用来操作共振测量系统的方法
【专利说明】用来操作共振测量系统的方法
[0001] 本发明涉及一种用来操作共振测量系统、尤其是科里奧利质量流量测量设备的方 法，其中共振测量系统包括至少一个电执行部件、至少一个作为振荡发生器的电磁驱动器 W及至少一个与介质相互作用的振荡元件，电执行部件提供用来激励电磁驱动器的电激励 信号并且电磁驱动器W至少一个本征形式激励振荡元件振荡。
[0002] 上述类型的共振测量系统自从多年前就被熟知，不仅是W科里奧利质量流量测量 设备的形式，而且根据音叉-原理作为密度测量设备或液面观测设备，作为石英轮和带粘 度计等等。该些共振测量系统与过程/过程介质存在关联，其中过程和过程介质W及共振 测量系统相互影响。
[0003] 接下来，共振测量系统W科里奧利质量流量测量设备为例来探讨，该不必理解为 限制性的。是带有一个量管还是多个量管、带有直量管还是弯量管的科里奧利质量流量测 量设备没有任何影响。在本文中，将其中W本征频率对有关待确定的过程量(测量量）的信 息进行编码的系统和/或其中将工作点放在测量系统的本征频率上的系统完全总称为共 振测量系统。对于所有落在该定义下的系统，接下来的实施是能适用的。对于科里奧利质 量流量测量设备，量管对应于共振测量系统的振荡元件；而且该振荡元件的特殊构型对于 一般性地能适用于共振测量系统的教导没有限制。
[0004] 构造为科里奧利质量流量测量设备的共振测量系统首先应用在工业过程测量技 术中必须W高精度来确定质量流的地方。科里奧利质量流量测量设备的作用原理基于：至 少一个有介质流经的量管振荡元件-由振荡发生器激励进行振荡，其中该振荡发生器是电 磁驱动器。对于该样的电磁驱动器，线圈通常由电流流过，其中，在振荡元件上的力效应与 该线圈电流直接关联。对于科里奧利质量流量测量设备，该作用原理基于；有质量的介质 由于通过两个正交的运动-流的运动和量管的运动-引起的科里奧利惯性力而反作用在量 管壁上。介质在量管上的该反作用导致量管振荡与量管的未通过流的振荡状态相比发生变 化。通过获取通过流的科里奧利量管的振荡的特性，能够W高精度确定通过量管的质量流 量。
[0005] 科里奧利质量流量测量设备的本征频率和/或科里奧利质量流量测量设备的有 振荡能力的部分的本征频率（即，主要是作为振荡元件的量管的本征频率）是尤其重要的， 原因在于；科里奧利质量流量测量设备的工作点通常放在量管的本征频率上，W便能够W 最小的能量消耗施加感应科里奧利力所需要的振荡。因而，由量管实施的振荡具有确定的 形式，该形式称为相应激励的本征形式。在科里奧利质量流量测量设备中本征频率尤其重 要的另一个原因是；在通过流的量管的本征频率和有效偏转的振荡质量(量管和量管中介 质的质量）之间直接物理关联；通过该关系能够确定介质的密度。
[0006] 由现有技术已知，为了激励振荡元件，由调节器W正弦状电压形式产生作为调节 器输出信号的调谐基础信号并且该正弦状电压操控电执行部件，其中电执行部件具有如下 任务：在它的输出端提供对应的功率，W便能够W合适的方式并且有足够的功率来操控电 磁驱动器，电执行部件因此实际上是在调节器和共振测量系统的电磁驱动器之间在功率方 面的联系环节。通常，已知的科里奧利质量流量测量设备也配备有振荡接收器，利用该振荡 接收器获取振荡元件的振荡，原因在于在与介质相互作用的振荡元件的振荡中通常存在受 关注的、关于介质的物理信息，例如流量、密度和粘度。
[0007] 对于共振测量系统，在工业实践中，所提供的电功率经常由于不同的原因受限制。 该种限制的一个原因例如能够是，共振测量系统设计用于防火类型"本征安全性"。从中得 到执行量限制，该执行量限制在启动和停止预先确定的工作点时导致电激励信号的限制， 因而导致非线性。
[0008] 本发明基于如下认识：例如通过执行量限制引起的非线性导致共振测量系统的不 期望的多频率激励。例如在测量多相位流或者高粘度材料时共振测量系统的负载如此大， W至于传动链中并且尤其在电执行部件中的限制变得有效。由此不仅在预先确定的频率时 激励共振测量系统，而且在多个不期望的频率时也激励共振测量系统。该改变工作点(振荡 形式）并且从而也改变共振测量系统的特性、例如零点和灵敏度，该提高测量噪声，减小评 估测量信号的精确度W及增加测量值的测量不可靠性。
[0009] 鉴于共振测量系统的效率接收W及因而鉴于电激励信号的高度，另一个问题能够 基于；共振测量系统应该W预先确定的不同操作类型操作，其中，确定的组件有大功率需 求，因此，由于功率技术的原因，不能够维持"正常"的测量操作。例如在振荡元件的诊 断-操作中功率需求能够如此高，W至于要减少针对测量操作的驱动功率。
[0010] 为了影响功率接收，已知的是；只顺序地执行共振测量系统的确定的功能，使得瞬 时的功率需求不超过预先确定的量。例如能够在发送测量数据时中断驱动科里奧利质量流 量测量设备的量管，该例如对双导体共振测量系统（Zwei-Leiter-Rssonanzmesssystemen) 而言是重要的。
[0011] 对于许多由现有技术已知的共振测量系统，简单地忽略功率限制W及因而忽略执 行量限制。然而该做法导致共振测量系统的未定义状态W及因而导致大的测量不可靠性。 例如当除了已知且预计的激励之外也利用采取非预计的本征形式、频率未知的信号激励振 荡元件时，存在未定义状态。由此预先确定的工作点变得不可靠；例如于是在科里奧利质量 流量测量设备中流动质量部分的定义的预计脉冲变化是不可能的。
[0012] 因此，在评估振荡元件的响应信号时，工作点中的不可靠性也引起模型不可靠性， 并且因此也引起测量结果中进一步的测量不可靠性。
[0013] 因此，本发明的任务是；给出用来操作共振测量系统的方法，在所述方法中，在边 缘条件和功率需求变化的情况下，也保证在线性区域中操作共振测量系统。
[0014] 之前引出和示明的任务在之前示明的已知方法中通过W下方式解决；通过测量来 获取由电激励信号U2引起的电磁驱动器的驱动器端电流i DtA W及由电激励信号U 2引起的电 磁驱动器的驱动器端电压IWa，根据驱动器端电流iptA W及驱动器端电压U DtA确定驱动器功 率SDtA，其中，在驱动器端电流iptA超过预先给定的最大驱动器端电流i 时和/或驱动 器端电压IWa超过预先给定的最大驱动器端电压U 时和/或驱动器功率S DtA超过预先 给定的最大驱动器功率SDtA_m。,时限制电激励信号U 2为限值U 2_c，使得驱动器端电流iptA保 持在预先给定的最大驱动器端电流之下和/或驱动器端电压UDtA保持在预先给定的 最大驱动器端电压UDtA_mM之下和/或驱动器功率S DtA保持在最大驱动器功率S 之下。
[0015] W根据本发明的方法为基础的想法因此首先基于用测量技术获取电磁驱动器的 端子量，所述端子量提示共振测量系统的负载情况，在科里奧利质量流量测量设备的情况 下也提示电磁驱动器本身（线圈、永磁体和润流)的负载、量管w及流经量管的介质。电磁驱 动器的端子量又给出：电执行部件如何加电负载。通过不间断地测量驱动器端电压IWa和 驱动器端电流iptA在原则上也实现如下可能性：也检测共振测量系统变化的负载性能。
[0016] 一旦识别出共振测量系统进入限制状态，即，驱动器端电流iptA超过预先给定的最 大驱动器端电流或者驱动器端电压U DtA超过预先给定的最大驱动器端电压U 或 者瞬时驱动器功率ShA超过预先给定的最大驱动器功率S 则激励信号U2被限制到界 限值iVe，使得m驱动器端子量或者驱动器功率没有超过。因此，通过减少电激励信号U2刚 好避免：达到实际上给定的限制之一。
[0017] 在方法的一优选构型中规定，根据测得的驱动器端电流iptA并且