專利名稱：用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的過程變量的方法以及相應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的方法，其中，向至少 一個(gè)可機(jī)械振蕩的單元施加激勵(lì)信號；其中，接收至少一個(gè)來自可機(jī)械振蕩單元的接收信 號；其中，如此生成激勵(lì)信號，以使得激勵(lì)信號和接收信號之間的相位差基本等于可預(yù)定的 相位值。本發(fā)明還涉及用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的裝置，所述裝置具 有至少一個(gè)可機(jī)械振蕩的單元；至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)/接收單元，所述驅(qū)動(dòng)/接收單元激勵(lì)可 機(jī)械振蕩的單元進(jìn)行機(jī)械振蕩，并且所述驅(qū)動(dòng)/接收單元接收可機(jī)械振蕩的單元的機(jī)械振 蕩；以及至少一個(gè)電子單元，所述電子單元向驅(qū)動(dòng)/接收單元施加電激勵(lì)信號并且從驅(qū)動(dòng)/ 接收單元接收電接收信號。所述介質(zhì)例如是液體或者松散材料。此外過程變量例如是介質(zhì) 的物位、密度或者粘度。介質(zhì)例如位于容器內(nèi)或者管內(nèi)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)公開了一種測量設(shè)備，其中，作為可機(jī)械振蕩的單元的所謂振蕩叉或者 單桿或者薄膜被激勵(lì)振蕩。因?yàn)檎袷幓蛘哒f其特征參數(shù)(如頻率、振幅和相位)取決于與 介質(zhì)的接觸或者說取決于介質(zhì)特性(如密度或者粘度)，所以根據(jù)振蕩的特征參數(shù)能夠推 斷出測量參數(shù)。因此，這種測量設(shè)備例如允許監(jiān)控物液位或者測量密度。事實(shí)表明在激勵(lì)信號和接收信號之間存在一定的相位差范圍，在該相位差范圍 內(nèi)，振蕩系統(tǒng)的特性會(huì)受到影響。于是，這允許進(jìn)行或者抑制泡沫檢測。此外能夠補(bǔ)償振蕩 對粘度變化的依賴(參見DE 10057974A1)。然而為了獲得這種效果需要盡可能精確地設(shè)定 期望的相位值。但是這里的問題在于，相位的測量不可能總是最優(yōu)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種確定或者監(jiān)控過程變量的方法，在該方法中始終盡可 能最優(yōu)地調(diào)整激勵(lì)信號和接收信號之間的相位差。另一任務(wù)是提出相應(yīng)的裝置。本發(fā)明通過下述方法解決該任務(wù)，在該方法中預(yù)定至少一個(gè)準(zhǔn)則，所述準(zhǔn)則用于 對激勵(lì)信號和接收信號或者一個(gè)與激勵(lì)信號或與接收信號有關(guān)的信號之間的相位差的確 定進(jìn)行評價(jià)；在滿足用于評價(jià)相位差確定的準(zhǔn)則的情況下，對相位差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制； 而在此外的情況下，對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制。在閉環(huán)控制的情況下，結(jié)果(輸出變量)通過反饋影響修正變量。也就是說，與開 環(huán)控制相反，進(jìn)行反饋。因而也稱為封閉控制回路。另一方面，開環(huán)控制沒有反饋。開環(huán)控 制不考慮輸出值或者待控制參數(shù)的狀態(tài)。由于實(shí)際變量的反饋是斷開的，因此在控制理論 中稱之為開放控制回路。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在激勵(lì)信號和接收信號之間的相位差或者一個(gè)與激勵(lì)信 號或與接收信號有關(guān)的信號之間的相位差的確定滿足預(yù)定準(zhǔn)則的情況下，閉環(huán)控制激勵(lì)信 號和接收信號之間的相位差。因而該準(zhǔn)則被用于確定是否能夠如此準(zhǔn)確確定相位差，以使 得因此能夠?qū)ο辔徊畹恼{(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制。如果該準(zhǔn)則沒有被滿足，也就是在與先前情況不同的情況下，那么相位差的確定在質(zhì)量方面不足以執(zhí)行閉環(huán)控制，因而執(zhí)行開環(huán)控制。為 此優(yōu)選應(yīng)用存儲的數(shù)據(jù)?；蛘邠Q句話 說如果能夠可靠地確定相位差，則對差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制。如果相 位差的確定不夠準(zhǔn)確，則對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方案，一直對相位差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制，直至該相位 差基本等于可預(yù)定的相位值。也就是說，通過重復(fù)確定相位差來改變修正變量(例如調(diào)用 反饋電子設(shè)備內(nèi)的移相器)，直至相位差相應(yīng)于希望的相位值。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方案為了開環(huán)控制而使用激勵(lì)信號和/或接收信號和 /或一個(gè)與激勵(lì)信號和/或與接收信號有關(guān)的信號的至少一個(gè)特征參數(shù)。因此確定至少一 個(gè)信號的至少一個(gè)特征參數(shù)，并且根據(jù)該特征參數(shù)并且與已知的開環(huán)控制參數(shù)相結(jié)合地適 當(dāng)?shù)貙ο辔徊畹恼{(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制。于是，例如將激勵(lì)信號的頻率作為相位差的量度，以便 依賴于存儲數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)整例如移相器。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)方案，將接收信號預(yù)放大成預(yù)放大信號，并且對激勵(lì)信號 與預(yù)放大信號之間的相位差進(jìn)行確定以及進(jìn)行閉環(huán)控制或者開環(huán)控制。在該設(shè)計(jì)方案中， 接收信號不被應(yīng)用于閉環(huán)控制或者開環(huán)控制或者確定相位差，而是首先將該接收信號放大 成預(yù)放大信號，并且采用這個(gè)經(jīng)過預(yù)放大或者還經(jīng)過平滑處理的信號來確定相位差。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)方案為了將對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制而使用激發(fā)信 號和/或接收信號和/或預(yù)放大信號的頻率。就開環(huán)控制而言必需的是，待調(diào)整信號的至 少一個(gè)特征參數(shù)是已知的。于是，相應(yīng)于該特征參數(shù)以及根據(jù)所存儲的數(shù)據(jù)適當(dāng)改變一個(gè) 或者多個(gè)修正變量，從而能夠出現(xiàn)希望的效果，也就是相位等于預(yù)定值。在這種情況下，將 所參與的信號中的至少一個(gè)的頻率用于開環(huán)控制。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)方案，為了對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制而使用在制造中 生成和存儲的數(shù)據(jù)和/或更新的數(shù)據(jù)。優(yōu)選在制造中生成用于相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制 的第一組數(shù)據(jù)，并且適當(dāng)?shù)卮鎯υ跍y量設(shè)備內(nèi)。在另一變型方案中，在安裝測量設(shè)備的現(xiàn) 場，也就是在首次開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前生成并存儲這些數(shù)據(jù)。優(yōu)選在測量設(shè)備工作期間(也就是 例如在已經(jīng)安裝的狀態(tài)下)，因此也即借助實(shí)際的過程數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)方案，在滿足用于評價(jià)相位差確定的準(zhǔn)則的情況下，將用 于閉環(huán)控制的數(shù)據(jù)與為了對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制而存儲和/或更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行比 較，并且在偏差超出預(yù)定臨界值的情況下，用于開環(huán)控制的數(shù)據(jù)被新獲得的數(shù)據(jù)更新并被 存儲。在該設(shè)計(jì)方案中也對該控制數(shù)據(jù)進(jìn)行適配。如果用于可靠確定相位差的準(zhǔn)則被滿足 了，也就是說能夠進(jìn)行閉環(huán)控制，則將由閉環(huán)控制得到的修正變量與針對這種狀態(tài)為了開 環(huán)控制而存儲的數(shù)據(jù)相比較。如果這些值之間出現(xiàn)偏離(這例如可能是測量設(shè)備內(nèi)的老化 過程導(dǎo)致的)，則通過由閉環(huán)控制獲得的新數(shù)據(jù)來更新存儲數(shù)據(jù)或者說先前也許已經(jīng)更新 過的數(shù)據(jù)，也就是說從該調(diào)節(jié)時(shí)間點(diǎn)開始，隨后的開環(huán)控制使用經(jīng)過更新的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方案，在預(yù)測性的維護(hù)方面分析新獲得的數(shù)據(jù)和存儲的 數(shù)據(jù)。因而根據(jù)用于開環(huán)控制的數(shù)據(jù)的發(fā)展進(jìn)程來認(rèn)識發(fā)展趨勢并且也可以預(yù)見發(fā)展進(jìn) 程。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方案，以預(yù)定的時(shí)間間隔自動(dòng)生成用于對相位差的調(diào)整 進(jìn)行開環(huán)控制的數(shù)據(jù)。另選地，這可以通過控制指令來實(shí)現(xiàn)。為此生成適當(dāng)?shù)闹?，分析特性并且存儲開環(huán)控制數(shù)據(jù)。 根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方案，向作為可機(jī)械振蕩的單元的振蕩叉或者單桿或者 薄膜施加激勵(lì)信號。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方案，向作為可機(jī)械振蕩單元的管施加激勵(lì)信號，介質(zhì) 至少暫時(shí)地位于所述管內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方案，至少確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的密度或者物位或者粘
度或者流量。此外本發(fā)明在裝置方面如此解決該任務(wù)，即，在電子單元內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)相位測 量單元，在電子單元內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)可調(diào)整的移相器，并且在電子單元內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)相 位調(diào)整單元。根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)方案，相位調(diào)整單元如此構(gòu)造，以使得相位調(diào)整單元對 由相位測量單元執(zhí)行的對電信號相位或者對兩個(gè)信號之間的相位差的至少一個(gè)測量的質(zhì) 量進(jìn)行評價(jià)，并且相位調(diào)整單元根據(jù)對激勵(lì)信號或者與激勵(lì)信號有關(guān)的信號和接收信號或 者與接收信號有關(guān)的信號之間的相位差的調(diào)整的評價(jià)，通過應(yīng)用移相器而或者進(jìn)行閉環(huán)控 制或者進(jìn)行開環(huán)控制。就對相位差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制而言必需的是，至少一個(gè)相位能夠 被足夠準(zhǔn)確地測量。因此在該設(shè)計(jì)方案中，在質(zhì)量方面評價(jià)至少一個(gè)相位的至少一個(gè)測量， 并且根據(jù)該評價(jià)，或者通過閉環(huán)控制或者通過開環(huán)控制執(zhí)行相位差的調(diào)整。另選的是，相位 差的測量質(zhì)量用于決定是進(jìn)行閉環(huán)控制還是進(jìn)行開環(huán)控制。根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)方案，相位調(diào)整單元根據(jù)至少一個(gè)可預(yù)定的準(zhǔn)則對由相 位測量單元執(zhí)行的對電信號相位或者對兩個(gè)信號之間的相位差的至少一個(gè)測量的質(zhì)量進(jìn) 行評價(jià)。用于評價(jià)兩個(gè)相位測量的準(zhǔn)則例如是，應(yīng)該被分別確定相位的兩個(gè)信號是否具有 相同頻率和/或相同曲線形狀和/或相同的占空比。用于評價(jià)信號相位測量的準(zhǔn)則是，由 上升沿或者下降沿得到的那些相位值是否分別相等。根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)方案，設(shè)有至少一個(gè)儲存單元，用于對相位差的調(diào)整進(jìn) 行開環(huán)控制的數(shù)據(jù)能夠被存儲在該儲存單元內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)方案，相位調(diào)整單元如此構(gòu)造，以使得在相位或者相位 差的測量滿足可預(yù)定準(zhǔn)則的情況下，相位調(diào)整單元通過應(yīng)用移相器而對相位差的調(diào)整進(jìn)行 閉環(huán)控制；而在與之不同的情況下，相位調(diào)整單元通過應(yīng)用移相器而對該相位差的調(diào)整進(jìn) 行開環(huán)控制。根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)方案，在相位調(diào)整單元對相位差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制的 情況下，相位調(diào)整單元將閉環(huán)控制所需的參數(shù)與為了開環(huán)控制而存儲的數(shù)據(jù)相比較，并且 在偏差超出預(yù)定臨界值的情況下更新用于開環(huán)控制的數(shù)據(jù)。例如在制造中獲得用于開環(huán)控 制的第一數(shù)據(jù)并且適當(dāng)?shù)貙⑵浯鎯?。由老化過程或者由溫度、壓力等對測量設(shè)備造成的影 響會(huì)發(fā)生變化，因此該開環(huán)控制數(shù)據(jù)不再是適當(dāng)?shù)?。為此，在該方案中如此?zhí)行自適應(yīng)學(xué) 習(xí)，即，在能夠進(jìn)行閉環(huán)控制的情況下將獲得的調(diào)整值與存儲的控制數(shù)據(jù)相比較，并且在超 出臨界值的情況下更新控制數(shù)據(jù)。在另一方案中，為了預(yù)測性維護(hù)而使用存儲數(shù)據(jù)和相應(yīng) 實(shí)際數(shù)據(jù)之間的比較。根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)方案，用于評價(jià)相位差測量的至少一個(gè)準(zhǔn)則是兩個(gè)信號 具有相同頻率和/或相同占空比和/或相同信號形狀。


結(jié)合以下附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖中圖1示出測量設(shè)備的示意圖；并且圖2示出測量設(shè)備的電子單元的細(xì)節(jié)框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的測量設(shè)備，借助于該測量設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明的方法。所示的是所謂的振蕩叉，其用作可機(jī)械振蕩的單元1。振蕩叉1被驅(qū)動(dòng)/接收單元2激勵(lì)執(zhí) 行機(jī)械振蕩，或者來自驅(qū)動(dòng)/接收單元2的機(jī)械振蕩被接收并優(yōu)選適當(dāng)?shù)乇晦D(zhuǎn)換為電信號。 驅(qū)動(dòng)/接收單元2例如是所謂的壓電元件，通過該壓電元件進(jìn)行機(jī)械振蕩與交流電壓之間 的轉(zhuǎn)換。驅(qū)動(dòng)/接收單元2與負(fù)責(zé)反饋的電子單元3連接。此外電子單元3接收來自驅(qū)動(dòng) /接收單元2的接收信號SE，并且關(guān)于待確定和/或待監(jiān)控的過程變量來評估該接收信號 SE或者適當(dāng)對其進(jìn)一步處理。過程變量例如是介質(zhì)的物位、密度、粘度、流量或者流速，而另 一方面所述介質(zhì)是液體或者松散材料或者通常是流體。這里未示出介質(zhì)和容器，所述介質(zhì) 優(yōu)選處于容器內(nèi)。在另一設(shè)計(jì)方案中，介質(zhì)位于管內(nèi)，所述管在另一設(shè)計(jì)方案中本身是可機(jī) 械振蕩的單元。在這里電子單元3被簡化至那些對說明本發(fā)明必不可少的組成部分。電子單元3 首先具有預(yù)處理單元4，接收信號SE輸入該預(yù)處理單元4。預(yù)處理單元4優(yōu)選對接收信號 SE進(jìn)行濾波并且對所述接收信號SE進(jìn)行第一次放大。從而得到預(yù)放大信號SV。所述信號 SV進(jìn)入后處理單元5，后處理單元5生成實(shí)際輸出信號SA。特別是這包括將信號增大至最 終的放大量。然而在此也要特別注意，激勵(lì)信號SA具有相對于接收信號SE的特定的相位 差。該相位差例如對于能夠避免振蕩依賴于一些過程變量而言是重要的。于是，例如就確 定和/或監(jiān)控密度而言必要的是，抑制振蕩或者說振蕩頻率對粘度或者說粘度變化的依賴 性。為了準(zhǔn)確調(diào)整可適當(dāng)預(yù)定的相位差，設(shè)置了相位調(diào)整單元6。預(yù)放大信號SV和輸 出信號SA輸入相位調(diào)整單元6。隨后，相位調(diào)整單元6根據(jù)這兩個(gè)信號確定相位差，并且通 過訪問后處理單元5閉環(huán)控制或者開環(huán)控制所述相位差直至獲得希望的或者預(yù)定的相位 值。為了改變相位，例如在后處理單元5內(nèi)設(shè)置移相器。根據(jù)本發(fā)明，針對相位差的確定的質(zhì)量預(yù)先給定了至少一個(gè)準(zhǔn)則，其中，該準(zhǔn)則例 如是，確定預(yù)放大信號SV和輸出信號SA是否具有相同頻率，它們是否具有相同曲線形狀或 者在這兩種信號中的占空比是否相同。另一準(zhǔn)則例如是，根據(jù)上升沿或者下降沿確定的相 位差是否均相同。然而在這里重要的僅在于預(yù)先規(guī)定這樣的準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則能夠表明該相位 確定是否如此可靠，以使得能夠相位差的閉環(huán)控制是有效的。如果所述準(zhǔn)則得到滿足或者由部分準(zhǔn)則組合成的一個(gè)準(zhǔn)則得到滿足，則執(zhí)行相位 差的閉環(huán)控制，其中，例如相位調(diào)整單元6適當(dāng)?shù)馗深A(yù)后處理單元5，并且在后處理單元5 上執(zhí)行改變直至相位差與預(yù)定的相位值相同。在此閉環(huán)控制說明了這樣的情況，即，對相應(yīng) 地在后處理單元5內(nèi)給出的修正變量加以改變直至待調(diào)節(jié)變量(在此是相位差)等于目標(biāo) 值，或者說直至實(shí)際值和目標(biāo)值之差基本等于零。
如果至少一個(gè)部分準(zhǔn)則或者如果所述準(zhǔn)則沒有得到滿足，則通過開環(huán)控制來執(zhí)行相位差的調(diào)整。為了所述開環(huán)控制，例如在相位調(diào)整單元6內(nèi)適當(dāng)存儲后處理單元5的頻 率相位曲線。這意味著，根據(jù)激勵(lì)信號SA的頻率能夠推斷出，在后處理單元5上實(shí)現(xiàn)了哪 些改變以使得在給定頻率的情況下實(shí)現(xiàn)了期望的相位。所述頻率可以是接收信號SE、預(yù)放 大信號SV和/或激勵(lì)信號SA的頻率。因?yàn)榧?lì)信號SA在大多數(shù)情況下是振幅最大的信 號，所以最好應(yīng)用該信號的頻率。根據(jù)另一方案，應(yīng)該盡可能最優(yōu)化用于開環(huán)控制相位差的數(shù)據(jù)。在制造測量設(shè)備 時(shí)優(yōu)選引用用于開環(huán)控制的第一組數(shù)據(jù)或者信息。在一個(gè)方案中，測量設(shè)備的微控制器自 身測量整個(gè)控制回路，其中，微控制器令-已知頻帶通過并且測量或者確定封閉控制回路 所需的控制參數(shù)。這實(shí)際上也可能發(fā)生在正常運(yùn)行期間。也許為此需要足夠的計(jì)算能力或 者時(shí)間以及兩個(gè)可切換的振蕩回路。在一個(gè)振蕩回路中適配有一傳感器，對另一個(gè)振蕩回 路進(jìn)行測量，并且所有這些是交替進(jìn)行的。如果涉及到安全應(yīng)用，則冗余的振蕩回路是有意 義的。由于老化效應(yīng)，或者例如由于介質(zhì)對可機(jī)械振蕩的單元1造成的影響，或者由于 如溫度這樣的過程變量以及由于該過程變量對電子單元3造成的影響，在各個(gè)組件上會(huì)發(fā) 生變化。為了在開環(huán)控制時(shí)考慮到這些老化現(xiàn)象，優(yōu)選在應(yīng)用現(xiàn)場設(shè)備的情況下(也就是 在過程中已經(jīng)裝配好測量設(shè)備情況下)更新控制數(shù)據(jù)。為此在能夠進(jìn)行閉環(huán)控制的情況 下，也就是說滿足相位差評定用的適當(dāng)準(zhǔn)則的情況下，將閉環(huán)控制數(shù)據(jù)與有關(guān)開環(huán)控制數(shù) 據(jù)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行比較，并且在偏差超出可預(yù)給定的臨界值的情況下，將開環(huán)控制數(shù)據(jù)匹配給 定的閉環(huán)控制數(shù)據(jù)。隨后為了應(yīng)用開環(huán)控制數(shù)據(jù)，也許將補(bǔ)償曲線(Ausgleichskurve)或 者近似曲線(Approximation)匹配新的特征值。在一個(gè)方案中，為了預(yù)測性維護(hù)而使用存在或者存儲的數(shù)據(jù)與更新后的數(shù)據(jù)的比 較，也就是說根據(jù)開環(huán)控制數(shù)據(jù)的變化推斷測量設(shè)備的變化，并且預(yù)測測量設(shè)備接下來可 能出現(xiàn)的狀況。在另一方案中，按照時(shí)間間隔和/或根據(jù)觸發(fā)情況自動(dòng)讀入并且總體確定用于開 環(huán)控制的數(shù)據(jù)。也就是說自動(dòng)生成用于開環(huán)控制的完整數(shù)據(jù)組。這例如是通過微控制器輸 出頻帶并同時(shí)記錄相位而實(shí)現(xiàn)的。因而借助于本發(fā)明的方法如此構(gòu)造測量設(shè)備，S卩，在各個(gè)信號具有良好質(zhì)量或者 可以可靠確定相位差的情況下，通過閉環(huán)控制而執(zhí)行相位差的調(diào)整；而在不能準(zhǔn)確地或者 不能足夠可靠地確定相位差的情況下執(zhí)行開環(huán)控制。為此將與電子單元相關(guān)的存儲的數(shù)據(jù) 或者信息應(yīng)用于所述開環(huán)控制。在另一步驟中，在測量設(shè)備的應(yīng)用中適當(dāng)?shù)仄ヅ浠蚋逻@ 些開環(huán)控制數(shù)據(jù)。在另一方案中，這種自適應(yīng)學(xué)習(xí)用于測量設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)。圖2以框圖示意性示出測量設(shè)備的電子單元3的細(xì)節(jié)圖。接收信號SE首先由例 如被實(shí)施為濾波器級的預(yù)處理單元濾波并在此被預(yù)放大，從而得到預(yù)放大信號SV。在這里 將所述預(yù)放大信號SV發(fā)送至相位調(diào)整單元6，在相位調(diào)整單元6內(nèi)有相位測量單元7。在 另外的方案中，相位調(diào)整單元6的各個(gè)組件可以是獨(dú)立的單元，或者在附加方案中被作為 函數(shù)存儲在微控制器內(nèi)。需要時(shí)，相位測量單元7可以從預(yù)放大信號SV確定相位。預(yù)放大 信號SV繼續(xù)進(jìn)入此處用作移相器8的全通濾波器。在經(jīng)過全通濾波器8之后，或者適當(dāng)?shù)?相位被調(diào)整之后，這樣經(jīng)過相移的預(yù)放大信號SV進(jìn)入后處理單元5或者例如特別是進(jìn)入生成實(shí)際激勵(lì)信號SA的后放大器，然后該激勵(lì)信號SA又進(jìn)入可機(jī)械振蕩的單元或者說其驅(qū) 動(dòng)/接收單元，并因而生成另外的振蕩。激勵(lì)信號SA同樣被傳導(dǎo)給相位調(diào)整單元6，從而也根據(jù)該信號確定相位。如果這 兩個(gè)相位確定滿足存儲的質(zhì)量準(zhǔn)則，則能夠根據(jù)確定的相位差對差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制。 在不滿足準(zhǔn)則的情況中，不能進(jìn)行閉環(huán)控制，并且因而借助于移相器8對相位差的調(diào)整進(jìn) 行開環(huán)控制。為此所需的控制數(shù)據(jù)存儲在相應(yīng)的儲存單元9內(nèi)。為了開環(huán)控制，例如采用 激勵(lì)信號SA的頻率，其中將全通濾波器的必要的頻率相位曲線存儲在儲存單元中。
這意味著，在開環(huán)控制的情況中，測量激勵(lì)信號SA的頻率，在存儲的表格或者在 存儲的函數(shù)關(guān)系中查找該激勵(lì)信號SA,并且與作為移相器的全通濾波器相應(yīng)地控制該激勵(lì) 信號SA。因而在信號尤其是接收信號SE或者預(yù)放大信號SV不具有適于閉環(huán)控制的質(zhì)量的 情況下也仍然能夠非常準(zhǔn)確地調(diào)整相位，從而能夠設(shè)定測量所需的相應(yīng)相位差。例如在一種方案中，在制造測量設(shè)備期間適當(dāng)?shù)卮鎯τ糜陂_環(huán)控制相位差的調(diào)整 的數(shù)據(jù)。在另一方案中，在新安裝的測量設(shè)備中引用這些開環(huán)控制數(shù)據(jù)。這種固定存儲的 數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)在于，沒有考慮由于設(shè)備應(yīng)用或者由于介質(zhì)或者處理過程對測量設(shè)備造成的影 響所發(fā)生的改變。因此，在另一方案中，在能夠進(jìn)行閉環(huán)控制時(shí)，也就是在出現(xiàn)的信號滿足 質(zhì)量準(zhǔn)則的情況下，測量設(shè)備或者說在這里的相位調(diào)整單元6比較根據(jù)閉環(huán)控制得到的參 數(shù)數(shù)據(jù)和所存儲的用于開環(huán)控制的數(shù)據(jù)，并且在實(shí)際數(shù)據(jù)與存儲數(shù)據(jù)不一致的情況下，相 應(yīng)地更新存儲數(shù)據(jù)。因而在該設(shè)計(jì)方案中執(zhí)行了自適應(yīng)學(xué)習(xí)，從而用于開環(huán)控制的數(shù)據(jù)與 時(shí)間彼此匹配進(jìn)而被優(yōu)化。在一個(gè)附加方案中，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)與存儲數(shù)據(jù)的比較執(zhí)行預(yù)測 性維護(hù)。附圖標(biāo)記列表
"1可機(jī)械振蕩的單元
~驅(qū)動(dòng)/接收單元
電子單元 預(yù)處理單元 ~后處理單元
~~6相位調(diào)整單元
~相位測量單元
““8 mm
~~9儲存單元
權(quán)利要求
用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的方法，其中，向至少一個(gè)可機(jī)械振蕩的單元(1)施加激勵(lì)信號(SA)；其中，接收至少一個(gè)來自所述可機(jī)械振蕩的單元(1)的接收信號(SE)；其中，生成所述激勵(lì)信號(SA)使得所述激勵(lì)信號(SA)和所述接收信號(SE)之間的相位差基本等于可預(yù)定的相位值，其特征在于，預(yù)定至少一個(gè)準(zhǔn)則，所述準(zhǔn)則用于對所述激勵(lì)信號(SA)和所述接收信號(SE)之間或者所述激勵(lì)信號(SA)和一個(gè)與所述激勵(lì)信號(SA)或與所述接收信號(SE)有關(guān)的信號之間的相位差的確定進(jìn)行評價(jià)；在對相位差的確定進(jìn)行評價(jià)的所述準(zhǔn)則被滿足的情況下，對相位差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制；而在沒有滿足對相位差的確定進(jìn)行評價(jià)的所述準(zhǔn)則的情況下，對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對相位差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制，直至所述 相位差基本等于所述可預(yù)定的相位值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述激勵(lì)信號(SA)和/或所述接 收信號(SE)的至少一個(gè)特征參數(shù)，和/或?qū)⒁粋€(gè)與所述激勵(lì)信號(SA)和/或與所述接收 信號(SE)有關(guān)的信號的至少一個(gè)特征參數(shù)用于所述開環(huán)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述接收信號(SE) 預(yù)放大成預(yù)放大信號(SV)，并且對所述激勵(lì)信號(SA)與所述預(yù)放大信號(SV)之間的相位 差進(jìn)行確定以及進(jìn)行閉環(huán)控制或者開環(huán)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了對相位差的調(diào)整 進(jìn)行開環(huán)控制，使用所述激勵(lì)信號(SA)和/或所述接收信號(SE)和/或所述預(yù)放大信號 (SV)的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了對相位差的調(diào)整進(jìn) 行開環(huán)控制，使用在制造中生成和存儲的數(shù)據(jù)和/或更新的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在對相位差的確定進(jìn)行評價(jià)的所述準(zhǔn)則 被滿足的情況下，將用于閉環(huán)控制的數(shù)據(jù)與為了對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制而存儲和/ 或更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且在偏差超出預(yù)定臨界值的情況下，用于開環(huán)控制的數(shù)據(jù)被新 獲得的數(shù)據(jù)更新并且得到存儲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在預(yù)測性維護(hù)方面分析所述新獲得的數(shù) 據(jù)和所述存儲的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以預(yù)定時(shí)間間隔自動(dòng)生 成用于對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，向作為可機(jī)械振蕩的 單元(1)的振蕩叉或者單桿或者薄膜施加所述激勵(lì)信號(SA)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，向作為可機(jī)械振蕩的 單元(1)的管施加所述激勵(lì)信號(SA)，介質(zhì)至少暫時(shí)位于所述管內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少確定和/或監(jiān)控 所述介質(zhì)的密度或者物位或者粘度或者流量。
13.用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的裝置，所述裝置具有至少一個(gè)可 機(jī)械振蕩的單元(1)；至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)/接收單元(2)，所述驅(qū)動(dòng)/接收單元(2)激勵(lì)所述可 機(jī)械振蕩的單元(1)進(jìn)行機(jī)械振蕩并且接收所述可機(jī)械振蕩的單元(1)的所述機(jī)械振蕩；2以及至少一個(gè)電子單元(3)，所述電子單元(3)向所述驅(qū)動(dòng)/接收單元(2)施加電激勵(lì)信號 (SA)并且從所述驅(qū)動(dòng)/接收單元(2)接收電接收信號(SE)，其特征在于，在所述電子單元(3)內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)相位測量單元(7)；在所述電子單元 (3)內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)可調(diào)整的移相器(8)；并且在所述電子單元(3)內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)相位調(diào) 整單元(6)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述相位調(diào)整單元(6)對由所述相位測 量單元(7)執(zhí)行的對電信號(SA、SE、SV)的相位或者對兩個(gè)信號(SA、SE、SV)之間的相位差 的至少一個(gè)測量的質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，并且所述相位調(diào)整單元(6)根據(jù)對所述激勵(lì)信號(SA)或 者與所述激勵(lì)信號(SA)有關(guān)的信號(SV)和所述接收信號(SE)或者與所述接收信號(SE) 有關(guān)的信號之間的相位差的調(diào)整的評價(jià)，通過應(yīng)用所述移相器(8)而或者進(jìn)行閉環(huán)控制或 者進(jìn)行開環(huán)控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述相位調(diào)整單元(6)根據(jù)至少一個(gè)可 預(yù)定的準(zhǔn)則對由所述相位測量單元(7)執(zhí)行的對電信號(SA、SE、SV)的相位或者對兩個(gè)信 號(SA、SE、SV)之間的相位差的至少一個(gè)測量的質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于，設(shè)置至少一個(gè)儲存單元(9)，用于 對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制的數(shù)據(jù)能夠被存儲在所述儲存單元內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中的至少一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在相位或者相位差 的測量滿足所述可預(yù)定的準(zhǔn)則的情況下，所述相位調(diào)整單元(6)通過應(yīng)用所述移相器(8) 而對相位差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制；而在與之不同的情況下，即，在相位或者相位差的測量不 滿足所述可預(yù)定的準(zhǔn)則的情況下，所述相位調(diào)整單元通過應(yīng)用所述移相器(8)而對相位差 的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，在所述相位調(diào)整單元(6)對相位差的調(diào) 整進(jìn)行閉環(huán)控制的情況下，所述相位調(diào)整單元(6)將閉環(huán)控制所需的參數(shù)與為了開環(huán)控制 而存儲的數(shù)據(jù)相比較，并且在偏差超出預(yù)定臨界值的情況下更新用于開環(huán)控制的數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，用于評價(jià)相位差的測量的至少一個(gè)準(zhǔn) 則是兩個(gè)信號具有相同的頻率和/或相同的占空比和/或相同的信號形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的過程變量的方法，其中，向可機(jī)械振蕩的單元(1)施加激勵(lì)信號(SA)；其中，接收來自可機(jī)械振蕩單元(1)的接收信號(SE)；其中，如此生成激勵(lì)信號(SA)，以使得激勵(lì)信號(SA)與接收信號(SE)之間的相位差等于可預(yù)定的相位值。本發(fā)明設(shè)置為，預(yù)定至少一個(gè)準(zhǔn)則，所述準(zhǔn)則對激勵(lì)信號(SA)和接收信號(SE)或者與激勵(lì)信號(SA)有關(guān)的信號或者與接收信號(SE)有關(guān)的信號之間的相位差的確定進(jìn)行評價(jià)，在滿足對相位差的確定進(jìn)行評價(jià)的準(zhǔn)則的情況下，對相位差的調(diào)整進(jìn)行閉環(huán)控制；而在與之不同的情況下，對相位差的調(diào)整進(jìn)行開環(huán)控制。此外，本發(fā)明還涉及相應(yīng)的裝置。
文檔編號G01N9/00GK101971002SQ200880005666
公開日2011年2月9日 申請日期2008年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月20日
發(fā)明者于爾根·邁爾, 亞歷山大·米勒, 佛朗哥·費(fèi)拉多, 沃爾特·龍巴赫, 薩沙·德安熱利科 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司