本發(fā)明涉及一種用于確定和/或監(jiān)測介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的電子振動(dòng)傳感器，以及一種用于操作該電子振動(dòng)傳感器的方法。

背景技術(shù)：

電子振動(dòng)傳感器通常用于過程和/或自動(dòng)化技術(shù)。在料位測量裝置的情況下，它們具有至少一個(gè)機(jī)械振蕩單元，例如振動(dòng)叉、桿或薄膜。在操作期間，所述機(jī)械振蕩單元通過驅(qū)動(dòng)/接收單元(通常呈機(jī)電換能器的形式)被激勵(lì)成機(jī)械振蕩，該驅(qū)動(dòng)/接收單元又可為壓電驅(qū)動(dòng)器，例如或電磁驅(qū)動(dòng)器。然而，在流量計(jì)的情況下，機(jī)械振蕩單元也可以被設(shè)計(jì)為振蕩管，各自的介質(zhì)通過該振蕩管流動(dòng)，諸如在以科里奧利原理運(yùn)行的測量裝置中。

各種相應(yīng)的現(xiàn)場裝置由申請人制造，并且在料位測量裝置的情況下，這些現(xiàn)場裝置以名稱liquiphant或soliphant銷售?；緶y量原理是眾所周知的。驅(qū)動(dòng)/接收單元經(jīng)由電激勵(lì)信號激勵(lì)機(jī)械振蕩單元以進(jìn)行機(jī)械振蕩。相反，驅(qū)動(dòng)/接收單元可以接收機(jī)械振蕩單元的機(jī)械振蕩并將其轉(zhuǎn)換成電接收信號。驅(qū)動(dòng)/接收單元相應(yīng)地是單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)單元和單獨(dú)的接收單元，或組合的驅(qū)動(dòng)/接收單元。

激勵(lì)信號和接收信號都以其頻率、振幅和/或相位為特征。因此，這些變量的變化通常用于確定適當(dāng)?shù)倪^程變量，例如容器中介質(zhì)的預(yù)定料位或介質(zhì)的密度和/或粘度，或經(jīng)過管道的介質(zhì)的流量。在用于液體的電子振動(dòng)限位開關(guān)的情況下，例如，區(qū)分振蕩單元是被流體覆蓋還是自由振動(dòng)。因此，例如，基于不同的諧振頻率(即，頻移)來區(qū)分兩種狀態(tài)(即，自由狀態(tài)和被覆蓋狀態(tài))。只有振動(dòng)單元被介質(zhì)覆蓋，才能使用這種測量裝置來測量密度和/或粘度。

驅(qū)動(dòng)/接收單元通常是反饋電振蕩電路的一部分，通過該電路將機(jī)械振蕩單元的激勵(lì)實(shí)現(xiàn)為機(jī)械振蕩。經(jīng)常通過用于相移的控制電路設(shè)置用于激勵(lì)的可指定值，即，激勵(lì)信號與接收信號之間的相移的目標(biāo)值。例如，對于共振振蕩，必須滿足≥1的放大系數(shù)和振蕩電路條件，根據(jù)該條件，發(fā)生在振蕩電路中的所有相位導(dǎo)致360°的倍數(shù)。用于激勵(lì)機(jī)械振蕩單元或用于設(shè)置可指定的相移的各種方法從現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這里可以在模擬和數(shù)字激勵(lì)之間進(jìn)行基本區(qū)別，其中差異在于振蕩電路和原則上普遍適用的數(shù)字方法之間，該振蕩電路由必須適應(yīng)于所使用的傳感器類型的模擬部件組成。

根據(jù)經(jīng)常使用的激勵(lì)原理，控制電路包括放大器和相移器，通過該放大器和相移器將接收信號耦合回傳輸信號，以便在激勵(lì)信號與接收信號之間設(shè)置相移的可指定值。例如，根據(jù)de102006034105a1，使用可調(diào)相移器。相移器經(jīng)由控制單元進(jìn)行控制，該控制單元測量先前放大的接收信號的頻率，并且至少基于在依賴于放大器單元的頻率相位上所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

從de102007013557a1還得知一種放大器，該放大器具有可調(diào)節(jié)的放大因子，該放大因子由控制單元設(shè)置，使得傳輸信號的振幅通常位于可指定的振幅帶內(nèi)。

從de102005015547a1得知一種電子振動(dòng)傳感器，其中電子單元設(shè)置有至少一個(gè)全通濾波器，用于設(shè)置相移的目標(biāo)值。全通濾波器以恒定增益作為頻率的函數(shù)來改變電信號的相位。全通濾波器尤其可以以這樣的方式進(jìn)行控制或調(diào)節(jié),使得激勵(lì)信號與接收信號之間的相位是可調(diào)節(jié)的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，接收信號優(yōu)選僅在它被提供給全通濾波器、由全通濾波器處理并且返回之前被濾波和/或放大。

然而，在模擬激勵(lì)的情況下，構(gòu)成振蕩電路的模擬部件必須適應(yīng)于所使用的傳感器的類型。傳感器的魯棒性，特別是關(guān)于外部振動(dòng)，還取決于在每種情況下用于信號處理或評估的濾波器的選擇性，其中所使用的濾波器確定電子單元的相位響應(yīng)。相位響應(yīng)的間距越大，由濾波器覆蓋的頻率范圍越窄。因此，可能存在傳感器不再共振振蕩的情況。

de102009026685a1中描述了另一種激勵(lì)方法。通過在振蕩單元的運(yùn)行范圍內(nèi)的預(yù)定頻帶內(nèi)的所謂的頻率掃描，機(jī)械振蕩單元經(jīng)由連續(xù)的離散激勵(lì)頻率被連續(xù)地激勵(lì)為機(jī)械振蕩，并且相應(yīng)的接收信號被記錄。經(jīng)由頻率掃描，確定振蕩單元以對應(yīng)于相移的可指定值的振蕩頻率振蕩的激勵(lì)頻率。這種激勵(lì)頻率在每種情況下都施加到振蕩單元。該方法的有利發(fā)展是de102009028022a1的主題，其中對所接收的信號的評估通過僅在特定時(shí)刻相位選擇性地被采樣和被評估的接收信號而得以簡化。類似地，在de102010030982a1中提出，接收信號相對于傳輸信號在預(yù)定的離散時(shí)刻被采樣，接收信號的采樣電壓值每個(gè)都被與目標(biāo)值進(jìn)行比較，目標(biāo)值是假定如果相移的可指定值存在的時(shí)刻的接收信號，并且在電壓值與目標(biāo)值偏離的情況下，基于偏差是正還是負(fù)來減小或增加傳輸信號的頻率。

在通過頻率掃描的激勵(lì)和對接收信號的各自的相位和/或振幅的評估的情況下，還必須注意，頻率掃描的流速與頻率分辨率之間存在依賴關(guān)系。

在de00102010030982a1中公開了電子振動(dòng)傳感器的附加數(shù)字可能性以調(diào)節(jié)激勵(lì)信號與接收信號之間的相移。這里描述的方法是基于鎖相環(huán)pll的功能原理。激勵(lì)信號的頻率在這里被設(shè)置為使得在激勵(lì)信號與接收信號之間存在相移的可指定值。

與通過頻率掃描的激勵(lì)相比，這種類型的激勵(lì)在評估速度方面具有決定性的優(yōu)勢。然而，可以肯定的是，需要至少一個(gè)相位檢測器，所述至少一個(gè)相位檢測器，如果發(fā)生外部振動(dòng)的話，除了別的之外，會(huì)影響魯棒性，尤其是控制的穩(wěn)定性，以及影響控制電路的精度。為了以穩(wěn)定的方式進(jìn)行評估，此外還必須確保激勵(lì)信號的振幅保持在恒定值。

為了減輕在電子振動(dòng)傳感器的操作期間的外部振動(dòng)(諸如，來自泵或超聲波清洗器的振動(dòng))的發(fā)生的問題，de102012101667a1提出了配置一種控制/評估單元，以便在存在作為外部振動(dòng)的頻率和/或振幅的函數(shù)的至少一個(gè)外部振動(dòng)的情況下控制振動(dòng)激勵(lì)，使得接收信號基本上不受外部振動(dòng)的干擾和/或抑制至少一個(gè)外部振動(dòng)的頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從前面提及的現(xiàn)有技術(shù)開始，本發(fā)明的目的是提供一種魯棒的電子振動(dòng)傳感器以及一種用于操作傳感器的方法。

根據(jù)本發(fā)明的目的通過一種用于確定和/或監(jiān)測容器中的介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的電子振動(dòng)傳感器來實(shí)現(xiàn)，該電子振動(dòng)傳感器包括：至少一個(gè)可機(jī)械振蕩的單元；驅(qū)動(dòng)/接收單元；以及電子單元，其中驅(qū)動(dòng)/接收單元被設(shè)計(jì)成經(jīng)由電激勵(lì)信號激勵(lì)可機(jī)械振蕩的單元中的機(jī)械振蕩，并且被設(shè)計(jì)為接收可機(jī)械振蕩的單元的機(jī)械振蕩并將所述機(jī)械振蕩轉(zhuǎn)換成電接收信號，其中電子單元被設(shè)計(jì)為基于所述接收信號產(chǎn)生激勵(lì)信號，并且根據(jù)所述接收信號確定至少一個(gè)過程變量，其中電子單元包括至少一個(gè)自適應(yīng)濾波器，并且其中電子單元被設(shè)計(jì)為設(shè)置自適應(yīng)濾波器的濾波器特性，使得在激勵(lì)信號與接收信號之間存在目標(biāo)相移。如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)置濾波器特性，則在激勵(lì)信號與接收信號之間產(chǎn)生特定定義的目標(biāo)相移。目標(biāo)相移對應(yīng)于在激勵(lì)信號與接收信號之間的相移的可指定值。

濾波器特征一般描述濾波器的行為，即其濾波器特性，并且由所謂的濾波器要求確定，例如那些關(guān)于通帶和阻帶的濾波器要求。在某些情況下，濾波器要求還包括關(guān)于群延遲、最大過沖、邊緣陡度、中心頻率、質(zhì)量等的規(guī)范。例如，可以使用已知的濾波器特性之一，例如貝塞耳(bessel)、勒讓德(legendre)、巴特沃斯(butterworth)、切比雪夫(tschebyscheff)、高斯(gauss)等。根據(jù)所選擇的濾波器特性，適當(dāng)?shù)貫闉V波器設(shè)計(jì)了傳遞函數(shù)，通過傳遞函數(shù)完全確定振幅、相位響應(yīng)和頻率響應(yīng)。

可以在操作期間調(diào)節(jié)自適應(yīng)濾波器的濾波器特性。例如，可以調(diào)節(jié)與中心頻率的帶寬以及位置相關(guān)的濾波器的質(zhì)量。因此，可以通過設(shè)置適當(dāng)?shù)臑V波器特性來適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)輸入信號與輸出信號之間的相移φfilter。作為將濾波器的輸入信號與輸出信號之間的相移設(shè)置為可指定值的結(jié)果，頻率被設(shè)置為使得在激勵(lì)信號與接收信號之間存在φsol1＝360°-φfilter的目標(biāo)相移。也可以通過對濾波器特性的適當(dāng)調(diào)節(jié)，在激勵(lì)信號與接收信號之間設(shè)置目標(biāo)相移。因?yàn)樗亲赃m應(yīng)濾波器，即，可以相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以可以提高濾波器的質(zhì)量，而不會(huì)限制相應(yīng)的頻率范圍，如具有固定的濾波器的情況那樣。

有利地，可以獨(dú)立于可能出現(xiàn)的諸如外部振動(dòng)的干擾影響來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)相移的調(diào)節(jié)。因此，根據(jù)本發(fā)明的電子振動(dòng)傳感器特別堅(jiān)固-特別是關(guān)于外部振動(dòng)。

此外，使用自適應(yīng)濾波器使得相應(yīng)的現(xiàn)場裝置適應(yīng)于多個(gè)應(yīng)用。例如，根據(jù)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)不同的相位調(diào)節(jié)容差以及因此可以實(shí)現(xiàn)用于調(diào)節(jié)目標(biāo)相移的伴隨運(yùn)行速度。根據(jù)應(yīng)用，也可以設(shè)置不同的目標(biāo)相移值，使得根據(jù)應(yīng)用針對目標(biāo)相移存在合適的值。根據(jù)本發(fā)明的解決方案還可以有利地用于激勵(lì)振蕩單元的相應(yīng)振蕩電路的數(shù)字以及模擬實(shí)施例，并且可以容易地適應(yīng)于不同的傳感器，特別是不同的振蕩單元。

在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，電子單元被設(shè)計(jì)成通過設(shè)置自適應(yīng)濾波器的中心頻率來設(shè)置目標(biāo)相移。中心頻率也以激勵(lì)信號與接收信號之間存在目標(biāo)相移的方式變化。

在附加的、特別優(yōu)選的實(shí)施例中，電子單元包括相位控制單元，其以這樣的方式控制自適應(yīng)濾波器的中心頻率，使得存在用于濾波器的輸入信號與輸出信號之間的相移的可指定值。因此，通過調(diào)節(jié)自適應(yīng)濾波器的輸入信號與輸出信號之間的相移來實(shí)現(xiàn)激勵(lì)信號與接收信號之間的目標(biāo)相移的設(shè)置。

電子單元有利的是包括環(huán)存儲(chǔ)器(ringmemory)和/或相移器，借助于該相移器可以設(shè)置目標(biāo)相移。例如，在de10161071a1和de10161072a1中描述了使用環(huán)存儲(chǔ)器和/或相移器的電子振動(dòng)傳感器的激勵(lì)信號與接收信號之間的相移的可設(shè)置值的設(shè)置。與本發(fā)明相關(guān)，接收信號的離散值例如可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器元件中，然后在可調(diào)節(jié)的時(shí)間延遲之后被轉(zhuǎn)移到自適應(yīng)濾波器。激勵(lì)信號與接收信號之間的目標(biāo)相移然后由以下兩個(gè)措施而得到：從經(jīng)過濾波器特性的自適應(yīng)濾波器組的激勵(lì)信號與接收信號之間的相移以及通過環(huán)存儲(chǔ)器和/或相移器產(chǎn)生的相移φrs。這導(dǎo)致目標(biāo)相移φsol1到φsol1＝360°-φfilter-φrs。有利地，可以使用該過程將自適應(yīng)濾波器設(shè)置為與目標(biāo)相移的值無關(guān)的其中心頻率。該設(shè)置對應(yīng)于濾波器的輸入信號與輸出信號之間的0°或90°的相移。如果需要輸入信號和輸出信號之間的目標(biāo)相移的不對應(yīng)于φsol1＝360°-φfilter的值的差值，則必須通過環(huán)存儲(chǔ)器和/或相移器來另外設(shè)置另外適當(dāng)?shù)南嘁?，使得所需的目?biāo)相移φsol1＝360°-φfilter-φrs被設(shè)置。

通過設(shè)置目標(biāo)相移，振蕩單元執(zhí)行具有適當(dāng)對應(yīng)頻率的機(jī)械振蕩。在90°相移的情況下，存在所謂的基波激勵(lì)，其是諧振頻率中的諧振振蕩，通常是對應(yīng)于基本振蕩模式的振蕩。通過使用用于激勵(lì)振蕩單元的自適應(yīng)濾波器，也可以設(shè)置其它相移，如已經(jīng)提到的。該轉(zhuǎn)換可以有利地在軟件層面上被執(zhí)行。因此，電子單元和布置可用于不同的相移。

有利地，通過將中心頻率設(shè)置為激勵(lì)信號的頻率，機(jī)械振蕩單元的振蕩頻率是已知的。因此，這在激勵(lì)期間被直接檢測到，這提供了關(guān)于電子單元內(nèi)的信號評估的簡化。

在優(yōu)選實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器的帶寬是可調(diào)節(jié)的。高帶寬使得能夠簡單快速地檢測振蕩單元的諧振頻率，因?yàn)檎袷巻卧梢砸允褂迷诖箢l率范圍內(nèi)的頻率的這種方式被激勵(lì)。有利的是，即使在寬頻帶內(nèi)也可以實(shí)現(xiàn)振蕩電路狀態(tài)。

在基于相位控制環(huán)路的原理的數(shù)字激勵(lì)的情況下，與之相比，激勵(lì)信號與接收信號之間的相移被直接控制，從而需要振蕩系統(tǒng)的受控狀態(tài)。因此，諧振頻率基本上是已知的。然而，由于振蕩系統(tǒng)的質(zhì)量在操作期間可以連續(xù)變化，因此當(dāng)使用相移掃描時(shí)，與本申請描述的情況相比，對諧振頻率的搜索和控制可能會(huì)更加困難。對于本發(fā)明，例如，其質(zhì)量恒定的數(shù)字濾波器的中心頻率被控制。此外，作為通過控制自適應(yīng)濾波器的輸入信號與輸出信號之間的相移來設(shè)置目標(biāo)相移的結(jié)果，可以省略使用至少一個(gè)壓控振蕩器(vco)。

再次建議盡可能選擇最小的帶寬，以盡可能地最大化測量精度。有利地，小帶寬導(dǎo)致干擾的顯著降低。

如果在經(jīng)由頻率掃描可檢測的最大頻率間隔內(nèi)沒有檢測到共振，則在機(jī)械振蕩單元中可能存在例如阻塞和/或缺陷。

在優(yōu)選實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器是諧振器濾波器。在替代的優(yōu)選實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器是帶通濾波器，特別是低通濾波器，特別是二階低通濾波器。例如，如果自適應(yīng)濾波器的中心頻率被調(diào)節(jié)到輸入頻率，因而被調(diào)節(jié)到振蕩單元的輸入信號的頻率，則當(dāng)使用帶通濾波器時(shí)，在0°的輸入信號與輸出信號之間產(chǎn)生相移φfilter。相反，使用二階低通濾波器，特別是具有諧振增強(qiáng)的二階低通濾波器，因此，諧振器濾波器產(chǎn)生-90°的相移。根據(jù)傳感器單元的設(shè)計(jì)，然后在激勵(lì)信號與對應(yīng)于諧振激勵(lì)的接收信號之間產(chǎn)生目標(biāo)相移。

另外有利的是，相位控制單元是基于鎖定放大器的原理。鎖定放大器原則上是極窄帶通濾波器。因此，該方法允許具有改善的信噪比的控制。

有利的實(shí)施例提供目標(biāo)相移為90°、45°或0°。雖然90°或0°的目標(biāo)相移導(dǎo)致作為傳感器單元的實(shí)施例的函數(shù)的振蕩單元的諧振激勵(lì)，但是45°的目標(biāo)相移本身對于確定密度是有利的。

在另一有利的實(shí)施例中，至少第一和第二相移交替地可調(diào)節(jié)。很明顯，可以交替地設(shè)置三個(gè)或更多個(gè)不同的目標(biāo)相移。因此，可以例如交替地確定介質(zhì)的預(yù)定的料位和密度。類似地，電子單元還可以被設(shè)計(jì)成同時(shí)確定粘度。也可以經(jīng)由相同的傳感器元件以及經(jīng)由相同的電子單元檢測多個(gè)過程變量。

特別優(yōu)選的實(shí)施例包括電子單元，該電子單元包括振幅控制單元，該振幅控制單元用于將激勵(lì)信號的振幅調(diào)節(jié)到可指定值或在可指定間隔內(nèi)的值?？梢越?jīng)由振幅控制單元有利地控制振幅動(dòng)態(tài)。此外，因此考慮到當(dāng)被浸入不同介質(zhì)時(shí)振蕩單元的振蕩振幅的衰減。因此，振蕩單元在每種情況下都經(jīng)歷具有適當(dāng)振幅的信號，該信號經(jīng)選擇以使得接收信號的振幅位于指定的可選擇間隔內(nèi)。

在另一個(gè)有利的實(shí)施例中，電子單元被設(shè)計(jì)成在沒有達(dá)到振幅的可指定的下閾值的情況下執(zhí)行頻率掃描以激勵(lì)振蕩單元，并且被設(shè)計(jì)成將自適應(yīng)濾波器的中心頻率連續(xù)地設(shè)置為在可指定的頻率間隔內(nèi)的連續(xù)的離散激勵(lì)頻率。在操作期間，例如，一旦共振頻率降到低于振幅的可指定閾值，則可以通過借助于頻率掃描的激勵(lì)來進(jìn)行從相位控制到傳感器控制的改變。為此，將自適應(yīng)濾波器的中心頻率設(shè)置為可指定頻帶內(nèi)的離散連續(xù)頻率。一旦再次超出振幅的閾值(例如，意味著振蕩單元再次自由振蕩)，則可以切換到原始模式，其中通過目標(biāo)相移來實(shí)現(xiàn)激勵(lì)。

過程變量是容器中介質(zhì)的預(yù)定料位、密度和/或粘度是有利的。

振蕩單元是薄膜、桿或振動(dòng)叉也是有利的。

此外，驅(qū)動(dòng)/接收單元為電磁或壓電驅(qū)動(dòng)/接收單元也是有利的。

本發(fā)明的目的另外通過一種用于操作用于確定和/或監(jiān)測容器中的介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的電子振動(dòng)傳感器的方法，特別是根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法來實(shí)現(xiàn)，其中機(jī)械振蕩單元經(jīng)由電激勵(lì)信號被激勵(lì)為機(jī)械振蕩，并且機(jī)械振蕩單元的機(jī)械振蕩被接收并轉(zhuǎn)換成電接收信號，其中基于接收信號產(chǎn)生激勵(lì)信號，并且確定至少一個(gè)過程變量，并且其中自適應(yīng)濾波器的濾波器特性被設(shè)置成使得在激勵(lì)信號與接收信號之間存在目標(biāo)相移。根據(jù)本發(fā)明的方法還可以被用于用于激勵(lì)振蕩單元的振蕩電路的數(shù)字版本以及模擬版本。同樣，通過使用根據(jù)本發(fā)明的方法，可以根據(jù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)不同的相位調(diào)節(jié)容差，并且可以根據(jù)應(yīng)用設(shè)置不同的目標(biāo)相移。

自適應(yīng)濾波器的中心頻率受到控制使得在激勵(lì)信號與接收信號之間存在目標(biāo)相移是有利的。這通過在自適應(yīng)濾波器的輸入信號與輸出信號之間設(shè)置相移φfilter而發(fā)生。這允許從激勵(lì)確定機(jī)械振蕩單元的振蕩頻率，從而帶來關(guān)于電子單元內(nèi)的信號評估的簡化。

該方法的另一優(yōu)選實(shí)施例包括設(shè)置自適應(yīng)濾波器的帶寬。這意味著設(shè)置濾波器的質(zhì)量。高帶寬使得能夠簡單快速地檢測振蕩單元的諧振頻率，因?yàn)檎袷巻卧梢允褂迷诖箢l率范圍內(nèi)的頻率以這種方式被激勵(lì)。然而，如果在整個(gè)可用頻率間隔上沒有檢測到共振，則可以得出結(jié)論，例如，在機(jī)械振蕩單元中存在阻塞和/或缺陷。相反，在測量操作期間，可以選擇帶寬盡可能小，以消除干擾信號的影響，并相應(yīng)地盡可能最大化測量精度。

將90°、45°或0°設(shè)置為目標(biāo)相移是有利的。至少交替地設(shè)置第一和第二目標(biāo)相移也是有利的。

最后，將激勵(lì)信號的振幅設(shè)置為可指定值或在可指定間隔內(nèi)的值也是有利的。因此可以控制振幅動(dòng)態(tài)。因此，振蕩單元在每種情況下都經(jīng)受具有適當(dāng)振幅的信號，該信號經(jīng)選擇以使得接收信號的振幅位于指定的可選擇間隔內(nèi)。

附圖說明

下面參考圖1和圖2更詳細(xì)地描述本發(fā)明及其有利的實(shí)施例。示出的是：

圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子振動(dòng)傳感器的示意圖，

圖2為根據(jù)本發(fā)明的電子單元的框圖。

具體實(shí)施方式

電子振動(dòng)傳感器1在圖1中示出。能振動(dòng)的單元4被描繪成振蕩叉的形式，該振蕩叉被部分地浸沒在位于容器3中的介質(zhì)2中。該能振動(dòng)的單元被觸發(fā)/接收單元5激勵(lì)為機(jī)械振動(dòng)，并且可以例如是壓電疊層或雙壓電晶片致動(dòng)器。然而，當(dāng)然可以理解，電子振動(dòng)傳感器的其它實(shí)施例也屬于本發(fā)明。此外，示出了電子單元6，通過該電子單元6完成信號接收、評估和/或存儲(chǔ)。

根據(jù)本發(fā)明的電子單元的框圖是圖2的主題。接收信號ue在被提供給自適應(yīng)濾波器7之前首先經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器10。設(shè)置自適應(yīng)濾波器的濾波器特性使得在自適應(yīng)濾波器的輸入信號與輸出信號之間存在適當(dāng)?shù)南嘁痞說ilter。這在濾波器的激勵(lì)信號與接收信號之間產(chǎn)生了目標(biāo)相移φsol1＝360°-φfilter。也可以經(jīng)由濾波器特性的適當(dāng)調(diào)節(jié)，在激勵(lì)信號與接收信號之間設(shè)置目標(biāo)相移。例如，可以使用控制自適應(yīng)濾波器的中心頻率fm的相位控制單元8，使得在激勵(lì)信號與接收信號之間存在目標(biāo)相移φsol1。例如，相位控制單元8又可以是基于鎖定放大器的原理。

自適應(yīng)濾波器7的質(zhì)量q可以，除其他之外，通過所謂的lehr阻尼比d來設(shè)置?？梢允褂靡韵玛P(guān)系：q＝1/2d，其中l(wèi)ehr阻尼比又由振蕩單元的機(jī)械特性確定。

自適應(yīng)濾波器7的質(zhì)量q還通過關(guān)系與質(zhì)量q和自適應(yīng)濾波器的中心頻率fm相關(guān)。本發(fā)明的實(shí)施例包括設(shè)置自適應(yīng)濾波器7的質(zhì)量q或其帶寬b的能力。

接收信號ue的特征在于其頻率、其振幅及其相位。相位控制單元8的相位控制通過將自適應(yīng)濾波器7的中心頻率fm設(shè)置為自適應(yīng)濾波器的輸入頻率來實(shí)現(xiàn)，使得振蕩單元振蕩的頻率在每個(gè)時(shí)刻都是已知的。

此外，根據(jù)不同的實(shí)施例，振幅控制單元9可以被集成到電子單元6中。通過振幅控制單元9，激勵(lì)信號ua的振幅a包括可指定值或在可指定間隔內(nèi)的值。例如，標(biāo)準(zhǔn)pi控制器可用于此目的。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過使用自適應(yīng)濾波器7來激勵(lì)機(jī)械振蕩單元4，在評估之前不需要額外的濾波器來對信號進(jìn)行濾波。

在激勵(lì)信號ua通過電子單元的輸出級11被傳輸?shù)絺鞲衅鲉卧?3之前，激勵(lì)信號ua經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器10a?？蛇x地，由傳感器單元13接收的接收信號ue也可以在其經(jīng)過輸入級12之后進(jìn)一步被傳輸?shù)侥M/數(shù)字轉(zhuǎn)換器10之前經(jīng)過抗混疊濾波器14。

附圖標(biāo)記列表

1電子振動(dòng)傳感器

2介質(zhì)

3容器

4振蕩單元

5機(jī)電換能器

6電子單元

7自適應(yīng)濾波器

8相控制單元

9振幅控制單元

10、10a模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器

11輸出極

12輸入極

13傳感器單元

14抗混疊濾波器

ua激勵(lì)信號

ue接收信號

fm自適應(yīng)濾波器的中心頻率

asoll振幅的目標(biāo)值

φ相位

φsoll激勵(lì)信號與接收信號之間的目標(biāo)相移

φfilter自適應(yīng)濾波器的輸入信號與輸出信號之間的相移

q質(zhì)量

b帶寬