專利名稱：具有用于過程測量的傳感器單元的電子現(xiàn)場設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用于過程測量的傳感器單元的電子現(xiàn)場設(shè)備，正如權(quán)利要求1的前序部分所述。
背景技術(shù)：
在實踐中，市場上用于確定液體和松散材料的料位以及用于確定介質(zhì)通過管道系統(tǒng)的流速且基于機電換能器(電子振動)操作的各種傳感器單元，都將正弦或矩形的交流電壓信號用作用于傳感器單元的基波激勵的驅(qū)動信號。交流信號通常是利用模擬振蕩器產(chǎn)生的，并為了進(jìn)一步的操作而被模擬濾波、整流，并且在極限水平切換的情況中被利用模擬比較器與預(yù)定的閾值比較。通常，微處理器僅用于對利用模擬電子設(shè)備準(zhǔn)備的信號線性化、縮放以及提供時延、切換滯后或倒置。
這些傳感器單元的缺點在填料構(gòu)成(Ansatzbildung)的情況中顯現(xiàn)出來。在多種介質(zhì)中，例如水泥，介質(zhì)層將有可能附著于傳感器，而料位仍然低于期望水平。這個層可以將傳感器的振蕩衰減到這樣的程度，使得電子設(shè)備切換至“被覆蓋”狀態(tài)。進(jìn)一步，在傳感器為振蕩叉的情況中，不對稱的填料構(gòu)成可以導(dǎo)致振蕩傳輸?shù)綒んw和容器。這樣，許多能量從振蕩系統(tǒng)中移除，使得有可能變?yōu)橥耆凰p。這種性能同樣導(dǎo)致誤測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種電子現(xiàn)場設(shè)備，用于可振蕩機械系統(tǒng)的基波激勵，該電子設(shè)備以很少的元件完成其工作，然而提供了測量信號處理、測量信號準(zhǔn)備以及干擾變量補償?shù)脑S多可能性。
這個目的根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的特征而實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明具有優(yōu)點的實施例以及進(jìn)一步的發(fā)展。
本發(fā)明的一個主要思想涉及應(yīng)用數(shù)字信號處理方法和用于處理模擬測量信號的硬件，以產(chǎn)生對于傳感器單元的驅(qū)動信號。為此，本發(fā)明的用于產(chǎn)生驅(qū)動信號的電子現(xiàn)場設(shè)備包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字移相器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中模擬測量信號被模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化并被送入移相器，并且移相器的輸出信號被數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為用于傳感器單元的模擬驅(qū)動信號。
在本發(fā)明的特別具有優(yōu)點的實施例中，在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和移相器之間安排數(shù)字濾波器單元，用于濾波經(jīng)數(shù)字化的測量信號。
移相器主要包括環(huán)形存儲器，在其存儲位置中順序?qū)懭虢?jīng)過數(shù)字化和濾波的測量值。驅(qū)動信號相對于測量信號的相移是通過從一存儲位置讀取從環(huán)形存儲器發(fā)出的值而得到的，其中該存儲位置位于存儲當(dāng)前讀入值的存儲位置之前或之后可預(yù)定數(shù)目的存儲位置。關(guān)于這一點，可預(yù)定數(shù)目的存儲位置代表確定的相移角。由可預(yù)定數(shù)目的存儲位置產(chǎn)生的相移角可以是常值，其在電子現(xiàn)場設(shè)備的啟動之后或之前確定并且存儲，或者它可以是可變值，其可以作為測量信號的頻率和/或振幅特性的函數(shù)而改變。
在本發(fā)明的特別具有優(yōu)點的進(jìn)一步發(fā)展中，干擾變量的補償也通過數(shù)字信號處理的方法和硬件執(zhí)行。為了記錄這種干擾變量(例如，傳感器的填料構(gòu)成)，電子現(xiàn)場設(shè)備還包括頻率測量器，用于確定測量信號的頻率。通過分析測量信號的測量頻率，識別填料構(gòu)成引起的系統(tǒng)諧振頻率的改變。為了補償干擾變量，電子現(xiàn)場設(shè)備包括可調(diào)放大器，其放大因數(shù)作為系統(tǒng)的確定諧振頻率的函數(shù)而調(diào)整。
在本發(fā)明的實施例的一種形式中，頻率測量器確定模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號的頻率，并且可調(diào)放大器安排在移相器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器之間或者數(shù)字濾波器和移相器之間或者移相器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，其中模/數(shù)轉(zhuǎn)換器通過例如施密特觸發(fā)器功能或通過模擬比較器而實現(xiàn)。
為了分析測量信號并且為了產(chǎn)生代表“被覆蓋”條件或“未被覆蓋”條件的輸出信號，電子現(xiàn)場設(shè)備包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和均值成形器(Mittelwertbilder)和/或頻率測量器。為了分析振幅變化，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和均值成形器用于產(chǎn)生輸出信號。為了分析頻率變化并且為了產(chǎn)生輸出信號，使用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和頻率測量器。
在本發(fā)明的具有優(yōu)點的實施例中，傳感器單元為有功機電換能器的形式，并且產(chǎn)生測量信號，用于確定和/或監(jiān)控容器中介質(zhì)的填料水平。
在本發(fā)明的另一具有優(yōu)點的實施例中，有功機電換能器產(chǎn)生測量值，用于確定或監(jiān)控流經(jīng)管道系統(tǒng)的介質(zhì)的流速。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的具有優(yōu)點的實施例中，有功機電換能器為振蕩叉的形式或者振蕩棒的形式，每一種形式都包括驅(qū)動單元和檢測器單元，其中檢測器單元產(chǎn)生模擬測量信號并傳送至電子現(xiàn)場設(shè)備，并且電子現(xiàn)場設(shè)備的驅(qū)動信號被傳輸至驅(qū)動單元。也可以使用單個機電換能器，其同時用作驅(qū)動和檢測器單元。
在本發(fā)明的特別具有優(yōu)點的形式的實施例中，數(shù)字信號處理的方法和硬件通過微處理器實現(xiàn)，用于使用微處理器執(zhí)行功能的相關(guān)程序存儲在存儲單元中。優(yōu)選地，微處理器執(zhí)行施密特觸發(fā)器功能和/或頻率測量器和/或移相器和/或放大和/或均值成形和/或比較器功能和/或增益控制和/或輸出信號的產(chǎn)生，其中數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和/或模/數(shù)轉(zhuǎn)換集成在微處理器中。


現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的實施例的例子，附圖中圖1是電子現(xiàn)場設(shè)備的框圖的示意圖；圖2是具有施密特觸發(fā)器功能的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出處的信號曲線的示意圖；圖3是數(shù)字相移的實施例的示意圖；圖4是增益重調(diào)的情況中，輸入信號和放大因數(shù)的圖表；圖5是諧振頻率處不同信號曲線的圖表；和圖6是在諧振頻率偏移的情況中，不同信號曲線的圖表。
具體實施例方式
如圖1所示，電子現(xiàn)場設(shè)備包括微處理器1、存儲器2、模擬電子設(shè)備3和傳感器4。傳感器實施為可振蕩的機械系統(tǒng)。
電子現(xiàn)場設(shè)備使用基波激勵使可振蕩的機械系統(tǒng)4振蕩，用于使現(xiàn)場設(shè)備實施料位測量或流速測量?；畹幕驹硎且阎冶蛔C實的方法。在本例中新出現(xiàn)的是濾波20的部分，干擾變量的分析、補償和與其相關(guān)的動態(tài)放大算法都以數(shù)字信號處理的方法和硬件實施，其中微處理器1優(yōu)選地得到使用。
另外，如圖1所示，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器10和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器50集成在微處理器1中。另外，微處理器執(zhí)行以下功能模塊數(shù)字濾波器20、移相器30、放大器40、均值成形器60、比較器70、產(chǎn)生輸出信號80、頻率測量器90和增益控制100；用于執(zhí)行這些功能模塊的相關(guān)程序存儲在存儲器2中。
可振蕩的機械系統(tǒng)包括振蕩元件以及相應(yīng)的激勵元件和檢測器元件。振蕩元件例如實施為具有已知諧振頻率的振蕩棒或振蕩叉，并且使用壓電元件激勵其振蕩。利用檢測器元件，例如同樣以壓電元件形式實施的機電換能器，檢測從這些振蕩得到的測量信號，并且將該測量信號送入模擬電子設(shè)備3，用于處理。模擬電子設(shè)備3包括用于信號傳輸?shù)膬蓷l通道。一條通道從傳感器4到微處理器1，另一條通道從微處理器1到傳感器4。在每一種情況中，兩個方向中的信號都由模擬電路3.1升高至定義的電位，由帶通濾波器電路3.2濾波，并由交流電壓放大器級3.3放大。通過升高定義的偏移，可以進(jìn)一步以不對稱的電源電壓處理測量信號S1。帶通濾波器電路3.2防止干擾頻率的傳輸。
經(jīng)處理的測量信號S1的當(dāng)前值被模/數(shù)轉(zhuǎn)換器10以恒定的采樣率讀入，模擬值的讀入的最小可實現(xiàn)采樣率比傳感器4的諧振頻率大至少兩倍。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器10將讀入的電流模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。這個數(shù)字值例如在8比特分辨率的情況中在0～255之間。如果傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)，取該值為所有可能值的中間值，于是對于8比特分辨率是128。于是，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器10一再從經(jīng)過預(yù)處理的模擬信號S1產(chǎn)生數(shù)字信號，其可以由微處理器程序處理，其中模擬信號S1被重復(fù)讀入及數(shù)字化。模擬電路3.1的偏移被調(diào)節(jié)，使得其對應(yīng)于微處理器1可以識別的所有模擬值的中間值。
在所述本發(fā)明的具有優(yōu)點的實施例的形式中，測量信號S1由施密特觸發(fā)器功能11分析，在實施例的所示例子中，該施密特觸發(fā)器功能11是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器10的一部分。施密特觸發(fā)器功能11判斷改變相對于中間值的方向。這意味著，等于或高于中間值的值(例如，對于8比特的分辨率，＞＝128)被作為正常數(shù)傳輸至后面的功能模塊，小于中間值的值(＜128)被作為負(fù)常數(shù)傳輸至后面的功能模塊。這樣，模擬測量信號S1被轉(zhuǎn)換為矩形信號S2，其與模擬測量信號S1同相并且具有對應(yīng)于常數(shù)值的振幅。結(jié)果，數(shù)字矩形信號S2的振幅與模擬信號S1的電平無關(guān)并且總是保持同樣的大小。
圖2顯示了施密特觸發(fā)器功能11的執(zhí)行之前的模擬測量信號S1以及施密特觸發(fā)器功能11的執(zhí)行之后的矩形信號S2。正如從圖2中可以看到的，恒定振幅的矩形信號S2是與測量信號S1的振幅無關(guān)的產(chǎn)生的。矩形信號S2的頻率等于測量信號的頻率。當(dāng)前的經(jīng)數(shù)字化的模擬值被傳輸至均值成形器60。
矩形信號S2的每一新值都被發(fā)送至數(shù)字濾波器20。數(shù)字濾波器20優(yōu)選地是二階濾波器。濾波防止錯誤頻率的傳輸以及傳感器4以更高模的振蕩。另外，數(shù)字濾波器20從矩形信號S2再生正弦信號S3。
濾波器功能20計算的值被使用所謂先進(jìn)先出方法寫入環(huán)形存儲器31(FIFO環(huán)形存儲器)，其是移相器30的一部分。環(huán)形存儲器的大小固定，使得在每一時間點，存在數(shù)字濾波器20的輸出信號S3的至少一個整個振蕩周期的值。這樣，有可能輸出具有相移的經(jīng)濾波的信號S3。這樣，輸出的不是當(dāng)前值，而是來自環(huán)形存儲器31的一存儲位置中的值，該存儲位置位于可以從中讀出當(dāng)前值的存儲位置之前相差預(yù)定數(shù)目的存儲位置。于是預(yù)定數(shù)目的存儲位置代表確定的相移角。根據(jù)物理學(xué)，由于信號的頻率不能突然改變，所以該值得到的恒定角近似對應(yīng)于由該角和360度之間的差值引起的值。這樣，例如，如果數(shù)字濾波器20的輸出信號S3的一個周期被讀入360個存儲位置，則預(yù)定數(shù)目的270個存儲位置代表90度的正相移。通過指定在輸出值和最后讀入值之間有多少存儲位置，在移相器30的輸出信號S4和輸入信號S3之間設(shè)置相移角。這樣，有可能以可相對于輸入信號S3且相對于測量信號S1設(shè)置的相移，發(fā)出輸出信號S4，并且隨后，發(fā)出驅(qū)動信號S5。
圖3顯示了使用環(huán)形存儲器31產(chǎn)生相移。
正如可以從圖3a看出的，用于讀入當(dāng)前值的指針指向存儲位置495，而用于當(dāng)前輸出值的指針在存儲位置225。于是，當(dāng)前輸出值定位于當(dāng)前輸入值之前的270個存儲單元，并且這個例子中存儲單元的可預(yù)定的數(shù)目是270。
圖3b顯示了環(huán)形存儲器的瞬間存儲內(nèi)容。在所示例子中，振蕩周期存儲在360個存儲單元中。
圖3c在一幅圖表中顯示了移相器的輸入信號S3和輸出信號S4。正如可從中看到的，輸出信號S4在所示例子中比輸入信號S3超前90度。于是，所示實施例中預(yù)定數(shù)目的270個存儲單元對應(yīng)于90度的相移。
從移相器30讀取的值被乘以放大器的當(dāng)前放大因數(shù)S6，并且作為驅(qū)動信號S5而通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器50輸出。現(xiàn)在驅(qū)動信號S5同樣被模擬電子設(shè)備3處理并放大。由此得到的信號被發(fā)送至機電換能器，并且傳感器4的本征振蕩，即自然振蕩，被加強。以這種方式，機電諧振電路出現(xiàn)，并且振蕩借此而發(fā)展至最大可能振幅。然后，使用被領(lǐng)先了相移量的自身的基波信號，激勵可振蕩的機械系統(tǒng)振蕩。機電換能器可以例如實施為壓電元件并且安裝在傳感器4中合適的位置。
傳感器4產(chǎn)生的信號是交流電壓信號。只要傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)，于是不振蕩，那么信號的振幅就約為零。然而，即使傳感器在靜止?fàn)顟B(tài)中執(zhí)行的最小的運動也足以產(chǎn)生由微處理器1識別的信號改變。于是，激勵振蕩事件。
振蕩系統(tǒng)4的諧振頻率被持續(xù)測量并分析。這樣，由填料構(gòu)成引起的頻率改變被識別。在指示填料的頻率偏移的情況中，對于放大器級40重調(diào)處理器內(nèi)部的放大因數(shù)S6，以這種方式將振蕩元件的振蕩幅度匹配填料構(gòu)成。另外，在液體中使用的情況中，頻率改變的分析使得可以判斷振蕩系統(tǒng)是否被覆蓋。
循環(huán)地，執(zhí)行對于振幅的均值計算60和測量信號分析。均值的分析使得可以判斷傳感器是否被覆蓋。
微處理器1中輸入信號S1的振幅和頻率給出了關(guān)于傳感器4此刻正在經(jīng)受的覆蓋的情況的信息。這個分析是通過對于一個或多個周期的絕對值的平均值計算60的方法發(fā)生的。如果傳感器4浸入待測介質(zhì)，那么衰減增加并且信號的振幅以及通常還有頻率降低。平均值和/或頻率的分析指示這種條件并且可以觸發(fā)反應(yīng)，例如報警信號。在所示實施例中，使用比較器70執(zhí)行分析，比較器70將絕對值和/或諧振頻率的當(dāng)前平均值與預(yù)定值比較，并生成合適的信號(“被覆蓋”或“未被覆蓋”)。從這個比較器信號，在功能模塊80中產(chǎn)生輸出信號，并且對于輸出信號傳遞至高級單元執(zhí)行任何所需的調(diào)節(jié)(縮放、反相等)。
功能模塊80根據(jù)所用的傳輸協(xié)議或根據(jù)輸出信號的進(jìn)一步使用而產(chǎn)生輸出信號。于是，可以產(chǎn)生例如4-20mA信號、0-10V信號、PFM信號(脈沖頻率調(diào)制信號)、二進(jìn)制切換信號或數(shù)字編碼等。然而，還可以想象，功能模塊80根據(jù)應(yīng)用用途或不同傳輸協(xié)議產(chǎn)生并輸出多個輸出信號(4-20mA、0-10V、PFM信號、二進(jìn)制切換信號等)。為了產(chǎn)生確定的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器可以是功能模塊80的一部分，或者可以實施為其自身的功能模塊。
如果傳感器4不是通過浸入待測介質(zhì)而是通過填料而衰減，則除了信號振幅下降之外還有另一效果，即系統(tǒng)的諧振頻率改變。由于振蕩是基于基波激勵的原理而產(chǎn)生的，所以傳感器4和所有信號適應(yīng)這個改變的頻率。兩個效果可以導(dǎo)致在填料的情況中信號振幅降低；一方面，傳感器由填料的摩擦而衰減，而另一方面，不對稱的填料可以導(dǎo)致振蕩能量的一部分被傳遞至容器。敏感調(diào)節(jié)的分析將報告“被覆蓋”。相反，本方法識別這種頻率改變是填料構(gòu)成引起的。隨著恒定容忍值(閾值最小振幅)的下降，處理器內(nèi)部的信號增益S6增加。這通過因數(shù)增加而發(fā)生，只要絕對輸入信號值的平均值低于恒定值(閾值最小振幅)，當(dāng)前輸出值就乘以該因數(shù)。由此，系統(tǒng)環(huán)路增益與諧振頻率的降低成比例的增加。振蕩被放大，并且諧振頻率偏移對于信號振幅的影響被補償。絕對輸入信號的平均值保持高于標(biāo)志“被覆蓋”狀態(tài)的閾值，從而防止了錯誤測量。
圖4顯示了在輸入信號S1(較高曲線)和由增益控制100調(diào)節(jié)的放大因數(shù)S6(較低曲線)情況中，諧振頻率偏移之間的上述關(guān)系。在這種情況中，增加放大因數(shù)S6直至再次達(dá)到最小振幅的閾值。
圖5和6顯示了測量信號S1、施密特觸發(fā)器功能的輸出信號S2或者傳輸至數(shù)字濾波器20的信號S2、放大因數(shù)S6和驅(qū)動信號S5的信號曲線，其中圖5顯示了在諧振頻率的信號曲線，圖6顯示了改變諧振頻率的情況的信號曲線。
本發(fā)明通過基本增益的處理器內(nèi)部的衰減而進(jìn)一步改進(jìn)?；驹鲆媸窃谔幚砥鬏斎胩幏治鲞_(dá)到的模擬測量信號S1所用的因數(shù)。施密特觸發(fā)器功能11被這樣調(diào)節(jié)，使得它不將最大可能值，例如8比特情況中的256，作為到達(dá)信號(即，矩形信號S2的振幅)的絕對值而發(fā)送。而是通過傳感器4的頻率偏移將值設(shè)置為這樣的大小，例如8比特中的128，其給出確定的振幅而不改變放大因數(shù)。這個振幅大致對應(yīng)于與在實際可能的填料構(gòu)成的情況中傳感器4可以以最大增益達(dá)到的相同的振幅。在圖中(圖5和6中的S2)，所示信號被規(guī)則化為最大值(例如，8比特情況中的256)，即，基本增益在圖5中是0.5而在圖6中是1。與基本增益的這種衰減無關(guān)，對于整個系統(tǒng)的高測量敏感性保留足夠的范圍。如果識別出由于填料構(gòu)成引起的系統(tǒng)的較大頻率改變(見圖6中的測量信號S1)，取消內(nèi)部衰減，并且矩形信號S2的振幅以因數(shù)1傳輸(見圖6中的S2)。這樣，激勵(圖6中的驅(qū)動信號S5)的振幅突然增加，從而機械振蕩的衰減被抵消。內(nèi)部放大因數(shù)S6(見圖5和圖6中的S6)的這個效果以及相稱的增加得到以類似PI特征對放大性能的重調(diào)。
在沒有填料的未被填充的情況中的振幅約等于在填料構(gòu)成的情況中借助于重調(diào)而設(shè)置的振幅的實施具有進(jìn)一步的積極效果。由于可用的信號間距同樣大，所以這種振幅的等同使得在有無填料的兩種情況中，測量的敏感性都有可能保持恒定。
權(quán)利要求
1.電子現(xiàn)場設(shè)備，具有用于過程測量技術(shù)的傳感器單元(4)，其中電子現(xiàn)場設(shè)備通過相應(yīng)的信號路徑與傳感器單元(4)相連，并且其中電子現(xiàn)場設(shè)備接收傳感器單元(4)的模擬測量信號(S1)，產(chǎn)生用于傳感器單元(4)的基波激勵的模擬驅(qū)動信號(S5)并傳輸至傳感器單元(4)，其特征在于為了產(chǎn)生驅(qū)動信號(S5)，提供了模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)、數(shù)字移相器(30)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(50)，其中模擬測量信號(S1)被模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)數(shù)字化并被送入數(shù)字移相器(30)，并且其中移相器(30)的輸出信號(S4)被數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(50)轉(zhuǎn)換為用于傳感器單元(4)的模擬驅(qū)動信號(S5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)和數(shù)字移相器(30)之間安排數(shù)字濾波器單元(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中數(shù)字移相器(30)包括環(huán)形存儲器(31)，其中測量信號(S1)的值被順序?qū)懭氕h(huán)形存儲器(31)的存儲位置，其中驅(qū)動信號(S5)相對于測量信號(S1)的相移是通過從環(huán)形存儲器(31)的一存儲位置讀取從移相器(30)輸出的值而得到的，其中該存儲位置位于存儲當(dāng)前讀入值的存儲位置之前或之后可預(yù)定數(shù)目的存儲位置，其中，可預(yù)定數(shù)目的存儲位置代表確定的相移角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中用于產(chǎn)生相移的可預(yù)定數(shù)目的存儲位置是常值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中用于產(chǎn)生相移的可預(yù)定數(shù)目的存儲位置是可變值，其依賴于測量信號(S5)的頻率和/或振幅特性而改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一條所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中為了補償干擾變量，電子現(xiàn)場設(shè)備還包括用于確定測量信號(S1)的頻率的頻率測量器(90)以及可調(diào)放大器(40)，其中可調(diào)放大器(40)的放大因數(shù)(S6)依賴于預(yù)定頻率而調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中頻率測量器(90)確定模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)的輸出信號(S2)的頻率，并且可調(diào)放大器(40)安排在移相器(30)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(50)之間或者數(shù)字濾波器(20)和移相器(30)之間或者移相器(30)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)之間。
8.根據(jù)前述任一條權(quán)利要求所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)通過施密特觸發(fā)器功能(11)或通過模擬比較器而實現(xiàn)。
9.根據(jù)前述任一條權(quán)利要求所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中為了分析測量信號(S1)，電子現(xiàn)場設(shè)備包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)、均值成形器(60)和比較器(70)和/或頻率測量器(90)，其中，為了分析振幅變化，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)和均值成形器(60)和比較器(70)用于產(chǎn)生輸出信號，并且其中，為了分析頻率變化以產(chǎn)生輸出信號，使用頻率測量器(90)和比較器(70)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中輸出信號代表“被覆蓋”條件或“未被覆蓋”條件。
11.根據(jù)前述任一條權(quán)利要求所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中傳感器單元(4)實施為有功機電換能器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中機電換能器產(chǎn)生測量信號(S1)，用于確定和/或監(jiān)控容器中介質(zhì)的填料水平。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中機電換能器產(chǎn)生測量值(S1)，用于確定或監(jiān)控管道系統(tǒng)中介質(zhì)的流速。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一條所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中有功機電換能器實施為具有驅(qū)動單元和檢測器單元的振蕩叉，其中檢測器單元產(chǎn)生模擬測量信號(S1)并傳送至電子現(xiàn)場設(shè)備，并且其中驅(qū)動信號(S5)被從電子現(xiàn)場設(shè)備傳輸至驅(qū)動單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一條所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中有功機電換能器實施為具有驅(qū)動單元和檢測器單元的振蕩棒，其中檢測器單元產(chǎn)生模擬測量信號(S1)并傳送至電子現(xiàn)場設(shè)備，并且其中驅(qū)動信號(S5)被從電子現(xiàn)場設(shè)備傳輸至驅(qū)動單元。
16.根據(jù)前述任一條權(quán)利要求所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中微處理器(1)用于執(zhí)行以下功能施密特觸發(fā)器功能(11)和/或頻率測量器(90)和/或移相器(30)和/或放大(40)和/或均值成形(60)和/或比較器功能(70)和/或增益控制(100)和/或產(chǎn)生輸出信號(80)。
17.根據(jù)前述任一條權(quán)利要求所述的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(10)和/或模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(50)和/或模擬比較器集成在微處理器(1)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有用于處理測量值的傳感器單元(4)的電子現(xiàn)場設(shè)備，其中電子現(xiàn)場設(shè)備通過相應(yīng)的信號路徑與傳感器單元(4)相連，并且其中電子現(xiàn)場設(shè)備接收傳感器單元(4)的模擬測量信號(S1)，產(chǎn)生用于傳感器單元(4)的基波激勵的模擬驅(qū)動信號(S5)并傳輸至傳感器單元(4)。根據(jù)本發(fā)明，為了產(chǎn)生驅(qū)動信號(S5)，提供了數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(10)、數(shù)字移相器(30)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(50)，其中模擬測量信號(S1)被模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)數(shù)字化并被送入數(shù)字移相器(30)，并且其中移相器(40)的輸出信號(S4)被數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(50)轉(zhuǎn)換為用于傳感器單元(4)的模擬驅(qū)動信號(S5)。
文檔編號G01F23/22GK1602411SQ02824881
公開日2005年3月30日 申請日期2002年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月12日
發(fā)明者克萊門斯·海利希, 羅蘭德·迪特勒 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司