专利名称：针对冷凝桥的影响的保护的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量和/或监控介质的物理或化学过程量的装置，包括可振荡单元；驱动/接收单元，其具有至少一个信号输入端和信号输出端，并且激励可振荡单元振荡或者接收其振荡；调节/分析单元，其具有至少一个信号输入端和信号输出端，调节驱动/接收单元或者分析可振荡单元的振荡；和在调节/分析单元和驱动/接收单元之间的至少一条发送线路和接收线路；其中发送线路与调节/分析单元的信号输出端和驱动/接收单元的信号输入端相连；并且其中接收线路与驱动/接收单元的信号输出端以及调节/分析单元的信号输入端相连。待测过程量可以是例如介质的料位、粘度、密度、压力、温度或pH值。
用于测量和/或监控容器中介质料位的测量仪表可以从申请人处以商标“Liquiphant”得到。但是，下面对于这种测量仪表所解释的结构原理对于类似的测量仪表也适用。这种测量仪表通常由可振荡单元、驱动/接收单元和调节/分析单元构成。驱动/接收单元激励可振荡单元(在Liquiphant设备的情况中，它是音叉)振荡并且接收可振荡单元的振荡。振荡频率例如依赖于可振荡单元是在空气中振荡还是被介质覆盖。以此为基础，可以从频率推导出覆盖的程度。可以从振幅类似地得到覆盖的程度；然而，通常分析频率。在驱动/接收单元中，可以存在例如至少一个压电元件，其将电信号转换为机械振荡，然后机械振荡被经由合适的膜片传递至可振荡单元。将机械振荡转换为电信号也是相应的。反馈电子装置放大并反馈可振荡单元的信号，并且用于分析振荡的电子装置被结合在调节/分析单元中。这个调节/分析单元通常远离实际过程，以更好地保护例如电子装置免受介质的影响，例如高温。通常在驱动/接收单元和调节/分析单元之间有至少两条电子线路发送线路和接收线路。通常，还具有接地电缆，其类似地延伸至驱动/接收单元。在线路上，激励信号抵达驱动/接收单元，并且接收信号抵达调节/分析单元。依赖于被监控的容器或设备的需求，这些线路可以长达几米。在多数情况中，一些类型的管道围绕这些通常为绝缘的线路，以对它们进行进一步的保护。于是，在驱动/接收单元和调节/分析单元之间的部分也大部分被设计为管道延伸。基本上，尽管有用于密封的管道延伸的内部的所有手段，但是水汽或其它气体的渗透都不能被完全消除。由于温度影响，也有可能产生内部零件或例如粘合剂的蒸发。通过气体或水汽的冷凝，可以在发送和接收线路之间发生冷凝桥形式的导电连接，发送信号经由它可以影响接收信号。这甚至可以导致测量仪表的完全故障。这种冷凝桥对于在调节/分析单元的电子装置附近以及驱动/接收单元附近由于技术和制造原因所必需的插头连接特别具有危害。这些插头连接不能像例如驱动/接收单元那样被封装。在发送和接收线路之间的冷凝桥的问题在于，发送信号可能在接收线路上串扰，并且因此可能干扰接收信号。
本发明的目的是将发送和接收线路之间的冷凝桥的影响最小化。
根据本发明，这样实现该目的提供至少一条第三线路，其被这样构造和安置，使得它位于发送线路和接收线路之间，并且与电压源相连，该电压源的输出阻抗比发送线路和接收线路之间的冷凝桥的阻抗小。
首先，这防止了通过冷凝甚至能够在发送和接收线路之间建立直接的电连接。于是可以仅在发送线路和第三线路之间或者在接收线路和第三线路之间产生冷凝桥。如果冷凝桥连接了所有三条线路，那么它被划分为前面提到的两种情况。因为第三线路被连接至输出阻抗小于冷凝桥阻抗的电压源，所以发送信号不可能对接收信号有直接影响。于是，在两种可能中会发生什么呢？按照本发明，第三线路与输出阻抗小于可能的冷凝桥阻抗的电压源相连。为了实现这一点，输出阻抗应尽可能小。值应当至少在发送线路连接至的电压源的输出阻抗的范围内。在发送线路和第三线路连接的情况中，当发送信号来自具有低输出阻抗的电压源并且冷凝桥具有高电阻时，发送信号几乎不受影响。如果接收线路和第三线路被冷凝桥连接在一起，那么接收信号确实有可能被减弱，但是很大的优点在于，没有与发送线路的直接接触。
在一个优选实施例中，第三电子线路是接收线路的屏蔽。在这种情况中，接收线路总是被第三线路包围。另外，屏蔽还具有作为对于引入的辐射的保护以及保护被屏蔽的线路之前的其它线路的优点。
在一个实施例中，第三线路所连接的电压源产生恒定电压。在这种情况中，电压或电势的值可以被任意设置。仅需要保证电压源的输出阻抗尽可能小。
一个实施例中，第三线路所连接的电压源是大地。于是，电压源大地的阻抗通常小于冷凝桥的阻抗。另外，这种实施例非常容易实施。然而一个问题是，第三线路和接收线路的电势不同。结果，线路电容减弱了接收信号。因此，这个实施例仍可以被改进。
一个实施例中，第三线路所连接的电压源产生时变电压。随时间改变的类型在下一实施例中得到考虑。
一个优选实施例中，第三线路所连接的电压源是具有低输出阻抗的电子单元，其被构造为使得第三线路与接收线路电势相同。于是，第三线路处于所谓的保护电势。电子单元例如是运算放大器，其也具有低输出阻抗。于是，接收线路和第三线路处于相同电势，没有会减弱接收信号的电流可以流经两条线路之间的冷凝桥。另外，对于接收信号不会发生由于线路电容引起的损耗。于是，这个实施例与将第三线路接地相比，具有显著的进步。对于电子单元的支出也相对较小，特别是与由被较少干扰的接收信号得到的优点相比。
一个实施例中，驱动/接收单元包括至少一个压电元件。另一实施例中，驱动/接收单元具有恰好一个压电元件。这些压电元件具有高输出阻抗。
现在根据附图详细解释本发明，附图中
图1是测量仪表的框图，没有本发明的第三线路；图2是具有管道延伸的测量仪表的详细框图；图3是没有第三线路的冷凝桥的等效电路；图4是具有接地第三线路的测量仪表的框图；图5是具有接地第三线路的冷凝桥的等效电路；和图6是具有处于保护电势的第三线路的测量仪表的框图。
图1显示了用于测量和/或监控介质的物理或化学量(例如，料位)的装置的框图。在所示的例子中，可振荡单元1是音叉，正如在可以从申请人处得到的Liquiphant仪表中所使用的。可振荡单元1被驱动/接收单元2激励振荡。为此，例如压电元件或一组这种元件可以通过施加电压而被激励振荡，然后振荡被通过合适的膜片传递到可振荡单元1。驱动/接收单元2也接收可振荡单元1的振荡，将其转换为电信号。振荡的频率和幅度例如依赖于可振荡单元1是在空气中自由振荡还是被介质覆盖。驱动/接收单元2与调节/分析单元5相连。调节/分析单元一方面的任务是分析可振荡单元1的振荡并且以此为基础发出例如有关介质料位的判断；另一方面，调节/分析单元还用于通过反馈耦合电子装置将振荡反馈耦合，也就是，用于维持振荡。两条电子线路6、7在驱动/接收单元2和调节/分析单元5之间延伸，它们将各自的输出端4和输入端3相互连接在一起。
图2显示了详细框图。可以看到在管道11中的两条线路6、7。线路6、7与驱动/接收单元2和调节/分析单元5的连接是利用插头连接10完成的。在调节/分析单元5中，在这个例子中有一个反馈耦合单元。由于线路6、7通常是绝缘的，所以冷凝不能产生桥。然而，在插头连接10的范围中，冷凝有可能形成线路6、7之间的桥。这些插头连接10通常不被封装。于是，冷凝桥或者发生在从驱动/接收单元2到线路6、7的过渡处，或者发生在调节/分析单元5和线路6、7之间。水汽或气体的渗透通常不能被避免，因为这可以例如发生在循环加热和制冷的条件下。内部元件或例如粘合剂的蒸发也可以类似地发生。
图3显示了将发送线路6(In)与接收线路7(Out)相连的冷凝桥的等效电路。在两条线路之间，为驱动/接收单元2绘制了压电元件。这种元件通常具有非常高的输出阻抗。冷凝桥用作电阻器12，发送线路6经由它直接与接收线路7相连，从而两个信号叠加。由于这个冷凝桥，还有可能使振荡频率以这种方式改变，使得调节/分析单元5切换至截止频率，从而测量仪表不再起作用。
图4显示了作为接收线路7的屏蔽的第三线路8。另外，在这个实施例中，电压源9是大地。结果，第三线路8连接至的电压源9的阻抗通常小于冷凝桥的阻抗。即，由于发送线路6和接收线路7之间是输出阻抗远远小于冷凝桥阻抗的第三线路8，所以在发送线路6和接收线路7之间不存在直接连接。于是，冷凝桥的影响主要是形成了分压器，其减少了接收信号的电压。作为屏蔽的实施例还包括屏蔽常有的优点。然而，在管道延伸11不是金属的实施例情况中，对于杂散辐射保护受屏蔽的接收线路7更为适合。然而，接地连接非常易于实现，于是接收线路7和第三线路8处于不同电势，从而线路电容，作为接收线路和屏蔽之间的容性电抗，对于接收信号的减少变得显而易见。在较长管道延伸11的情况中，接收线路7和第三线路8的这个电容的电容值可以变得非常大。于是，第三线路8和作为电压源9的大地确实有助于抵抗冷凝桥的影响，但是经历容性损耗。
图5显示了对于图4中的实施例，在发送线路6和接收线路7之间的冷凝桥的影响。在这种情况中，得到两个电阻12，第三线路8在它们之间接地。于是，发送线路6对于接收线路7没有直接作用。由于接收线路7和第三线路8处于不同电势，所以接收线路被电流减弱。
图6显示了第三线路8处于地电位的实施例。于是第三线路总是与接收线路7处于相同电势。电压源9在这里例如是具有相应的低输出阻抗的运算放大器。冷凝桥对于接收线路7的影响于是仍然被最小化。同时，现在在接收线路7和第三线路8之间没有容性电抗，因为两条线路处于相同电势。于是低输出阻抗减少了冷凝桥的直接影响，并且通过合适地选择第三线路所处的电势，可以避免发生容性影响。
附图标记1可振荡单元2驱动/接收单元3信号输入端4信号输出端5调节/分析单元6发送线路7接收线路8第三电子线路9电压源10插头连接11管道延伸12冷凝桥
权利要求
1.用于测量和/或监控介质的物理或化学过程量的装置，包括可振荡单元(1)；驱动/接收单元(2)，其具有至少一个信号输入端(3)和信号输出端(4)，并且其激励可振荡单元(1)振荡或者接收其振荡；调节/分析单元(5)，其具有至少一个信号输入端(3)和信号输出端(4)，其调节驱动/接收单元(2)或者分析可振荡单元(1)的振荡；和在调节/分析单元(5)和驱动/接收单元(2)之间的至少一条发送线路(6)和接收线路(7)，其中发送线路(6)与调节/分析单元(5)的信号输出端(4)和驱动/接收单元(2)的信号输入端(3)相连；并且其中接收线路(7)与驱动/接收单元(2)的信号输出端(4)和调节/分析单元(5)的信号输入端(3)相连；其特征在于，提供至少一条第三线路(8)，其被这样构造和安置，使得它位于发送线路(6)和接收线路(7)之间，并且与电压源(9)相连，该电压源的输出阻抗小于发送线路(6)和接收线路(7)之间的冷凝桥的阻抗。
2.如权利要求1所述的装置，其中，第三线路(8)是接收线路(7)的屏蔽。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，第三线路(8)所连接的电压源(9)产生恒定电势。
4.如权利要求1、2或3所述的装置，其中，第三线路(8)所连接的电压源(9)是大地。
5.如权利要求1或2所述的装置，其中，第三线路(8)所连接的电压源(9)产生时变电势。
6.如权利要求1、2或4所述的装置，其中，第三线路(8)所连接的电压源(9)是具有低输出阻抗的电子装置，其被这样实现，使得第三线路(8)处于与接收线路(7)相同的电势。
7.如权利要求1所述的装置，其中，驱动/接收单元(2)具有至少一个压电元件。
8.如权利要求1或7所述的装置，其中，驱动/接收单元(2)具有恰好一个压电元件。
全文摘要
本发明涉及用于测量和/或监控介质的过程量的装置，包括可振荡单元(1)；驱动/接收单元(2)，其激励可振荡单元(1)振荡或者接收其振荡；调节/分析单元(5)，其调节驱动/接收单元(2)或者分析可振荡单元(1)的振荡；和在调节/分析单元(5)和驱动/接收单元(2)之间的至少一条发送线路(6)和接收线路(7)。在本发明中，提供至少一条第三线路(8)，其被这样构造和安置，使得它位于发送线路(6)和接收线路(7)之间，并且与电压源(9)相连，该电压源的输出阻抗比冷凝桥的阻抗小。
文档编号G01F23/296GK1751230SQ200480004517
公开日2006年3月22日 申请日期2004年2月12日 优先权日2003年2月24日
发明者谢尔盖·洛帕廷, 萨查·丹吉利科 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔两合公司