振動型測量變換器以及帶有該測量變換器的測量裝置的製作方法

2023-06-14 14:32:11 3

專利名稱：振動型測量變換器以及帶有該測量變換器的測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種振動型測量變換器，其包括至少一個測量管，該至少一個測量管用來輸送流動介質(例如，氣體或液體)，並且在工作時例如在彎曲振蕩模式下圍繞振蕩軸振蕩；以及傳感器裝置，該傳感器裝置用來記錄測量管的振蕩，並且傳送表示至少一個測量管的振動的主信號。本發明還涉及一種用於可流動介質的測量裝置，該測量裝置實施為例如緊湊型測量裝置和/或科裡奧利質量流量測量裝置，其具有如所述的測量變換器以及測量裝置電子器件，該測量裝置電子器件與測量變換器電耦接，以用於處理由測量變換器傳送的主信號並產生測量值。
背景技術：
在工業測量技術，(特別是與自動化過程的調節和監控結合的技術中)，為了確定工藝管線(例如管道)中的流動介質(例如液體和/或氣體)的特性測量變量，常常使用測量系統，藉助于振動型測量變換器和(通常位於單獨的電子器件殼體內的)帶有驅動器和評估電路的相連接的測量裝置電子器件，該測量系統在流動介質中引發反作用力(例如科裡奧利力)，並且產生從這些力導出的相應地表示至少一個測量變量(例如質量流率、密度、粘度或其他過程參數)的測量信號。這種測量系統(常常藉助於帶有諸如科裡奧利質量流量計的一體式測量變換器的緊湊設計的在線測量裝置形成)並且已被認識很久和在工業應用中得到證明。帶有振動型測量變換器及其單獨部件的測量系統的示例在例如下列專利中有所描述 EP-A 317 340、EP-A 848 234、JP-A 8-136311、JP-A 9-015015、US-A 2007/0119264、 US-A2007/0119265、US-A 2007/0151370、US-A 2007/0151371、US-A2007/0186685、US-A 2008/0034893、US-A 2008/0141789、US-A4, 738，144、US-A 4，777，833、US-A 4，777，833、 US-A 4，801，897、US-A4, 823，614、US-A 4，879，911、US-A 5，009，109、US-A 5,024,104、 US-A5, 050，439、US-A 5，291，792、US-A 5，301，557、US-A 5，398，554、US-A5, 734，112、 US-A 5，476，013、US-A 5，531，126、US-A 5，602，345、US-A5, 691，485、US-A 5,796,010、 US-A 5，731，527、US-A 5，796，011、US-A5, 796，012、US-A 5，804，741、US-A 5,869,770、 US-A 5，945，609、US-A5, 979，246、US-A 6，047，457、US-A 6，092，429、US-A 6,073,495、 US-A 63111 36、US-B 6，223，605、US-B 6，330，832、US-B 6，397，685、US-B6, 557，422、 US-B 6，651，513、US-B 6，666，098、US-B 6，691，583、US-B6, 776，052、US-B 6,799,476、 US-B 6，840，109、US-B 6，883，387、US-B6, 920，798、US-B 7，017，424、US-B 7,040,179、 US-B 7，073，396、US-B7, 077，014、US-B 7，080，564、US-B 7，200，503、US-B 7,216,550、 US-B7, 299，699、US-B 7, 318, 356,US-B 7，360，451、US_B 7，392，709、W0-A 0014 485,WO-ACN 01 02 816、WO-A 07/130024、WO-A 08/013545、W0-A08/07 7574、WO-A 99/28708、WO-A 99 40 394 或 WO-A 96/(^812。示出測量變換器的這些專利中的每一個都包括至少一個大致直的或至少一個彎曲的(例如，U形或V形)測量管(由例如不鏽鋼、鈦、鋯或鉭製成)，所述測量管用於輸送 (某些情況下為極冷或極熱介質的)介質。為了產生部分地受流過的介質的影響的振蕩形式，在測量系統工作期間，(在入口側第一測量管端和出口側第二測量管端之間以振蕩長度延伸的)該至少一個測量管被使得圍繞假想地連接這兩端的假想振蕩軸振動(特別是在彎曲振蕩模式下振動)。為了激勵至少一個測量管的振蕩，振動型測量變換器因此還具有激勵器機構，該激勵器機構通過由測量裝置電子器件的驅動電路產生並相應地調節的電驅動器信號(例如調節的電流)來驅動；以及藉助於工作期間流過電流且實際上直接作用在測量管上的至少一個機電(特別是電動)振蕩激勵器，在至少一個測量管內激勵機械振蕩例如彎曲振蕩， 並且，在這方面，將由測量電子器件送入測量變換器的電功率轉化為機械運動。此外，這種測量變換器包括具有至少兩個(特別是電動和/或同樣實施的)振蕩傳感器的傳感器裝置，振蕩傳感器用於至少針對點地記錄至少一個測量管的入口側和出口側振蕩(特別是科裡奧利模式下的振蕩)，並且用於產生傳感器電信號，該信號充當測量變換器的主信號，並且受例如質量流率、總質量流量或密度的待記錄過程參數的影響。在帶有彎曲的(例如U形、V形或Ω形)測量管的測量變換器的情況下，對於待激勵的振蕩形式(所謂的驅動或所希望模式)，通常選擇這樣的特定振蕩形式，其中在最低自然共振頻率的情況下，測量管至少部分地以鐘擺狀模式以一端固定的懸臂的方式圍繞測量變換器的假想縱向軸擺動；從而在流過的介質中引發依賴於質量流量的科裡奧利力。這又導致以下情況在彎曲測量管從而鐘擺狀懸臂振蕩的情況下，按照至少第二同樣自然振蕩形式的所謂的科裡奧利模式，頻率與所希望模式的激勵振蕩相等的彎曲振蕩被疊加到激勵振蕩上。在帶有彎曲測量管的測量變換器的情況下，由科裡奧利模式的科裡奧利力迫使發生的這些懸臂振蕩通常對應於本徵振蕩形式，其中測量管也圍繞垂直於縱向軸對齊的假想旋轉振蕩軸進行旋轉振蕩。相反，在帶有直測量管的測量變換器的情況下，為了產生依賴於質量流量的科裡奧利力，常常選擇特定的所希望模式，其中測量管至少部分地進行基本上在單個假想振蕩平面內的彎曲振蕩，以使得科裡奧利模式下的振蕩因此形成為與所希望模式振蕩共平面且具有相同振蕩頻率的彎曲振蕩。因此，測量管的兩端在這方面由對於所希望模式和科裡奧利模式公共的兩個特定振蕩節點限定。在彎曲測量管的情況下，振蕩長度因而實際上等於在這兩個振蕩節點之間延伸的相應測量管的大致自由振蕩段的展開直線長度。由於所希望模式和科裡奧利模式的疊加，(藉助於傳感器裝置記錄的)振動測量管的入口側振蕩和出口側振蕩也具有依賴於質量流量的可測得的相位差。通常，在工作期間，這種測量變換器(例如科裡奧利中使用的質量流量計)的測量管被激勵至所希望模式選擇的振蕩形式的瞬時自然共振頻率，特別是以調節至恆定的振蕩幅度。由於該共振頻率除了別的以外特別依賴於介質的瞬時密度，除了質量流量之外，可藉助於市售質量流量計測量介質的密度。此外，如US-B 6，651，513或US-B 7，080，564中所示，也可以例如在激勵振蕩所希望的激勵功率的基礎上，藉助于振動型測量變換器直接測量流過的介質的粘度。
在帶有兩個測量管的測量變換器的情況下，通常經由在測量管和入口側連接凸緣之間延伸的入口側分配器元件，並且經由在測量管和出口側連接凸緣之間延伸的出口側分配器元件，將兩個測量管結合到工藝管線中。在帶有單個測量管的測量變換器的情況下， 通常經由通入入口側的大致直的連接管段，並且經由通入出口側的大致直的連接管段，將測量管與工藝管線連通。此外，帶有單個測量管的圖示測量變換器中的每一個都至少包括實施為一體式或多件式(例如管形、箱形或板形)的反振蕩器，該反振蕩器耦接到測量管以在入口側形成第一耦接區並在出口側形成第二耦接區，並且在工作期間，基本上靜止或相反等同地振蕩，即以相等頻率和相反相位地振蕩。藉助於測量管和反振蕩器形成的測量變換器的內部部件通常藉助於兩個連接管件保持獨立，在工作期間，測量管在測量變換器殼體內經由這兩個連接管件與工藝管線連通，特別是以使得內部部件能夠相對於測量管振蕩的方式。在帶有單個基本上直的測量管的測量變換器(如例如US-A5，291, 792、US-A 5，796，010、US-A 5，945，609、US-B 7，077，014、US-A2007/0119264、WO-A 01 02 816 或 WO-A 99 40 394中所示)的情況下，測量管和反振蕩器大致彼此同軸地布置，如對於傳統測量變換器典型的那樣。在市場上銷售的前述類型的測量變換器的情況下，反振蕩器通常也大致為管形且形成為基本上直的中空圓柱形，其以這樣的方式布置在測量變換器中，使得測量管至少部分地被反振蕩器包圍。諸如結構鋼或易切削鋼的相對不貴的鋼材通常被用作此類反振蕩器的材料，甚至或特別是在使用鈦、鉭或鋯作為測量管的情況下。此處討論類型的測量變換器的激勵器機構通常具有至少一個電動振蕩激勵器和/ 或至少一個振蕩激勵器，該至少一個振蕩激勵器有差別地作用在至少一個測量管上(並且在給定情況下作用在本發明的反振蕩器或本發明的第二測量管上)，同時傳感器裝置包括入口側通常也為電動的振蕩傳感器以及至少一個本質上同樣實施的出口側振蕩傳感器。市場上銷售的振動型測量變換器的這樣的電動和/或差動振蕩激勵器通常藉助於電磁線圈和細長(特別是棒狀)的永久磁鐵形成，電磁線圈的至少一部分流過電流(在帶有一個測量管和耦接到其上的反振蕩器的測量變換器的情況下，電磁線圈通常固定到反振蕩器)，所述永久磁鐵1)充當電樞；2)與電磁線圈相互作用(並且特別是插入電磁線圈中)；以及3) 對應地固定到將運動的測量管。永久磁鐵和充當激勵器線圈的電磁線圈通常布置成使它們基本上彼此同軸延伸的方式。另外，在傳統的測量變換器中，激勵器機構通常以這樣的方式設計和設置在測量變換器中，使得其本質上居中地作用在至少一個測量管上。在這種情況下，振蕩激勵器以及在這方面的激勵器機構通常沿著測量管的假想中央周邊線至少逐點地固定到測量管，如在 US-A 5，796，010、US-B6, 840，109,US-B 7，077，014 或 US-B 7, 017, 424 中提出的測量變換器的情況下所示。在市場上銷售的大多數振動型測量變換器的情況下，如此前暗示的，至少就其按照相同的作用原理工作而言，傳感器裝置的振蕩傳感器基本上具有與振蕩激勵器相同的構造。因此，這樣的傳感器裝置的振蕩傳感器通常也在每種情況下藉助於永磁電樞和線圈形成(永磁電樞固定到測量管並且遞送磁場)，線圈1)與電樞相互作用、2)被其磁場穿透、 3)至少間或提供有感應測量電壓、並且4)通常固定到反振蕩器(只要其存在)，否則固定到其中一個測量管。前述線圈中的每一個另外藉助於至少一對電連接線連接到所提及的操作和評估電子器件。這些線多數情況下經由最短的可能路線從線圈、經反振蕩器延伸到變換器殼體。
市場上通常銷售的前述類型的在線測量裝置的測量裝置電子器件多數情況下常常具有實時提供數字測量值的微計算機，例如藉助於數位訊號處理器(DSP)形成的微計算機。除了至少一個對應的處理器和相關的電路部件(例如A/D轉換器和D/A轉換器)之外， 該微計算機通常也包括對應的易失性和非易失性數據存儲器，用於存儲內部確定或外部傳輸到相應的在線測量裝置的數字測量和操作數據，例如用於存儲與待測量介質的測量相關 (例如用作參考)的那些化學或物理特性。除了微計算機和(使測量變換器可以工作的) 驅動電路之外，測量裝置電子器件通常還具有輸入電路，該電路為微計算機實現對由測量變換器傳送的測量信號的調節，並且(形成測量裝置電子器件的上述測量和評估電路)對應地與微計算機互連。基於由測量變換器傳送的測量信號和/或由測量裝置電子器件傳送的(驅動測量變換器的)驅動器信號，微計算機確定並實時提供所希望主測量值，例如，流過測量變換器的介質的瞬時質量流率，和/或總質量流量，該值對應於在預定時間段內總共流過測量變換器的介質的質量。由於所討論類型的常規測量系統通常實施為將要結合到(例如經由2線或4線線路)上級電子數據處理系統(例如，控制填充過程和/或藉助於可編程邏輯控制器(PLC) 形成的系統)的獨立測量裝置，所討論類型的現代在線測量裝置的測量裝置電子器件在每種情況下也具有對應的通信電路，該電路使得可以傳送和接收測量或操作數據。該通信電路例如以工業測量和自動化技術中形成的類型的數字輸出的形式、以形成的4-20mA電流信號輸出的形式、以符合NAMUR推薦NE43 1994和/或I3ROFIBUS標準IEC 61158的總線接口形式或以符合工業標準的另一種接口電路的形式出現。在測量裝置電子器件中另外設置有電源電路，該電路確保在線測量裝置的能量供應，並且從內部蓄能器和/或經由4線線路或藉助於2線線路從電子數據處理系統獲得所希望能量，2線線路例如實施為具有測量裝置側負載調製的4-20mA電流環路。如除了別的之外可從此前提及的EP-A 848 234或WO-A 96/(^812得出的，在藉助于振動型測量變換器形成的測量系統的情況下，為了實現期望且仍然預期的高測量精度，特別的含義將歸因於主振蕩傳感器相對於一個或多個測量管的振蕩的所選振蕩節點的定位，所述測量管被激勵以便測量主測量變量，即質量流量。根據EP-A 848234或 W0-A99/28708，通過將振蕩傳感器在每種情況下設置在儘可能靠近此前提及的所希望模式的振蕩節點處，可另外達到對(例如來自外部振動的)幹擾變量的較低靈敏度，並且在這方面達到所關注的測量系統的高測量精度，從而其藉助於傳感器裝置記錄的振蕩的份額以及在這方面相應主信號的份額保持儘可能地低。在市場上銷售的所述類型的常規測量系統的情況下，特別是在單獨地帶有居中地作用在測量管上的振蕩激勵器的測量系統的情況下， 為了實現對主測量變量(特別是質量流量或質量流率)儘可能高的靈敏度，同時實現對可能的幹擾變量可能最低的靈敏度，以及對於在被激勵的振蕩頻率範圍內的主信號足夠高的信噪比，傳感器裝置的振蕩傳感器被以這樣的方式設置在測量變換器中，即，與在第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器之間延伸的測量管的區域的長度相對應的測量變換器的測量長度大于振蕩長度的65%。在彎曲測量管的情況下，測量長度因而等於在這兩個振蕩傳感器之間延伸的相應測量管的大致自由振蕩段的展開直線長度。然而，對此處所述類型的各種測量系統的研究已經顯示，以上述方式定位振蕩傳感器由於以下事實而存在缺點為了在對於所希望高測量精度足夠的振蕩傳感器位置達到10-15 μ m的振蕩幅度，在測量管中央處對相應測量系統來說相對較大的約30 μ m的最大振蕩幅度對於在所希望模式下的激勵振蕩是必要的。與此相關，必須在激勵器機構中轉化在一些情況下遠大於IOOmW的相對較高的電功率，在低質量流率的情況下尤其是這樣。尤其是在這樣的在線測量裝置(如例如在此前提及的US-B6，799，476或US-B 7，200, 503中提出的)的情況下，該在線測量裝置的測量裝置電子器件在工作期間將單獨地藉助於提供測量數據和能量轉移兩者的2線連接(例如4-20mA電流環路)與上級數據處理系統相連接，如已知的，連續可用和最大允許的電功率均根據具體情況限制(根據所用電壓源或從技術安全角度允許的)到約40-150mW或到1W，以使得除了別的以外，在工作期間並非始終有足夠的能量可用，以允許提供實際上需要的信噪比或噪聲分離。對於所提及的情況，其中在線測量裝置藉助於4-20mA電流環路從外部供應電能並且也通過與之成比例地調節流過電流環路的電流水平而提供測量值，整個測量系統的可用電功率變得越少 (並且在這方面測量變換器的可用電激勵器功率越少)，對於所希望高測量精度實際上需要的功率將越大。此外，較高的最大振蕩幅度存在另外的缺點，原因是可能引發數倍的不期望幹擾振動，並且作為結果，測量系統的對幹擾的總敏感性相應地增加。

發明內容
因此，本發明的目的是提高振動型測量變換器中的效率，利用該效率，在工作期間，饋送至其相應的激勵器機構內的電激勵功率或激勵能最終變為主信號，並且以這樣的方式做到這一點一方面，主信號(特別是其表示科裡奧利模式的相應的信號分量)具有儘可能小的測量管最大振蕩幅度(並且，作為結果，具有較低的電激勵功率)和儘可能高的信噪比；以及，另一方面，傳感器裝置(並且在這方面測量變換器總體)也具有對待記錄的主測量變量，特別是質量流率和/或總質量流量足夠高的靈敏度。為了實現該目的，本發明在于振動型測量變換器，所述振動型測量變換器包括至少一個測量管，所述至少一個測量管用於輸送流動介質(例如，氣體和/或液體)，並且隨著在入口側第一測量管端和出口側第二測量管端之間的振蕩長度延伸，且在工作期間(例如在彎曲振蕩模式下)圍繞假想振蕩軸振蕩，所述假想振蕩軸與假想地連接測量管的兩個端部的假想連接軸平行或重合；以及傳感器裝置，所述傳感器裝置用來記錄測量管的振蕩，並且帶有1)(例如電動的)振蕩傳感器，該振蕩傳感器裝置在測量管(例如在入口側)上，並且傳送表示測量管的振動的測量變換器的第一主信號；以及幻第二(例如電磁)振蕩傳感器，該第二振蕩傳感器裝置在測量管上與第一振蕩傳感器間隔一定距離處(例如在出口側)，並且(特別是與第一主信號同時地)傳送表示測量管的振動的測量變換器的第二主信號。此外，傳感器裝置的第一振蕩傳感器和傳感器裝置的第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在測量變換器中，使得，(與在第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器之間延伸的區域的長度相對應的)測量變換器的測量長度也小于振蕩長度的65% (優選地小於55%)，並且大于振蕩長度的25% (優選地大於30% )。此外，本發明在於一種用於特別是流體的可流動介質的測量裝置，(所述測量裝置實施為例如緊湊型測量裝置或科裡奧利質量流量測量裝置)，其包括上述測量變換器以及測量裝置電子器件，該測量裝置電子器件與測量變換器電耦接，以用於處理由測量變換器傳送的主信號並產生測量值。根據本發明的測量變換器的第一實施例，至少一個測量管被實施為部分彎曲或特別是弧形的形式，特別是在第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器之間延伸的區域內部。根據本發明的測量變換器的第二實施例，提供的是，至少在第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器之間延伸的區域內部，測量管被設計成大致V形的形式。根據本發明的測量變換器的第三實施例，提供的是，測量管具有大於lmm(特別是大於5mm)的口徑。進一步改進本發明的該實施例，特別另外提供的是，測量管的口徑大於 50mm (例如也大於60mm)，並且測量變換器的測量長度小于振蕩長度的65%。可替選地，測量管的口徑可大於15mm(例如也大於20mm)和/或小於50mm(例如也小於40mm)，並且測量變換器的測量長度因而小于振蕩長度的陽％。具體地，第一測量管可有利地以這樣的方式加工尺寸，並且振蕩傳感器以這樣的方式被定位，使得測量變換器的測量長度與口徑比 (由測量變換器的測量長度與測量管的口徑的比率限定)小於10，特別是小於5。根據本發明的測量變換器的第四實施例，提供的是，測量管具有1)入口側第一直管段，該入口側第一直管段具有假想縱向軸，該假想縱向軸具有指向第一耦接區的方向向量，和2、出口側第二直管段，該出口側第二直管段具有假想縱向軸，該假想縱向軸具有指向第二耦接區的方向向量；以及，這兩個直管段被一起布置成這樣的方式(例如形成本質上至少部分地V形或U形的測量管)，使得第一直管段的假想縱向軸的方向向量和第二直管段的假想縱向軸的方向向量相交而形成角度，特別是小於170° (例如也小於160° )和/ 或大於10° (例如也大於20° )的角度。至少在所述角度小於100°的情況下，還提供的是，傳感器裝置的第一振蕩傳感器和傳感器裝置的第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在測量變換器中，使得測量長度與振蕩長度比(由測量長度與振蕩長度的比率限定)小於或等於0.6，特別是以這樣的方式，使得測量長度與振蕩長度比大於0.3。至少在所述角度大於 100° (例如也大於115° )的情況下，還提供的是，傳感器裝置的第一振蕩傳感器和傳感器裝置的第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在測量變換器中，使得測量長度與振蕩長度比小於或等於0. 62，特別是以這樣的方式，使得測量長度與振蕩長度比大於0. 45。進一步改進本發明的第四實施例，另外提供的是，這兩個直管段藉助於彎曲(例如弧形)管段彼此相連接，特別是以這樣的方式，使得弧形管段具有從其中心線測量的小於500mm(例如也小於300mm)的平均管弧半徑R，並且測量管或至少其弧形段具有小於 7mm(例如也小於3mm)的管壁厚度。以有利的方式，第一測量管也以這樣的方式加工尺寸， 使得測量管的橫截面的面慣性矩達至少40mm4，例如也大於150mm4，特別是以這樣的方式， 使得由測量管的所述面慣性矩與測量管的測量長度的比率限定的測量管的面慣性矩與測量長度比I1(I/L5Q大於40mm3(例如也大於150mm3)。可替選地或附加地，弧形管段還可以這樣的方式實施，使得由弧形管段的管弧半徑與管外徑的比率限定的管弧半徑與管外徑比小於60 (例如也小於50)和/或大於3 (例如也大於4)，特別是在以下情況下傳感器裝置的第一振蕩傳感器和傳感器裝置的第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在測量變換器中，使得由測量長度與振蕩長度的比率限定的測量長度與振蕩長度比大於4. 0。根據本發明的測量變換器的第五實施例，提供的是，第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器具有彼此相同的構造。根據本發明的測量變換器的第六實施例，所述測量變換器還包括反振蕩器(特別是在工作期間與測量管基本上反相位地振蕩和/或平行地布置的反振蕩器)，所述反振蕩器固定到測量管以在入口側形成第一耦接區，並且固定到測量管以在出口側形成第二耦接區；其中第一耦接區限定測量管的入口側第一端部，且第二耦接區限定測量管的出口側第二端部。進一步改進本發明的該實施例，另外提供的是，第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在測量變換器中，使得振蕩傳感器中的每一個(例如主要地或排他地) 都記錄(例如有差別地)測量管相對於反振蕩器的振蕩；和/或使得，測量管和反振蕩器在工作期間至少以共同的振蕩頻率彼此反相位地振蕩；和/或使得，第一主信號和第二主信號都表示至少一個測量管相對於反振蕩器的(例如反向相等的)振蕩運動；和/或使得，振蕩傳感器(和/或同樣實施的振蕩傳感器)(例如同時地或有差別地)記錄至少一個(和 /或U形或V形)測量管的振動以及(和/或U形或V形)反振蕩器的振動。根據本發明的測量變換器的第七實施例，提供的是，第一振蕩傳感器設置在測量變換器中，並且到測量管的中心的距離與第二振蕩傳感器相等。根據本發明的測量變換器的第八實施例，所述測量變換器另外包括兩個測量管， 這兩個測量管例如在工作期間彼此大致反相地振蕩和/或彼此平行和/或在形狀和材料上同樣地實施，並且藉助於(例如板形)第一耦接元件機械地彼此連接以在入口側形成第一耦接區，並且，藉助於(例如平臺形)第二耦接元件在出口側形成第二耦接區，其中，第一耦接區在每種情況下限定了測量管中每一個的入口側第一端部；以及第二耦接區在每種情況下限定了測量管中每一個的出口側第二端部。進一步改進本發明的該實施例，特別另外提供的是，兩測量管中的每一個在每種情況下都在入口側與測量變換器的第一分配器元件連通，並且在每種情況下都在出口側與測量變換器的第二分配器元件連通。可替選地或附加地，在本發明的該實施例中還提供的是，在工作期間，兩測量管至少以共同的振蕩頻率彼此反相位地振蕩；和/或，由第一振蕩傳感器傳送的測量變換器的第一主信號和由第二振蕩傳感器傳送的測量變換器的第二主信號都表示測量管相對於彼此的振蕩，例如測量管相對於彼此具有相反相位的振蕩。根據本發明的測量變換器的第九實施例，所述測量變換器還包括激勵器機構，所述激勵器機構用於引起所述至少一個測量管的振動，例如以彎曲振蕩模式，其中所述至少一個測量管圍繞假想振蕩軸至少部分地執行彎曲振蕩，所述激勵器機構具有至少一個(特別是正好一個)例如電動振蕩激勵器，所述振蕩激勵器(例如在一半振蕩長度的區域中) 作用於測量管上。進一步改進本發明的該實施例，特別另外提供的是，在工作期間，所述至少一個測量管藉助於激勵器機構至少間或在所希望模式下被激勵，因為其(例如主要地或排他地)圍繞假想振蕩軸(例如以測量管的單個和/或最低共振頻率)進行彎曲振蕩，特別是以這樣的方式，使得測量變換器的主信號中的每一個在每種情況下具有信號分量(例如，主要分量和/或與所希望模式相對應的分量)，該信號分量具有信號頻率，該信號頻率例如與所希望模式下的彎曲振蕩相對應，和/或與所述至少一個測量管的例如最低共振頻率相對應。可替選地或附加地，本發明的該實施例另外提供的是，第一振蕩傳感器設置在測量變換器中，並且到至少一個振蕩激勵器的距離與第二振蕩傳感器相等。根據本發明的測量變換器的第十實施例，提供的是，測量管由金屬製成，特別是至少部分地由不鏽鋼、鈦、鉭或鋯製成。根據本發明的測量變換器的第十一實施例，提供的是，除第一和第二振蕩傳感器之外，傳感器裝置不具有其他的振蕩傳感器。根據本發明的測量裝置的第一實施例，提供的是，測量裝置電子器件藉助於第一主信號且藉助於第二主信號，特別是基於在第一主信號和第二主信號之間存在的相位差， 至少間或瞬時生成質量流量測量值，該測量值表示流過測量變換器的介質的質量流率m。根據本發明的測量裝置的第二實施例，提供的是，在工作期間，測量裝置電子器件重複地產生相位差值，該相位差值表示在第一主信號和第二主信號之間瞬時存在的相位差。根據本發明的測量裝置的第三實施例，所述測量裝置還包括驅動電路，特別是在工作期間與評估電路通信的驅動電路，該驅動電路與測量變換器電耦接，並且傳送驅動其激勵器機構的至少一個激勵器信號。根據本發明的測量裝置的第四實施例，提供的是，測量裝置電子器件藉助於雙線連接可與外部電子數據處理系統電連接(所述雙線連接特別是實施為4-20mA電流環路)。根據本發明的測量變換器的第五實施例，提供的是，藉助於主信號中的至少一個， 評估電路至少間或生成密度測量值，特別是數字測量值，該測量值表示流過測量變換器的介質的瞬時密度P。根據本發明的測量變換器的第六實施例，提供的是，藉助於主信號中的至少一個， 評估電路至少間或生成粘度測量值(特別是數字測量值)，該測量值表示流過測量變換器的介質的瞬時粘度n。本發明的基本思想在於，將振蕩傳感器(用來針對點地記錄至少一個測量管的振蕩運動，特別是科裡奧利模式的振蕩)設置成更靠近所希望模式的振蕩的最大振蕩幅度的位置，即更接近至少一個振蕩激勵器或更接近至少一個測量管的一半長度，以便由此實現在以下兩方面之間的良好折衷一方面，足夠高的靈敏度，利用該靈敏度，用於流過測量變換器的待記錄的測量變量(例如質量流率)中的每一個都被最終轉化為相應的主信號的對應信號變量，例如，信號幅度、信號差和/或相位角，或者在這兩個主信號之間的相位差；另一方面，足夠高的測量變換器的主信號的信噪比。在這種情況下，本發明基於以下驚人的認識可通過高測量長度實現的高靈敏度不但決定性地影響所關注類型的測量系統的測量精度，而是也具體地影響可通過儘可能低的測量長度實現的儘可能高的主信號的信號幅度。 這樣的結果是，振動型測量變換器在某個乘積總體上儘可能最大時達到最佳測量長度，該乘積由測量變換器的實際靈敏度Sact和在工作期間實際上可實現的主信號在振蕩傳感器的位置的信號幅度Aact形成，其中實際靈敏度Sact相對於(理論)最大可能靈敏度Smax，即在 (與測量管的振蕩長度相等的)最大測量長度下的靈敏度，信號幅度Aact相對於在最大振蕩幅度的位置處(因而通常在振蕩激勵器的區域中或在一半振蕩長度的區域中)的(理論) 最大可能信號幅度Amax，從而作為結果，滿足以下條件
A V
^lMAX uMAX即函數識最大化或至少逼近最大值。除了別的以外，本發明的優點在於，即使在很大程度上保持用於測量信號調節和評估的現有電路架構和技術時，也可以對質量流量，例如質量流率進行極其準確的測量，甚至以極低的激勵功率和/或在非常低的質量流率下進行。作為結果，所討論類型的測量系統的測量範圍能夠整體上擴大。根據本發明的測量變換器的另外的優點可從以下事實進一步看出該測量變換器特別適合在小於IW的低功率水平的測量系統中和/或藉助於 4-20mA電流環路工作的測量系統中使用。


現在將以附圖的圖中所示出的實施例為例更詳細地說明本發明及其另外的有利實施例。在所有圖中，相同的部件具有相同的附圖標記，當出於總體上更清楚的原因而要求或當其他原因而看起來需要時，在後續附圖中省去前述附圖標記。另外的有利實施例或進一步改進，特別是開始僅單獨地說明的本發明的部分方面的組合將從附圖的圖以及從屬權利要求本身變得更加明顯。在附圖中圖la、lb以不同的側視圖示出了測量系統的變型，該測量系統實施為用於在管道中流動的介質的緊湊型測量裝置；圖h、2b以不同的側視圖示出了測量系統的另一個變型，該測量系統實施為用於在管道中流動的介質的緊湊型測量裝置；圖3以框圖的方式示意性地示出了帶有連接的振動型測量變換器的測量裝置電子器件，該電子器件尤其適用於根據圖la、lb、2a、2b的測量系統；圖4和5分別以局部剖視圖和透視圖示出了振動型測量變換器的變型，該測量變換器尤其適用於根據圖la、lb的測量系統；圖6和7分別以局部剖視圖和透視圖示出了振動型測量變換器的另一個變型，該測量變換器尤其適用於根據圖h、2b的測量系統；圖8示意性地以側視圖示出了測量管，尤其是適合在根據圖4和5或圖6和7的測量變換器中使用的測量管；以及圖9至17示出了結合本發明進行的實驗研究結果，尤其是使用基於計算機的模擬程序進行的實驗的結果。
具體實施例方式圖la、lb和圖2a、2b分別示出了用於可流動介質特別是液體介質的測量系統的變型。測量系統可插入工藝管線(未示出)，例如，工業設施的管道，並且具體地用於測量和/ 或監控流過工藝管線的介質的至少一種物理測量變量，例如質量流量、密度、粘度、壓力等。 因此，此處實施為具有緊湊構造的在線測量裝置的測量系統包括振動型測量變換器MW，該測量變換器經由入口側端以及出口側端連接到工藝管線。在工作期間，(例如低粘度液體和/或高粘度糊劑和/或氣體的)待測介質流過測量變換器。測量變換器連接到測量系統的測量裝置電子器件ME。測量裝置電子器件ME經由連接電纜從外部和/或藉助於內部蓄能器被供以電能，特別是在工作期間。如圖3中以框圖方式示意性地表示的，測量裝置電子器件包括驅動電路Exc，其用來驅動測量變換器；以及評估電路μ C，其處理測量變換器MW 的主信號。評估電路例如藉助於微計算機形成和/或與驅動電路Exc通信。在工作期間，評估電路傳送表示測量變量(例如瞬時質量流量或總質量流量)的至少一個測量值。此外， 驅動電路Exc和評估電路μ C以及測量裝置電子器件的其他電子元件容納在對應的電子器件殼體200(特別是以抗衝擊和/或防爆的氣密密封形式實施的殼體中)，所述電子元件為測量系統的工作服務，例如，供應內部電源電壓Un的內部能源電路ESC，和/或用於與上級測量數據處理系統連接的通信電路COM和/或現場總線。為了可視化在測量系統中內部產生的測量值和/或在給定情況下在測量系統中內部生成的狀態報告(例如，錯誤報告或警報)，測量系統能進一步具有至少間或與測量裝置電子器件通信的現場顯示器和交互元件 HMI，例如，IXD或TFT顯示器以及對應的輸入小鍵盤和/或觸控螢幕，其中顯示器設置在電子器件殼體中並在對應地設置在殼體中的窗口之後。有利地，測量裝置電子器件(特別是可編程和/或可遠程參數化的測量裝置電子器件)還能以這樣的方式設計，使得在在線測量裝置工作期間，測量裝置電子器件能與這些上級數據處理系統(例如，可編程邏輯控制器 (PLC)、個人計算機和/或工作站)中的一個經由諸如現場總線系統的數據傳輸系統和/或經由無線電無線地交換測量和/或其他操作數據(例如，當前測量值或設置和/或用於控制在線測量裝置的診斷值)。在這樣的情況下，測量裝置電子器件ME能例如具有一種內部能源電路ESC，該內部能源電路在工作期間由設置在數據處理系統中的外部能源(經由上述現場總線系統)饋送。根據本發明的一個實施例，測量裝置電子器件還以這樣的方式被實施，使得藉助於雙線連接2L(例如被配置為4-20mA電流環路的雙線連接)，測量裝置電子器件可與外部電子數據處理系統相連接並通過這種連接而提供電能，並且能將測量值傳送至數據處理系統。在其中在線測量裝置被裝備以耦接至現場總線或其他通信系統的情況下，測量裝置電子器件ME能具有對應的通信接口 COM，用於按照其中一種相關的工業標準進行數據通信。測量變換器與上述測量裝置電子器件的電連接能藉助於對應的連接線路進行，該連接線路(例如經由電纜饋通)從電子器件殼體200引出，並且至少部分地敷設在變換器殼體內部。在這種情況下，連接線路可至少部分地實施為至少部分地包封在電絕緣物內的電線，例如，以雙絞線、平帶纜和/或同軸電纜形式存在的電線。可替選地或附加地，連接線路也可至少部分地藉助於電路板形成(特別是柔性電路板，視具體情況可為塗層電路板)；比較此前提及的US-B 6，711，958或舊45，349，872。為了進一步說明本發明，圖4和5以及圖6和7中分別示意性地示出了適用於實施測量系統的振動型測量變換器的實施例的第一示例和第二示例。測量變換器MW大致用於在流過其中的介質(例如氣體和/或液體)中產生機械反作用力(例如，依賴於質量流量的科裡奧利力、依賴於密度的慣性力和/或依賴於粘度的摩擦力)，這些反作用力以可量測方式，特別是可經由傳感器記錄的方式反作用於測量變換器。由這些反作用力導出的例如介質的質量流量m、密度P和/或粘度η可被測量。為此，測量變換器中的每一個在每種情況下都包括內部部件，該內部部件布置在變換器殼體100中，並且實際上進行至少一個待測參數的物理-電變換。除了容納內部部件之外，變換器殼體100還可用來保持在線測量裝置的電子器件殼體200。驅動器和評估電路容納在電子器件殼體中。為了輸送流動介質，在圖4和5中所示實施例的示例中，測量變換器的內部部件大致包括第一單個至少部分地彎曲的測量管10，測量管10隨著在入口側第一測量管端11#和出口側第二測量管端12#之間的振蕩長度Lltl延伸，並且為了產生上述反作用力，測量管10 在工作期間至少在其振蕩長度Lltl上被迫振動，從而圍繞反覆彈性變形的靜止位置振蕩。這裡，同樣在圖8中示意性地示出的，振蕩長度Lltl等於具有假想連接線形式的假想中心軸或質心軸的長度，該假想連接線穿過在管腔內延伸的測量管的所有橫截面區域的重心；在彎曲測量管的情況下，振蕩長度因而等於測量管10的展開直線長度。在這一點上應當明確指出的是，雖然在圖4和5中所示實施例的示例中的測量變換器僅具有單個測量管，並且至少在這方面在其機械構造和作用原理上類似於US-B 7，360, 451或US-B 6，666，098中提出的測量變換器，或者可以商品名「PR0MASS H」、 "PR0MASS P」或「PR0MASS S」購得的那些測量變換器，但具有不止一個測量管的測量變換器當然也可以用於實施本發明，例如，與此前提及的US-A5，796，OlUUS-A 5，731，527或US-B 6，920，798中示出的那些相當的測量變換器，或者例如可以商品名「PROMASS E」或「PR0MASS F」代表受讓人在市場上銷售的那些測量變換器，這些市售測量變換器都具有兩個平行測量管。據此，測量變換器也可具有用於輸送待測介質的兩個測量管，例如藉助於入口側分配器元件和出口側分配器元件，在給定情況下還另外藉助於至少一個入口側耦接元件和至少一個出口側耦接元件，所述兩個測量管彼此機械地耦接，和/或彼此同樣地被實施和/或彼此彎曲和/或平行；以及為了產生主信號，所述兩個測量管在工作期間至少間或例如以相等的共享振蕩頻率但彼此反相位地振動。根據本發明的進一步改進，例如如圖6和7中示意性地示出的，除了第一測量管10之外，測量變換器因此包括第二測量管10'，第二測量管 10'在入口側藉助於(例如板形的)第一耦接元件形成第一耦接區，並且在出口側藉助於第二(例如板形的和/或具有與第一耦接元件相同的構造)耦接元件形成第二耦接區，從而機械連接到第一測量管10。同樣，在這種情況下，第一耦接區在每種情況下限定了在兩測量管10、10'中的每一個的入口側上的第一測量管端11#、1Γ #，並且第二耦接區在每種情況下限定了在兩測量管10、10'中的每一個的出口側上的第二測量管端12#、12' #。由於對於內部部件藉助於兩個測量管形成的情況來說，兩測量管10、10'中的每一個(其在工作期間特別地以彼此相反的相位振蕩和/或在形狀和材料上同樣地實施)都用來輸送測量介質，根據依據本發明的測量變換器的這兩個變型的另外的實施例，兩測量管中的每一個在每種情況下都在入口側與測量變換器的共享的第一分配器元件15 (其將流入的介質分為兩個流部分)連通，並且在每種情況下在出口側與測量變換器的共享的第二分配器元件16(其將流部分重新引導到一起)連通，以使得在測量系統工作期間，兩測量管中以同時且平行的方式流過介質。如從圖4和5與分別地圖6和7以及圖8的組合中明顯看出的，至少一個測量管 10在每種情況下以這樣的方式被成形，使得上述中心軸位於測量變換器的假想管平面內， 如在所討論類型的測量管的情況下常見的。根據本發明的一個實施例，在這種情況下，至少一個測量管10在工作期間被迫以這樣的方式振動，使得其特別是在彎曲振蕩模式下圍繞振蕩軸振蕩，該振蕩軸平行於或重合於假想地連接兩個測量管端11#、1姊的假想連接軸。 此外，至少一個測量管10以這樣的方式成形和布置在測量變換器中，使得上述連接軸大致平行於或在給定情況下也重合於測量管的假想縱向軸L延伸，該假想縱向軸L假想地連接測量變換器的入口端和出口端。由於測量變換器應當可用於大量的不同應用(特別是在工業測量和自動化技術領域中)，還提供的是，至少一個測量管具有大於1mm、特別是大於5mm的口徑Dltl (與管內徑相對應)。為了達到對於所希望測量精度足夠高的振蕩幅度(特別是在彎曲振蕩模式下)， 根據本發明的一個實施例，至少一個測量管還具有壁厚s，該值小於7mm，尤其小於3mm，特別是以這樣的方式，使得由關係式、=I^IdL-(Dw+S)41限定的測量管的橫截面的面慣性矩Iltl大於40mm4，尤其大於150mm4。測量變換器的至少一個測量管10 (例如，由不鏽鋼、鈦、鉭、鋯或它們的合金製成) 以及在這方面在管腔內延伸的測量管10的假想中心軸可例如以大致U形、或如圖4和5、圖 6和7或圖8中所示的大致V形方式被實施。據此，根據本發明的另一個實施例，至少一個測量管具有1)入口側第一直管段， 該第一直管段具有具有指向第一耦接區的方向向量邊的假想縱向軸；和幻出口側第二直管段，該第二直管段具有具有指向第二耦接區的方向向量些的假想縱向軸。如從圖4和5 以及分別從圖6和7中可直接明顯看出的，兩個直管段藉助於弧形(此處大致圓弧形)管段彼此相連接，如在這種測量管幾何形狀中很常見的。為了形成具有總體上儘可能短的安裝長度的儘可能緊湊的測量變換器，根據本發明的另一個實施例，弧形管段此處還以這樣的方式設計，使得從其中心軸測量，該弧形管段具有小於500mm、尤其小於300mm的平均管弧半徑R。至少一個測量管10的兩個直管段相對於彼此以這樣的方式進一步布置，使得如圖8中示意性地示出的，第一直管段的假想縱向軸的方向向量過和第二直管段的假想縱向軸的方向向量遽相交以形成角度 。在兩個直管段經由圓弧形管段彼此相連接的情況下，
角度 的大小取決於弧形管段的管弧半徑R以及對應的弧長B，例如使用弧度時為Θ = ·，Κ.
1 OQO ο
使用角度時為Θ =——ι。具體地，至少一個測量管的兩個直管段相對於彼此以這樣的方 π R
式布置，使得角度Θ具有小於160°和/或大於20°的大小。可替選地或附加地，根據本發明的另一個實施例，弧形管段以這樣的方式設計，使得管弧半徑與管外徑比R'(由管弧半徑R與管外徑的比率限定，管外徑與測量管口徑Dltl和弧形管段的壁厚s相對應，即r = 0. 5 · D10+s)小於60 (尤其小於50)和/或大於3 (尤其大於4)。為了最小化影響藉助於單個測量管形成的內部部件的幹擾影響，並且為了減小就相應測量變換器而言釋放到作為整體的相連接的工藝管線的振蕩能，根據圖4和5中所示實施例的示例，測量變換器的內部部件還包括(例如實施為U形或V形的)反振蕩器20，該反振蕩器與此處單個的測量管機械耦接。反振蕩器20 (也如圖2中所示)被布置在與測量管10橫向隔開的測量變換器中，並且在入口側形成(最終限定上述第一測量管端11#的) 第一耦接區，在出口側形成(最終限定上述第二測量管端1 的)第二耦接區，從而在每個位置固定到測量管10。反振蕩器20此處大致平行於測量管10延伸且在給定情況下也被布置成與測量管共軸，其由與測量管在熱膨脹行為方面相容的諸如鋼、鈦或鋯的金屬製成， 並且在這種情況下也能實施為例如管形或大致箱形形式。如圖2中所示，或者除了別的以外如在US-B 7，360，451中提出的，反振蕩器20可例如藉助於被布置到測量管10的左右側的板或藉助於被布置到測量管10的左右側的盲管形成。可替選地，反振蕩器20可藉助於橫向地且平行於測量管延伸的單個盲管形成，如例如在US-B 6，666，098中提出的。如通過比較圖2和3可明顯看出的，在此處所示實施例的示例中，反振蕩器20在入口側藉助於至少一個第一耦接器31保持在第一測量管端11#上，並且在出口側藉助於至少第二耦接器 32 (特別是與第一耦接器31大致相同的耦接器)保持在第二測量管端1 上。對於稱接器 31,32來說，此處可使用例如簡單節點板，其在每種情況下在出口側和入口側固定到測量管10，並且以對應方式固定到反振蕩器20。此外，如在圖2和3中所示實施例的示例中所示， 完全封閉的箱體(或在給定情況下具有局部開放的框架的箱體)也可充當耦接器31或耦接器32，該箱體藉助於在測量變換器的假想縱向軸L的方向上彼此間隔開的節點板形成， 並且分別在出口側和入口側帶有反振蕩器20的突出端。如圖1和2中示意性地示出的，測量管10還經由直的第一連接管件11和直的第二連接管件13 (特別是與第一連接管件11 大致相同的管件)連接到負責向系統和從系統輸送介質的工藝管線(此處未示出)，其中第一連接管件11在第一耦接區的區域中的入口側開放，並且在第二耦接區的區域中的出口側開放；其中入口側連接管件11的入口端實際上形成測量變換器的入口端，並且出口側連接管件12的出口端實際上形成測量變換器的出口側。有利地，測量管10與兩個連接管件 11、12 —起可以一體方式實現，以使得例如可使用單個管坯或半成品部件用來製造它們，所述管坯或半成品部件由對於此類測量變換器典型的材料(例如不鏽鋼、鈦、鋯、鉭或其相應的合金)製成。代替測量管10，入口管件11和出口管件12在每種情況下由單個一體管的管段形成，如果需要，這些部件也可藉助於隨後接合到一起(例如焊接到一起)的單個坯料或半成品部件製成。在圖2和3中所示實施例的示例中進一步提供的是，兩連接管件11、12 相對於彼此和相對於測量變換器的假想縱向軸L(假想地連接兩個耦接區11#、12#)以這樣的方式布置，使得此處藉助於反振蕩器和測量管形成的內部部件可以鐘擺狀模式圍繞縱向軸L運動，並且伴隨著兩連接管件11、12的扭轉。為此，兩連接管件11、12相對於彼此以這樣的方式布置，使得大致直的管段大致平行於假想縱向軸L或測量管的彎曲振蕩的假想振蕩軸延伸，並且管段大致與縱向軸L對齊和彼此對齊。由於兩連接管件11、12在此處示出的實施例的示例中被實施為在其整個長度上實際上大致直的，它們在整體上對應地被取向為彼此大致對齊以及與假想縱向軸L大致對齊。如從圖2和3中另外明顯看出的，變換器殼體100，特別是相比測量管10抗彎曲和抗扭轉的變換器殼體100被特別是剛性地固定到相對於第一耦接區較遠的入口側連接管件11的入口端，並且被固定到相對於第二耦接區較遠的出口側連接管件12的出口端。在這方面，此處藉助於測量管10和反振蕩器20形成的整個內部部件不但完全被變換器殼體100包封，而且由於其自身的具體質量和兩連接管件11、12的彈簧效應，以可振蕩方式保持在變換器殼體100中。對於其中測量變換器MW以可釋放方式安裝在例如實施為金屬管道的工藝管線中的情況，在測量變換器的入口側提供有第一連接凸緣13，並且在出口側提供有第二連接凸緣14。在這種情況下，如在所述類型的測量變換器的情況下十分常見的，連接凸緣13、14也可至少部分端部地一體化到變換器殼體100內。然而，如果需要，連接管件11、12也可例如通過焊接或硬釺焊直接與工藝管線相連接。在圖2和3中所示實施例的示例中，第一連接凸緣13 —體地模製到入口側連接管件11的入口端，第二連接凸緣14 一體地模製到出口側連接管件12的出口端；而在圖4和5中所示實施例的示例中，連接凸緣則對應地與相關分配器元件相連接。為了主動地激勵至少一個測量管10(或多個測量管10)的機械振蕩，圖4至7中所示測量變換器中的每一個都包括激勵器機構40，特別是電動激勵器機構。該激勵器機構由對應地經調節的激勵器信號(例如，具有受控電流和/或受控電壓，並且由測量裝置電子器件的驅動電路傳送)驅動，並且在給定情況下與評估電路交互，其在每種情況下用來將藉助於驅動電路饋送的電激勵器能Era。轉化為激勵器力Fra。，該力作用在至少一個測量管10上(例如，諧振地或具有脈衝形狀)，並且使測量管10以上述方式偏轉。如在這種測量變換器的情況下典型的，激勵器力Fex。可被雙向或單向地展開，且以本領域已知的方式，例如藉助於電流和/或電壓控制電路，並且可對其振幅進行調節和(例如藉助於相控迴路) 對其頻率進行調節。激勵器機構40可以例如是以常規方式藉助於例如單個電動振蕩激勵器41形成的機構，該振蕩激勵器居中地(也就是說在振蕩長度Lltl 一半的區域中)作用於相應的測量管上。在如圖4中所示內部部件藉助於反振蕩器和測量管形成的情況下，振蕩激勵器41可例如藉助於附接到反振蕩器20的圓柱形激勵器線圈並藉助於永磁性電樞形成，其中激勵器線圈為例如在工作期間相應的激勵器電流流過其中且與之相關由對應磁場穿透的線圈，永磁性電樞從外部(特別是居中地)固定到測量管10，並且至少部分地插入激勵器線圈內。在例如此前提及的 US-A 5，705，754、US-A 5，531，126、US-B6，223，605、US-B 6，666，098或US-B 7，360，451中也示出了另外的激勵器機構，這些激勵器機構用於也十分適合本發明的測量系統的至少一個測量管的振蕩。根據本發明的另一個實施例，在工作期間，至少一個測量管10藉助於激勵器機構至少間或在所希望模式下被主動地激勵，在該模式下，測量管(尤其主要地或排他地)圍繞上述假想振蕩軸進行彎曲振蕩，例如主要地以相應測量變換器(或形成該測量變換器的測量變換器的內部部件)的正好一個共振頻率，例如與基本彎曲振蕩模式相對應的共振頻率，在該模式下，至少一個測量管具有正好一個振蕩波腹。此處特別提供的是，如具有彎曲測量管的這種測量變換器中非常典型的，至少一個測量管10藉助於激勵器機構且以這樣的方式被激勵至具有激勵頻率f 。的彎曲振蕩，使得在所希望模式下，測量管10 (例如以夾在一端上的懸臂的方式)圍繞所述振蕩軸振蕩的測量管10，按照其自然彎曲振蕩方式中的一種至少部分地向外彎曲。在這種情況下，測量管的彎曲振蕩在(限定入口側測量管端11# 的)入口側耦接區的區域中具有入口側振蕩節點，並且在(限定出口側測量管端12#的) 出口側耦接區的區域中具有出口側振蕩節點，以使得測量管以在這兩個振蕩節點之間的振蕩長度Lltl大致自由振蕩地延伸。如果需要，如例如US-B7，077，014或JP-A 9-015015中提出的，振動測量管的振蕩運動也可藉助於彈簧彈性元件或電動耦接元件靶向地被影響， 所述耦接元件對應地在振蕩長度的區域內進一步作用在測量管上。驅動電路可例如實施為相控迴路(PLL)，該迴路用於以本領域已知的方式將激勵器信號的激勵器頻率fex。連續調節至期望的所希望模式的瞬時本徵頻率。在例如US-A 4，801，897中詳細描述了用於將測量管主動激勵至以特定機械頻率振蕩的此類相控迴路的構造和應用。當然也可使用本領域本身已知可以並且適合調節激勵器能Eex。的其他驅動電路，例如根據此前提及的現有技術，例如此前提及的 US-A 4，777，833、US-A 4，801，897、US-A4, 879，911、US-A 5,009，109、 US-A 5，024，104、US-A 5，050，439、US-A5, 804，741、US-A 5，869，770、US-A 6，073，495 或 US-A 6，311，136。關於用于振動型測量變換器的此類驅動電路的用途，還應參照提供有 "PR0MASS 83」系列測量變送器的測量裝置電子器件。此類測量裝置電子器件由受讓人例如結合「PROMASS E」、「PR0MASS F」、「PROMASSH」、"PR0MASS I」、「PR0MASS P」 或「PR0MASS S」 系列測量變換器提供。這些驅動電路例如以這樣的方式被實施，使得所希望模式的橫向彎曲振蕩被調節至恆定振幅，從而很大程度上獨立於密度P的振幅。為了引起至少一個測量管10的振動，如此前提及的，激勵器機構40被饋送以具有可調頻率fra。的同樣振蕩的激勵器信號，從而在工作期間，振蕩激勵器(此處為作用在測量管10上的單個樣本)的激勵器線圈中流過對應地按照其振幅控制的電激勵電流iex。，從而產生使測量管運動所希望的磁場。驅動器信號或激勵器信號(或激勵器信號的激勵電流 iexc)可以例如是諧波、復頻或矩形信號。在實施例的示例中所示測量變換器的情況下，保持至少一個測量管10的彎曲振蕩所希望的電激勵電流的激勵器頻率。可有利地以這樣的方式被選擇和調節，使得橫向地振蕩的測量管10至少主要地在具有單個振蕩波腹的彎曲振蕩模式下振蕩。據此，根據本發明的另一個實施例，激勵器或所希望模式頻率fra。以這樣的方式被調節，使得其儘可能準確地等於測量管10的彎曲振蕩的本徵頻率，特別是基本彎曲振蕩模式的本徵頻率。在使用由不鏽鋼(特別是哈司特鎳合金)製成的具有^mm的口徑Dltl、約1. 5mm的壁厚S、約420mm的振蕩長度和305mm的弦長(在測量管的兩端之間測量)的測量管的情況下，與測量管的基本彎曲振蕩模式相對應的共振頻率等於約490Hz，例如在實際為零的密度的情況下(例如在僅填充空氣的測量管的情況下)。在圖4和5中所示實施例的示例中，其中內部部件藉助於測量管和反振蕩器形成， 測量管10主要相對於反振蕩器20進行(藉助於激勵器機構主動激勵的)彎曲振蕩，特別是以公共頻率和彼此相反的相位振蕩。在激勵器機構同時(例如有差別地)作用於測量管和反振蕩器兩者的情況下，反振蕩器20在這種情況下也被迫激勵以同時懸臂振蕩，並且實際上以這樣的方式，使得其以與在所希望模式下振蕩的測量管10相等的頻率振蕩，但至少部分地異相，特別是具有大致相反的相位。具體地，在這種情況下，測量管10和反振蕩器20還以這樣的方式彼此匹配，特別是以這樣的方式被激勵，使得在工作期間，兩者至少間或且至少部分地圍繞縱向軸L進行反向相等的彎曲振蕩，即相等頻率但相位大致相反的彎曲振蕩。在這種情況下，彎曲振蕩可以這樣的方式形成，使得彎曲振蕩具有相等的模階數 (modal order)，並且至少在靜止流體的情況下，也基本上具有相同的形狀；或者，在使用兩個測量管的情況下，如在所討論類型的測量變換器的情況下典型的，測量管藉助於激勵器機構(特別是在兩測量管10、10'之間有差別地作用的激勵器機構)以這樣的方式被主動激勵，使得在工作期間，這兩個測量管至少間或圍繞縱向軸L進行反向相等的彎曲振蕩。換句話講，兩測量管10、10'和反振蕩器20在每種情況下以相對於彼此振蕩的音叉尖的方式運動。在可操作地提供的情況下，其中介質流過工藝管線從而質量流量m不等於零，藉助於以上述方式振動的測量管10，在流過的介質中引發科裡奧利力。該力又反作用於測量管10，從而本質上根據比所希望模式更高模階數的另一個特定振蕩形式引起另外的相同變形(其可由傳感器記錄)。在這種情況下(特別是就其振幅而言)，(具有與所希望模式相同頻率且疊加到其上的)這種所謂的科裡奧利模式的瞬時值也依賴於瞬時質量流量m。如具有彎曲測量管的這種測量變換器的情況下典型的，對於科裡奧利模式，例如，可以使用具有反對稱扭曲模式的特定振蕩形式，即這樣的特定振蕩模式，在(如已提及的)測量管10 也圍繞假想旋轉振蕩軸進行旋轉振蕩的情況下，所述假想旋轉振蕩軸垂直於彎曲振蕩軸， 並且假想地與測量管10的中心軸在振蕩長度Lltl的一半的區域中相交。為了記錄至少一個測量管10的振蕩(特別是彎曲振蕩)，特別是在科裡奧利模式下的振蕩，測量變換器還具有對應的傳感器裝置50。如同樣在圖4至7中示意性地示出的， 該傳感器裝置包括第一振蕩傳感器51 (特別是電動振蕩傳感器)，該傳感器裝置在與至少一個振蕩激勵器間隔開的至少一個測量管上，並且傳送表示測量管10的振動的測量變換器的第一主信號S1 (例如，與振蕩相對應的電壓或與振蕩相對應的電流)；以及第二振蕩傳感器52 (特別是電動振蕩傳感器)，該傳感器裝置在與第一振蕩傳感器51間隔開的至少一個測量管上，並且傳送表示測量管10的振動的測量變換器的第二主信號&。在兩個(例如同樣地實施的)振蕩傳感器之間延伸的相關測量管的區域(特別是以大致自由振蕩的方式振動的區域)的長度此處與相應測量變換器的測量長度L5tl相對應(如同樣也在圖8中示意性地示出的)。在這種情況下，測量變換器麗的(通常寬頻的)主信號Sl、&中的每一個都具有與所希望模式相對應的信號分量，並且具有1)信號頻率，該信號頻率對應於以主動激勵的所希望模式振蕩的至少一個測量管10的瞬時振蕩頻率fra。；和2)相對於激勵器信號的相移(其依賴於在至少一個測量管10中流動的介質的當前質量流量)，該激勵器信號例如藉助於PLL生成，並且是振蕩測量信號S1^2中的至少一個與激勵器機構中的激勵器電流之間存在的相位差的函數。甚至在使用相對寬頻的激勵器信號iex。的情況下，由於測量變換器MW的振蕩質量因子通常非常高，因此可以假設，對應於所希望模式的主信號中的每一個的信號分量超過其他信號分量，並且在這方面，所述信號分量至少在與所希望模式的帶寬相對應的頻率範圍內是支配性的，所述其他信號分量特別是超過與可能的外部幹擾相對應的和/或被歸類為噪聲的那些信號分量。 在此處所示實施例的示例中，兩個振蕩傳感器在每種情況下布置在至少一個測量管10上，其中第一振蕩傳感器51在入口側，第二振蕩傳感器52在出口側；以及特別地，第二振蕩傳感器與至少一個振蕩激勵器(或測量管10的中點處)的間距和第一振蕩傳感器相等。如在實施為科裡奧利質量流量測量裝置的測量系統中使用的這類振動型測量變換器的情況下十分典型的，根據本發明的一個實施例，第一振蕩傳感器51和第二振蕩傳感器52 在每種情況下另外布置在測量變換器內由振蕩激勵器41所佔據的測量管的一側上。此外， 第二振蕩傳感器52也可布置在測量變換器內由第一振蕩傳感器51所佔據的測量管的一側上。傳感器裝置的振蕩傳感器還可以有利地以這樣的方式實施，使得它們傳送相同類型的主信號，例如在每種情況下傳送信號電壓或信號電流。根據本發明的另一個實施例，第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器在每種情況下另外以這樣的方式設置在測量變換器MW中，使得振蕩傳感器中的每一個至少主要地記錄至少一個測量管10的振動。對於其中內部部件藉助於測量管和與之耦接的反振蕩器形成的上述情況來說，根據本發明的另一個實施例， 第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器都以這樣的方式實施並設置在測量變換器中，使得振蕩傳感器中的每一個主要地(且特別是有差別地)記錄測量管相對於反振蕩器的振蕩；以及以這樣的方式，使得第一主信號S1和第二主信號&都表示至少一個測量管10相對於反振蕩器20的振蕩運動(特別是反向相等的振蕩運動)。對於其中內部部件藉助於兩個測量管 (特別是在工作期間相對於彼此反向相等振蕩的兩個測量管)形成的所述其他情況來說， 根據本發明的另一個實施例，第一振蕩傳感器和第二振蕩傳感器都以這樣的方式實施和設置在測量變換器中，使得振蕩傳感器中的每一個主要地(且特別是有差別地)記錄第一測量管10相對於第二測量管10'的振蕩；以及以這樣的方式，使得第一主信號S1和第二主信號&都表示兩個測量管相對於彼此的振蕩運動(特別是反向相等的振蕩運動)。根據本發明的另一個實施例，提供的是，傳感機構具有正好兩個振蕩傳感器，也就是說，除了第一和第二振蕩傳感器之外沒有另外的振蕩傳感器，並且在這方面就所用部件而言對應於常規傳感器裝置。
由傳感器裝置傳送的振蕩測量信號Sl、S2在每種情況下具有信號分量，該信號分量具有與在主動激勵的所希望模式下振蕩的測量管的瞬時振蕩頻率fra。相對應的信號頻率，也如圖3中所示，所述振蕩測量信號被饋送至測量裝置電子器件ME，繼而饋送至設置在其中的測量和評估電路μ C，在這裡，藉助於對應的輸入電路FE，信號首先被預處理(特別是被預放大、濾波和數位化)，以便隨後以適當方式評估。對於輸入電路FE以及測量和評估電路μ C，可以使用在傳統的科裡奧利質量流量測量裝置中已經使用和成熟的電路技術， 該技術用於轉化主信號的目的或用於確定質量流率和/或總質量流量等的目的，特別是根據此前提及的現有技術的那些電路技術。根據本發明的另一個實施例，因此，測量和評估電路μ C藉助於設置在測量電子器件ME中的微計算機實現，例如藉助於數位訊號處理器 (DSP)實現，並且藉助於在該微計算機上相應地實施和運行的程序代碼來實現。程序代碼可以例如永久地存儲在微計算機的非易失性存儲器EEPROM中，並且在微計算機啟動期間， 可加載到易失性存儲器RAM中，例如一體化到微計算機的RAM。適用於這種應用的處理器 (例如TMS320VC33型處理器)可得自Texas Instruments Inc.公司。在這種情況下顯而易見的是，如已經暗示的，主信號Sl、&藉助於測量裝置電子器件ME的對應的模數轉換器 A/D轉化為數位訊號，以便在微計算機中處理；將這與此前提及的US-B6，311，136或US-A 6，073，495或上述「PR0MASS 83」系列的測量變送器進行比較。根據本發明的一個實施例，藉助於由傳感器裝置50傳送的兩個主信號S1、S2，例如基於在主信號Sl、&之間檢測到的相位差，該相位差在部分地以所希望模式和科裡奧利模式振蕩的測量管的情況下生成，測量和評估電路μ c用來重複地確定質量流量測量值Xm，該測量值儘可能準確地表示對於經測量變換器輸送的介質的待測質量流率m。可替選地或附加地，測量和評估電路用來確定表示瞬時總質量流量M的質量測量值XM，該測量值例如從當前質量流量值Xii^P /或從大量此前依次產生的測量值和/或質量流量測量值導出。為此，根據本發明的另一個實施例，在工作期間，評估電路重複地產生相位差值X~，該值表示當時存在的第一主信號S1和第二主信號&之間的相位差Δφι。此外，根據本發明的測量系統的評估電路也可以本領域已知的方式用來另外生成(例如數字的)密度測量值Xp，該值表示待測介質的瞬時密度P，所述密度測量值例如基於由傳感器裝置傳送的主信號中的至少一個從至少一個測量管10的橫向彎曲振蕩(例如所希望模式下的橫向彎曲振蕩)的振蕩頻率導出。可替選地或附加地，如在所討論類型的在線測量裝置的情況下非常典型的，評估單元可確定或在給定情況下也可用來確定(例如數字的)粘度測量值Χη，該值表示介質的瞬時粘度，並且從驅動器信號iex。導出，如已知的，該驅動器信號也可用作對由測量管輸送的介質的表觀粘度或粘度-密度乘積的量度；在這方面，比較US-B 7，017，424,US-B 6，840，109 或US-B 6，651，513。此外，容易設想的是，由測量裝置電子器件確定的測量值(特別是可能的臨時值)，至少臨時緩存在測量裝置電子器件ME中(例如，緩存在已提及的EEPROM存儲器中和/或RAM存儲器中)，從而被足夠長時間地保存，以供後續使用。上述計算功能(特別是用於產生質量流量測量值Xm或用於產生其他相應測量值中每一個的功能)，可非常容易地實現，例如藉助於以上提及的評估電路μ C的微計算機或對應地設置在其中的數位訊號處理器DSP。對應算法的產生和實現以及它們在測量裝置電子器件中向對應地可執行的程序代碼的轉換是本領域熟悉的，因此不需要在與本發明無關的任何方面詳細說明，其中算法對應於此前描述的公式或者也例如模擬激勵器機構的上述幅度或頻率控制電路的操作。當然，由測量裝置電子器件實現的測量系統的上述公式或其他功能可以容易地完全或部分地藉助於測量裝置電子器件中的對應地分立實施和/或混合的(即模擬-數字混合的)計算電路來實現。為了實現儘可能高的效率，以該效率將(在工作期間饋送至激勵器機構內的)激勵器功率或激勵器能Era。最終轉化為主信號Sl、S2或轉化為信號變量(例如，信號幅度、 信號頻率和/或兩個主信號之間的相位角或相位差等)，該信號變量與(例如質量流率和 /或密度的)測量變量相對應，測量變量在每種情況下是將藉助於測量變換器記錄的，特別是以這樣的方式，使得實際上限定所討論類型的測量變換器的通用優化函數的上述條件
^4 S
W = j!·^^ = # P儘可能最大，在根據本發明的測量系統的情況下，傳感器裝置的
^MAX ^MAX
第一振蕩傳感器和傳感器裝置的第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在測量變換器中，使得測量變換器的測量長度L5tl小于振蕩長度Lltl的65% (尤其小於55% )，並且大于振蕩長度 Lltl的25% (尤其大於30%)(在這一點上，比較圖9，特別是與圖8結合)。換句話講，在下列條件下，兩個振蕩傳感器被最佳地設置在測量變換器中當1)相對於(理論)最大可能靈敏度Smax，在測量變換器中實際上達到的靈敏度Sact，從而即在對應于振蕩長度Lltl(L5tl = L10)的最大測量長度處的特定靈敏度，和幻在工作期間，相對於在最大振蕩幅度處(此處在振蕩激勵器處或振蕩長度Lltl (L5tl = 0)的一半的點處)的(理論)最大可能振蕩幅度 Aact，對於在振蕩傳感器的位置處主信號si、s2實際上達到的信號幅度Aact時，兩者都為最大可能或逼近最大可能；在常規測量管幾何形狀的情況下，足夠驚人的是，所述位置又是在振蕩長度Lltl的65%和30%之間的上述區域，該區域迄今為止未被用於定位傳感器(在這一點上，也比較圖9)。在這種情況下，對於具有典型測量管構造(例如用於具有在IOmm和250mm之間的範圍內的口徑Dltl的彎曲測量管)的測量變換器的進一步的研究，特別是藉助於計算機模擬計算的研究，已經進一步表明(如例如從圖10、11、12、13、14、16和17的組合容易看出的)， 傳感器裝置的第一振蕩傳感器和傳感器裝置的第二振蕩傳感器將以這樣的方式設置在測量變換器中，使得在測量長度與振蕩長度比ξ =L5(i/L1(i (由測量長度L5tl與振蕩長度Lltl的比率限定)的情況下，條件ξ 0. 35也被滿足的方式。通過對具有大致V形的彎曲測量管的大量典型測量變換器構造的進一步研究(該研究的各項結果以舉例方式在圖10中示出)，已經尤其明顯的是，為了在上述意義上優化測量變換器，隨著由兩個直管段形成的上述角度Θ的變化，將傳感器裝置的第一振蕩傳感器和傳感器裝置的第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在測量變換器中，使得上述測量長度
與振蕩長度比ξ =L5tAltl滿足條件ξ《0.57· l-0.1-sin^-|-30°j。對於具有V形彎曲測量
管的測量管尤其如此，這種測量管的角度Θ小於100°。通過對在角度θ大於100°、特別是大於115°的情況下的測量變換器的進一步的案例研究，已經對於不同的傳感器位置和測量管口徑進一步發現，對於具有V形測量管的大量傳統測量變換器構造來說，當滿足條件ξ 0. 45)時，可以得到最佳測量長度與振蕩長度比ξ = L50/L10O
通過對具有大致V形的測量管的測量管的進一步研究(該研究的各項結果以舉例方式在圖11至14中示出)，以上提及的弧形管段的管弧半徑R已經表現為附加的變量，該變量用於在上述意義上最佳的傳感器位置的尺寸確定，並且與之相關，用於最佳測量長度或測量長度與振蕩長度比I。據此，可以另外證明對於實現上述意義上的測量管最高可能效率有益的是，當在所提及的情況下，其中測量長度與振蕩長度比ξ =L5tZLltl小於0.65， 尤其大於0. 4時，作為至少一個測量管10的管外徑r(0. 5D10+s)的函數，管弧半徑R滿足條
件
權利要求
1.一種振動型測量變換器，其包括至少第一測量管，所述至少第一測量管用於輸送流動介質，所述至少第一測量管以在入口側第一測量管端和出口側第二測量管端之間的振蕩長度延伸、並且在工作期間圍繞振蕩軸振蕩，特別是以彎曲振蕩模式振蕩，所述振蕩軸平行於或重合於假想地連接所述兩個測量管端的假想連接軸；傳感器裝置，所述傳感器裝置用於記錄至少所述第一測量管的振蕩，其中，所述傳感器裝置包括第一振蕩傳感器，所述第一振蕩傳感器裝置在所述至少第一測量管上，特別是在所述入口側上，並且傳送表示所述至少第一測量管的振動的所述測量變換器的第一主信號；以及第二振蕩傳感器，特別是電動第二振蕩傳感器，所述第二振蕩傳感器裝置在所述至少第一測量管上，特別是在所述出口側上，並且與所述第一測量傳感器間隔開且傳送表示所述至少第一測量管的振動的所述測量變換器的第二主信號，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得與在所述第一振蕩傳感器和所述第二振蕩傳感器之間延伸的區域的長度相對應的所述測量變換器的測量長度小於所述振蕩長度的65%， 尤其小於55 %，並且大於所述振蕩長度的25 %，尤其大於30 %。
2.根據權利要求1所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管，特別是在所述第一振蕩傳感器和所述第二振蕩傳感器之間延伸的所述區域內，以部分弧形方式實施。
3.根據權利要求1所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管，至少在所述第一振蕩傳感器和所述第二振蕩傳感器之間延伸的所述區域內，以大致V形方式實施。
4.根據權利要求1所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管具有大於1mm、尤其大於5mm的口徑。
5.根據權利要求4所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管的所述口徑大於50mm，尤其大於60mm ；以及所述測量長度小於所述振蕩長度的65%，尤其大於所述振蕩長度的40%。
6.根據權利要求4所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管的所述口徑大於15mm，尤其大於20mm ；和/或小於50mm，尤其小於40mm ；以及所述測量變換器的所述測量長度小於所述振蕩長度的。
7.根據權利要求4所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管端以這樣的方式加工尺寸、並且所述振蕩傳感器以這樣的方式設置使得由所述測量變換器的所述最大測量長度與所述至少一個測量管的所述口徑的比率限定的所述測量變換器的測量長度與口徑比小於10，尤其小於5。
8.根據權利要求1所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管具有入口側第一直管段，所述入口側第一直管段具有假想縱向軸，所述假想縱向軸具有指向第一耦接區的方向向量；和出口側第二直管段，所述出口側第二直管段具有假想縱向軸，所述假想縱向軸具有指向第二耦接區的方向向量；以及所述兩個直管段相對於彼此以這樣的方式布置使得所述第一直管段的所述方向向量和所述第二直管段的所述方向向量相交以形成角度(Θ)，特別是使得所述角度(Θ)具有小於170°和大於10°的大小。
9.根據權利要求8所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管以這樣的方式成形使得所述角度(Θ)具有小於170°、尤其小於160°和/或大於10°、尤其大於20°的大小。
10.根據權利要求8所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管以這樣的方式成形使得所述角度(Θ)具有小於100°的大小。
11.根據權利要求10所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得由所述測量長度與所述振蕩長度的比率限定的測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件ξ <0.6。
12.根據權利要求11所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得由所述最大測量長度與所述振蕩長度的比率限定的所述測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件ξ >0.35。
13.根據權利要求12所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得由所述最大測量長度與所述振蕩長度的比率限「廣 Θ定的所述測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件ξ S 0.57· 1-0.1-sin ^-30° 。_V 2)_
14.根據權利要求8所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管以這樣的方式成形使得所述角度(Θ)大於50°。
15.根據權利要求8所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管以這樣的方式成形使得所述角度(Θ)大於100°，尤其大於 115°。
16.根據權利要求15所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得由所述最大測量長度與所述振蕩長度的比率限定的所述測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件ξ <0.62。
17.根據權利要求16所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得由所述最大測量長度與所述振蕩長度的比率限定的所述測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件ξ >0.45。
18.根據權利要求8所述的測量變換器，其中 所述兩個直管段藉助於弧形管段而彼此連接。
19.根據權利要求18所述的測量變換器，其中所述弧形管段具有小於500mm、尤其小於300mm的中間管弧半徑；以及所述至少一個測量管具有小於7mm、尤其小於3mm的管壁厚度。
20.根據權利要求19所述的測量變換器，其中所述第一測量管以這樣的方式加工尺寸、並且以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得由所述至少一個測量管的橫截面的面慣性矩[si]與所述測量變換器的測量長度的比率限定的所述測量變換器的面慣性矩與測量長度比大於40mm3，尤其大於IOOmm3 ；以及所述至少一個測量管的所述橫截面的所述面慣性矩滿足條件
21.根據權利要求20所述的測量變換器，其中所述第一測量管以這樣的方式加工尺寸使得所述至少一個測量管的上述面慣性矩至少為40mm4，尤其大於150mm4。
22.根據權利要求19所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得由所述最大測量長度與所述振蕩長度的比率限定的所述測量長度與振蕩長度比ξ小於0.65;以及所述弧形管段以這樣的方式實施使得所述弧形管段的管弧半徑滿足條件
23.根據權利要求19所述的測量變換器，其中所述弧形管段以這樣的方式實施使得管弧半徑與管外徑比小於60、尤其小於50和/ 或大於3、尤其大於4;以及所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量管中使得所述測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件
24.根據權利要求23所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得所述測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件ξ > 0. 4。
25.根據權利要求19所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述至少一個測量管中使得所述測量長度與振蕩長度比ξ小於0.65; 以及所述弧形管段以這樣的方式實施使得管弧半徑與管外徑比滿足條件
26.根據權利要求19所述的測量變換器，其中所述弧形管段以這樣的方式實施，並且所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述至少一個測量管中使得所述測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件
27.根據權利要求沈所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述至少一個測量管中使得所述測量長度與振蕩長度比ξ滿足條件 ξ > 0. 4。
28.根據權利要求19所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管以這樣的方式實施、並且所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述至少一個測量管中使得所述測量變換器滿足條件
29.根據權利要求觀所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管以這樣的方式實施、並且所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述傳感器裝置的所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述至少一個測量管中使得所述測量變換器滿足條件
30.根據權利要求1所述的測量變換器，其中所述第一振蕩傳感器和所述第二振蕩傳感器具有彼此相同的構造。
31.根據權利要求1所述的測量變換器，還包括反振蕩器，所述反振蕩器在所述入口側上固定到所述至少一個測量管以形成第一耦接區，並且在所述出口側上固定到所述至少一個測量管以形成第二耦接區，特別是與所述至少一個測量管基本上反相位地振蕩和/或平行於所述至少一個測量管的反振蕩器，其中所述第一耦接區限定所述至少一個測量管的入口側第一端，並且所述第二耦接區限定所述至少一個測量管的出口側第二端。
32.根據權利要求31所述的測量變換器，其中所述第一振蕩傳感器和所述第二振蕩傳感器都以這樣的方式設置在所述測量變換器中使得所述振蕩傳感器中的每一個記錄所述至少一個測量管相對於所述反振蕩器的振蕩。
33.根據權利要求31所述的測量變換器，其中在工作期間，所述至少一個測量管和所述反振蕩器至少以彼此相反相位的共享振蕩頻率振蕩；和/或所述第一主信號和所述第二主信號都表示所述至少一個測量管相對於所述反振蕩器的振蕩運動。
34.根據權利要求31所述的測量變換器，其中所述振蕩傳感器記錄所述至少一個測量管和所述反振蕩器的振動。
35.根據權利要求1所述的測量變換器，其中所述第一振蕩傳感器這樣設置在所述測量變換器中使與所述至少一個測量管的一半長度點之間的間距和與所述第二振蕩傳感器的相同。
36.根據權利要求1所述的測量變換器，其中提供有兩個測量管，在所述入口側藉助於形成第一耦接區的第一耦接元件並在所述出口側藉助於形成第二耦接區的第二耦接元件，所述兩個測量管彼此機械地連接，特別是彼此以基本上相反的相位振蕩和/或平行於彼此和/或在形狀和材料上同樣地實施的測量管；以及所述第一耦接區限定每個所述測量管的入口側第一端，以及所述第二耦接區限定[s2] 每個所述測量管的出口側第二端。
37.根據權利要求36所述的測量變換器，其中所述兩個測量管中的每一個都在所述入口側與所述測量變換器的第一分配器元件連通，並且在所述出口側與所述測量變換器的第二分配器元件連通。
38.根據權利要求36所述的測量變換器，其中在工作期間，所述兩個測量管至少以彼此相反相位的共享振蕩頻率振蕩；和/或其中，由所述第一振蕩傳感器傳送的所述測量變換器的所述第一主信號和由所述第二振蕩傳感器傳送的所述測量變換器的所述第二主信號都表示所述測量管相對於彼此的振蕩，特別是相對於彼此反相的測量管振蕩。
39.根據權利要求1所述的測量變換器，還包括激勵器機構，所述激勵器機構具有至少一個振蕩激勵器，其在工作期間作用於所述至少一個測量管上，特別是在所述振蕩長度的一半的區域中，以用於促使所述至少一個測量管振動，其中所述至少一個測量管至少部分地圍繞所述假想振蕩軸執行彎曲振蕩。
40.根據權利要求39所述的測量變換器，其中在工作期間，所述至少一個測量管藉助於所述激勵器機構至少間或以所希望的模式被激勵，其中所述至少一個測量管圍繞所述假想振蕩軸執行彎曲振蕩，特別是以所述至少一個測量管的單和/或以最低共振頻率振蕩。
41.根據權利要求40所述的測量變換器，其中所述測量變換器的所述主信號中的每一個都具有信號分量，所述信號分量具有與所希望的模式的所述彎曲振蕩相對應和/或與所述至少一個測量管的共振頻率相對應的信號頻率。
42.根據權利要求39所述的測量管，其中所述第一振蕩傳感器這樣設置在所述測量變換器中使與所述至少一個振蕩激勵器之間的間距和與所述第二振蕩傳感器的相同。
43.根據權利要求1所述的測量變換器，其中所述至少一個測量管由金屬，特別是不鏽鋼、鈦、鉭或鋯製成。
44.根據權利要求1所述的測量變換器，其中除了所述第一和第二振蕩傳感器之外，所述傳感器裝置沒有額外的振蕩傳感器。
45.根據權利要求1所述的測量變換器，其中所述傳感器裝置的所述第一振蕩傳感器和所述第二振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中，使得測量變換器的靈敏度，相對於[微軟用戶3]在最大測量長度對應於所述振蕩長度的情況下的理論靈敏度，流過所述測量變換器的介質的待記錄的測量變量以所述測量變換器的靈敏度被轉化為與所述第一和/或所述第二主信號對應的信號變量，以及相對於在最大振蕩幅度的位置處的理論最大可能幅度，在工作期間實際達到的所述主信號的信號幅度，滿足條件AC！ · =M似，苴中 A S-nMAX ljMAXAact =單一幅度Amax =理論最大幅度Sact =所述測量變量的所述靈敏度Smax =所述測量變量的所述最大靈敏度。
46.一種用於可流動介質的測量裝置，所述測量裝置包括根據權利要求1所述的測量變換器，以及與所述測量變換器電耦接的測量裝置電子器件，以用於處理由所述測量變換器傳送的主信號和產生測量值。
47.根據權利要求46所述的測量裝置，其中藉助於所述第一主信號和藉助於所述第二主信號，所述測量裝置電子器件至少間或產生質量流量測量值，所述質量流量測量值表示流過所述測量變換器的介質的瞬時質量流率。
48.根據權利要求46所述的測量裝置，其中在工作期間，所述測量裝置電子器件重複地產生相位差值，所述相位差值表示在所述第一主信號和所述第二主信號之間瞬時存在的所述相位差。
49.根據權利要求46所述的測量裝置，還包括驅動電路，所述驅動電路與所述測量變換器電耦接、並且傳送驅動所述測量變換器的激勵器機構的激勵器信號。
50.根據權利要求46所述的測量裝置，其中所述測量裝置電子器件藉助於雙線連接、特別是實施為4-20mA電流環路的雙線連接而可與外部數據處理系統電連接。
51.根據權利要求46所述的測量裝置，其中所述評估電路，藉助於所述兩個主信號中的至少一個，至少間或產生密度測量值，所述密度測量值表示流過所述測量變換器的介質的瞬時密度。
52.根據權利要求46所述的測量裝置，其中所述評估電路，藉助於所述兩個主信號中的至少一個，至少間或產生粘度測量值，所述粘度測量值表示流過所述測量變換器的介質的瞬時粘度。
53.根據權利要求46所述的測量裝置用於測量流過工藝管線的介質的質量流量和/或密度和/或粘度和/或壓力的用途。
全文摘要
一種測量變換器包括用於輸送流動介質的至少一個測量管。測量管在工作期間至少間或振動。所述測量變換器還包括用來記錄測量管的振蕩的傳感器裝置。測量管以在入口側第一測量管端和出口側第二測量管端之間的振蕩長度延伸，並且在工作期間圍繞振蕩軸振蕩，所述振蕩軸平行於或重合於假想地連接所述兩個測量管端的假想連接軸。藉助於布置在測量管上的第一振蕩傳感器，傳感器裝置產生表示測量管的振動的第一主信號，並且藉助於布置在測量管上且與第一測量傳感器間隔開的第二振蕩傳感器，傳感器裝置產生表示測量管的振動的第二主信號。傳感器裝置的振蕩傳感器以這樣的方式設置在所述測量變換器中，使得所述測量變換器的測量長度對應於小于振蕩長度的65％、尤其小於55％，並且大于振蕩長度的25％、尤其大於30％。
文檔編號G01F1/84GK102472653SQ201080033155
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月22日 優先權日2009年7月24日
發明者克裡斯託夫·休伯, 克裡斯蒂安·許策, 維韋·庫馬爾 申請人:恩德斯+豪斯流量技術股份有限公司