用于求取撓曲振蕩器的填充質(zhì)量的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及用于求取曉曲振蕩器(Biegeschwinger)的填充質(zhì)量的方法W及根據(jù) 權(quán)利要求14的前序部分的用于實施該方法的裝置，該曉曲振蕩器的振蕩器管被測量流體流 過。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明的首要目的是，在填充曉曲振蕩器時識別出氣泡，所述氣泡位于要測量的 試樣液體中，并且可能會導(dǎo)致錯誤的測量結(jié)果。為此利用了如下事實:位于試樣液體中的氣 泡不僅引起諧振頻率的變化，而且引起振蕩系統(tǒng)的品質(zhì)變化。
[0003] 采用曉曲振蕩器測量流體介質(zhì)密度基于如下事實:填充有要予W檢查的試樣的空 屯、體的振蕩與振蕩器管的填充度有關(guān)，即與質(zhì)量有關(guān)，或者當(dāng)體積恒定時與填充的介質(zhì)的 密度有關(guān)。
[0004] 可插入的測量小室含有能振蕩的結(jié)構(gòu)，即空屯、的、U形彎曲的、玻璃的或金屬的管 體。該管體W電子方式被激起不受減振的振蕩。U形管的兩個邊腿形成振蕩器的彈性部件。U 形振蕩管的固有頻率僅受試樣的實際參與振蕩的部分影響。參與振蕩的體積V由于在振蕩 器管的夾緊部位的靜止的振蕩節(jié)點而受到限制。如果振蕩器管被填充試樣至少直至所述夾 緊部位，就始終都會有精確地確定的同一體積V參與振蕩，因此可W認為試樣的質(zhì)量與其密 度成比例。振蕩器被填充超過夾緊部位對于測量來說無關(guān)緊要。出于運個原因，也可W用振 蕩器來測量流經(jīng)振蕩器的流體密度。
[0005] 例如，對U形管的邊腿的激振可W相對地進行。在運種情況下得到了特定于振蕩器 的諧振頻率，系統(tǒng)優(yōu)選在所述諧振頻率下振蕩。
[0006] 因此，液體密度決定了U形管振蕩的特定頻率。如果使用精確玻璃管或金屬管，其 諧振特性就會根據(jù)液體的密度和黏稠度而改變。諧振頻率通過合適的激振和減小振蕩來予 W分析，并由周期時長來確定出填入的流體試樣的密度。利用密度已知的流體來矯正振蕩 器，由此可分析測量。
[0007] 運種密度振蕩器或曉曲振蕩器已公知許久，并在激振和減小振蕩方面采用各種不 同的實施方式來制造(例如利用磁線圈和磁鐵、壓電部件、容性測量...）。
[000引圖1示意性地示出了運種曉曲振蕩器11。
[0009] 在運里，通過磁體7直接在振蕩器管3上產(chǎn)生振蕩，該磁體與對面的線圈6交互作 用。在U形管的另一邊腿2上設(shè)置有線圈5和磁體4的第二種組合，用于消除所形成的振蕩。用 9表示分析單元。
[0010] 激勵和消除在此例如也可W借助壓電元件來進行，運些元件經(jīng)過安置，使得它們 并不位于振蕩器的所研究的振蕩的節(jié)點上，但例如也可W在夾緊位置進行。
[0011] 借助例如數(shù)字的激勵放大器將振蕩器激勵成振蕩，該激勵放大器在控制回路中利 用消除信號例如控制最大幅度，進而控制曉曲振蕩器的固有振蕩。
[0012] 在此，控制和分析電子機構(gòu)在激勵信號與消除信號之間測量信號，例如測量幅度、 頻率和相位角度，或者測量表示振蕩器品質(zhì)、進而表示系統(tǒng)減振的另一參數(shù)。
[0013] 振蕩器的特征頻率與振蕩器管1的材料及其造型有關(guān)，特別是與U形管1的直徑、邊 腿2、3的長度、曉曲半徑有關(guān)，進而也與兩個邊腿2、3相互間的間距有關(guān)。
[0014] 在一定的溫度情況下，為了由振蕩持續(xù)時間計算密度，觀察質(zhì)量為m的空屯、體，該 空屯、體彈性地掛在具有彈性系數(shù)R的彈黃上。其體積V填充有密度為P的流體。
[0015] 在基本振蕩中，對于該系統(tǒng)的周期持續(xù)時間P來說：
[0017]由此通過變形得到密度：
[0016] (1)
[001 引
口）
[0019] A和B為調(diào)節(jié)常數(shù)。它們包括振蕩器的彈性系數(shù)(Federrate)R、其空載質(zhì)量和參與 振蕩的流體的體積。A和B因而是設(shè)備常數(shù)，或者是單獨的振蕩器的調(diào)節(jié)值。它們可W通過對 振蕩器的振蕩持續(xù)時間的兩次測量來求取，該振蕩器填充有流體，運些流體具有已知的、不 同的密度，在通常情況下為空氣和水，或者采用特殊的校正標(biāo)準(zhǔn)。然而，振蕩器的特性W及 還有常數(shù)A和B與黏稠度有關(guān)。因而在通常情況下可W或者必須規(guī)定對如上求得的密度值進 行黏稠度矯正。
[0020] 已知的是，對曉曲振蕩器的減振主要受試樣的粘稠度和均勻度影響。在無填充誤 差的前提下，可W在振蕩器的構(gòu)造方式和尺寸設(shè)計都恰當(dāng)?shù)那闆r下，在粘稠度與諧振品質(zhì) 之間找到一種明確的函數(shù)關(guān)系。
[0021] 在測量要檢查的試樣液體的密度時，動態(tài)粘稠度(η)對與粘稠度有關(guān)的密度測量 誤差的影響化ν(η)= Ap(ri)/p)是已知的，且在圖2中示出。圖2示出由粘稠度引起的曉曲振 蕩器測量誤差曲線。
[0022] 在商業(yè)上得到的曉曲振蕩器中考慮密度測量值的粘稠度矯正的運種關(guān)系(例如參 見AT 400 767 B、EP 0 487 499 A2、US 5,339,258)。所有運些矯正都基于在振蕩器品質(zhì)與 位于振蕩器中的測量流體的黏稠度之間的關(guān)系。
[0023] 作為減振的量度，在此往往采用品質(zhì)因數(shù)（質(zhì)量因數(shù)Q)，根據(jù)定義，可W針對諧振 振蕩在諧振頻率fres和振蕩器的諧振曲線Δ fFWHM的相關(guān)半值寬度情況下通過Q = fres/ Δ時 來求得該品質(zhì)因數(shù)。因此，品質(zhì)因數(shù)是振蕩器減振的量度，并與其間接地成比例。
[0024] 通常，為了進一步表征試樣，不僅使用密度測量儀，而且使用其它測量儀或傳感 器，比如聲速測量儀或黏稠度測量儀。
[0025] 為了用不同傳感器進行組合測量，可W把一個傳感器的測量結(jié)果例如通過接口提 供給第二傳感器或其分析單元。此外，運些傳感器也可W用唯一的分析和顯示單元工作。于 是，運兩個傳感器的測量值直接供計算單元使用。
[0026] 例如已知有用于確定流體試樣動態(tài)黏稠度的旋轉(zhuǎn)式黏度計，運種黏度計首先把試 樣輸送給用于密度測量的曉曲振蕩器11，然后再輸送給黏稠度測量儀12。共同的分析和顯 示單元9處理來固有振蕩器和黏稠度傳感器的信號，并且既顯示所檢查的流體的黏稠度，又 顯示其密度。
[0027] 圖3示意性地示出了運種旋轉(zhuǎn)式黏度計。
[0028] 但圖3中所示的曉曲振蕩器11也可W與其它傳感器例如旋轉(zhuǎn)式黏度計或通過膜片 振動來確定黏稠度(MEMS)的傳感器組合地使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0029] 根據(jù)本發(fā)明，開篇所述類型的方法W在權(quán)利要求1的特征部分中給出的特征為特 點。規(guī)定，求取在測量流體的與黏稠度有關(guān)的密度與振蕩器管的品質(zhì)和/或減振度優(yōu)選固有 振蕩的幅度和/或相位之間的關(guān)系，具體為，求取在測量流體的動態(tài)黏稠度及其減振度和/ 或品質(zhì)之間的關(guān)系，并利用運些值來建立一個矯正曲線或表格，該曲線或表格體現(xiàn)了在對 于曉曲振蕩器的品質(zhì)和/或減振度至關(guān)重要的參數(shù)與測量流體的黏稠度之間的函數(shù)關(guān)系， 在利用曉曲振蕩器對測量流體進行測量的過程中，使用獨立的、其它的或附加的測量儀來 確定測量流體的動態(tài)黏稠度的至少一個測量值，在利用曉曲振蕩器對測量流體進行測量的 過程中，確定關(guān)鍵參數(shù)的至少一個測量值，優(yōu)選確定測量流體的密度，通過得到的黏稠度測 量值在矯正曲線上或者在矯正表格中引起的或所確定的函數(shù)值，與通過得到的品質(zhì)和/或 減振度測量值在矯正曲線或表格上引起的或所確定的函數(shù)值一致，運種比較的結(jié)果在可能 存在填充誤差方面被予W分析，或者被考慮用于確定曉曲振蕩器的可能的填充誤差。
[0030] 本發(fā)明的裝置的特征在于，該裝置具有曉曲