传感器的驱动信号的方法的实施例的最佳模式。为了教导发明原理的 目的，已经简化或省略了一些传统方面。本领域技术人员将认识到落入本描述的范围内的 从这些示例的变型。本领域技术人员将认识到，以下描述的特征可以以各种方式组合以形 成用于生成用于振动传感器的驱动信号的方法的多个变型。因此，下面描述的实施例不限 于以下描述的特定示例，而是仅通过权利要求及其等价物限制。
[0036] 图2示出了根据实施例的振动传感器5。振动传感器5可以包括振动元件104和 计量电子装置20,其中振动元件104通过一个或多个导线100耦合到计量电子装置20。在 一些实施例中，振动传感器5可以包括振动齿传感器或叉密度传感器(参见图3和随附的讨 论)。然而，应想到其它振动传感器，并且其在说明书和权利要求的范围内。
[0037] 可以至少部分地将振动传感器5浸入到将被表征的流体中。流体可以包括液体或 气体。替代地，流体可以包括多相流体，例如包括夹带气体、夹带固体、多个液体或其组合的 液体。一些示例性流体包括水泥浆、石油产品等。振动传感器5可以被安装在管或导管、槽、 容器或其它流体容器中。振动传感器5还可以被安装在歧管或类似结构中，以用于引导流 体流。然而，应想到其它安装布置且其在说明书和权利要求的范围内。
[0038] 振动传感器5操作以提供流体测量。振动传感器5可以为流体提供包括一个或多 个流体密度和流体粘度的流体测量，包括流动或不流动流体。振动传感器5可以提供流体 测量，包括流体质量流速率、流体体积流速率和/或流体温度。这个列表不是穷尽的，且振 动传感器5可以测量或确定其它流体特性。
[0039] 计量电子装置20可以经由一个或多个导线100向振动元件104提供电力。计量电 子装置20经由一个或多个导线100控制振动元件104的操作。例如，计量电子装置20可 以生成驱动信号，并将生成的驱动信号提供到振动元件104,其中振动元件104使用所生成 的驱动信号在一个或多个振动部件中生成振动。所生成的驱动信号可以控制振动元件104 的振动振幅和频率。所生成的驱动信号还可以控制振动持续时间和/或振动计时。
[0040] 计量电子装置20还可以经由一个或多个导线100接收来自振动元件104的一个 或多个振动信号。例如，计量电子装置20可以处理所述一个或多个振动信号，以生成密度 测量。计量电子装置20处理从振动元件104接收的一个或多个振动信号，以确定一个或多 个信号的频率。此外或另外，计量电子装置20处理一个或多个振动信号以确定流体的其它 特性，例如粘度或信号之间的相移，其可以被处理以确定例如流体流速率。应想到其它振动 响应特性和/或流体测量，并且其在说明书和权利要求的范围内。
[0041] 计量电子装置20还可以耦合到通信链路26。计量电子装置20可以通过通信链 路26传达振动信号。计量电子装置20还可以处理接收的振动信号以生成一个或多个测量 值，并可以通过通信链路26传达所述一个或多个测量值。另外，计量电子装置20可以通过 通信链路26接收信息。例如，计量电子装置20可以通过通信链路26接收命令、更新、操作 值或操作值变化、和/或编程更新或变化。
[0042] 图3示出了根据实施例的振动传感器5。在所示的实施例中，计量电子装置20通 过轴115耦合到振动元件104。轴115可以具有任何期望的长度。轴115可以是至少部分 地中空的。导线或其它导体可以在计量电子装置20和振动元件104之间延伸通过轴115。 计量电子装置20包括电路部件，例如接收器电路134、接口电路136以及驱动器电路138。 在所示的实施例中，接收器电路134和驱动器电路138直接耦合到振动元件104的导线。替 代地，计量电子装置20可以包括与振动元件104分离的部件或设备，其中接收器电路134 和驱动器电路138经由一个或多个导线100耦合到振动元件104。
[0043] 在所示的实施例中，振动传感器5的振动元件104包括音叉结构，其中振动元件 104至少部分地浸入在正被测量的流体中。振动元件104包括壳体105,其可以被附加到 另一结构，例如管、导管、槽、容器、歧管或任何其它流体处理结构。壳体105保持振动元件 104,而振动元件104维持至少部分暴露。振动元件104因此配置为浸入在流体中。
[0044] 在所示实施例中的振动元件104包括第一和第二齿112和114,其配置为至少部 分延伸到流体中。第一和第二齿112和114包括细长的元件，其可以具有任何期望的截面 形状。第一和第二齿112和114可以本质上至少部分为柔性或弹性的。振动传感器5还包 括对应的第一和第二压电元件122和124,其包括压电晶体元件。第一和第二压电元件122 和124分别邻近于第一和第二齿112和114定位。第一和第二压电元件122和124配置为 接触并机械地与第一和第二齿112和114交互。
[0045] 第一压电元件122与第一齿112的至少一部分接触。第一压电元件122还电耦合 到驱动器电路138。驱动器电路138向第一压电元件122提供生成的驱动信号。第一压电 元件122在经受所生成的驱动信号时扩展与收缩。因此，第一压电元件122可以交替地变 形，并以振动运动(参见虚线)使第一齿112从一侧到另一侧移位，以周期性往复方式扰动流 体。
[0046] 第二压电元件124被示出为耦合到接收器电路134,其产生对应于流体中第二齿 114的变形的振动信号。第二齿114的运动引起第二压电元件124生成对应的电振动信 号。第二压电元件124将振动信号传输到计量电子装置20。计量电子装置20包括接口电 路136。接口电路136可以配置为与外部设备通信。接口电路136传达一个或多个振动测 量信号并可以将确定的流体特性传达到一个或多个外部设备。计量电子装置20可以经由 接口电路136传输振动信号特性，例如振动信号的振动信号频率和振动信号振幅。计量电 子装置20可以经由接口电路136传输流体测量，尤其是例如流体的密度和/或粘度。应想 到其它流体测量，并且其在说明书和权利要求的范围内。另外，接口电路136可以从外部设 备接收通信，例如，包括用于生成测量值的命令和数据。在一些实施例中，接收器电路134 耦合到驱动器电路138,其中接收器电路134向驱动器电路138提供振动信号。
[0047] 驱动器电路138生成用于振动元件104的驱动信号。驱动器电路138可以修改所 生成的驱动信号的特性。振动元件104通常维持在谐振频率，其被周围流体所影响。驱动器 电路138包括开环驱动147。驱动器电路138可以使用开环驱动147来生成驱动信号，并将 所生成的驱动信号供应到振动元件104 (例如，到第一压电元件122)。在一些实施例中，开 环驱动147生成驱动信号以达到目标相位差Φ,，其在初始频率ω。开始。开环驱动147并 不基于来自振动信号的反馈进行操作。开环驱动147因此可以提供没有噪声的所生成的驱 动信号，并且不具有由于对振动信号进行滤波而引起的时延，如将在下面更详细地描述的。
[0048] 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。振动传感 器5被示出具有驱动器电路138。为了清晰起见，未示出接收器电路134和接口电路136。 驱动器电路138包括模拟输入滤波器138a和模拟输出滤波器138b，其与开环驱动147耦 合。模拟输入滤波器138a对振动信号进行滤波，并且模拟输出滤波器138b对所生成的驱 动信号进行滤波。
[0049] 开环驱动147包括模拟数字转换器147a，其耦合到相位检测器147b。相位检测器 147b耦合到信号生成器147c。还示出振动元件104,其包括第一压电元件122和第二压电 元件124。开环驱动147可以用数字信号处理器实现，其配置为执行采样、处理和生成信号 的一个或多个代码或程序。另外或替代地，开环驱动147可以用与数字信号处理器等耦合 的电子电路实现。
[0050] 由第一压电元件122提供的振动信号被发送到模拟输入滤波器138a。在振动信号 被模拟数字转换器147a采样之前，模拟输入滤波器138a对振动信号进行滤波。在所示实 施例中，模拟输入滤波器138a可以包括低通滤波器，其具有大约是开环驱动147的采样率 的一半的截止频率，然而可以采用任何适当的低通滤波器。可以通过无源部件提供低通滤 波器，例如电感器、电容器和电阻器，然而可以采用任何适当的分布或分立的部件，例如运 算放大器滤波器。
[0051] 模拟数字转换器147a可以对经滤波的振动信号进行采样，以形成采样的振动信 号。模拟数字转换器147a还可以对通过第二通道的所生成的驱动信号进行采样。采样可 以通过任何合适的采样方法。如可以认识到的，通过模拟数字转换器147a采样的所生成的 驱动信号不具有与振动信号相关联的噪声。所生成的驱动信号被提供到相位检测器147b。
[0052] 相位检测器147b可以比较经采样的振动和所生成的驱动信号的相位。相位检测 器147b可以是处理器，其配置为执行采样、处理和生成信号的一个或多个代码或程序，以 检测两个信号之间的相位差，其将在下面参考图5更详细地描述。仍然参考图4的实施例， 所述比较提供了经采样的振动信号和经采样的所生成驱动信号之间的测量相位差Φ^。
[0053] 将测量相位差<i>m与目标相位差Φ 1进行比较。目标相位差Φ 1是振