生成用于振动传感器的驱动信号的方法
【技术领域】
[0001] 下面描述的实施例涉及振动传感器，并且更特别地，涉及生成用于振动传感器的 驱动信号的方法。
【背景技术】
[0002] 振动传感器(例如，振动密度计和振动粘度计）通过检测在存在将被表征的流体的 情况下振动的振动元件的运动而操作。可以通过处理从与振动元件相关联的一个或多个运 动变换器接收的一个或多个振动信号来确定与流体相关联的属性(例如，密度、粘度、温度 等)。振动元件的振动通常受到与流体组合的振动元件的组合的质量、刚度和阻尼特性的影 响。
[0003] 图1示出了现有技术的振动传感器，其包括振动元件和与振动元件耦合的计量电 子装置。现有技术的振动传感器包括用于振动振动元件的驱动器以及响应于振动创建振动 信号的敏感元件（pickoff)。振动信号是连续时间或模拟信号。计量电子装置接收振动信 号，并处理振动信号以生成一个或多个流体特性或流体测量。计量电子装置确定振动信号 的频率和振幅两者。振动信号的频率和振幅还可以被进一步处理以确定流体的密度。
[0004] 现有技术的振动传感器使用闭环电路为驱动器提供驱动信号。驱动信号通常基于 接收的振动信号。现有技术的闭环电路修改或并入振动信号或振动信号的参数到驱动信号 中。例如，驱动信号可以是接收的振动信号的放大、调制或以其它方式修改的版本。接收的 振动信号因此可以包括使得闭环电路能够达到目标频率的反馈。使用该反馈，闭环电路递 增地改变驱动频率，且监控振动信号直到达到目标频率为止。
[0005] 流体的目标频率可以与驱动信号和振动信号之间的期望相位差相关。可以根据驱 动信号和振动信号之间的相位差是135°和45°情况下的频率来确定流体属性(例如，流 体的粘度和密度)。表示为第一相位差Φ1和第二相位差Φ 2的这些理想的相位差能够对 应于半功率或3dB频率。第一目标频率ω 1被定义为第一相位差φ 1为135°情况的频率。 第二目标频率ω2被定义为第二相位差Φ2为45°情况下的频率。在第二目标频率ω2处 进行的密度测量可以独立于流体粘度。因此，在第二相位差Φ2是45°的情况下进行的密 度测量可以比在其它相位差处进行的密度测量更准确。
[0006] 闭环方法通常测量振动信号的频率以确定将驱动信号频率移动多少来达到第二 相位差Φ 2。使用测量频率，测量频率和相位之间的关系被用来确定在驱动信号和振动信 号之间是否存在45°的相位差。然而，测量流体属性的闭环方法具有一些相关联的问题。 例如，必须首先测量振动信号的频率以获得振动信号和驱动信号之间的期望相位差。这可 能是有问题的，因为振动信号可能相对于噪声非常小。因此，根据振动信号测量频率需要滤 波。此滤波可能引起频率测量的延迟，这可能引起驱动控制算法的不稳定。另外，在振动信 号中的任何未经滤波的噪声将在驱动信号中再生。驱动信号中的噪声可能引起驱动不稳定 以及频率测量的不准确。
[0007] 因此，存在对一种用于生成用于振动传感器的驱动信号的方法需要，其不要求与 闭环方法相关联的频率测量。
【发明内容】
[0008] 提供了一种生成用于振动传感器的驱动信号的方法。根据实施例，所述方法包括： 振动被配置成提供振动信号的振动元件；用接收器电路从振动元件接收振动信号。所述方 法还包括：用耦合到接收器电路和振动元件的驱动器电路生成振动振动元件的驱动信号； 以及比较所生成的驱动信号的相位与振动信号的相位。
[0009] 提供一种振动传感器。根据实施例，所述振动传感器包括：振动元件，其被配置成 提供振动信号；接收器电路，其从所述振动元件接收所述振动信号；以及驱动器电路，其耦 合到所述接收器电路和所述振动元件。所述驱动器电路配置成：生成振动所述振动元件的 驱动信号；以及比较所生成的驱动信号的相位与振动信号的相位。
[0010] 方而 根据一个方面，一种生成用于振动传感器（5)的驱动信号的方法（600)包括：振动被配 置成提供振动信号的振动元件（104、510 );用接收器电路（134 )从振动元件（104、510 )接收 振动信号；用耦合到接收器电路（134)和振动元件（104、510)的驱动器电路（138)生成振动 振动元件（104、510)的驱动信号；并且比较所生成的驱动信号的相位与振动信号的相位。
[0011] 优选地，比较所生成的驱动信号的相位与振动信号的相位包括：比较经采样的所 生成的驱动信号与经采样的振动信号。
[0012] 优选地，所述方法（600)还包括：从经采样的所生成的驱动信号和经采样的振动 信号中的至少一个去除至少一个频率分量。
[0013] 优选地，比较经采样的所生成的驱动信号与经采样的振动信号包括：执行所述经 采样的所生成的驱动信号和经采样的振动信号的相关。
[0014] 优选地，比较经采样的所生成的驱动信号与经采样的振动信号包括：使经采样的 所生成的驱动信号和经采样的振动信号中的一个共辄；以及使经采样的所生成的驱动信号 和经采样的振动信号中共辄的一个与经采样的所生成的驱动信号和经采样的振动信号中 非共辄的一个相乘。
[0015] 优选地，比较所生成的驱动信号的相位与振动信号的相位包括：确定所生成的驱 动信号的相位和振动信号的相位之间的测量相位差Φ^;以及比较测量相位差Φ "与目标相 位差，以确定测量相位差是否处在目标相位差Φ t。
[0016] 优选地，所述方法（600)还包括：当测量相位差（^处在目标相位差Φ 3寸，测量流 体的密度。
[0017] 优选地，所述方法（600)还包括：根据所生成的驱动信号的相位与振动信号的相 位的比较来确定命令频率ω ;将所述命令频率ω提供到信号生成器（147c);以及用所述信 号生成器（147c)生成在所述命令频率ω下的驱动信号。
[0018] 优选地，其中用信号生成器（147c)生成在所述命令频率ω下的驱动信号的所述 方法（600)包括：用驱动合成器（544)形成合成的驱动信号；以及用数字模拟转换器（534) 将所述合成的驱动信号转换成所生成的驱动信号。
[0019] 根据一个方面，一种振动传感器（5)包括：振动元件（104、510)，其被配置成提供 振动信号；接收器电路（134)，其从所述振动元件（104)接收所述振动信号；以及驱动器电 路（138)，其耦合到所述接收器电路（134)和所述振动元件（104)，所述驱动器电路（138)被 配置成：生成振动所述振动元件（1〇4、510)的驱动信号；以及比较所生成的驱动信号的相 位与振动信号的相位。
[0020] 优选地，所述驱动器电路（138)被配置成：比较经采样的所生成的驱动信号与经 采样的振动信号。
[0021] 优选地，所述驱动器电路（138)还被配置成：从经采样的所生成的驱动信号和经 采样的振动信号中的至少一个去除至少一个频率分量。
[0022] 优选地，所述驱动器电路（138)还被配置成：执行所述经采样的所生成的驱动信 号和经采样的振动信号的相关。
[0023] 优选地，所述驱动器电路（138)还被配置成：使经采样的所生成的驱动信号和经 采样的振动信号中的一个共辄；以及使经采样的所生成的驱动信号和经采样的振动信号中 共辄的一个与经采样的所生成的驱动信号和经采样的振动信号中非共辄的一个相乘。
[0024] 优选地，所述驱动器电路（138)包括相位检测器（147b、542)，其配置为：确定所生 成的驱动信号的相位和振动信号的相位之间的测量相位差Φ^;以及比较测量相位差Φ "与 目标相位差<i>t，以确定测量相位差<i>m是否处在目标相位差Φ t。
[0025] 优选地，所述驱动器电路（138)还配置为：当测量相位差（K处在目标相位差Φ t 时，测量流体的密度。
[0026] 优选地，所述驱动器电路（138)包括：相位检测器（147b、542)和信号生成器 (147c)，其中：所述相位检测器（147b)配置为根据所生成的驱动信号的相位与振动信号的 相位的比较来确定命令频率ω ;并且将所述命令频率ω提供到信号生成器（147c);以及信 号生成器（147c)配置为生成在所述命令频率ω下的驱动信号。
[0027] 优选地，所述信号生成器（147c)包括：驱动合成器（544)，配置为形成合成的驱动 信号；以及数字模拟转换器（534)，配置为将所述合成的驱动信号转换为所生成的驱动信 号。
【附图说明】
[0028] 在所有附图上，相同的参考数字表示相同的元件。应该理解的是，附图不必按比 例。
[0029] 图1示出了现有技术的振动传感器，包括振动元件和与振动元件親合的计量电子 装置。
[0030] 图2示出了根据实施例的振动传感器5。
[0031] 图3示出了根据实施例的振动传感器5。
[0032] 图4示出了具有驱动器电路138的更详细表示的振动传感器5的框图。
[0033] 图5示出了根据实施例的振动传感器5的框图500。
[0034] 图6示出了根据实施例的生成驱动信号的方法600。
【具体实施方式】
[0035] 图2-6以及后面的描述描绘了特定的示例以教导本领域技术人员如何实现并使 用用于生成用于振动