用信号来确定在所述至少一个涡流传感器信号中是否存在所述第一有用分量；和/或
-其中，所述换能器电气器件(2)被配置成使用所述第二有用信号来确定在所述至少一个涡流传感器信号中是否存在所述第二有用分量。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成生成所述至少一个涡流传感器信号的离散傅立叶变换(DFT)，
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成基于所述至少一个涡流传感器信号的所述离散傅立叶变换，来确定在所述至少一个涡流传感器信号中是否存在所述第一有用分量和/或所述第二有用分量。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成计算所述至少一个涡流传感器信号的自相关(AKF)，
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成基于所述至少一个涡流传感器信号的所述自相关(AKF)、来确定在所述至少一个涡流传感器信号中是否存在所述第一有用分量和/或所述第二有用分量。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其中，
所述换能器电子器件(2)具有至少一个转换器电路(A/D)，所述转换器电路被配置成接收和数字化所述至少一个涡流传感器信号，尤其特别地是将所述至少一个涡流传感器信号转换为数字涡流传感器信号，并且在所述转换器电路的数字输出端处提供所述数字涡流传感器信号。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，还包括：温度传感器，所述温度传感器尤其是布置在所述钝体下游或者布置在所述钝体中，并且所述温度传感器被配置成提供至少一个温度传感器信号，所述至少一个温度传感器信号随流动流体的温度的变化而改变至少一个信号参数，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成接收所述至少一个温度传感器信号，并且其中，所述换能器电子器件(2)被配置成基于所述至少一个温度传感器信号来确定表示所述流体的温度的温度测量值(Xθ)。
9.根据上一权利要求所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成为所述至少一个流动参数提供第二类型的流动参数测量值，特别地是使用一个或多个温度测量值、但不使用涡流频率测量值计算出的测量值(XM)。
10.根据上一权利要求所述的测量系统，
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中存在所述第二有用分量、但在所述至少一个涡流传感器信号中并不存在或者并不确定所述第一有用分量，则生成促使输出所述第二类型的流动参数测量值的控制命令；和/或
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中存在所述第一有用分量，则生成防止输出所述第二类型的流动参数测量值的控制命令；和/或
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中存在所述第二有用分量、但在所述至少一个涡流传感器信号中并不存在或者并不确定所述第一有用分量，则输出所述第二类型的流动参数测量值；和/或
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中存在所述第二有用分量、但在所述至少一个涡流传感器信号中并不存在或者并不确定所述第一有用分量，则使用基于所述温度计算出的等效频率，特别地是与所述声速c相对应的频率，来为所述至少一个流动参数确定测量值(XM)；和/或
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中存在所述第一有用分量，则不输出所述第二类型的流动参数测量值。
11.根据权利要求8到10中的任一项所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成使用所述至少一个涡流传感器信号和所述至少一个温度传感器信号两者来确定流过所述钝体的所述流体的所述声速c(c＝u/Ma)，尤其是计算表示所述声速的声速测量值(Xc)。
12.根据上一权利要求所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成还使用一个或多个声速测量值(Xc)来计算至少所述第二类型的流动参数测量值，尤其是输出所述声速测量值(Xc)作为所述第二类型的流动参数测量值。
13.根据权利要求8到12中的任一项所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成使用所述至少一个涡流传感器信号、尤其是使用所述至少一个涡流传感器信号和所述温度传感器信号两者，来为流过所述钝体的所述流体确定马赫数Ma(Ma＝u/c)，尤其是计算表示所述马赫数的马赫数测量值(XMa)。
14.根据上一权利要求所述的测量系统，
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中存在所述第二有用分量但在所述至少一个涡流传感器信号中并不存在或并不确定所述第一有用分量，则将所述马赫数测量值(XMa)设定为预定固定值、尤其特别的是设定为一(Ma＝1)，或者输出所述预定固定值来作为马赫数测量值(XMa)；和/或
-其中，所述换能器电子器件(2)被配置成还使用一个或多个马赫数测量值(XMa)来计算至少所述第二类型的流动参数测量值。
15.根据权利要求9到14中的任一项所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成还使用等熵指数κ(κ＝CP/CV)、特别的是表示在恒定压力下的所述流体的热容量Cp与在恒定体积下的所述流体的热容量CV的比值的特征数，来计算至少所述第二类型的流动参数测量值。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成还使用斯特劳哈尔数Sr(Sr～fV/u)、特别的是表示所述脱落频率fV与流过所述钝体的所述流体的所述流速u的比值的特征数，来计算所述第一类型的流动参数测量值。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，还包括：压力传感器，所述压力传感器尤其是在所述钝体下游，所述压力传感器被配置成提供至少一个压力传感器信号，所述至少一个压力传感器信号随所述流动流体的压力、特别是静态压力的变化而改变至少一个信号参数；其中，所述换能器电子器件(2)被配置成接收所述至少一个压力传感器信号，并且其中，所述换能器电子器件(2)被配置成基于所述至少一个压力传感器信号来确定表示所述流体的所述压力的压力测量值(Xp)。
18.根据上一权利要求和权利要求9所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成还使用一个或多个压力测量值来计算至少所述第二类型的流动参数测量值。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其中，所述换能器电子器件(2)被配置成：如果在所述至少一个涡流传感器信号中既不存在所述第一有用分量也不存在所述第二有用分量，
--则生成、尤其特别的是输出指示当前没有流体流过所述管的消息；
-和/或既不提供所述第一类型的流动参数测量值，也不提供所述第二类型的流动参数测量值，所述第一类型的流动参数测量值和所述第二类型的流动参数测量值都大于零。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，
-其中，所述涡流传感器具有变形元件、尤其是膜片状和/或圆盘状的变形元件，所述变形元件具有面向所述管腔的第一表面和相对的第二表面，所述第二表面尤其是至少部分地平行于所述第一表面，
-并且其中，所述涡流传感器具有至少一个换能器元件，所述至少一个换能器元件布置在所述变形元件上方和/或所述变形元件的所述第二表面上，尤其特别的是附接到所述变形元件和/或定位在所述变形元件附近，并且所述至少一个换能器元件被配置成检测所述变形元件的运动、尤其是所述变形元件的第二表面的运动，并且将所述运动转换成所述涡流传感器信号。
21.根据上一权利要求所述的测量系统，其中，所述涡流传感器具有传感器凸耳、尤其是平面的或楔形的传感器凸耳，所述传感器凸耳从所述变形元件的第一表面延伸到远侧端部。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，其中，所述流体是气态的，尤其特别的是水蒸气、天然气或沼气。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统，还包括：显示器元件，所述显示器元件联接到所述换能器电气器件(2)，用于输出由所述换能器电子器件(2)为所述至少一个流动参数提供的测量值和/或通过所述换能器电子器件(2)生成的消息。
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