固定的振幅。更显著地，饱和的振动信号的振幅实现准确的和可靠的频率测量。与振动信号是正弦曲线的情况，尤其是振动信号具有小振幅的情况相比，方波(即饱和的振动信号)的过零点将更容易确定。
[0060]相反，示出的实施例中的增益级150的上部输出输出振动信号的非放大的版本(用在增益级150的上部输出处的正弦曲线符号代表)。增益级150的上部的正弦曲线输出随后在信号处理器156的第二输入162中被接收。增益级150的上部输出保留它的大体原始的形状。因此，振动信号能够由信号处理器156用来量化振动信号振幅。
[0061]在图中的计量器电子器件20被配置为通过针对将被测量的信息的每个片段以单独的方式修改振动信号来有利地处置大的动态范围差异。出于更好地测量振动信号的振幅和频率的目的，振动信号被分开并且使用振动信号的两个不同的版本来单独地测量振动信号振幅和振动信号频率。信号处理器156对基本上未改变的振动信号执行振幅测量。同时，信号处理器156接收饱和的振动信号并且信号处理器156使用饱和的振动信号执行频率测量。
[0062]通过使用信号处理器156的分离的输入通道(这在处理器156例如由普通的立体输入编解码器实施的情况下通常是可获得的)，能够从振动信号单独地和最佳地获得频率和振幅信息。能够获得频率和振幅信息而没有使用单个信号来获得信息的两个片段的缺点。结果，振动信号能够被修整以针对每个测量单独地最大化信号处理器156的灵敏度。
[0063]信号处理器156和增益级150改进了由振动传感器5产生的测量。针对振幅测量，信号处理器156能够有利地横跨更大得多的动态范围测量振幅，同时在比较更小的动态范围上测量振动信号频率。这允许使用仅仅单个增益级，而不要求多个增益级和切换电路。
[0064]有利地，信号处理器156能够测量振动信号的频率而不必预先选择增益，从而确保不管振动信号的振幅，只要它在信号处理器156的功能范围之内，能够产生稳定的振动信号频率测量。
[0065]有利地，频率信息仅仅具有单个驱动-拾取相位补偿算法要执行，从而消除由具有针对多个增益级的多个补偿创建的非线性。
[0066]有利地，饱和的频率信号的振幅是可预测的并且不受振动信号的振幅中的变化影响，从而使驱动振幅的归一化功能更容易。所有这些因素允许驱动信号的产生比现有技术多个增益级方案中的更稳定和可重复得多，同时也产生准确的振动信号振幅测量。
[0067]图7示出根据本发明的另一个实施例的振动传感器5。在这个实施例中，振动信号被提供给增益级150并且也被直接提供给信号处理器156的第二输入。
[0068]图8示出根据本发明的另一个实施例的振动传感器5 ο在这个实施例中，计量器电子器件20进一步包含缓冲器168。在这个实施例中，振动信号被提供给增益级150和缓冲器168。缓冲器168包含预定的第二增益K2。缓冲器168接收振动信号并且将振动信号传输给信号处理器156的第二输入162。
[0069]在一些实施例中的缓冲器168不放大振动信号(即预定的第二增益K产I)。替选地，在其他实施例中，缓冲器168可以提供不使振动信号饱和并且振动信号保持大体正弦的适度的放大(即预定的第二增益K2 >1)。应该理解的是预定的第二增益小于用于产生饱和的振动信号的预定的增益。
[0070]以上实施例的具体描述不是由发明人设想的在本发明范围之内的所有实施例的详尽的描述。实际上，本领域技术人员将认识到以上描述的实施例的某些元件可以被不同地组合或删除以创建进一步的实施例，并且这样的进一步的实施例落入本发明的范围和教导之内。对于本领域普通技术人员也将显然的是，以上描述的实施例可以全部或部分组合以创建在本发明的范围和教导之内的附加实施例。因此，应该从所附权利要求确定本发明的范围。
【主权项】
1.振动传感器(5)，包括: 振动元件(104)，被配置为产生振动信号；以及 计量器电子器件(20)，被耦合到振动元件(104)并且接收振动信号，其中计量器电子器件(20)包括: 增益级(150)，被耦合到振动元件(104)并且接收振动信号，其中增益级(150)以预定的增益放大振动信号以产生饱和的振动信号；以及 信号处理器(156)，被耦合到增益级(150)，其中信号处理器(156)的第一输入(161)接收所述饱和的振动信号并且从所述饱和的振动信号确定振动信号频率，并且其中信号处理器(156)的第二输入(162)接收振动信号并且从振动信号确定振动信号振幅。2.权利要求1的振动传感器(5)，其中所述饱和的振动信号包括大体方波振动信号。3.权利要求1的振动传感器(5)，其中信号处理器(156)的第二输入(162)被直接親合到振动元件(104)并且从振动元件(104)接收振动信号。4.权利要求1的振动传感器(5)，其中信号处理器(156)的第二输入(162)被耦合到增益级(150)并且经增益级(150)接收振动信号。5.权利要求1的振动传感器(5)，其中信号处理器(156)的第二输入(162)被親合到缓冲器(168)并且从缓冲器(168)接收所述振动信号，其中缓冲器(168)被耦合到振动元件(104)。6.权利要求1的振动传感器(5)，其中信号处理器(156)的第二输入(162)被親合到缓冲器(168)并且从缓冲器(168)接收振动信号，其中缓冲器(168)被耦合到振动元件(104)并且其中缓冲器(168)提供小于用于产生所述饱和的振动信号的预定增益的预定第二增益(K2)07.权利要求1的振动传感器(5)，其中信号处理器(156)被耦合到接口电路(136)，其中信号处理器(156)将振动信号振幅和振动信号频率提供给接口电路(136)用于传输到外部装置。8.权利要求1的振动传感器(5)，其中信号处理器(156)被耦合到驱动电路(138)，其中信号处理器(156)将振动信号振幅和振动信号频率提供给驱动电路(138)，其中驱动电路(138)使用振动信号振幅和振动信号频率产生驱动信号。9.权利要求1的振动传感器(5)，其中振动传感器(5)包括振动尖端传感器(5)并且其中振动元件(104)包括音叉结构(104)。10.一种操作振动传感器的方法，其中所述方法包括: 使用振动传感器的振动元件产生振动信号； 从振动信号确定振动信号振幅； 以预定的增益放大振动信号并且产生饱和的振动信号；以及 从所述饱和的振动信号确定振动信号频率。11.权利要求10的方法，其中所述饱和的振动信号包括大体方波振动信号。12.权利要求10的方法，进一步包括提供振动信号振幅和振动信号频率用于传输到外部装置。13.权利要求10的方法，进一步包括使用振动信号振幅和振动信号频率产生驱动信号。14.权利要求10的方法，其中振动传感器包括振动尖端传感器并且其中振动元件包括音叉结构。
【专利摘要】振动传感器（5）包含被配置为产生振动信号的振动元件（104）和被耦合到振动元件（104）并且接收振动信号的计量器电子器件（20），其中计量器电子器件（20）包含：被耦合到振动元件（104）并且接收振动信号的增益级（150），其中增益级（150）以预定的增益放大振动信号以产生饱和的振动信号；和被耦合到增益级（150）的信号处理器（156），其中信号处理器（156）的第一输入（161）接收所述饱和的振动信号并且从所述饱和的振动信号确定振动信号频率，并且其中信号处理器（156）的第二输入（162）接收振动信号并且从所述振动信号确定振动信号振幅。
【IPC分类】G01N11/16, G01F1/05, G01N9/00, G01F23/28
【公开号】CN105051517
【申请号】CN201380075333
【发明人】A.S.克拉维茨, C.B.麦卡纳利
【申请人】高准公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2013年4月3日
【公告号】WO2014163635A1