專利名稱：粘度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道中流動(dòng)的流體的粘度測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
在測(cè)量-和自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中，為測(cè)定管道中流動(dòng)的流體，特別是液體的粘度，常常使用這種測(cè)量裝置，它借助于旋轉(zhuǎn)式測(cè)量傳感器或者振動(dòng)式測(cè)量傳感器和與其連接的測(cè)量電子裝置在流經(jīng)的流體中產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，并且裝置通過(guò)該摩擦力導(dǎo)出產(chǎn)生與當(dāng)時(shí)的粘度相應(yīng)的粘度信號(hào)。相應(yīng)的粘度測(cè)量裝置以及借助于這種測(cè)量裝置測(cè)量粘度的方法在以下專利文獻(xiàn)中有所介紹US-A 45 24 610，US-A 47 04 898，US-A47 54 640，US-A 49 20 787，US-A 49 22745，US-A 51 57 962，US-A 5228 331，US-A 54 48 921，WO-A 95/16 897，EP-A 527176，EP-A 1158289以及未提前公開的歐洲專利申請(qǐng)01 120343.7或者01 121869.0，其中，那里所介紹的粘度測(cè)量裝置為在流體中產(chǎn)生切力，各自包括一個(gè)電子-機(jī)械測(cè)量傳感器，帶有與管道連通的流體引導(dǎo)測(cè)量管。
原則上這種所稱的“在線”測(cè)量的粘度測(cè)量裝置，可以劃分為這樣幾種一種包括浸入流體內(nèi)的振動(dòng)式或者旋轉(zhuǎn)式勵(lì)磁元件，例如振動(dòng)叉或者旋轉(zhuǎn)圓筒，一種使引導(dǎo)流體的測(cè)量管振動(dòng)。后者例如在US-A 45 24 610，WO-A 95/16 897或者EP-A 1 158 289以及未提前公開的歐洲專利申請(qǐng)01 120343.7或者01 121869.0中有所介紹，其中，那里所介紹的粘度測(cè)量裝置分別包括- 振動(dòng)式測(cè)量傳感器-- 帶有與管道連通的并在工作時(shí)振動(dòng)的引導(dǎo)流體的測(cè)量管，-- 帶有使測(cè)量管振動(dòng)的勵(lì)磁器設(shè)置，-- 帶有傳感器設(shè)置，用于檢測(cè)測(cè)量管的振動(dòng)和產(chǎn)生體現(xiàn)測(cè)量管振動(dòng)的至少一種傳感器信號(hào)以及- 測(cè)量電子裝置，它-- 提供供給勵(lì)磁器設(shè)置的勵(lì)磁電流和-- 至少一個(gè)瞬時(shí)體現(xiàn)流體粘度的粘度測(cè)量值。
所述類型的粘度測(cè)量裝置為接外部電源的測(cè)量裝置，為此必須具有至少兩個(gè)電線，也就是導(dǎo)線。產(chǎn)生和發(fā)送與粘度相應(yīng)的，特別是與粘度成比例的粘度信號(hào)，要符合對(duì)此常用的標(biāo)準(zhǔn)，例如符合處于4mA和20mA之間的電流標(biāo)準(zhǔn)和/或者常用的頻率標(biāo)準(zhǔn)和/或者數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)；為此一直需要至少兩個(gè)其他的導(dǎo)線。
特別是在一個(gè)設(shè)備上使用多個(gè)這種粘度測(cè)量裝置時(shí)和/或者在將粘度測(cè)量裝置安裝在與外部供電距離很遠(yuǎn)的位置上時(shí)，使用附加的線路材料就要明顯增加布線費(fèi)用。
此外，在測(cè)量-和自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中，這種測(cè)量裝置和例如置于其上的控制-和調(diào)節(jié)單元之間需要具有標(biāo)準(zhǔn)化的或者至少相當(dāng)統(tǒng)一的接口。人們也在努力使大量的這種接口盡可能地保持一覽無(wú)余。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種管道內(nèi)流動(dòng)的流體的粘度測(cè)量裝置，該粘度測(cè)量裝置包括- 振動(dòng)式，特別是彎曲振動(dòng)式測(cè)量傳感器，-- 帶有至少一個(gè)與管道連通的，在工作時(shí)振動(dòng)的測(cè)量管，用于引導(dǎo)流體和產(chǎn)生在流體中作用的摩擦力，-- 帶有勵(lì)磁器設(shè)置，用于使至少一個(gè)測(cè)量管振動(dòng)以及- 具有可預(yù)先確定電功率需求的測(cè)量電子裝置，它-- 提供供給勵(lì)磁器設(shè)置的勵(lì)磁電流和-- 瞬時(shí)體現(xiàn)流體粘度的粘度測(cè)量值，-- 其中，測(cè)量電子裝置與雙導(dǎo)線-程序控制受電器連接并由其供給電能，-- 其中，測(cè)量電子裝置將與粘度測(cè)量值相應(yīng)的粘度信號(hào)傳輸給雙導(dǎo)線-程序控制受電器或者對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
按本發(fā)明的第一構(gòu)成，- 測(cè)量電子裝置對(duì)電功率的需求量可以變化- 測(cè)量電子裝置包括控制電路，用于調(diào)整電功率的需求量。
按第二構(gòu)成，測(cè)量電子裝置包括- 勵(lì)磁電路，用于產(chǎn)生勵(lì)磁電流和- 計(jì)值電路，用于檢測(cè)傳感器信號(hào)和用于測(cè)定粘度測(cè)量值，其中，- 控制電路為降低電功率的需求量有時(shí)停用勵(lì)磁電路和/或者計(jì)值電路。
按本發(fā)明的第三構(gòu)成，測(cè)量電子裝置包括連接在雙導(dǎo)線-程序控制受電器上的能量緩沖器，它至少部分地和/或者有時(shí)提供測(cè)量電子裝置需要的功率。
在第三構(gòu)成的進(jìn)一步構(gòu)成中，控制電路給能量緩沖器有時(shí)充電。
按本發(fā)明的第四構(gòu)成，粘度測(cè)量裝置借助于雙導(dǎo)線-程序控制受電器連接在現(xiàn)場(chǎng)總線上。
按本發(fā)明的第五構(gòu)成，雙導(dǎo)線-程序控制受電器輸送直流電；在此方面，粘度信號(hào)優(yōu)選為可變化的直流電，特別是包括4mA至20mA的范圍，或者優(yōu)選數(shù)字信號(hào)。
按本發(fā)明的第六構(gòu)成，測(cè)量傳感器具有傳感器設(shè)置，用于檢測(cè)測(cè)量管的振動(dòng)和用于產(chǎn)生體現(xiàn)這種振動(dòng)的至少一個(gè)傳感器信號(hào)。
在第六構(gòu)成的進(jìn)一步構(gòu)成中，測(cè)量電子裝置借助于傳感器信號(hào)調(diào)整勵(lì)磁電流。
按本發(fā)明第七優(yōu)選的構(gòu)成，勵(lì)磁電路包括振幅解調(diào)級(jí)，用于產(chǎn)生瞬時(shí)體現(xiàn)振動(dòng)測(cè)量管振幅的輸出信號(hào)，其中，將由傳感器設(shè)置提供的傳感器信號(hào)之一或其總和作為輸入信號(hào)輸送到振幅解調(diào)級(jí)。
在本發(fā)明第七構(gòu)成的第一進(jìn)一步構(gòu)成中，勵(lì)磁電路包括比較級(jí)，用于測(cè)定所檢測(cè)的振動(dòng)測(cè)量管的振幅與預(yù)先規(guī)定的額定振幅的偏差，其中，在輸入端除了振幅解調(diào)級(jí)的輸出信號(hào)外，將體現(xiàn)額定振幅的基準(zhǔn)信號(hào)輸送給比較級(jí)。
在本發(fā)明第七構(gòu)成的第二進(jìn)一步構(gòu)成中，勵(lì)磁電路包括在輸入端與比較級(jí)的輸出端連接的振幅調(diào)制級(jí)，用于產(chǎn)生勵(lì)磁器設(shè)置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它具有取決于所測(cè)定偏差的信號(hào)振幅，其中，在輸入端除了體現(xiàn)所檢測(cè)振幅與預(yù)先規(guī)定的額定振幅偏差的誤差信號(hào)外，將振幅解調(diào)級(jí)的輸入信號(hào)輸送給振幅調(diào)制級(jí)。
在本發(fā)明第七構(gòu)成的第三進(jìn)一步構(gòu)成中，勵(lì)磁電路包括在輸入端與比較級(jí)的輸出端連接的脈沖寬度調(diào)制級(jí)，用于產(chǎn)生勵(lì)磁器設(shè)置的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它具有取決于所測(cè)定偏差的脈沖寬度，其中，在輸入端除了體現(xiàn)所檢測(cè)振幅與預(yù)先規(guī)定的額定振幅偏差的誤差信號(hào)外，將振幅解調(diào)級(jí)的輸入信號(hào)輸送給脈沖寬度調(diào)制級(jí)。
本發(fā)明特別是以此為依據(jù)，即發(fā)明者成功地制造出帶有可振動(dòng)測(cè)量管的粘度測(cè)量裝置；令人驚異地僅利用通過(guò)所述類型的雙導(dǎo)線-程序控制受電器最小傳遞的，也就是在這種雙導(dǎo)線測(cè)量裝置正常工作時(shí)所期待的最小電能量便可驅(qū)動(dòng)。在這種情況下還表明，所要測(cè)量的粘度在絕大部分應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)僅有如此緩慢的變化，以至于可以是粘度測(cè)量值的低頻實(shí)際值，由此測(cè)量傳感器也可以只是暫時(shí)工作。由此還可以毫無(wú)問(wèn)題地如此大范圍地測(cè)量粘度測(cè)量值單個(gè)實(shí)際值之間時(shí)間上的間隔-或者換句話說(shuō)，可以如此小地測(cè)量實(shí)際頻率或者還有掃描頻率-以至于即使對(duì)可能出現(xiàn)的這種情況來(lái)說(shuō)，即通過(guò)雙導(dǎo)線-程序控制受電器傳遞的能量一時(shí)不能滿足粘度測(cè)量裝置的功率需求的話，能量緩沖器可以很快地充電，由此需要的電功率或能量可以始終可支配地保持在測(cè)量電子裝置內(nèi)。
通過(guò)本發(fā)明，第一次產(chǎn)生市場(chǎng)化的適用于測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng)的流體的雙導(dǎo)線粘度測(cè)量裝置。雙導(dǎo)線-程序控制受電器的兩個(gè)導(dǎo)線既用于供電，為此從外部電源，最好是直流電源，施加到兩個(gè)導(dǎo)線上，也用于傳遞粘度信號(hào)，例如借助利用粘度測(cè)量值調(diào)制變化的直流電。
優(yōu)選粘度測(cè)量裝置這樣構(gòu)成，兩個(gè)導(dǎo)線內(nèi)的電流特別是盡可能成比例地顯示借助于物理-電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換器信號(hào)；在該測(cè)量裝置中，物理-電轉(zhuǎn)換器為在與勵(lì)磁器設(shè)置和需要時(shí)傳感器設(shè)置共同作用下的至少一個(gè)可振動(dòng)的測(cè)量管。在依據(jù)本發(fā)明上述處于4mA和20mA之間的電流標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的粘度測(cè)量裝置中，雙導(dǎo)線-程序控制受電器中電流的處于該電流范圍內(nèi)的瞬時(shí)電流值完全相當(dāng)于瞬時(shí)粘度測(cè)量值。它造成在例如12V工作電壓下的供電僅提供從48mW至240mW數(shù)量級(jí)的功率，下面稱其為小功率；然而，僅4mA以下的電流范圍就可持久供粘度測(cè)量裝置的供電使用。
依據(jù)本發(fā)明的粘度測(cè)量裝置由于其工作所要求的小功率可以毫無(wú)問(wèn)題地遵守不同防爆等級(jí)的規(guī)程。在此方面，測(cè)量裝置以特別的方式也適合在存在爆炸危險(xiǎn)，僅允許使用本身安全的裝置的環(huán)境下使用。
此外，雙導(dǎo)線-粘度測(cè)量裝置可以簡(jiǎn)單的方式這樣構(gòu)成，從而可以與常用的現(xiàn)場(chǎng)總線之一共同工作。它一方面可以直接連接在現(xiàn)場(chǎng)總線上，例如相應(yīng)于FIELDBUS-協(xié)議(FIELDBUS為FIELBUSFOUNDATION的注冊(cè)商標(biāo))，另一方面可以借助于總線耦合元件間接共同工作，例如根據(jù)所謂的HART-協(xié)議(HART為本集團(tuán)HART的注冊(cè)商標(biāo))。


現(xiàn)借助示出優(yōu)選實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和發(fā)明本身作詳細(xì)說(shuō)明。功能相同的部件在各附圖中采用相同的參考符號(hào)，然而這些參考符號(hào)在下面的附圖中僅在具有意義的情況下重復(fù)。其中圖1示出用于產(chǎn)生粘度測(cè)量值的粘度測(cè)量裝置的側(cè)視圖；圖2部分示出適合圖1粘度測(cè)量裝置使用的振動(dòng)式測(cè)量傳感器實(shí)施例的第一側(cè)視圖；圖3示出圖2測(cè)量傳感器的第二側(cè)視圖；圖4示出圖2測(cè)量傳感器電子-機(jī)械勵(lì)磁器設(shè)置的實(shí)施例；圖5示出適合圖1-4粘度測(cè)量裝置使用的測(cè)量電子裝置優(yōu)選構(gòu)成的方框圖；圖6示出依據(jù)本發(fā)明第一變化的勵(lì)磁器電路實(shí)施例的電路圖，部分為方框圖形式；圖7示出依據(jù)本發(fā)明第二變化的勵(lì)磁器電路實(shí)施例的電路圖，部分為方框圖形式；圖8示出依據(jù)本發(fā)明第一變化的勵(lì)磁器電路實(shí)施例的電路圖，部分為方框圖形式；圖9示出按圖6勵(lì)磁器電路優(yōu)選末級(jí)實(shí)施例的電路圖；圖10示出按圖7勵(lì)磁器電路優(yōu)選末級(jí)實(shí)施例的電路圖；以及圖11示出按圖8勵(lì)磁器電路優(yōu)選末級(jí)實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出粘度測(cè)量裝置1，帶有優(yōu)選安裝在轉(zhuǎn)換器外殼100內(nèi)的振動(dòng)式測(cè)量傳感器10，以及帶有電子裝置外殼200，里面裝有與測(cè)量傳感器10電連接的測(cè)量電子裝置50；下面還要對(duì)其詳細(xì)介紹。
粘度測(cè)量裝置1的作用是，檢測(cè)管道內(nèi)流體的粘度η并在瞬時(shí)體現(xiàn)該粘度η的粘度測(cè)量值Xη內(nèi)顯示；為使視圖一目了然沒(méi)有示出管道。為了能夠測(cè)量粘度η，借助于由測(cè)量電子裝置50勵(lì)磁振動(dòng)的測(cè)量傳感器10在流經(jīng)的流體中產(chǎn)生摩擦力，它取決于粘度η并可測(cè)量地反作用于測(cè)量傳感器10，也就是可進(jìn)行傳感器檢測(cè)和電子計(jì)值。
圖2和3示出作為測(cè)量傳感器10使用的振動(dòng)式物理-電轉(zhuǎn)換器設(shè)置的實(shí)施例。這類轉(zhuǎn)換器設(shè)置的結(jié)構(gòu)例如在US-A 60 06 609中作過(guò)詳細(xì)介紹，但是用于測(cè)量其他的流動(dòng)參數(shù)。
為引導(dǎo)所要測(cè)量的流體，測(cè)量傳感器10包括至少一個(gè)具有入口端11和出口端12的測(cè)量管13，可預(yù)先規(guī)定的在工作時(shí)彈性變形的測(cè)量管內(nèi)徑13A和可預(yù)先規(guī)定的公稱內(nèi)徑。
測(cè)量管內(nèi)徑13A的彈性變形在這里的意思為，為產(chǎn)生流體內(nèi)部的并因此表明流體的反作用力，即產(chǎn)生測(cè)量傳感器10的切力或者還有摩擦力，以可預(yù)先規(guī)定的方式，周期性特別是循環(huán)地改變測(cè)量管13彈性區(qū)內(nèi)部的測(cè)量管內(nèi)徑13A的空間形狀和/或者空間位置，參照例如US-A 48 01 897，US-A 56 48 616，US-A 57 96 011和/或者US-A 60 06609。
在這里需要明確指出，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，取代依據(jù)圖2和3實(shí)施例的測(cè)量傳感器，實(shí)際上可以使用現(xiàn)有技術(shù)中介紹的測(cè)量其他流動(dòng)參數(shù)的任何測(cè)量傳感器，特別是那種彎曲振動(dòng)式測(cè)量傳感器，帶有僅以或者至少部分以彎曲振動(dòng)方式振動(dòng)的彎曲的或者直線的測(cè)量管。
適合這種作為測(cè)量傳感器10使用的轉(zhuǎn)換器設(shè)置的其他實(shí)施方式，例如在US-A 53 01 557，US-A 53 57 811，US-A 55 57 973，US-A 5602 345，US-A 56 48 616或者US-A 57 96 011中有詳細(xì)介紹，其公開屬于申請(qǐng)的公開。
作為圖2和3中直線測(cè)量管13的材料，特別適用例如鈦合金。但也可以使用其他常用于這類特別是彎曲的測(cè)量管的材料，例如不銹鋼或者鋯等來(lái)代替鈦合金。
以通常方式在入口端和出口端與輸送或排出流體的管道連通的測(cè)量管13，可振動(dòng)夾緊在剛性的，特別是彎曲剛性和扭曲剛性的，優(yōu)選由轉(zhuǎn)換器外殼100包繞的支承框架14內(nèi)。
支承框架14在測(cè)量管13上入口端借助于入口板213并在出口端借助于出口板223定位，其中，后兩者分別由測(cè)量管13相應(yīng)的延長(zhǎng)件穿過(guò)。此外，支承框架14具有第一側(cè)板24和第二側(cè)板34，兩個(gè)側(cè)板24，34分別這樣在入口板213和出口板223上定位，使它們實(shí)際上與測(cè)量管13平行分布并與其以及彼此相距設(shè)置，參閱圖2。因此，兩個(gè)側(cè)板24，34彼此靠近的側(cè)面同樣彼此平行。
縱桿25在側(cè)板24，34上與測(cè)量管13相距定位，作為使測(cè)量管13停止振動(dòng)的平衡錘使用。如圖3所示，縱桿25實(shí)際與測(cè)量管13的整個(gè)可振動(dòng)長(zhǎng)度平行延伸；但也并不是非得如此不可，不言而喻，如果需要，縱桿25也可以縮短。
帶有兩個(gè)側(cè)板24，34，入口板213，出口板223和縱桿25的支承框架14因此具有縱向重心軸線，它實(shí)際與想象中連接入口端11和出口端12的測(cè)量管-中軸線13B平行分布。
在圖2和3中，通過(guò)所示螺絲的頭部表明，側(cè)板24，34在入口板213，出口板223和縱桿25上的上述定位可以通過(guò)螺絲連接完成；但也可以采用其他適用的并為專業(yè)人員所熟悉的固定方法。
對(duì)于測(cè)量傳感器10可松開地與管道進(jìn)行連接安裝的情況來(lái)說(shuō)，在測(cè)量管13上入口端制成第一法蘭19，出口端制成第二法蘭20，參閱圖1；取代法蘭19，20的也可以例如是可松開地與管道連接的其他管道連接件，例如圖2中所示的所謂吊燈式連接。如果需要，測(cè)量管13也可以直接與管道連接，例如借助于焊接或者硬焊等。
為產(chǎn)生上述摩擦力，測(cè)量管13在測(cè)量傳感器10工作時(shí)由與測(cè)量管連接的電子-機(jī)械勵(lì)磁器設(shè)置16驅(qū)動(dòng)，在可預(yù)先規(guī)定的振動(dòng)頻率下，特別是在自然諧振頻率下，在所謂的有效模式中使其振動(dòng)，由此以可預(yù)先規(guī)定的方式彈性變形；應(yīng)當(dāng)注意，這種諧振頻率也取決于流體的密度。
在示出的實(shí)施例中，振動(dòng)的測(cè)量管13如在這種彎曲振動(dòng)式轉(zhuǎn)換器設(shè)置中通常的那樣，從靜止位置在空間上，特別是側(cè)向偏移；實(shí)際上同樣也適用于這種轉(zhuǎn)換器設(shè)置，其中，一個(gè)或者多個(gè)彎曲的測(cè)量管環(huán)繞相應(yīng)的，想象中連接各自入口端和出口端的縱軸線進(jìn)行懸臂振動(dòng)，或者也適用于這種轉(zhuǎn)換器設(shè)置，其中，一個(gè)或者多個(gè)直線測(cè)量管僅環(huán)繞其測(cè)量管縱軸線進(jìn)行平面的彎曲振動(dòng)。
在另一種情況下，例如像上述WO-A 95/16 897中所介紹的那樣，作為測(cè)量傳感器10使用的是蠕動(dòng)徑向振動(dòng)式轉(zhuǎn)換器設(shè)置，振動(dòng)測(cè)量管的橫截面以常用于此的方式對(duì)稱變形，而測(cè)量管縱軸線保持在其靜止位置上。
勵(lì)磁器設(shè)置16的作用在于，在對(duì)由測(cè)量電子裝置50饋給的電勵(lì)磁功率Pexc進(jìn)行轉(zhuǎn)換之下，產(chǎn)生作用于測(cè)量管13的勵(lì)磁力Fexc。勵(lì)磁功率Pexc實(shí)際上僅用于補(bǔ)償通過(guò)機(jī)械的和流體內(nèi)部的摩擦從振動(dòng)系統(tǒng)抽走的功率部分。為取得盡可能高的效率，勵(lì)磁功率Pexc盡可能精確地這樣調(diào)整，使測(cè)量管13的振動(dòng)以有效模式，例如基本-諧振頻率的振動(dòng)得到實(shí)際保持。
為達(dá)到將勵(lì)磁力Fexc傳遞到測(cè)量管13上的目的，勵(lì)磁器設(shè)置16如圖4所示具有剛性的電磁和/或者電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)的杠桿設(shè)置15，帶有在測(cè)量管13上抗彎曲定位的懸臂154和磁軛163。磁軛163同樣抗彎曲地定位在懸臂154與測(cè)量管13相距的末端上，具體說(shuō)是設(shè)置在測(cè)量管13的上面并與其垂直。
作為懸臂154例如可以使用金屬圓盤，它在孔內(nèi)接受測(cè)量管13。對(duì)于杠桿設(shè)置15其他適用的實(shí)施方式來(lái)說(shuō)，在這里可以參閱上述的US-A 60 06 609。杠桿設(shè)置15為T形并這樣設(shè)置，參閱圖4，使它大致在入口端和出口端11，12之間的中心上作用于測(cè)量管13，由此使測(cè)量管在工作時(shí)中心進(jìn)行其最大側(cè)向偏移。
為驅(qū)動(dòng)杠桿設(shè)置15，勵(lì)磁器設(shè)置16依據(jù)圖4包括第一勵(lì)磁線圈26和從屬的第一永磁銜鐵27以及第二勵(lì)磁線圈36和從屬的第二永磁銜鐵37。兩個(gè)電優(yōu)選串聯(lián)的勵(lì)磁線圈26，36在磁軛163下面測(cè)量管13的兩側(cè)在支承框架14上特別是可松開地這樣定位，使它們連同其分別從屬的銜鐵27或37在工作時(shí)交替作用。不言而喻，如果需要，兩個(gè)勵(lì)磁線圈26，36也可以彼此并聯(lián)。
如圖2和4所示那樣，兩個(gè)銜鐵27，37這樣彼此相距在磁軛163上定位，使測(cè)量傳感器10工作時(shí)，銜鐵27實(shí)際由勵(lì)磁線圈26的磁場(chǎng)通過(guò)，銜鐵37實(shí)際由勵(lì)磁線圈36的磁場(chǎng)通過(guò)，并由于相應(yīng)的電動(dòng)式的和/或者電磁的力作用而運(yùn)動(dòng)。
借助于勵(lì)磁線圈26，36的磁場(chǎng)產(chǎn)生的銜鐵27，37的運(yùn)動(dòng)，由磁軛163和懸臂154傳遞到測(cè)量管13上。銜鐵27，37的這種運(yùn)動(dòng)這樣構(gòu)成，使磁軛163可選擇地在側(cè)板24的方向上或者在側(cè)板34的方向上從其靜止位置偏移。相應(yīng)的，與上述測(cè)量管-中軸線13B平行的杠桿設(shè)置15的旋轉(zhuǎn)軸線可以例如通過(guò)懸臂154分布。
此外，支承框架14包括與側(cè)板24，34特別是可松開連接的電子機(jī)械勵(lì)磁器設(shè)置16的支架29，特別是用于支承勵(lì)磁線圈26，36和需要時(shí)支承下面還要介紹的電磁制動(dòng)設(shè)置217的各個(gè)部件。
在該實(shí)施例的測(cè)量傳感器10中，固定夾緊在入口端11和出口端12上的振動(dòng)測(cè)量管13的側(cè)向偏移同時(shí)也產(chǎn)生其測(cè)量管內(nèi)徑13A的彈性變形，這種變形實(shí)際上在測(cè)量管13的整個(gè)長(zhǎng)度上構(gòu)成。
此外，在測(cè)量管13內(nèi)由于通過(guò)杠桿設(shè)置15作用于測(cè)量管上的扭矩，與側(cè)向偏移的同時(shí)至少分段式強(qiáng)制環(huán)繞測(cè)量管中軸線13B扭轉(zhuǎn)，從而測(cè)量管13實(shí)際上在作為有效模式使用的混合彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式內(nèi)振動(dòng)。
在此方面，測(cè)量管13的扭轉(zhuǎn)可以這樣構(gòu)成，使懸臂154與測(cè)量管13相距的末端的側(cè)向偏移，與測(cè)量管13的側(cè)向偏移或者同向或者反向。測(cè)量管13因此可以在符合同向情況的第一彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式內(nèi)或者在符合反向情況的第二彎曲-扭轉(zhuǎn)模式內(nèi)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。然后在依據(jù)該實(shí)施例的測(cè)量傳感器10中，第二彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式900Hz的自然基本-諧振頻率約為第一彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式的兩倍。
對(duì)于測(cè)量管13工作時(shí)僅在第二彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式中振動(dòng)的情況來(lái)說(shuō)，將以渦流原理為依據(jù)的電磁制動(dòng)設(shè)置217與勵(lì)磁器設(shè)置16相結(jié)合，用于穩(wěn)定上述旋轉(zhuǎn)軸線的位置。因此，借助于電磁制動(dòng)設(shè)置217可以確保測(cè)量管13始終在第二彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式內(nèi)振動(dòng)，并因此對(duì)測(cè)量管13各方面的外部擾動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致自發(fā)變換到另一個(gè)，特別是第一彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式內(nèi)。這種電磁制動(dòng)設(shè)置的細(xì)節(jié)在US-A 60 06 609內(nèi)有詳細(xì)介紹。
這里還要提及的是，在按照這種方式依據(jù)第二彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式偏移的測(cè)量管13中，設(shè)想的中軸線13B實(shí)際上僅輕微變形，因此振動(dòng)時(shí)展開的不是平面，而是略微凸起的表面。此外，處于該表面上的，由測(cè)量管-中軸線的中心描述的軌跡具有由測(cè)量管-中軸線描述的所有軌跡的最小曲率。
為檢測(cè)測(cè)量管13的變形，測(cè)量傳感器10還包括傳感器設(shè)置60，它至少借助于一個(gè)對(duì)測(cè)量管13的振動(dòng)產(chǎn)生反應(yīng)的第一傳感器17，產(chǎn)生體現(xiàn)該振動(dòng)的第一，特別是模擬的傳感器信號(hào)s1。傳感器17例如可以借助于永磁銜鐵構(gòu)成，它在測(cè)量管13上定位，并與由支承框架14支承的傳感器線圈交替作用。
作為傳感器17，特別適用在電動(dòng)式原理基礎(chǔ)上檢測(cè)測(cè)量管13偏移速度的傳感器。但也可以使用測(cè)量加速度的電動(dòng)式或者測(cè)量行程的電阻式或者光學(xué)傳感器。不言而喻，也可以使用其他對(duì)專業(yè)人員公知的和適合檢測(cè)這種振動(dòng)的傳感器。
傳感器設(shè)置60還包括特別是與第一傳感器17相同的第二傳感器18，借助于該傳感器同樣提供體現(xiàn)測(cè)量管13振動(dòng)的第二傳感器信號(hào)s2。兩個(gè)傳感器17，18在該構(gòu)成中沿測(cè)量管13彼此相距，特別是以與測(cè)量管13的中心相同的距離這樣設(shè)置在測(cè)量傳感器10內(nèi)，使借助于傳感器設(shè)置60無(wú)論是測(cè)量管13入口端還是出口端的振動(dòng)均能得到局部檢測(cè)，并在相應(yīng)的傳感器信號(hào)s1或s2中顯示。
通常各自具有與測(cè)量管13的瞬時(shí)振動(dòng)頻率相應(yīng)的信號(hào)頻率的第一和需要時(shí)第二傳感器信號(hào)s1或s2，如圖5所示輸送到測(cè)量電子裝置50。
為使測(cè)量管13振動(dòng)，勵(lì)磁器設(shè)置16借助于由測(cè)量電子裝置50提供的同樣振動(dòng)的可調(diào)振幅和可調(diào)勵(lì)磁頻率fexc的勵(lì)磁電流iexc這樣饋電，使勵(lì)磁線圈26，36在工作時(shí)由該勵(lì)磁電流流過(guò)并已相應(yīng)的方式產(chǎn)生銜鐵27，37運(yùn)動(dòng)所要求的磁場(chǎng)。勵(lì)磁電流iexc為正弦形。
勵(lì)磁電流iexc的勵(lì)磁頻率fexc在該實(shí)施例中這樣選擇并這樣調(diào)整，使側(cè)向振動(dòng)的測(cè)量管13盡可能僅在第二彎曲振動(dòng)-扭轉(zhuǎn)模式中扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
圖5示出適合圖1-4粘度測(cè)量裝置使用的測(cè)量電子裝置50的優(yōu)選構(gòu)成的方框圖。在圖5中，右側(cè)示出測(cè)量管13，勵(lì)磁器設(shè)置16和傳感器設(shè)置60，其中，特意標(biāo)出勵(lì)磁線圈26；它處于振動(dòng)測(cè)量裝置1的電路零點(diǎn)SN上。
所述的測(cè)量電子裝置50通過(guò)虛線框示出，并與下面簡(jiǎn)稱為受電器的雙導(dǎo)線-程序控制受電器2L連接。測(cè)量電子裝置從粘度測(cè)量裝置1例如通到程序控制臺(tái)70。在那里，受電器2L與由將受電器電流供給到受電器2L內(nèi)的外部電源71，例如直流電源和由測(cè)量電阻R組成的串聯(lián)電路連接；該電阻具有兩個(gè)測(cè)量接口72，73，作為電壓降的粘度信號(hào)可以分接在上面，電壓降可以顯示出來(lái)或者進(jìn)一步進(jìn)行信號(hào)處理。電源70因此供給測(cè)量電子裝置50工作所需要的電能。如果受電器2L按照工業(yè)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)采用的4mA至20mA的電流標(biāo)準(zhǔn)工作的話，0mA和3.6mA之間的電流范圍可供供電使用。
受電器2L利用其測(cè)量電子裝置50內(nèi)部的兩個(gè)導(dǎo)線首先通到調(diào)壓器81，該調(diào)壓器從電源70大多波動(dòng)的電壓中產(chǎn)生足夠恒定的電壓。利用該恒定的電壓，測(cè)量電子裝置50的所有分電路得到持續(xù)或者斷續(xù)的供給，對(duì)此參閱下面的介紹。
測(cè)量電子裝置50為利用所述的勵(lì)磁電流iexc為勵(lì)磁器設(shè)置16供電包括勵(lì)磁電路160；其中的優(yōu)選實(shí)施例借助附圖6-11說(shuō)明。在這里，首先介紹傳感器16的傳感器信號(hào)s1輸送到勵(lì)磁電路160。
如圖5所示，勵(lì)磁電路160也與計(jì)值電路90的微處理器91形成接觸，勵(lì)磁電路160從微處理器接收例如需要的工作數(shù)據(jù)或者向其發(fā)送勵(lì)磁電路160內(nèi)部產(chǎn)生的調(diào)整信號(hào)和/或者調(diào)整參數(shù)，特別是已調(diào)整的勵(lì)磁電流iexc的信息和/或者供給測(cè)量傳感器的勵(lì)磁功率Pexc。作為對(duì)微處理器91的附加或者取代，計(jì)值電路90也可以具有用于產(chǎn)生測(cè)量-和工作數(shù)據(jù)的數(shù)字式信號(hào)處理器。
計(jì)值電路90一側(cè)產(chǎn)生的和/或者接收的測(cè)量-或者工作數(shù)據(jù)，例如可以暫時(shí)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器92內(nèi)。
依據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例，傳感器信號(hào)s1也可以直接輸送到計(jì)值電路90。在那里，后者通過(guò)模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器93數(shù)字化到達(dá)微處理器和信號(hào)處理器91，處理器借助于傳感器信號(hào)s1提供粘度測(cè)量值Xη。微處理器和信號(hào)處理器91分配得到系統(tǒng)脈沖-振蕩器65和監(jiān)視級(jí)和復(fù)位級(jí)66。
借助于前面連接了由數(shù)字粘度測(cè)量值Xη供給的數(shù)字/模擬-轉(zhuǎn)換器99的電流調(diào)節(jié)器96，測(cè)量電子裝置50將粘度測(cè)量值Xη調(diào)整到受電器2L內(nèi)受電器電流的振幅。換句話說(shuō)，通過(guò)在取決于瞬時(shí)粘度測(cè)量值Xη的情況下調(diào)整受電器電流的振幅，測(cè)量電子裝置50將與粘度測(cè)量值Xη相應(yīng)的粘度信號(hào)提供給受電器2L。
依據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例，在測(cè)量電子裝置50內(nèi)還具有通信接口97，用于除了粘度測(cè)量值Xη外，還將內(nèi)部測(cè)量裝置參數(shù)轉(zhuǎn)換成通過(guò)受電器2L傳遞的信號(hào)并輸送到受電器2L里面，或者也從外部接收通過(guò)受電器2L傳遞的測(cè)量裝置參數(shù)。在這種情況下，作為通信接口97例如可以是按照依據(jù)HARTCommunication Foundation，AustinTX的HART-現(xiàn)場(chǎng)通信協(xié)議的接口，也就是使用FSK-編碼的高頻交流電壓作為信號(hào)載體。
依據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例，測(cè)量電子裝置50包括至少一個(gè)連接在受電器2L上的能量緩沖器；在圖5中可以看到其中的兩個(gè)，即能量緩沖器82，83。借助于這種能量緩沖器，可以至少部分和/或者至少有時(shí)提供測(cè)量電子裝置50需要的功率，特別是受電器2L瞬時(shí)提供的能量不夠用于測(cè)量電子裝置50工作使用的情況下。
能量緩沖器82無(wú)論在調(diào)壓器81上還是在計(jì)值電路90上持續(xù)存在，從而它根據(jù)需求充電和放電。與此相比，能量緩沖器83通過(guò)開關(guān)處于勵(lì)磁電路160上，借助于開關(guān)可以中斷放電。
依據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例，測(cè)量電子裝置50對(duì)電功率的需求量也就是其消耗功率可以變化，因此可與實(shí)際可供支配的電功率匹配。在此方面，測(cè)量電子裝置50的功率需求量的變化例如在取決于瞬時(shí)可支配功率的情況下可以控制或者定時(shí)脈沖完成。為達(dá)到控制消耗功率的目的，在測(cè)量電子裝置50上還具有控制電路84，例如借助于微處理器和信號(hào)處理器91可以實(shí)現(xiàn)。
在此方面，調(diào)節(jié)電功率的需求量例如可以這樣進(jìn)行，使控制電路84有時(shí)停用勵(lì)磁電路160和/或者計(jì)值電路90，以減少消耗功率。在這種情況下，停用計(jì)值電路90的意思例如是說(shuō)，將后者置于低消耗功率的工作狀態(tài)，其中，工作中至少保留控制能量存儲(chǔ)器或重新激活計(jì)值電路所要求的功能；其中，將計(jì)值電路90重新激活后工作所要求的測(cè)量數(shù)據(jù)和/或者工作參數(shù)相應(yīng)地可支配地保持在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，例如暫時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器92內(nèi)。此外，勵(lì)磁電路例如也可通過(guò)將其完全斷開而停用。
圖6示出與本發(fā)明第一變化相符的勵(lì)磁電路160的電路圖，部分為方框圖形式。將傳感器17，18之一提供的傳感器信號(hào)或者例如其總和作為輸入信號(hào)輸送到振幅解調(diào)級(jí)pd。因此，振幅解調(diào)級(jí)pd在輸入端與傳感器17，18之一連接-在圖6中為傳感器17。振幅解調(diào)級(jí)pd的作用是不斷確定測(cè)量管振動(dòng)的振幅。此外，振幅解調(diào)級(jí)pd的作用還在于提供輸出信號(hào)，例如體現(xiàn)這種所測(cè)定振幅的普通直流信號(hào)。為此依據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選構(gòu)成，在振幅解調(diào)級(jí)pd中具有輸入信號(hào)的峰值檢波器。取代該峰值檢波器也可以使用例如檢測(cè)振幅的同步整流器，由與輸入信號(hào)同相位的基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射脈沖。
比較級(jí)sa的第一輸入端與振幅解調(diào)級(jí)pd的輸出端連接；將預(yù)先規(guī)定測(cè)量管13振動(dòng)振幅的可調(diào)基準(zhǔn)信號(hào)Sr輸送到比較級(jí)sa的第二輸入端。比較級(jí)sa測(cè)定振幅解調(diào)級(jí)pd輸出信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)Sr的偏差，并將其作為相應(yīng)的輸出信號(hào)輸出。該偏差可以例如在使用所檢測(cè)振幅和通過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)Sr預(yù)先規(guī)定振幅之間基本差值的情況下以絕對(duì)振幅誤差的形式，或者例如在使用所檢測(cè)和預(yù)先規(guī)定振幅的商的情況下以相對(duì)振幅誤差的形式確定并繼續(xù)發(fā)送。
振幅解調(diào)級(jí)pd的輸入信號(hào)輸送到振幅調(diào)制級(jí)am的第一輸入端，比較級(jí)sa的輸出信號(hào)輸送到第二輸入端。振幅調(diào)制級(jí)am的作用是，調(diào)制振幅解調(diào)級(jí)pd的輸入信號(hào)，利用該信號(hào)使比較級(jí)sa的輸出信號(hào)振幅。在此方面，一個(gè)傳感器信號(hào)或兩個(gè)傳感器信號(hào)的總和-或與此各自成比例的信號(hào)，參閱下面-載頻信號(hào)和借助于比較級(jí)sa產(chǎn)生的誤差信號(hào)為調(diào)制信號(hào)，它可以-始終緩慢地-變化。誤差信號(hào)表示測(cè)量管13的瞬時(shí)振幅與通過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)Sr體現(xiàn)的它的或它們的額定振幅的偏差。此外，振幅調(diào)制級(jí)am的作用還在于，為勵(lì)磁器設(shè)置1 6提供攜帶驅(qū)動(dòng)能量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。為此，振幅調(diào)制級(jí)am具有相應(yīng)的末級(jí)ps，用于放大利用調(diào)制信號(hào)調(diào)制的載頻信號(hào)。
為了達(dá)到載頻信號(hào)與調(diào)制信號(hào)調(diào)幅的目的，依據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選的構(gòu)成，在振幅調(diào)制級(jí)am中具有乘法器m，參閱圖7。
圖7根據(jù)本發(fā)明的第二變化示出勵(lì)磁電路160實(shí)施例的電路圖，部分為方框圖形式。圖7的實(shí)施例與圖6實(shí)施例的不同之處在于，取代其振幅調(diào)制級(jí)am的是具有脈沖寬度調(diào)制級(jí)pwm，它帶有由外部交流信號(hào)發(fā)出脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制器pm。如圖7所示，脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制器pm在恒定的正第一直流電壓+U1上工作，并處于電路零點(diǎn)SN上。
將振幅解調(diào)級(jí)pd的輸入信號(hào)輸送到脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制器pm的第一輸入端-它是載頻信號(hào)的輸入端。因此，該第一輸入端與傳感器之一連接-在圖7中它還是傳感器7。將與所要測(cè)定的振幅誤差成比例的誤差信號(hào)輸送到脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制器pm的第二輸入端-它是調(diào)制信號(hào)的輸入端。脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制器pm的輸出端再次與末級(jí)ps｀的輸入端連接，該末級(jí)在輸出端上供給勵(lì)磁器設(shè)置16相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在這種情況下，由末級(jí)ps′提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為矩形信號(hào)，它利用振幅解調(diào)級(jí)pd輸入信號(hào)的信號(hào)頻率發(fā)出脈沖，并具有利用比較級(jí)sa的輸出信號(hào)調(diào)制的脈沖寬度。
圖8根據(jù)本發(fā)明的第一變化示出勵(lì)磁電路160另一實(shí)施例的電路圖，部分為方框圖形式。圖8的實(shí)施例與圖6實(shí)施例的不同之處在于，取代其乘法器m的是具有比較器kk和直流變壓器dc，變壓器至少提供驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁器設(shè)置16內(nèi)勵(lì)磁電流的供電電壓。該供電電壓的振幅再次取決于比較級(jí)sa的輸出信號(hào)，因此應(yīng)視為非恒定的。根據(jù)供電電壓的設(shè)計(jì)參數(shù)，勵(lì)磁電流可以是雙極的，但也可以是單極的。
因此，依據(jù)圖8本發(fā)明一優(yōu)選構(gòu)成，直流變壓器dc提供帶有正第一電位+u和負(fù)第二電位-u的供電電壓，其中，用于調(diào)節(jié)電位的直流變壓器dc的控制輸入端接收比較級(jí)sa的輸出信號(hào)。由直流變壓器dc提供的，在其振幅上匹配的供電電壓作為工作電壓，施加到相應(yīng)的，用于供給勵(lì)磁器設(shè)置16的脈沖寬度調(diào)制級(jí)pwm的末級(jí)ps″上。此外，末級(jí)ps″在輸入端與比較器kk的輸出端連接。比較器k1在恒定的正第一直流電壓+U1上工作，并處于電路零點(diǎn)SN上。將峰值檢波器pd的輸入信號(hào)輸送到比較器kk的輸入端。因此，比較器kk在輸入端與傳感器之一連接-在圖8中它還是傳感器17。
在圖6-7中虛線分別表示，取代傳感器17，18傳感器信號(hào)之一的，也可以是其總和，被輸送到峰值檢波器pd和乘法器m或脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制器pm或比較器kk；然后這些傳感器信號(hào)通過(guò)加法器s傳輸。
在圖6-7中，可以看到其他虛線示出的分電路，它們是優(yōu)選勵(lì)磁電路的優(yōu)選進(jìn)一步構(gòu)成。
在勵(lì)磁電路160的進(jìn)一步構(gòu)成中具有前置放大器vv，連接在峰值檢波器pd或者需要時(shí)在同步整流器的前面。
在勵(lì)磁電路160的另一進(jìn)一步構(gòu)成中具有放大器v，它在比較級(jí)sa的輸出信號(hào)作為誤差信號(hào)到達(dá)振幅調(diào)制級(jí)am之前對(duì)其放大。這種放大器可以是運(yùn)算放大器op，其非轉(zhuǎn)換輸入端處于電路零點(diǎn)SN上，其轉(zhuǎn)換輸入端通過(guò)前置電阻wv與比較級(jí)sa的輸出端并通過(guò)分路電阻ws與放大器的輸出端連接。這樣布線的運(yùn)算放大器op在圖6-7中右上方可見(jiàn)。
在勵(lì)磁電路160的另一進(jìn)一步構(gòu)成中具有積分放大器vi，它在比較級(jí)sa的輸出信號(hào)作為誤差信號(hào)到達(dá)乘法器m之前對(duì)其放大和積分。這種放大器可以是運(yùn)算放大器op′，其非轉(zhuǎn)換輸入端處于電路零點(diǎn)SN上，其轉(zhuǎn)換輸入端通過(guò)前置電阻wv′與比較級(jí)sa的輸出端并通過(guò)分路電阻ws′和電容器k的串聯(lián)電路與放大器的輸出端連接。這樣布線的運(yùn)算放大器op′在圖6-7中間的右側(cè)可見(jiàn)。
在勵(lì)磁電路160的另一進(jìn)一步構(gòu)成中具有微分和積分放大器vd，它在比較級(jí)sa的輸出信號(hào)作為誤差信號(hào)到達(dá)乘法器m之前對(duì)其放大，微分和積分。這種放大器可以是運(yùn)算放大器op″，其非轉(zhuǎn)換輸入端處于電路零點(diǎn)SN上，其轉(zhuǎn)換輸入端通過(guò)前置電阻wv″和第一電容器k1的并聯(lián)電路與比較級(jí)sa的輸出端并通過(guò)分路電阻ws″和第二電容器k2的串聯(lián)電路與放大器的輸出端連接。這樣布線的運(yùn)算放大器op″在圖6-7中右下可見(jiàn)。
圖6-7中借助箭頭表示，各自的放大器v，vi，vd應(yīng)處于虛線示出的正方形q位置上，該正方形或者處于比較級(jí)sa的輸出端和振幅調(diào)制級(jí)am的第二輸入端之間，或者處于比較級(jí)sa的輸出端和脈沖寬度調(diào)制級(jí)pwm的調(diào)制信號(hào)-輸入端之間。
在本發(fā)明的框架內(nèi)，圖6-7各分電路的功能通過(guò)相應(yīng)的模擬的或者數(shù)字的分電路實(shí)現(xiàn)，在后一種情況下，例如借助于適當(dāng)編程的微處理器，其中，將所要輸送到該微處理器的信號(hào)事先進(jìn)行模擬/數(shù)字-轉(zhuǎn)換，并將其輸出信號(hào)需要時(shí)進(jìn)行數(shù)字/模擬-轉(zhuǎn)換。
圖9示出末級(jí)ps第一優(yōu)選實(shí)施例的電路圖，例如可以在依據(jù)圖6的振幅調(diào)制級(jí)am中使用。運(yùn)算放大器ov在正的和負(fù)的各自恒定的直流電壓+U，-U上工作并如下布線。轉(zhuǎn)換輸入端通過(guò)第一電阻w1處于電路零點(diǎn)SN上，非轉(zhuǎn)換輸入端通過(guò)第二電阻w2處于乘法器m的輸出端上。
運(yùn)算放大器ov的輸出端在第三電阻w3的中間連接下與變壓器tf初級(jí)線圈的第一極pp1連接；初級(jí)線圈的第二極pp2處于電路零點(diǎn)SN上。變壓器tf也有次級(jí)線圈，借助于其兩個(gè)極sp1，sp2連接在勵(lì)磁器設(shè)置16上。
初級(jí)線圈具有初級(jí)線圈匝數(shù)N1，次級(jí)線圈具有次級(jí)線圈匝數(shù)N2。變壓器tf為電流上行變壓器，并具有例如201的變壓比N1/N2。
運(yùn)算放大器ov的轉(zhuǎn)換輸入端通過(guò)第四電阻w4連接在初級(jí)線圈的第一極pp1上。非轉(zhuǎn)換輸入端通過(guò)第五電阻w5與輸出端連接。
五個(gè)電阻w1，w2，w3，w4，w5具有相應(yīng)的電阻值R1，R2，R3，R4，R5。電阻值R1按等于電阻值R2以及電阻值R4等于電阻值R5選擇。如果乘法器m的輸出電壓采用um標(biāo)注的話，如下得出勵(lì)磁器設(shè)置16內(nèi)交流電流ii=Um·R5R1·R3·N1N2]]>圖10示出末級(jí)ps′第二優(yōu)選實(shí)施例的電路圖，例如可以在依據(jù)圖7的脈沖寬度調(diào)制級(jí)pwm中使用。該末級(jí)為互補(bǔ)的推挽末級(jí)的這種構(gòu)成的“核心”是，P-電路-增強(qiáng)型-絕緣體層-場(chǎng)效應(yīng)-晶體管P的控制電流電路的串聯(lián)電路，帶有N-電路-增強(qiáng)型-絕緣體層-場(chǎng)效應(yīng)-晶體管N，下面簡(jiǎn)稱為晶體管。
在控制電流電路的連接點(diǎn)上，連接勵(lì)磁器設(shè)置16。為每個(gè)控制電流電路并聯(lián)一個(gè)保護(hù)二極管dn，dp，其中，各自的陰極處于各自晶體管的正點(diǎn)上。
串聯(lián)電路P-晶體管側(cè)的末端處于恒定的正第二直流電壓+U2上，其N-晶體管側(cè)的末端處于相應(yīng)的負(fù)直流電壓-U2上。晶體管N，P的控制極相互并與比較器kk′的輸出端連接。比較器kk′的非轉(zhuǎn)換輸入端處于脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制器pm的輸出端上，參閱圖7。
比較器kk′的轉(zhuǎn)換輸入端與由電阻r1和電阻r2組成的分壓器的分接頭連接。電阻r1，r2具有相同的電阻值，處于正直流電壓+U1和電路零點(diǎn)SN之間。電阻r1，r2和比較器kk′用于與直流電壓+U1的半值相關(guān)的使脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制器pm的輸出信號(hào)對(duì)稱。
因此，勵(lì)磁器設(shè)置16在傳感器17的輸出信號(hào)或傳感器17，18的輸出信號(hào)的總和每次正過(guò)零時(shí)得到正電流脈沖，在傳感器17的輸出信號(hào)或傳感器17，18的輸出信號(hào)的總和每次負(fù)過(guò)零時(shí)得到負(fù)電流脈沖。這些電流脈沖各自的持續(xù)時(shí)間這樣自動(dòng)調(diào)整，使其達(dá)到通過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)Sr預(yù)先規(guī)定的測(cè)量管13的振幅。
圖11示出末級(jí)ps″第三優(yōu)選實(shí)施例的電路圖，例如可以在依據(jù)圖8的振幅調(diào)制級(jí)am中使用。該末級(jí)為互補(bǔ)的推挽末級(jí)的這種構(gòu)成的“核心”是，在這里也如圖10所示那樣，P-電路-增強(qiáng)型-絕緣體層-場(chǎng)效應(yīng)-晶體管P′的控制電流電路的串聯(lián)電路，帶有N-電路-增強(qiáng)型-絕緣體層-場(chǎng)效應(yīng)-晶體管N′，下面簡(jiǎn)稱為晶體管。
在控制電流電路的連接點(diǎn)上，連接勵(lì)磁器設(shè)置16。為每個(gè)控制電流電路并聯(lián)一個(gè)保護(hù)二極管dn′，dp′，其中，各自的陰極處于各自晶體管的正點(diǎn)上。
串聯(lián)電路P-晶體管側(cè)的末端處于取決于比較級(jí)sa輸出信號(hào)的正直流電壓+u上，其N-晶體管側(cè)的末端處于取決于比較級(jí)sa輸出信號(hào)的負(fù)直流電壓-u上。晶體管N′，P′的控制極相互并與比較器kk″的輸出端連接。比較器kk″的非轉(zhuǎn)換輸入端處于比較器kk的輸出端上，參閱圖8。
比較器kk″的轉(zhuǎn)換輸入端與由電阻r3和電阻r4組成的分壓器的分接頭連接。電阻r3，r4具有相同的電阻值，處于恒定正第一直流電壓+U1和電路零點(diǎn)SN之間。電阻r3，r4和比較器kk″用于與直流電壓+U1的半值相關(guān)的使比較器kk的輸出信號(hào)對(duì)稱。
因此，勵(lì)磁器設(shè)置16在傳感器17的輸出信號(hào)或傳感器17，18輸出信號(hào)的總和每次正半波期間得到正電流脈沖，而在傳感器17的輸出信號(hào)或傳感器17，18輸出信號(hào)的總和每次負(fù)半波期間得到負(fù)電流脈沖。這些電流脈沖各自的振幅在其方面取決于依賴比較級(jí)sa輸出信號(hào)的直流電壓+u，-u，從而使通過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)Sr預(yù)先規(guī)定的測(cè)量管13的振幅自動(dòng)調(diào)整。
所提及的直流電壓+U1，+U2，-U2在由雙導(dǎo)線-程序控制受電器提供的能量的基礎(chǔ)上以通常的方式產(chǎn)生。也可以取代兩個(gè)正直流電壓+U1，+U2，僅具有唯一的正直流電壓。
在本發(fā)明中，所提及的雙導(dǎo)線-程序控制受電器一方面優(yōu)選輸送用于供電的直流電流，其中，特別是測(cè)量信號(hào)同時(shí)是例如依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)包括4mA至20mA范圍的直流電流。另一方面，該測(cè)量信號(hào)也可以優(yōu)選為數(shù)字信號(hào)，從而雙導(dǎo)線-程序控制受電器可以連接在現(xiàn)場(chǎng)總線上。
本發(fā)明的勵(lì)磁電路與測(cè)量管13共同組成調(diào)節(jié)電路，它既電適應(yīng)測(cè)量管13勵(lì)磁振動(dòng)的機(jī)械諧振頻率，也適應(yīng)借助于基準(zhǔn)信號(hào)Sr預(yù)先規(guī)定的該振動(dòng)的振幅。
因此，不需要以前常用的那些勵(lì)磁電路，即為電調(diào)節(jié)諧振頻率和振幅具有調(diào)幅級(jí)和相位聯(lián)鎖受電器，所謂的PLL。以前的勵(lì)磁電路不僅在所需元件的數(shù)量方面非常繁雜，而且它們需要的電能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)雙導(dǎo)線-測(cè)量裝置中可供支配的電能。
本發(fā)明的勵(lì)磁電路160僅需要少量的元件，它們整體上也具有實(shí)際上可以忽略不計(jì)的損耗功率，從而可供支配的少量電能就完全可供勵(lì)磁使用。
權(quán)利要求
1.管道內(nèi)流動(dòng)的流體的粘度測(cè)量裝置，該粘度測(cè)量裝置包括- 振動(dòng)式，特別是彎曲振動(dòng)式測(cè)量傳感器(10)，-- 帶有至少一個(gè)與管道連通的，在工作時(shí)振動(dòng)的測(cè)量管(13)，用于引導(dǎo)流體和產(chǎn)生在流體中作用的摩擦力，-- 帶有勵(lì)磁器設(shè)置(16)，用于使至少一個(gè)測(cè)量管(13)振動(dòng)以及- 具有可預(yù)先確定電功率需求的測(cè)量電子裝置(50)，它-- 提供供給勵(lì)磁器設(shè)置(16)的勵(lì)磁電流(iexc)和-- 瞬時(shí)體現(xiàn)流體粘度的粘度測(cè)量值(Xη)，-- 其中，測(cè)量電子裝置(50)與雙導(dǎo)線-程序控制受電器連接并由其供給電能，-- 其中，測(cè)量電子裝置(50)將與粘度測(cè)量值(Xη)相應(yīng)的粘度信號(hào)輸送到雙導(dǎo)線-程序控制受電器(2L)或者對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
2.按權(quán)利要求1所述的粘度測(cè)量裝置，- 其中，測(cè)量電子裝置(50)對(duì)電功率的需求量可以變化- 其中，測(cè)量電子裝置(50)包括控制電路(84)，用于調(diào)整電功率的需求量。
3.按權(quán)利要求2所述的粘度測(cè)量裝置，其中，測(cè)量電子裝置包括- 勵(lì)磁電路(160)，用于產(chǎn)生勵(lì)磁電流和- 計(jì)值電路(90)，用于檢測(cè)傳感器信號(hào)(17，18)和用于測(cè)定粘度測(cè)量值(Xη)，其中，- 控制電路(84)為降低電功率的需求量有時(shí)停用勵(lì)磁電路(160)和/或者計(jì)值電路(90)。
4.按權(quán)利要求2或3所述的粘度測(cè)量裝置，其中，測(cè)量電子裝置(50)包括至少一個(gè)連接在雙導(dǎo)線-程序控制受電器(2L)上的能量緩沖器(82，83)，它至少部分和/或者有時(shí)提供測(cè)量電子裝置(50)需要的功率。
5.按權(quán)利要求4所述的粘度測(cè)量裝置，其中，控制電路(84)給能量緩沖器(82，83)有時(shí)充電。
6.按權(quán)利要求1-5之一所述的粘度測(cè)量裝置，其中，粘度測(cè)量裝置借助于雙導(dǎo)線-程序控制受電器(2L)連接在現(xiàn)場(chǎng)總線上。
7.按權(quán)利要求1-6之一所述的粘度測(cè)量裝置，其中，作為粘度信號(hào)為雙導(dǎo)線-程序控制受電器(2L)內(nèi)，特別是可在4mA至20mA范圍內(nèi)變化的直流電，或者數(shù)字信號(hào)。
8.按權(quán)利要求1-7之一所述的粘度測(cè)量裝置，其中，測(cè)量傳感器具有傳感器設(shè)置(60)，用于檢測(cè)測(cè)量管(13)的振動(dòng)和用于產(chǎn)生至少一個(gè)體現(xiàn)這種振動(dòng)的傳感器信號(hào)(s1)。
9.按權(quán)利要求8所述的粘度測(cè)量裝置，其中，測(cè)量電子裝置(50)借助于至少一個(gè)傳感器信號(hào)(s1)調(diào)整勵(lì)磁電流(iexc)。
10.按權(quán)利要求8或9所述的粘度測(cè)量裝置，其中，勵(lì)磁電路(160)包括振幅解調(diào)級(jí)(pd)，用于產(chǎn)生瞬時(shí)體現(xiàn)振動(dòng)測(cè)量管(13)振幅的輸出信號(hào)，其中，將由傳感器設(shè)置(60)提供的傳感器信號(hào)(s1，s2)之一或其總和作為輸入信號(hào)輸送到振幅解調(diào)級(jí)(pd)。
11.按權(quán)利要求10所述的粘度測(cè)量裝置，其中，勵(lì)磁電路(160)包括比較級(jí)(sa)，用于測(cè)定所檢測(cè)的振動(dòng)測(cè)量管(13)的振幅與預(yù)先規(guī)定的額定振幅的偏差，其中，在輸入端除了振幅解調(diào)級(jí)(pd)的輸出信號(hào)外，將體現(xiàn)額定振幅的基準(zhǔn)信號(hào)(Sr)輸送給比較級(jí)(Sa)。
12.按權(quán)利要求11所述的粘度測(cè)量裝置，其中，勵(lì)磁電路(160)包括在輸入端與比較級(jí)(sa)的輸出端連接的振幅調(diào)制級(jí)(am)，用于產(chǎn)生勵(lì)磁器設(shè)置(16)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它具有取決于所測(cè)定偏差的信號(hào)振幅，其中，在輸入端除了體現(xiàn)所檢測(cè)振幅與預(yù)先規(guī)定的額定振幅偏差的誤差信號(hào)外，將振幅解調(diào)級(jí)(pd)的輸入信號(hào)輸送給振幅調(diào)制級(jí)(am)。
13.按權(quán)利要求11所述的粘度測(cè)量裝置，其中，勵(lì)磁電路(160)包括在輸入端與比較級(jí)(sa)的輸出端連接的脈沖寬度調(diào)制級(jí)(pwm)，用于產(chǎn)生勵(lì)磁器設(shè)置(16)的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)具有取決于所測(cè)定偏差的脈沖寬度，其中，在輸入端除了體現(xiàn)所檢測(cè)振幅與預(yù)先規(guī)定的額定振幅偏差的誤差信號(hào)外，將振幅解調(diào)級(jí)(pd)的輸入信號(hào)輸送給脈沖寬度調(diào)制級(jí)(pwm)。
全文摘要
粘度測(cè)量裝置包括振動(dòng)式測(cè)量傳感器(10)，帶有至少一個(gè)在工作時(shí)振動(dòng)的測(cè)量管(13)，用于引導(dǎo)所要測(cè)量的流體和產(chǎn)生在流體中作用的摩擦力。為使至少一個(gè)測(cè)量管(13)振動(dòng)，還具有工作時(shí)勵(lì)磁電流(i
文檔編號(hào)G01N11/16GK1516808SQ02812185
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2002年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月19日
發(fā)明者沃爾夫?qū)さ吕? 沃爾夫?qū)?德拉姆, 克里斯蒂安·馬特, 蒂安 馬特, 阿爾弗雷德·里德, 雷德 里德 申請(qǐng)人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司