用于测量设备的测量设备电子系统以及用于检查测量设备的方法

用于测量设备的测量设备电子系统以及用于检查测量设备的方法
【专利摘要】一种测量设备电子系统包括处理器以及两个时钟信号发生器（TG1，TG2）。时钟信号发生器（TG1）用于：产生具有标称地恒定的时钟频率fclk0_SOLL的时钟周期信号（clk0），所述时钟周期信号来为处理器计时；以及，产生参考时钟信号（clk1），其取决于工作时钟信号（clk0）并且具有标称地恒定的时钟频率fclk1_SOLL，其比时钟周期信号的时钟频率fclk0_SOLL小预定倍。时钟信号发生器（TG1）用于产生第二参考时钟信号（clk2），该第二参考时钟信号（clk2）独立于时钟周期信号（clk0），并且具有标称地恒定的时钟频率fclk2_SOLL，其比时钟周期信号的时钟频率fclk0_SOLL小预定倍。基于该两个独立的参考时钟信号（clk1，clk2），可以在测量设备电子系统或使用其形成的测量设备的运行期间确定如果存在的频率差Δf。频率差Δf表示在第一参考时钟信号的当前时钟频率和第二参考时钟信号的当前时钟频率之间的差，并且由此，表示用于当前时钟频率fclk0__IST相对于时钟周期信号的标称预定的时钟频率fclk0_SOLL的偏离的度量。
【专利说明】用于测量设备的测量设备电子系统以及用于检查测量设备的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量设备(特别是作为工业测量和自动化技术和/或电子测量设备的测量和/或开关设备实施的测量设备)的测量设备电子器件，并且涉及这样的测量设备。而且，本发明涉及一种用于验证这样的测量设备的方法。
【背景技术】
[0002]在工业过程测量技术中，特别是还与用于通过使用化学、物理或生物过程来从原始或起始材料生产产品的化学处理或过程的自动化和/或工业工厂的自动化控制相关，应用在过程附近安装的电测量设备，即，所谓的现场设备，诸如科里奥利质量流量测量设备、密度测量设备、磁感应流量测量设备、涡流流量测量设备、超声波流量测量设备、热质量流量测量设备、压力测量设备、料位测量设备等，它们用于产生表示过程变量的测量值以及最终表示这些测量值的测量值信号一在给定的情况下，也产生数字测量值信号。在各种情况下要记录的过程变量可以根据应用例如是在诸如管道或罐的对应的容器中传输或容纳的液体、粉末状的介质、气化介质或气体介质的质量流量、密度、粘度、料位、限制水平或类似物。
[0003]为了记录相应的过程变量，上述类型的测量设备在各种情况下包含对应的物理至电或化学至电测量变换器。它很多时候被插入在包含介质的相应的容器的壁中或传送介质的相应的线一例如管线一的路线内，并且用于产生与要记录的过程变量对应的至少一个对应的电测量信号。为了处理测量信号，测量变换器进一步与测量设备内部的操作和评估电路连接，该电路被设置在测量设备的测量设备电子器件中，并且用于进一步处理或评估至少一个测量信号，以及用于产生对应的测量值信号。后者在所讨论的类型的现代测量设备的情况下通常是通过由对应的时钟信号计时的处理器被形成，该处理器例如是微处理器和/或数字信号处理器(DSP)。在除了别的之外的下述对比文件中描述了这样的测量设备或测量变换器的示例，并且特别地也描述了涉及它们的应用和操作的细节:DE10041166、DE-A102005032808、DE-A3711754n、DE-A3934007、DE-A4412388、EP-A1058093、EP-A1147463、EP-A1158289、EP-A1197732、EP-A1669726、EP-A525920、EP-A591926、EP-A866318、EP-A926473、EP-A984248、US-A2004/0117675、US-A2005/0139015、US-A2006/0096390, US-A2006/0112774、US-A2006/0120054, US-A2006/0161359、US-A2006/0179956、US-A2007/0217091, US-A2009/0000392, US-A2009/0038406、US-A2009/0277281、US-A2010/0095784, US-A2010/0236338、US-A2010/0242623、US-A2010/0242624、US-A2010/0255796、US-A3, 878，725、US-A4, 308，754、US-A4, 317，116、US-A4, 468，971、US-A4, 524，610、US-A4, 574，328、US-A4, 594，584、US-A4, 617，607、US-A4, 656，353、US-A4, 716，770、US-A4, 768，384、US-A4, 777，833、US-A4, 801，897、US-A4, 850，213、US-A4, 879，911、US-A4, 926，340、US-A5, 009，109、US-A5, 024，104、US-A5050439、US-A5, 052, 230、US-A5, 065, 152、US-A5, 068, 592、US-A5, 131，279、US-A5, 207, 101、US-A5, 231，884、US-A5, 359，881、US-A5, 363，341、US-A5, 416，723、US-A5, 469，748、US-A5, 535，243、US-A5, 602，345、US-A5, 604，685、US-A5, 672，975、US-A5, 687，100、US-A5, 706, 007、US-A5, 731，527、US-A5, 742，225、US-A5, 742，225、US-A5,796，011、US-A5804741、US-A5, 869，770、US-A5,959，372、US-A6, 006, 609、US-A6, 014，100、US-A6, 051，783、US-A6, 073，495、US-A6, 140，940、US-B6, 236，322、US-B6, 269，701、US-B6, 285，094、US-B6, 311，136、US-B6, 352，000、US-B6, 366，436、US-B6, 397，683、US-B6, 476，522、US-B6, 480, 131、US-B6, 487，507、US-B6, 512，358、US-B6, 513，393、US-B6, 535，161、US-B6, 539，819、US-B6, 556，447、US-B6, 574，515、US-B6, 577，989、US-B6, 640, 308、US-B6, 662，120、US-B6, 666，098、US-B6, 769，301、US-B6, 776，053、US-B6, 799，476、US-B6, 840，109、US-B6, 854，055、US-B6, 920，798、US-B7, 017, 424、US-B7, 032, 045、US-B7, 073, 396、US-B7, 075, 313、US-B7, 133，727、US-B7, 134，348、US-B7, 200，503、US-B7, 360，451、W0-A00/14485、W0-A00/36379、W0-A00/48157, W0-A01/02816、W0-A02/086426、W0-A02/103327、W0-A02/45045、W0-A03/048874, W0-A2006/073388, W0-A2008/003627, W0-A2011/011255, TO-A88/02476、W0-A88/02853 或 TO-A95/16897。
[0004]在大量所讨论的类型的测量设备的情况下，为了产生测量信号，通过至少有时被操作和评估电路产生的驱动器信号以下述方式在运行期间驱动测量变换器，使得测量变换器至少间接地或经由直接接触介质、实际上直接地以适合于测量的方式在介质上的探头来作用于介质，以便与要记录的测量变量对应地在那里引起对应的反应。在这样的情况下，可以例如关于电流水平、电压水平和/或频率对应地控制驱动器信号。被引用为用于作为在介质中对应地转换电驱动器信号的这样的主动测量变换器的示例的特别是用于测量至少有时流动的介质的流量测量变换器，例如:具有由驱动器信号操作并且产生磁场的至少一个线圈或者由驱动器信号驱动的至少一个超声波发送器的测量变换器；或者，用于测量和/或监控在容器中的料位的料位和/或限制水平变换器，诸如测量变换器，其具有自由辐射的微波天线、具有高包线或具有振动浸没元件。
[0005]而且，所讨论的类型的设备具有至少一个壳体，该壳体具有至少一个通常压力密闭和/或防爆的封闭室，该封闭室容纳所述设备的电气、电子和/或机电部件和/或组件，例如，所述运行和评估电路的部件。因此，为了容纳测量设备电子器件，所述类型的测量设备通常包括比较坚固的、特别是耐冲击性的、耐压力的和/或耐风雨的电子器件壳体。这可以被布置得一如例如在US-A6，397，683或者W0-A00/36379中提供一从测量设备移除，并且仅经由软线与其连接；然而，它可以一如例如在EP-A903651或EP-A1008836中所示一也被直接布置在测量变换器上或在变换器的测量变换器壳体上，该壳体独立地容纳测量变换器。在给定的情况下，电子器件壳体可以因此如例如在EP-A984248、US-A4, 594，584、US-A4, 716, 770或US-A6，352, 000中所示，也用于容纳测量变换器的一些机械部件，诸如在机械作用下可操作地变形的膜、杆、套管或管状变形或振动元件；对此也比较前述的US-B6, 352，000 或 US-A6, 051，783。
[0006]在测量设备的情况下，相应的测量设备电子器件通常经由对应的电线电连接到上级的电子数据处理系统，该系统通常被布置得与相应的设备在空间上分离，并且通常也在空间上分布，其中，由相应的测量设备产生的测量值通过对应地承载这些测量值的测量值信号被迅速地转发到这个数据处理系统。所述类型的电子设备通常另外通过在上级数据处理系统内提供的数据传输网络彼此连接并且/或与对应的电子过程控制器连接，该对应的电子处理控制器例如是现场安装的可编程逻辑控制器或在遥控室中安装的过程控制计算机，向该电子过程控制器转发通过测量设备产生并且被数字化和对应地适当编码的测量值。通过这样的过程控制计算机，所发送的测量值可以例如在监视器上作为对应的测量结果被进一步处理和可视化，和/或被转换为实施为诸如磁阀、电动机等的致动设备的其他现场设备的控制信号。因为现代的测量装置通常也可以被直接地监控并且在给定的情况下被控制和/或可以被这样的控制计算机配置，所以相关联的操作数据经由上述的传输网络同样以对应的方式被发送到测量设备，该传输网络通常是数据传输网络，它们关于传输物理和/或传输逻辑是混和的。因此，数据处理系统通常也用于调整一例如，适当地数字化一与下游数据传输网络的要求对应的、由测量设备传递的测量值信号，并且在给定的情况下，将该信号转换为对应的电报，和/或现场评估它。为了这样的目的，在这样的数据处理系统中，提供了与相应的连接线电耦合的评估电路，它们预处理和/或进一步处理以及如果需要则适当地转换从相应的测量和/或转换设备接收的测量值。至少部分地服务于在这样的工业数据处理系统中的数据传输的是现场总线，特别是串行现场总线，诸如FOUNDATIONFIELDBUS、RACKBUS - RS485、PR0FIBUS等，或者例如也是基于以太网标准的网络以及对应的、通常被综合地标准化的传输协议。
[0007]除了用于处理和转换由相应地连接的测量设备传递的测量值所需的评估电路之夕卜，这样的上级数据处理系统通常也具有用于向连接的测量和/或转换设备提供电能的电源电路。因此，这样的电源电路对于相应的测量设备电子器件提供对应的电源电压(在给定的情况下，被连接的现场总线直接地馈送)，并且驱动通过与其连接的电线以及通过相应的测量设备电子器件流动的电流。在这样的情况下，例如，在每种情况下，供电电路可以精确地与一个测量设备相关联，并且与关联于相应的测量设备的评估电路一起一例如，被混和以形成对应的现场总线适配器一被容纳在共享的电子器件壳体中，该壳体例如被实施为帽式导轨(hatrail)模块。然而，同样很通常的是，在每种情况下将供电电路和评估电路容纳于在给定的情况下在空间上彼此远离的、独立的电子器件壳体中，并且对应地经由外部线路将这些彼此导线连接。
[0008]如所述，除了别的之外，在前述的EP-Al 197732或US-A2009/0000392中，所讨论的类型的测量设备有时被测试一如果它在操作测量设备的用户的刺激下和/或因为监督通过该测量设备形成的测量点的当局之一的要求一关于是否仍然可靠地实现所需的测量精度或在本说明书中描述的测量精度或者该测量设备是否一例如，作为测量变换器磨损和/或测量设备电子器件的老化的结果一不再足够精确地或不再以充分可再现的方式进行测量。
[0009]测量设备电子器件在其测量功能的随后验证或通过测量设备产生的测量值的等同的随后验证的环境中的这样的测试，在传统测量设备的情况下通过经由服务接口连接到测量设备电子器件的对应地被证明的外部测试设备定期地发生，其中，该外部测试设备用于在测量设备电子器件的、用于测量变换器的相应的测量信号的输入处施加与至少一个测量信号对应的至少一个限定的测试信号。通过该测试信号，可以因此在每种情况下模拟测量变换器的特定行为，并且因此模拟用于否则要记录的测量变量的对应的特定测量值。与其相关联，通过测量设备电子器件，可以因此产生与相应的测试信号对应的测试测量值，并且将其与用于与相应的测试信号对应的测试测量值的规格作比较。如果测试测量值相对于该规格偏离小于可允许的最高容差，则测量设备电子器件并且因此测量设备已经通过这些测试，并且因此，测量设备电子器件被对应地验证和允许进一步的操作。
[0010]特别在下述情况下可看到用于测试测量设备电子器件的这样的方法的一个缺点:为了其性能，必须中断测量设备的正常的测量操作，并且因此，必须在该测试的持续期间将从测量点监控的工厂的部分停止运行。而且，这样的测试要求特殊的、通常很昂贵的测试设备，该设备必须重复地经历很复杂的重新校准。而且，仅通过对应地培训和允许的检查者来定期执行这种测试。

【发明内容】

[0011]考虑到上面的情况，本发明的目的是改进用于测试所讨论的类型的测量设备的方法，特别是分别基于时间(例如，传播时间)和/或频率或相位角测量来产生用于化学或物理测量变量的测量值，以改善这样的测量设备的测量设备电子器件，其目标是:可以至少部分地利用测量设备的“板上”装置，事实上以最大可能的程度，进行测量设备电子器件的所述测试，特别是在相应的测量设备电子器件的测量功能的验证和/或利用其产生的测量值的验证的环境中，而不中断正常的测量操作。
[0012]为了实现该目的，本发明在于一种用于测量设备的测量设备电子器件，其中，所述测量设备电子器件包括:处理器，诸如实施为微处理器或数字信号处理器的处理器；第一时钟信号发生器，例如，通过石英振荡器和/或通过PLL电路和/或通过FLL电路形成的第一时钟信号发生器，用于产生对所述处理器计时的工作时钟信号，所述工作时钟信号具有标称地恒定的时钟频率，并且用于产生第一参考时钟信号，所述第一参考时钟信号取决于所述工作时钟信号并且具有标称地恒定的时钟频率，所述第一参考时钟信号的标称地恒定的时钟频率比所述工作时钟信号的时钟频率小预定因子；以及，第二时钟信号发生器，例如，通过石英振荡器形成和/或通过PLL电路形成和/或通过FLL电路形成的第二时钟信号发生器，用于产生第二参考时钟信号，所述第二参考时钟信号独立于所述工作时钟信号，并且例如作为所述工作时钟信号的参考，并且具有标称地恒定的时钟频率，所述第二参考时钟信号的标称地恒定的时钟频率比所述工作时钟信号的时钟频率小预定因子。
[0013]而且，本发明在于一种测量设备，用于测量在诸如管线或水道的线路或诸如罐或桶的容器中传送的介质的至少一个物理和/或化学测量变量，其中，这个测量设备包括这样的测量设备电子器件以及与所述测量设备电子器件电耦合的测量变换器，其中，这个测量变换器用于将所述至少一个测量变量转换为取决于其的至少一个测量信号。
[0014]而且，本发明也在于一种方法，用于测试这样的测量设备，例如，用于验证其测量设备电子器件的测量功能和/或用于验证通过所述测量设备产生的测量值，其中，所述方法包括步骤如下:
[0015]通过所述第一时钟信号发生器产生所述工作时钟信号，并且利用使用所述工作时钟信号来为所述处理器计时；
[0016]通过所述第一时钟信号发生器来产生所述第一参考时钟信号；
[0017]通过所述第二时钟信号发生器来产生所述第二参考时钟信号；[0018]通过所述处理器来例如基于所述至少一个测量信号以及基于作为用于所述至少一个测量信号或所述测量值的时间基础和/或频率基础的所述工作时钟信号来产生表示所述至少一个测量变量的所述测量值；
[0019]确定频率差,所述频率差表示在所述第一参考时钟信号的即时时钟频率和所述第二参考时钟信号的即时时钟频率之间的差；并且
[0020]产生错误报告，所述错误报告用信号通知所述两个时钟信号发生器的至少一个正在传递具有即时时钟频率的参考时钟信号，所述即时时钟频率相对于分别对其预定的标称时钟频率偏离预定程度，和/或，如果所述第一和第二参考时钟信号的所述即时时钟频率彼此偏离超过预定程度，所述错误报告用信号通知通过所述处理器确定的测量值错误或不可靠超过预定程度。
[0021]根据本发明的测量设备电子器件的第一实施例，假设为了产生所述第一参考时钟信号，所述第一时钟信号发生器具有用于所述工作时钟信号的分频器。
[0022]根据本发明的所述测量设备电子器件的第二实施例，假设为了产生所述工作时钟信号，所述第一时钟信号发生器具有用于所述第一参考时钟信号的倍频器，例如，通过PLL电路和/或通过FLL电路形成的倍频器。
[0023]根据本发明的所述测量设备电子器件的第三实施例，假设所述第一参考时钟信号的时钟频率例如以下面的方式与所述第二参考时钟信号的时钟频率不同:所述第一参考时钟信号的时钟频率小于所述第二参考时钟信号的时钟频率。
[0024]根据本发明的所述测量设备电子器件的第四实施例，假设基于所述第一参考时钟信号以及基于所述第二参考时钟信号来配置所述处理器，以检测所述两个时钟信号发生器的至少一个是否正在传递具有即时时钟频率的参考时钟信号，所述即时时钟频率从分别对于其预定的所述标称时钟频率偏离预定程度。进一步发展本发明的这个实施例，所述处理器进一步被配置为利用所述两个参考时钟信号来产生例如以警报形式的报告，所述报告用信号通知所述两个时钟信号发生器的至少一个正在传递参考时钟信号，所述参考时钟信号具有从分别对于其预定的所述标称时钟频率偏离的即时时钟频率。
[0025]根据本发明的所述测量设备电子器件的第五实施例，假设所述处理器被配置为确定即时频率差Af，所述即时频率差被定义为在所述第一参考时钟信号的即时频率和所述第二参考时钟信号的即时频率之间的差。进一步发展本发明的这个实施例，所述处理器被进一步配置为将所确定的即时频率差与对于其可预定的阈值作比较，所述阈值表示最大可允许的频率差。这例如也以下述方式出现:如果所确定的即时频率差超过所述阈值，则所述处理器产生例如以警报形式的报告，所述报告用信号通知所述两个时钟信号发生器的至少一个正在传递参考时钟信号，所述参考时钟信号具有与分别对于其预定的标称时钟频率不同的时钟频率。例如，所述处理器可以基于通过所述第一参考时钟信号的即时时钟频率和所述第二参考时钟信号的即时时钟频率而形成的信号频率差，和/或基于通过所述第一时钟信号的即时时钟频率和所述第二时钟信号的即时时钟频率来形成的频率商来确定所述即时频率差。
[0026]根据本发明的所述测量设备电子器件的第六实施例，假设在相同的操作温度下的未被干扰的、稳态操作的情况下容纳所述两个一例如，等同构造的一时钟信号发生器。
[0027]根据本发明的所述测量设备电子器件的第七实施例，假设所述第一时钟信号发生器被布置在诸如电路板的基板上，所述基板至少关于其热膨胀系数等同于其上布置了所述第二时钟信号发生器的、诸如电路板的基板。
[0028]根据本发明的所述测量设备电子器件的第八实施例，假设所述第一时钟信号发生器和所述第二时钟信号发生器被布置在诸如电路板的同一个基板上。
[0029]根据所述测量设备电子器件的第一进一步发展，所述测量设备电子器件进一步包括:非易失性数据存储器，用于测量和/或操作通过所述测量设备电子器件产生的数据。
[0030]根据所述测量设备电子器件的第二进一步发展，所述测量设备电子器件进一步包括:计数器，所述计数器被所述两个参考时钟信号之一控制，并且具有用于另一个参考时钟信号，即，不控制所述计数器的参考时钟信号的计数输入。
[0031]根据所述测量设备电子器件的第二进一步发展的第一实施例，假设在所述计数输入处存在的参考时钟信号是其时钟频率大于另一个参考时钟信号、即用于控制所述计数器的参考时钟信号的所述时钟频率的那个参考时钟信号。
[0032]根据所述测量设备电子器件的第二进一步发展的第二实施例，假设控制所述计数器的所述参考时钟信号的时钟频率确定计数间隔，在所述计数间隔内，所述计数器计数在例如以I开始的所述计数输入处存在的所述参考时钟信号的时钟信号。
[0033]根据所述测量设备电子器件的第二进一步发展的第三实施例，假设基于由所述计数器传递的、在所述计数输入处存在的所述参考时钟信号的时钟信号的计数结果来配置处理器以检测所述两个时钟信号发生器的至少一个是否正在传递具有即时时钟频率的参考时钟信号，所述即时时钟频率从分别对于其预定的标称时钟频率偏离预定程度。
[0034]根据本发明的测量设备的第一实施例，假设所述测量设备电子器件的处理器被配置为利用所述工作时钟信号作为参考一例如，作为时间基础一以及利用所述至少一个测量信号来确定表示所述至少一个测量变量的测量值。
[0035]根据本发明的测量设备的第二实施例，假设所述测量设备是以基于时间和/或基于频率的方式来进行测量的测量设备，例如，科里奥利质量流量测量设备、超声波流量测量设备、涡流流量测量设备、超声波料位测量设备或微波料位测量设备。
[0036]根据本发明的所述方法的第一实施例，这进一步包括步骤:在所述测量设备电子器件的非易失性数据存储器中存储所确定的频率差。进一步发展本发明的方法的这个实施例，进一步使得在所述非易失性数据存储器中存储了声明所述频率差的确定的时间点的数据一例如，以日和一日中的时间的形式的数据。
[0037]根据本发明的所述方法的第二实施例，这进一步包括步骤:在所述测量设备电子器件的非易失性数据存储器中存储所述错误报告。进一步发展本发明的方法的这个实施例，进一步使得在所述非易失性数据存储器中存储了声明所述错误报告的产生的时间点的数据一例如，以日和一日中的时间的形式的数据。
[0038]本发明的基本思想是通过借助于另一个时钟信号发生器关于这样的时钟信号发生器的运行能力监控为最后传递所述测量值的所述处理器计时的时钟信号发生器，来测试所讨论的类型的测量设备的测量功能，其中借助于两个，但是尽管如此标称地具有固定的频率关系的时钟信号发生器彼此独立地产生的(参考)时钟信号被检查关于它们的即时频率差是否一并且在给定的情况下到什么程度一偏尚标称地预定的频率差，并且因此一到所存在的程度一可以很可靠地估计所述工作时钟信号的即时时钟频率从对其标称地确定的所述时钟频率的偏离。经由这样的所述即时频率差与对于其预定的所述标称值的反复地执行的比较，可以很快地检测并且对应地迅速用信号通知或者也例如通过对应的标注来在“板上”非易失性数据存储器中可跟踪地归档一在给定的情况下使用日期和一日中的时间来标注一对于测量的期望精度太高的所述频率差的漂移，在所述频率差的情况下，因此，关注所述两个时钟信号发生器之一的恒定操作的干扰和在这个方面的基于由所述一个时钟信号发生器产生的所述工作时钟信号确定的所述测量值的对应的不精确。
【专利附图】

【附图说明】
[0039]现在基于附图更详细地描述本发明及其其他有益实施例，在附图的图中呈现了实施例的示例。在所有的图中为相同的部分提供相同的附图标记；当因为简明的原因而如此要求时或当它否则看起来可感知时，在随后的图中省略已经描述的附图标记。其他有益实施例或另外的发展，特别是初始仅单独地描述的本发明的方面的组合进一步从附图的图以及也从所附权利要求本身变得显然。
[0040]附图的图示出如下:
[0041]图la、b是在不同的侧视图中的、用于在管线中流动的介质的工业测量和自动化技术的测量设备一在此被实施为紧凑测量设备；
[0042]图2以框图的方式示意地示出了测量设备电子器件，特别是适合于根据图la、lb的测量设备的测量设备电子器件，并且测量变换器与其连接；
[0043]图3a、3b以部分截面和透视图示出了振动类型的测量变换器，特别是适合于根据图la、lb的测量设备的测量变换器，其具有在运行期间振动的测量管；并且
[0044]图4是电路部分，特别是适合于在根据图2的测量设备电子器件中实现的电路部分，分别用于验证所述测量设备电子器件，具有两个时钟信号发生器、用于通过该两个时钟信号发生器产生的(参考)时钟信号的计数器和用于将由计数器传递的计数结果与对于其预定的参考值作比较的比较器。
【具体实施方式】
[0045]图1示意地示出了特别适合于在工业测量和自动化技术中应用的测量设备的一个实施例的示例。测量设备用于测量在诸如管线或水道的介质传输线中传送或在诸如罐或水道的容器中可容纳的诸如粉末、低粘度液体、高粘度糊状物和/或气体等的介质的至少一个物理和/或化学测量变量，并且可以例如如在此所示被实现为在线测量设备，即，能够插入管线(未示出)的路线内的测量设备。测量变量可以因此例如是在管线中流动的介质、诸如液体、粉末、气体等的介质的质量流率或总质量流量，或者也可以例如是在罐中的液体的液位。替代地或补充地，测量变量也可以例如是上述类型的介质的密度P和/或粘度η ο
[0046]为了记录该至少一个测量变量，测量设备包括:测量变换器碼，该测量变换器碼与要测量的介质交互，并且该测量变换器MW在此能够被插入管线(未示出)的路线内，并且要测量的介质在运行期间流过该测量变换器MW，并且该测量变换器MW用于将至少一个测量变量转换为取决于其的至少一个测量信号；以及，与该测量变换器MW电耦合的测量设备电子器件ΜΕ，用于启动测量变换器，并且用于评估由测量变换器传递的测量信号，例如，取决于至少一个测量变量的至少一个测量信号。在这样的情况下，特别使得测量设备被实现为以基于时间和/或基于频率的方式测量的测量设备，即，基于至少一个测量信号的选择的参考值的测量的频率、测量时间段、测量相位角和/或测量时间间隔来确定测量值的测量设备；因此，例如，科里奥利质量流量测量设备、超声波流量测量设备、涡流流量测量设备、超声波料位测量设备、微波料位测量设备或具有振动浸没元件的料位限制开关。以对应的方式，测量变换器可以例如是:超声波测量变换器，用于记录与在线路中流动的流体的流速相关或与在容器中容纳的填充物质的料位相关的超声波的回波传播时间；涡流频率变换器，用于记录与在线路中流动的流体的流速相关的卡门旋涡脱落频率；具有天线或高包(Goubau )线的微波模块，用于记录与在容器中容纳的填充物质的料位相关的电磁微波的回波传播时间；或者，具有振动测量管的振动类型的测量变换器，用于记录与流过测量管的介质的质量流率相关的所述测量管的局部振动的相移，和/或用于记录与位于测量管中的介质的密度相关的振动频率。
[0047]图2以框图的方式进一步示意地图示了具有测量设备电子器件的、所讨论的类型的测量设备一例如，在运行期间被经由连接电缆和/或通过内部能量存储器供应电能的测量设备一和与其连接的测量变换器的一个实施例的示例，该测量变换器在此例如被实施为具有能够被插入管线的路线内的至少一个测量管的振动类型的测量变换器，在运行期间被要测量的介质流过，并且被引起振动。该测量设备电子器件包括驱动器电路Exc，用于启动测量变换器，在此被称为测量管的主动激励的振动；以及，测量和评估电路μ C，用于处理测量变换器MW的至少一个测量信号-该至少一个测量信号在此被实施为表示至少一个测量管的振动的振荡信号-即，该通过由工作时钟信号clkO计时的至少一个处理器形成的测量和评估电路μ C。在运行期间，该测量和评估电路μ c利用作为参考一例如作为时间基础或频率标准一的工作时钟信号clko和至少一个测量信号来传递表示诸如即时质量流率或在特定时间间隔上总质量流量的至少一个测量变量的测量值。该至少一个处理器可以通过微处理器和/或通过数字信号处理器(DSP)被形成，如在所讨论的类型的现代测量设备或测量设备电子器件的情况下很通常的那样。适合于这样的应用的处理器例如包括ATMELCorp公司的型号SAM7SE的那些。
[0048]为了产生用于为处理器计时的工作时钟信号ClkO，进一步在测量设备电子器件中设置第一时钟信号发生器TGl。在该情况下，以下述方式配置该时钟信号发生器TGl:标称地使用其产生的工作时钟信号clkO具有恒定的计时频率其中，SOLL在此代表“期望的”)。可以例如通过作为处理器本身的集成部件或也作为处理器外围实现的独立组件的石英振荡器和/或PLL电路(锁相环)和/或FLL电路(锁频环)来形成时钟信号发生器TGl。
[0049]为了本发明的【技术领域】的另外的说明，图3a和3b示出振动类型的测量变换器的一个实施例的示例，例如，适合于在用于流动的介质的科里奥利质量流量测量设备、密度测量设备和/或粘度测量设备中应用的振动类型的测量变换器。在运行中在管线(未示出)的路线内插入主要用于记录流动的介质的测量变量的测量变换器MW，要测量的相应的介质流过该管线，该介质例如是粉末的、液体的、气态的或气体的介质，并且该测量变换器MW如已知那样用于在流动的介质中产生机械作用力，特别是取决于质量流率的科里奥利力、取决于介质的密度的惯性力和/或取决于介质的粘度的摩擦力，这些力可测量地、特别是以传感器可记录的方式来反作用于测量变换器。可以以本领域技术人员已知的方式来测量例如通过在测量设备电子器件中对应地实现的测量和评估方法从用于描述介质的这些反作用力得到的介质的质量流率m和因此的质量流量和/或密度P和/或粘度η。
[0050]为了传送流动的介质，这样的振动类型的测量变换器通常包括在测量变换器壳体100中容纳的至少一个测量管10，在图3a和3b中所示的实施例的示例中为单个的至少部分弯曲的测量管10，其中，测量管10在入口侧的第一测量管端部11#和出口侧的第二测量管端部12#之间以所要的振荡长度延伸，并且为了产生上述反作用力，该测量变换器在运行期间至少有时被主动激励以执行机械振荡，并且被引起在其所要的振荡长度上振动，并且在该情况下被重复地弹性变形，以围绕静态的平衡位置振荡。所要的振荡长度在这样的情况下对应于在内腔内延伸的虚拟中轴或也是质心轴(通过测量管的所有横截面区域的重心的虚拟连接线)的长度；在弯曲的测量管的情况下，该长度因此是测量管10的拉伸长度。在其机械构造以及其作用原理上，测量变换器类似于在US-B7，360，451或US-B6，666，098中提出的测量变换器或者从受让人可获得的在标记为“PROMASS H”、“PR0MASS P”或“PROMASS S”的那些测量变换器。其他测量变换器当然也可以用于实现本发明；在振动类型的测量变换器的情况下，因此，也具有直的测量管和/或多个测量管，因此例如，两个或四个测量管的测量变换器，或者如在前述的US-A2010/0236338、US-A2010/0242624、US-A2010/0242623、US-A6, 006, 609、US-B6, 513，393、US-B7, 017，424、US-B6, 840，109、US-B6, 920，798、US-A5, 796，011、US-A5, 731，527 或 US-A5, 602，345 中所示的这样的可比较测量变换器，或者例如，也从受让人可获得的在标记为“PROMASS I”、“PR0MASS Μ”、“PROMASS E”或“PROMASS F”的那些测量变换器。根据这一点，被实施为振动类型的测量变换器的测量变换器也可以具有用于传送要测量的介质的单个直的测量管或者例如通过入口侧分流器和出口侧分流器、在给定的情况下也补充地通过入口和出口侧耦合元件彼此机械地耦合的至少两个测量管和/或彼此等同构造并且/或弯曲和/或彼此平行的测量管，这些测量管为了产生振荡信号，在运行期间至少有时例如以相等的共享振荡频率但是以相对于彼此相反的相位来振动。
[0051]对于用于这样的振动类型的测量变换器的典型情况，其中，所述测量变换器MW要被可拆卸地组装到生产线内(例如，被实施为金属管线)，在测量变换器的入口侧上设置用于连接到用于向测量变换器供应介质的生产线的线段的第一连接法兰13，并且在出口侧上设置用于连接到从测量变换器去除介质的生产线的线段的第二连接法兰14。在这样的情况下，连接法兰13、14可以如在所述类型的测量变换器的情况下很通常的那样，也以端部集成到测量变换器壳体100。
[0052]在振动类型的测量变换器的情况下，如所公知，通过引起至少一个测量管以主动激励的、振荡模式一所谓的所要模式一振动来影响用于记录在相应的待测介质中的测量变量所需的反作用力。在这样的情况下，如在所讨论的类型的测量变换器的情况下很通常的那样，被选择为所要模式的是该至少一个测量管固有的大量自然振荡模式的至少一个，其中，所述测量管执行或可以执行围绕平衡位置的谐振，并且在各种情况下在其测量管端部的区域中具有振荡节点，并且在其所要的振荡长度的区域中具有至少一个振荡波腹，其中，如所已知，这些振荡的相应的振荡形状以及它们各自的谐振频率还决定性地取决于在测量管中流动的介质的参数，特别是取决于其即时密度和粘度。特别地，作为对于在运行期间流过该至少一个测量管并且因此流过测量变换器的介质的依赖性的结果，自然振荡模式在测量变换器的运行期间在相当大的程度上可变。根据构造方式、应用和测量范围，谐振频率可以在范围在100赫兹或甚至在千赫兹的区域上的所要频带内变化。一方面，在将至少一个测量管激励到其即时本征频率或谐振频率之一的情况下，可以因此基于瞬间激励的振荡频率来容易地确定瞬间流过至少一个测量管的介质的平均密度；另一方面，可以因此也最小化用于保持在所要模式中激励的振荡即时所需的电功率。[0053]为了至少一个测量管的振动的主动激励，特别是在上述所要模式中的那些，在此所示的测量变换器进一步包括通过与该至少一个测量管有效连接的至少一个机电一例如电动一振荡激励器41形成的激励器机构40，其中，这样的激励器机构40用于使得至少一个测量管执行至少有时可操作地在适合于特定测量的每种情况下在所要模式中执行振荡，例如，在自然弯曲振荡模式中的弯曲振荡，并且在每种情况下的振荡幅度大得足以产生和记录在介质中的上述反作用力，并且相应地，保持所述振荡。该至少一个振荡激励器41 一其例如是电动的并且通过投入电枢或螺线管形成一并且因此激励器机构40在该情况下特别用于将通过至少一个电驱动器信号sd?从测量设备电子器件馈送的电激励功率转换为对应地作用于至少一个测量管并且因此引起在所要模式中的期望振荡的激励力Frai。，例如，脉动或谐波的、并且因此实质上正弦的激励力F_。例如，该至少一个驱动器信号可以同时包括具有彼此不同的信号频率的多个正弦信号分量，其中，信号分量一例如，关于信号功率至少有时支配的信号分量一具有与被选择为所要模式的自然振荡模式的瞬间谐振频率对应的信号频率。
[0054]在这样的情况下，通过将向激励器机构内馈送的电激励功率Prai。转换而产生的激励器力Fex。可以以本领域技术人员公知的方式，通过在测量设备电子器件ME中设置一并且在此最终传递驱动器信号一的驱动器电路Exc，例如通过在该驱动器电路中实现并且控制驱动器信号的电流的幅度(电流水平)的电流控制器和/或通过用于控制驱动器信号的电压的幅度(电压水平)的电压控制器，并且例如，通过在操作电路中同样设置的相位控制环路(PLL—锁相环)，关于它们的即时频率或在多频激励的情况下关于它们的即时频率被对应地调整;例如也将此与US-A4, 801，897或US-B6, 311，136作比较。例如在US-A4, 801，897中详细地描述了用于将测量管主动激励到在它们的机械本征频率之一下的振荡的上述相位控制环的构造和应用。当然，也可以使用本领域技术人员已知的适合于设置激励器能量E_的其他驱动器电路，例如，根据前述的现有技术的那些，该现有技术例如是前述的 US-A4, 777，833、US-A4, 801，897、US-A4, 879，911、US-A5, 009，109、US-A5, 024，104、US-A5, 050，439、US-A5, 804，741、US-A5, 869，770、US-A6073495 或 US-A6311136。而且，关于用于振动类型的测量变换器的这样的驱动器电路的应用，参考具有在例如从与这样的振动类型的测量变换器相关的受让人可获得的系列“PR0MASS83”中的测量发送器的测量设备电子器件，该振动类型的测量变换器即“PROMASS E”、“PR0MASS F”、“PR0MASS H”、“PR0MASSI”、“PR0MASS P”或“PROMASS S”系列的测量变换器。它们的驱动器电路例如在各种情况下以下述方式被实施:将在所要模式中的弯曲振荡控制在恒定幅度，并且因此大体与密度P独立的恒定幅度。
[0055]为了记录至少一个测量管10的振动，特别是通过该至少一个振荡激励器主动激励的那些，测量变换器MW进一步包括对应的传感器装置50。如在图3a、3b中也示意地呈现，这包括第一振荡传感器51,例如，电动第一振荡传感器51,其在此与至少一个振荡激励器分开地被布置在至少一个测量管10上，其中，这个第一振荡传感器51传递第一振荡信号Ssmsl，该第一振荡信号Ssmsl用于表示测量管10的振动，并且用作测量变换器的测量信号，例如，与振荡对应的电压(交流电压)，其具有取决于至少一个测量管的振荡的即时幅度的幅度(电压水平)。振荡信号Ssmsl可以一般包含关于它们的信号频率不同的多个信号分量，特别是与至少一个测量管的主动激励的并且在这个方面期望的振荡对应的多个信号分量。而且，传感器装置可以如在这样的振动类型的测量变换器一其例如也用于记录质量流率一的情况下通常的那样，具有第二振荡传感器52，第二振荡传感器52例如是电动的并且与第一振荡传感器51相同地被构造,第二振荡传感器52与第一振荡传感器51分开地被布置在至少一个测量管10上,并且传递第二振荡信号Ssens2,第二振荡信号Ssens2同样表不测量管10的振动，并且用作测量变换器的另一个测量信号。
[0056]所述至少一个振荡传感器51并且因此使用其形成的传感器装置50而且如在这样的测量变换器的情况下通常的那样，以适当的方式一例如，经由连接线有线地一与在测量设备电子器件中对应地设置并且在此即也通过至少一个处理器μ c形成的测量和评估电路耦合。由测量变换器传递的至少一个测量信号一在此因此被实施为振荡信号一如在图2中也示出那样被馈送到测量设备电子器件ΜΕ，并且在那里被馈送到其中设置的测量和评估电路。当然，以适合于在处理器中并且因此在使用其形成的测量和评估电路中的处理的方式来调整该至少一个振荡信号或多个振荡信号ssmsel、Ssmse2，并且特别地通过对应的A/D转换器转换为对应的数字信号；将此与例如前述的US-B6，311，136或US-A6，073，495或上述的系列“PR0MASS83”的测量发送器作比较。因此，通过测量设备电子器件的对应的输入电路FE、即具有模数转换器A/D的那个来首先预处理、特别预放大、滤波和数字化该至少一个测量信号，以便其后能够通过处理器被适当地评估，并且即被转换为前述的测量值，该测量值用于表示例如要测量的介质的质量流率、总质量流量和/或密度和/或粘度；这在给定的情况下也考虑到下述部分而出现:通过至少一个驱动器信号向激励器机构内馈送并且因此也在其中被转换的电激励功率。在该情况下，也可以进一步使用工作时钟信号clkO，将该信号匹配到处理器的工作时钟速度，以计时其中设置的输入电路FE或A/D变换器，或者将该信号用作用于输入电路FE的对应的工作时钟信号clkO’的基础。
[0057]可以被用作输入电路FE以及用作测量和评估电路μ C的是所建立的电路技术或控制或评估程序，诸如已经在传统的科里奥利质量流量测量设备中应用来用于转换振荡信号或用于确定质量流率和/或总质量流量等的目的的那些。用于这样的用于控制测量变换器的控制程序和/或用于产生测量值的评估程序的程序代码可以例如被持久地存储在测量设备电子器件的非易失性数据存储器EEPROM中，该EEPROM在给定的情况下用于存储由测量设备在长时间产生的测量值，并且在启动测量设备电子器件的情况下，该程序代码可以被加载到易失性数据存储器RAM中，诸如在处理器中集成的那个中。等同地，通过测量设备电子器件ΜΕ，在运行期间产生的测量值可以被加载到这样的一在给定的情况下为同一个一易失性数据存储器RAM中，并且对应地被保存以用于以后的进一步处理。
[0058]在科里奥利质量流量测量设备中的应用的情况下，测量设备电子器件特别利用由测量变换器在测量管10部分地在所要模式并且部分地在科里奥利模式中振荡的情况下产生的测量信号，即，基于在第一和第二振荡传感器51、52的振荡信号Ssmsl、Ssesn2之间检测到的相位差，用于重复地尽可能精确地确定质量流量的测量值Xm，该测量值表示要对于通过测量变换器引导的介质测量的质量流率m。对于其替代地或作为其补充，如在通过振动类型的测量变换器形成的测量设备的情况下很通常的那样，测量和评估电路可以在给定的情况下也用于确定用于表示介质的密度的密度测量值Xp和/或用于表示介质的粘度的粘度测量值Xn ;将此也与前述的US-B7，284，449、US-B7, 017, 424、US-B6, 910, 366、US-B6, 840，109、US-A5, 576，500 或 US-B6, 651，513 作比较。
[0059]可以例如现场显示通过测量和评估电路产生的测量值。对于在测量设备中内部产生的测量值的现场可视化和/或诸如错误报告或警报的在给定的情况下在测量设备中内部产生的系统状态报告，测量设备可以具有例如:与测量设备电子器件进行通信并且在给定的情况下也是便携的显示和服务元件HMI，诸如在电子器件壳体中的其中对应地设置的窗口后布置的IXD、OLED或TFT显示器；以及，对应的输入小键盘和/或触摸屏。而且，有益地，可以以下述方式来设计测量设备电子器件，其例如也是远程可参数化的:在测量设备的运行期间，它可以经由诸如现场总线系统的数据传输系统或者经由无线电无线地交换测量和/或其他操作数据，诸如电流测量和/或系统诊断值或用于测量设备的控制的设置值，该测量设备具有上级的电子数据处理系统，例如，可编程逻辑控制器(PLC)、个人计算机和/或工作站。而且，可以以下述方式来设计测量设备电子器件ME:它可以例如也经由上述的现场总线系统被外部电源供电。对于其中测量设备I被配置为连接到现场总线或其他通信系统的情况，测量设备电子器件ME—其例如是现场和/或经由通信系统可(再)编程的一可以另外具有对应的通信接口，用于数据通信，例如，用于向已经涉及的可编程逻辑控制器或向上级的过程控制系统发送测量和/或操作数据和因此的用于表示至少一个测量变量的测量值，和/或用于接收用于测量设备的设置数据。特别是对于其中测量设备被提供来耦合到现场总线或其他通信系统的测量设备的情况，测量设备电子器件ME因此进一步包括根据相关的工业标准之一实施的、用于数据通信的通信接口 COM。而且，测量设备电子器件ME可以具有例如这样的内部电源电路NRG，该NRG在运行期间经由上述的现场总线系统从在上述数据处理系统中设置的外部电源被供电。在该情况下，可以例如以下述方式来进一步实施测量设备电子器件:它通过两导线连接2L—例如被配置为4-20毫安电流回路一与外部电子数据处理系统可电连接，并且可以被其供应电能，以及向数据处理系统发送测量值；然而，测量设备可以例如也被实施为所谓的四导体测量设备，在该情况下，测量设备电子器件ME的内部电源电路NRG通过第一对线与外部电源连接，并且测量设备电子器件ME的内部通信电路COM通过第二对线与外部数据处理电路或外部数据传输系统连接。
[0060]测量设备电子器件并且因此驱动器电路Exc和测量和评估电路μ C以及测量设备电子器件的用于测量设备的操作的其他电子部件一诸如用于提供内部电源电压Un的所述内部电源电路NRG和/或用于连接到上级的测量数据处理系统和/或现场总线的所述通信电路COM —而且有益地被容纳在对应的电子器件壳体200中，特别是以耐冲击和/或耐爆炸方式实施的电子器件壳体200和/或以密封方式和/或模块化构造地实施的电子器件壳体200中。电子器件壳体可以例如被布置得从测量变换器移除，或者如图la、lb中所示被直接固定在测量变换器MW上，形成单个紧凑设备；例如，被外部固定在变换器壳体100上。在在此所示的实施例的示例的情况下，用于固定电子器件壳体200的颈状过渡件因此进一步被布置在变换器壳体100上。在该过渡件内，可以在测量变换器MW—在此因此例如是振荡激励器和其中布置的传感器一和测量设备电子器件ME之间进一步布置电连接线的容纳部分，例如，通过玻璃或塑料灌封化合物制造的容纳部分或密封和/或抗压容纳部分。
[0061]如上所述，在所讨论的类型的测量设备电子器件的情况下，并且因此在使用其形成的测量设备一然而特别是以基于时间和/或基于频率的方式测量的那些一的情况下，非常重要的是，用于为处理器计时并且最后作为至少一个测量信号的参考一即，作为时间基础或频率标准一的工作时钟信号clkO或者从其得出的测量值总是在运行期间并且即在对于测量设备指定的所有操作条件的情况下具有即时时钟频率，该即时时钟频率精确地对应于标称时钟频率4m，并且因此在尽可能宽的操作范围上和尽可能长的操作持续时间上可靠地恒定。换句话说，为了保持对于特定的测量设备指定的测量的精度，必要的是，时钟信号发生器在很大程度上总是均匀地运行，并且即传递具有不变化(或至多可忽略的变化)的时钟频率的工作时钟信号。
[0062]为了估计时钟信号发生器不再足以满足关于其精度的陈述要求的风险，并且因此为了验证测量设备电子器件的测量功能或为了验证也在测量设备的运行期间由测量设备最后产生的测量值，因此使得在本发明的测量设备电子器件的情况下，除了工作时钟信号clkO之外，时钟信号发生器TGl也产生取决于其的参考时钟信号clkl，该参考时钟信号clkl具有标称地恒定的时钟频率fdkl—^，标称地恒定的时钟频率fdkl—^比工作时钟信号的时钟频率f；1M—小预定比率vdkl)，特别是小超过两倍alkl>2)。而且，测量设备电子器件包括第二时钟信号发生器TG2，该第二时钟信号发生器TG2产生独立于工作时钟信号clkO—并且在此特别用作工作时钟信号clkO的参考一的第二参考时钟信号clk2，第二参考时钟信号clk2具有标称地恒定的时钟频率fdm，标称地恒定的时钟频率同样比工作时钟信号的时钟频率小预定比率Velk2 (Vclk2=fclk0 S0LL/fclw)，因此例如继而小超过两倍aik2>2)。时钟信号发生器TG2可以一例如，与时钟信号发生器TGl类似地一例如通过石英振荡器、通过PLL电路和/或通过FLL电路被形成。根据本发明的另一个实施例，在这样的情况下进一步以下述方式来配置该两个(例如，等同构造的)时钟信号发生器TG1、TG2:第一参考时钟信号clkl的时钟频率与第二参考时钟信号Clk2的时钟频率不同，使得对于两个参考时钟信号的时钟频率，fclkl_S0LL<>fclk2_S0LL并且因此VclklOVclk2成立。这特别也以下述方式出现:第一参考时钟信号clkl的时钟频率小于第二参考时钟信号clk2的时钟频率，并且因此felkl—，并且相应地，Vclkl>Vclk20
[0063]基于该两个参考时钟信号clkl、clk2—它们当然独立于彼此而被产生，但是作为它们各自的标称地恒定的时钟频率f；lkl—^和f；lk2—^的结果，仍然相对于彼此具有标称恒定的并且因此不变的频率关系(felkl—^/?；11?2—Sm=常数)一并且经由所述频率关系的简单的、并且在给定的情况下重复地执行的观察，例如，经由从两个即时时钟频率fdkl——IST、fdk2——IST (其中，1ST在此代表“实际的”)得出的特征值的简单比较和与对于其预定的阈值的简单比较，可以因此很快地识别两个时钟信号发生器TG1、TG2的至少一个是否传递具有即时时钟频率fdkl——IST或fdk2——IST的参考时钟信号，该即时时钟频率f；lkl——IST或f；lk2——IST与分别对于其预定的标称时钟频率fdkl—和相应的fdk2—偏离预定程度Λ fzul或更大，并且作为其结果，应当注意通过处理器确定的测量值可以错误得超过对于其可允许或可接受的预定程度Aerrzul~Λ fzul，并且因此可能不可靠。因此，根据本发明的另一个实施例，基于第一参考时钟信号clkl以及基于第二参考时钟信号clk2来配置处理器，以检测该两个时钟信号发生器的至少一个是否正在传递具有即时时钟频率fdkl—IST或fdk2—IST的参考时钟信号，即时时钟频率fdkl——IST或fdk2—IST与对其预定的相应的标称时钟频率fdkl—IST或fdk2——IST偏离预定程度Afzul或更大。在这样的情况下，进一步特别使得，处理器能够确定作为在第一参考时钟信号clkl的即时时钟频率fdkl 和第二参考时钟信号clk2的即时时钟频率fdk2之间的差限定的即时频率差Af。这也特别出现，以便其后将所确定的即时频率差Af与对于其可预定的阈值作比较，该确定的即时频率差表示最大可允许的频率差Afzul，或者，基于该比较，即，如果两个参考时钟信号的即时时钟频率彼此偏离超过预定程度，并且因此所确定的即时频率差超过阈值以产生错误报告报告errl (或因此编码的错误信号)，其在给定的情况下也被声明为警报和/或启动测量设备的另一个测试，该报告errl用信号通知两个时钟信号发生器TG1、TG2的至少一个传递参考时钟信号，该参考时钟信号具有与分别对于其预定的标称时钟频率不同的时钟频率，并且用信号通知由处理器确定的测量值分别错误得超过预定程度，不可靠，并且因此被当作无效。上述比较可以如在图4中示意地所示以很简单的方式被执行，例如，通过数字比较器C，例如在处理器中实现的数字比较器，其将在比较输入COMP处的确定的频率差Λ f与在处理器的运行时间在参考输入REF处提供的数值作比较，该提供的数值用于表示预定阈值AfzuP
[0064]可以例如由处理器μ C基于通过第一参考时钟信号clkl的即时时钟频率felkl IST和第二参考时钟信号clk2的即时时钟频率fdk2—IST形成的频率差Λ f例如以Λ f~fdklIST - fclk2_IST的方式，和/或基于通过第一时钟信号的即时时钟频率和第二时钟信号的即时时钟频率形成的频率商来确定即时频率差Af，使得Af~f；lkl——IST/f；lk2——IST。替代地或作为补充，处理器而且可以也基于例如关系Λ f~felk2—IST - fclkLJST> Δ f~fdk2——IST/felkl——IST、八f~1- fclk2_JST/fclkLJST> Λ f~1- fclkLJST/fclk2_IST的一个或多个，并且而且基于实际上任何函数来确定即时频率差Af，该函数的、最后即用作频率差的测量的函数值或者在两个时钟频率f；lkl」ST、fClk2 JST彼此偏离增大的情况下变得较大，或者相反变得对应地较小。
[0065]相应的确定的频率差Af或基于其在给定情况下产生的错误报告errl可以例如为了下述目的在各种情况下被存储在所述的测量设备电子器件的非易失性数据存储器EEPROM中，在给定的情况下因此也被存储在在长时间重复地记录的频率差Af的对应的历史数据集中或者在给定的情况下被存储在从其得出的错误报告errl中，这是为了确保关于通过测量设备形成的测量点的操作员的角色和/或关于监督所述测量点的当局的角色所要求的、可能的测量设备错误 或测量值错误的可跟踪性的目的，和/或，为了测量设备的历史的详细归档的目的。在该情况下，用于陈述(记录的)频率差Af的确定或(记录的)错误报告的产生的相应时间点(因此日期和一日中的时间)的数据例如也在各种情况下有益地与此一起被补充地适当存储在非易失性数据存储器EEPROM中。
[0066]如例如也在图4中示意地呈现的，计数器Z可以用于确定即时频率差Af，该计数器Z例如被构造为同步双计数器，该同步双计数器具有用于诸如第一参考时钟信号clkl的两个参考时钟信号之一的使能输入EN，使得计数器Z因此被所述参考时钟信号控制，并且该同步双计数器具有用于另一个参考时钟信号、即诸如第二参考时钟信号clk2的不控制计数器的参考时钟信号的计数输入。根据这一点，在计数输入中存在的参考时钟信号优选地是其时钟频率大于另一个参考时钟信号的时钟频率的参考时钟信号，即控制计数器的参考时钟信号。因此，控制计数器的一低频或“较慢”一参考时钟信号的时钟频率确定计数间隔，在该计数间隔内，在计数输入处存在的一较高频率或“较快” 一参考时钟信号的计数器时钟信号计数，优选地在各种情况下从I开始。因此，在本发明的这个实施例的情况下，处理器基于由计数器Z对于在计数输入CLK处存在的参考时钟信号的时钟信号传递的计数结果z来进一步配置处理器，以检测该两个时钟信号发生器TGl、TG2的至少一个是否传递具
有即时时钟频率fdkl——IST或fdk2——IST的参考时钟信号，该即时时钟频率fdkl——IST或fdk2——IST与从其预定的相应的标称时钟频率f；lkl—^或偏离对应地预定的程度Λ fzul( Δ fzul~Aerrzul) ο
[0067]为了简化在各种情况下适合于特定类型的应用的时钟频率比率fdklS0LL/fclk2 S0LL的设置的目的，其中这样的时钟频率比率 被定义为第一参考时钟信号的标称时钟频率与第二参考时钟信号的标称时钟频率的比率，并且因此为了产生具有最佳地匹配到所述类型的应用的标称时钟频率fdkl—^的参考时钟信号clkl，根据本发明的另一个实施例，并且如在图4中示意地所示，通过用于工作时钟信号clkO的分频器一在此即具有与预定比率Vdkl对应的分频器比率l/\lkl一来形成时钟信号发生器TG1。通过诸如石英振荡器、PLL电路和/或FLL电路的振荡器来操作时钟信号发生器TGl/分频器。作为对于其中从工作时钟信号clkO (通过分频)来得到参考时钟信号clkl的指定情况的替代，另一方面，也可以例如通过例如用于第一参考时钟信号clkl的、具有倍频器一例如通过PLL电路和/或通过FLL电路来形成一的时钟信号发生器TGl来从第一参考时钟信号clkl得出工作时钟信号clkO。而且，也如图4中示意地所示，为了尽可能简单的时钟频率比fdkl—fclk2_soLL的设置的目的，也可以通过由振荡器一例如，石英振荡器一、PLL电路和/或FLL电路驱动的分频器来形成第二时钟信号发生器TG2，其匹配到由第一时钟信号发生器传递的参考时钟信号以及最后要设置的时钟频率比f；lkl—sJf；lky该分频器具有与分频器比率Vclk2对应地成反比的分频器比率l/vclk2。
[0068]为了最小化或大体排除对于该两个时钟信号发生器并且对应的对于使用其分别产生的工作时钟信号或参考时钟信号的可能的干扰影响(起源于测量设备电子器件本身或其独立部件，特别也可能是作为在测量设备电子器件内随时间的温度波动的结果的干扰影响)，根据本发明的另一个实施例，假设在诸如电路板的基板上布置第一时钟信号发生器，该基板至少关于其热膨胀系数、特别是关于其特定的热容量和/或导热率与其上布置了第二时钟信号发生器的基板相同。可以例如通过下述方式例如以简单并且有效的方式来实现这一点:将第一时钟信号发生器和第二时钟信号发生器一起布置在同一个基板上，例如，在同一个电路板上。而且，其可以是有优势的，特别是也用于防止作为在测量设备电子器件内的可能温度梯度的结果的增大或也不允许地高的频率差(Λ f> Afzul),以在相同的操作温度下至少在未被干扰的稳定工作的情况下容纳两个时钟信号发生器TG1、TG2 ;因此，例如，以在测量设备电子器件中沿着在以尽可能在位置上固定的方式或者以尽可能不变的方式延伸的共享的等温线布置它们。例如可以以下述方式来实现这一点:在测量设备电子器件内以彼此尽可能小的距离并且因此在电子器件壳体内布置两个时钟信号发生器一它们在给定的情况下也被布置在同一个基板上。
[0069]利用本发明，上述类型的测量设备可以因此重复地一特别是也规则地和/或不中断实际测量操作地一被测试关于最后用作通过处理器信号产生的测量值的基础的工作时钟是否可靠地显示或已经显示位于指定的容差限制内的时钟频率，或者例如作为老化和/或外部干扰影响的结果在特定时间点后传递工作时钟信号的时钟信号发生器TGl是否被分级为不再对应于规范，并且因此不再可靠。换句话说，可以因此很简单地有机很可靠地在运行期间估计工作时钟信号的实际的即时时钟频率Gi1st从对于其标称地预定的期望的时钟频率的偏离。
【权利要求】
1.一种用于测量设备的测量设备电子器件，其中，所述测量设备电子器件包括: -处理器，例如，实施为微处理器或数字信号处理器的处理器； -第一时钟信号发生器(TG1)，例如，通过石英振荡器和/或通过PLL电路和/或通过FLL电路形成的第一时钟信号发生器，-用于产生对所述处理器计时的工作时钟信号(clkO)，所述工作时钟信号(clkO)具有标称地恒定的时钟频率f；lkd，并且用于产生第一参考时钟信号(clkl),所述第一参考时钟信号(clkl)取决于所述工作时钟信号(clkO)并且具有标称地恒定的时钟频率f；lkln，所述标称地恒定的时钟频率比所述工作时钟信号的时钟频率4m小预定因子；以及 -第二时钟信号发生器(TG2)，例如，通过石英振荡器和/或通过PLL电路和/或通过FLL电路形成的第二时钟信号发生器，用于产生第二参考时钟(clk2)信号，所述第二参考时钟信号独立于所述工作时钟信号(clkO)，并且例如用作所述工作时钟信号(clkO)的参考,并且具有标称地恒定的时钟频率f；lk2n，所述标称地恒定的时钟频率fdk2n比所述工作时钟信号的时钟频率4m小预定因子。
2.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，为了产生所述第一参考时钟信号(clkl)，所述第一时钟信号发生器(TGl)具有用于所述工作时钟信号(clkO)的分频器。
3.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，为了产生所述工作时钟信号(clkO)，所述第一时钟信号发生器(TGl)具有用于所述第一参考时钟信号(clkl)的倍频器，特别是通过PLL电路和/或通过FLL电路形成的倍频器。
4.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，所述第一参考时钟信号(clkl)的时钟频率与所述第二参考时钟信号(clk2)的时钟频率不同，其中特别是所述第一参考时钟信号(clkl)的时钟频·率小于所述第二参考时钟信号(clk2)的时钟频率。
5.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，进一步包括: 计数器，所述计数器被所述两个参考时钟信号之一控制，并且具有用于另一个参考时钟信号、即不控制所述计数器的所述参考时钟信号的计数输入。
6.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件， -其中，在所述计数输入处的所述参考时钟信号是其时钟频率大于另一个参考时钟信号、即用于控制所述计数器的参考时钟信号的时钟频率的参考时钟信号；和/或 -其中，控制所述计数器的所述参考时钟信号的时钟频率确定计数间隔，在所述计数间隔内，所述计数器，特别是从I开始，对在所述计数输入处的所述参考时钟信号的时钟信号进行计数。
7.根据权利要求错误！索引源找不到.至！语法错误，！之一所述的测量设备电子器件，其中，所述处理器被配置为基于由所述计数器传递的、在所述计数输入处的所述参考时钟信号的时钟信号的计数结果，检测所述两个时钟信号发生器的至少一个是否正在传递具有即时时钟频率fdkl—IST或fdk2—IST的参考时钟信号，所述即时时钟频率fdkl——IST或fdk2——IST从分别对于其预定的标称时钟频率tm—S0LL或a)LL偏离预定程度Δ fzui。
8.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，所述处理器被配置为基于所述第一参考时钟信号以及基于所述第二参考时钟信号，检测所述两个时钟信号发生器的至少一个是否正在传递具有即时时钟频率fdkl—IST或fdk2—IST的参考时钟信号，所述即时时钟频率 f"c:lkl—1ST 或f；lk2——IST从分别对于其预定的所述标称时钟频率 fclkl_SOLL 或 f(；lk2—SCILL 偏尚预定程度Afzul。
9.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，所述处理器被配置为利用所述两个参考时钟信号来产生特别是以警报形式的报告，所述报告用信号通知所述两个时钟信号发生器的至少一个正在传递参考时钟信号，所述参考时钟信号具有从分别对于其预定的所述标称时钟频率 f clkl—SOLL，fclk2—SOLL 偏离的即时时钟频率 fclkl——1ST 或 fclk2—1ST。
10.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，所述处理器被配置为确定即时频率差Af，所述即时频率差被定义为在所述第一参考时钟信号的即时时钟频率和所述第二参考时钟信号的即时时钟频率之间的差。
11.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，所述处理器被配置为将所确定的即时频率差与对于其可预定的阈值作比较，所述阈值表示最大可允许的频率差A f zul。
12.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，所述处理器被配置为如果所确定的即时频率差超过所述阈值，则产生特别是以警报形式的报告，所述报告用信号通知所述两个时钟信号发生器的至少一个正在传递参考时钟信号，所述参考时钟信号具有与分别对于其预定的标 称时钟频率不同的时钟频率。
13.根据权利要求错误！索引源找不到.至！语法错误，！之一所述的测量设备电子器件，其中，所述处理器基于通过所述第一参考时钟信号的即时时钟频率和所述第二参考时钟信号的即时时钟频率而形成的信号频率差，和/或基于通过所述第一时钟信号的即时时钟频率和所述第二时钟信号的即时时钟频率而形成的频率商来确定所述即时频率差Af。
14.根据权利要求错误！索引源找不到.至！语法错误，！之一所述的测量设备电子器件，其中，所述处理器基于公式: Fclkl——1ST ~~ fclk2_IST ;和 /或基于公式: Fclk2——1ST' Fclkl——1ST ;和/或基于公式: Fclk2—IST/f clkl—1ST ;和 /或基于公式: Fclkl—IST/f clk2—1ST ;和 /或基于公式:I ~~ fclk2——IST/fclkl——1ST ;和 /或基于公式:1 ~~ fclkl——IST/f"clk2——1ST， 来确定所述即时频率差。
15.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，在相同的操作温度下的未被干扰的、稳态操作的情况下容纳所述两个一特别是等同构造的一时钟信号发生器。
16.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，所述第一时钟信号发生器被布置在基板一特别是电路板一上，所述基板至少关于其热膨胀系数等同于其上布置了所述第二时钟信号发生器的基板一特别是电路板。
17.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，其中，所述第一时钟信号发生器和所述第二时钟信号发生器被布置在同一个基板，特别是电路板上。
18.根据在前权利要求之一所述的测量设备电子器件，进一步包括非易失性数据存储器(EEPR0M)，用于测量和/或操作通过所述测量设备电子器件产生的数据。
19.一种测量设备，用于测量在特别是管线或水道的线路或特别是罐或桶的容器中传送的介质的至少一个物理和/或化学测量变量，其中，所述测量设备包括在在前的权利要求之一中所述的测量设备电子器件以及与所述测量设备电子器件电耦合的测量变换器，所述测量变换器用于将至少一个测量变量转换为取决于其的至少一个测量信号。
20.根据在前权利要求所述的测量设备，其中，所述测量设备电子器件的处理器被配置为利用作为参考、特别是作为时间基础的所述工作时钟信号(clkO)以及利用所述至少一个测量信号来确定表示所述至少一个测量变量的测量值。
21.根据权利要求错误！索引源找不到.至！语法错误，！之一所述的测量设备，其中，所述测量设备是以基于时间和/或基于频率的方式来进行测量的测量设备，特别是科里奥利质量流量测量设备、超声波流量测量设备、涡流流量测量设备、超声波料位测量设备或微波料位测量设备。
22.一种用于测试测量设备的方法，所述测量设备为根据权利要求错误！索引源找不到.至！语法错误，！之一所述的测量设备，特别是用于验证其测量设备电子器件的测量功能和/或用于验证通过所述测量设备产生的测量值的测量设备，其中，所述方法包括步骤如下: -通过所述第一时钟信号发生器产生所述工作时钟信号(clkO)，并且利用所述工作时钟信号(clkO)来为所述处理器计时； -通过所述第一时钟信号发生器来产生所述第一参考时钟信号(clkl )，并且通过所述第二时钟信号发生器(TG2)来产生所述第二参考时钟信号(clk2); -通过所述处理器，特别是基于所述至少一个测量信号以及基于作为用于所述至少一个测量信号或所述测量值的时间基础和/或频率基础的所述工作时钟信号来产生表示至少一个测量变量的所述测量值； -确定频率差Δf，所述频率差Af表示在所述第一参考时钟信号的即时时钟频率和所述第二参考时钟信号的即时时钟频率之间的差；并且， -产生错误报告，所述错误报告用信号通知所述两个时钟信号发生器的至少一个正在传递具有即时时钟频率的参考时钟信号，所述即时时钟频率从分别对其预定的标称时钟频率偏离预定程度，和/或，如果第一和第二参考时钟信号的所述即时时钟频率彼此偏离超过预定程度，则所述错误报告用信号通知通过所述处理器确定的测量值错误或不可靠超过预定程度。
23.根据在前权利要求所述的方法，进一步包括步骤: -在所述测量设备电子器件的非易失性数据存储器(EEPROM)中存储所确定的频率差八^;和/或 -在所述测量设备电子器件的非易失性数据存储器(EEPROM)中存储所述错误报告。
24.根据在前权利要求之一所述的方法，进一步包括步骤:在非易失性数据存储器中存储包含所述错误报告的产生和确定所述频率差Af的时间点一特别是以日和一日中的时间的形式一的数据。
【文档编号】G01F1/84GK103582876SQ201280026533
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年4月27日 优先权日:2011年5月31日
【发明者】沃尔夫冈·德拉赫姆, 格尔诺特·恩斯特勒, 汉斯·波尔, 克里斯蒂安·马特, 罗伯特·拉拉, 马蒂亚斯·布鲁德曼 申请人:恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司