DE102022134038A1 - Method for detecting a limit level of a medium using a vibronic sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zu Betreiben eines vibronischen Sensors (10) umfassend:
eine mechanisch schwingfähige Einheit (11) wie beispielsweise eine Schwinggabel (11.1),
eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (12) zum Betreiben der mechanisch schwingfähigen Einheit und zum Erfassen von Schwingungen der schwingfähigen Einheit,
wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung die mechanisch schwingfähige Einheit zum Schwingen anregt, und aus Messwerten von mindestens einer Schwingungsgröße der mechanisch schwingfähigen Einheit Messwerte zumindest einer Messgröße ableitet,
wobei die mechanisch schwingfähige Einheit zumindest abschnittsweise intermittierend betrieben wird,
- wobei in einem ersten Zeitintervall die mechanisch schwingfähige Einheit durch die elektronische Mess-/Betriebsschaltung angeregt wird,
- wobei in einem zweiten Zeitintervall die mechanisch schwingfähige Einheit nicht durch die elektronische Mess-/Betriebsschaltung angeregt wird, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung ein Abklingverhalten von Schwingungen der mechanisch schwingfähigen Einheit misst und aus dem Abklingverhalten entscheidet, ob die mechanisch schwingfähige Einheit mit einem Medium kontaktiert ist.
The invention relates to a method (100) for operating a vibronic sensor (10) comprising:
a mechanically oscillatable unit (11) such as a tuning fork (11.1),
an electronic measuring/operating circuit (12) for operating the mechanically oscillatable unit and for detecting vibrations of the oscillatable unit,
wherein the electronic measuring/operating circuit excites the mechanically oscillatable unit to oscillate and derives measured values of at least one measured variable from measured values of at least one oscillation variable of the mechanically oscillatable unit,
wherein the mechanically oscillatable unit is operated intermittently at least in sections,
- wherein in a first time interval the mechanically oscillating unit is excited by the electronic measuring/operating circuit,
- wherein in a second time interval the mechanically oscillatable unit is not excited by the electronic measuring/operating circuit, wherein the electronic measuring/operating circuit measures a decay behavior of vibrations of the mechanically oscillatable unit and decides from the decay behavior whether the mechanically oscillatable unit is in contact with a medium.
Description
Mechanisch schwingfähige Einheiten, z.B. Schwinggabeln eines vibronischen Sensors wie beispielsweise in der
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Änderung der Resonanzfrequenz für manche Anwendungen zu gering ist, um das Erreichen eines Grenzstands frühzeitig erkennen zu können.However, it has been shown that the change in the resonance frequency is too small for some applications to be able to detect the reaching of a limit level at an early stage.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein robustes und empfindliches Verfahren zur Erkennung eines Grenzstands eines Mediums festzustellen.The object of the invention is therefore to provide a robust and sensitive method for detecting a limit level of a medium.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zu Betreiben eines vibronischen Sensors umfassend:
- eine mechanisch schwingfähige Einheit wie beispielsweise eine Schwinggabel,
- eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung zum Betreiben der mechanisch schwingfähigen Einheit und zum Erfassen von Schwingungen der schwingfähigen Einheit,
- wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung die mechanisch schwingfähige Einheit zum Schwingen anregt, und aus Messwerten von mindestens einer Schwingungsgröße der mechanisch schwingfähigen Einheit Messwerte zumindest einer Messgröße ableitet,
- wobei die mechanisch schwingfähige Einheit zumindest abschnittsweise intermittierend betrieben wird,
- - wobei in einem ersten Zeitintervall die mechanisch schwingfähige Einheit durch die elektronische Mess-/Betriebsschaltung angeregt wird,
- - wobei in einem zweiten Zeitintervall die mechanisch schwingfähige Einheit nicht durch die elektronische Mess-/Betriebsschaltung angeregt wird, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung ein Abklingverhalten von Schwingungen der mechanisch schwingfähigen Einheit misst und aus dem Abklingverhalten entscheidet, ob die mechanisch schwingfähige Einheit mit einem Medium kontaktiert ist.
- a mechanically oscillating unit such as a tuning fork,
- an electronic measuring/operating circuit for operating the mechanically oscillatable unit and for detecting vibrations of the oscillatable unit,
- wherein the electronic measuring/operating circuit excites the mechanically oscillatable unit to oscillate and derives measured values of at least one measured variable from measured values of at least one oscillation variable of the mechanically oscillatable unit,
- wherein the mechanically oscillatable unit is operated intermittently at least in sections,
- - wherein in a first time interval the mechanically oscillating unit is excited by the electronic measuring/operating circuit,
- - wherein in a second time interval the mechanically oscillatable unit is not excited by the electronic measuring/operating circuit, wherein the electronic measuring/operating circuit measures a decay behavior of vibrations of the mechanically oscillatable unit and decides from the decay behavior whether the mechanically oscillatable unit is in contact with a medium.
Es hat sich gezeigt, dass das Abklingverhalten der schwingfähigen Einheit viel empfindlicher auf eine Medienbenetzung reagiert als eine Resonanzfrequenz der schwingfähigen Einheit.It has been shown that the decay behavior of the oscillating unit is much more sensitive to media wetting than a resonance frequency of the oscillating unit.
In einer Ausgestaltung wird bei der Messung des Abklingverhaltens zumindest eine Zeitkonstante des Abklingverhaltens ermittelt, wobei die mindestens eine Zeitkonstante mit mindestens einer entsprechenden Referenzkonstante eines Abklingverhaltens der mechanisch schwingfähigen Einheit ohne Medienkontakt verglichen wird,
wobei bei einer relativen Abweichung der ermittelten Zeitkonstante von der Referenzkonstante größer als ein Grenzwert auf einen Kontakt mit einem Medium geschlossen wird.In one embodiment, at least one time constant of the decay behavior is determined when measuring the decay behavior, wherein the at least one time constant is compared with at least one corresponding reference constant of a decay behavior of the mechanically oscillatable unit without media contact,
If the relative deviation of the determined time constant from the reference constant is greater than a limit value, it is concluded that there has been contact with a medium.
Der Grenzwert ist abhängig von verschiedenen Einflüssen wie beispielsweise einer Geometrie der schwingfähigen Einheit oder dem Medium. Ein Fachmann wird daher einen sinnvollen Grenzwert wählen.The limit value depends on various influences such as the geometry of the oscillating unit or the medium. A specialist will therefore choose a reasonable limit value.
In einer Ausgestaltung weist die mechanisch schwingfähige Einheit eine Eigenfrequenz auf, wobei das Abklingverhalten aus mindestens 5 Schwingungen gemessen wird.In one embodiment, the mechanically oscillatable unit has a natural frequency, wherein the decay behavior is measured from at least 5 oscillations.
In einer Ausgestaltung wird die mindestens eine Zeitkonstante durch einen nichtlinearen Fit einer Schwingungsamplitude während des Abklingens bestimmt,
wobei die Fitfunktion beispielsweise eine Exponentialfunktion und/oder eine trigonometrische Funktion umfasst.In one embodiment, the at least one time constant is determined by a non-linear fit of an oscillation amplitude during decay,
where the fitting function comprises, for example, an exponential function and/or a trigonometric function.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
-
1 beschreibt einen beispielhaften vibronischen Sensor; -
2 skizziert beispielhafte Abklingvorgänge einer mechanisch schwingfähigen Einheit; -
3 skizziert den Ablauf eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 describes an example vibronic sensor; -
2 outlines exemplary decay processes of a mechanically oscillating unit; -
3 outlines the sequence of an exemplary method according to the invention.
Erfindungsgemäß wird der Sensor jedoch zumindest zeitweise intermittierend angeregt, wobei aus einem Abklingverhalten abgeleitet wird, ob eine Medienberührung vorliegt oder nicht.According to the invention, however, the sensor is excited intermittently at least at times, whereby it is deduced from a decay behavior whether there is media contact or not.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- vibronischer Sensorvibronic sensor
- 1111
- schwingfähige Einheitoscillating unit
- 11.111.1
- SchwinggabelTuning fork
- 1212
- elektronische Mess-/Betriebsschaltungelectronic measuring/operating circuit
- 2020
- Behältniscontainer
- 2121
- Mediummedium
- 100100
- VerfahrenProceedings
- 101101
- erster Verfahrensschrittfirst procedural step
- 102102
- zweiter Verfahrensschrittsecond process step
- V1V1
- Verlauf ohne MedienkontaktCourse without media contact
- V2V2
- Verlauf mit MedienkontaktHistory with media contact
- Z1Z1
- erstes Zeitintervallfirst time interval
- Z2Z2
- zweites Zeitintervallsecond time interval
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Citations (4)
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DE102012101667A1 (en) | 2012-02-29 | 2013-08-29 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vibronic measuring device for determining and monitoring process variable of liquid medium in container, has rule-evaluation unit which controls vibration stimulation process to suppress the frequency of vibration in reception signal |
-
2022
- 2022-12-20 DE DE102022134038.4A patent/DE102022134038A1/en active Pending
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DE102012101667A1 (en) | 2012-02-29 | 2013-08-29 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vibronic measuring device for determining and monitoring process variable of liquid medium in container, has rule-evaluation unit which controls vibration stimulation process to suppress the frequency of vibration in reception signal |
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