用于操作共振测量系统的方法及其相关共振测量系统的制作方法_2

文档序号:8367307阅读:来源:国知局
在之前描述的方法的变型方案中规定:同样再次确定在电磁驱动器的状态量“和调节器输出信号之间的调节器-驱动器-相位差Δ φ (is,Ul),其中预规定相位差Λ φ81这次由调节器-驱动器-相位差Λ φ (is,Ul)和另一个预规定相位差Λ (i)S2算出。通过该措施又能够对于该相位调节电路实现从外部预规定与“正常的”工作点有偏差的相位位置,例如用于诊断目的。
[0020]在其中确定调节器-驱动器-相位差的方法变型中,已证明了有利的是,当调节器-驱动器-相位差利用低通滤波器经过滤波并且因而经过平滑时,其中尤其是在科里奥利质量流量测量设备作为共振测量系统的情况下,能够针对低通滤波器选出秒范围中的时间常数。根据经验,在该应用示例中调节器-驱动器-相位差改变不是如此快以至于显著更短的时间常数是必需的。
[0021]根据本发明的方法具有优异的其他优点。根据调节器-振荡接收器-相位差对共振测量系统的调节、尤其是利用通过确定调节器-驱动器-相位差而进行的额外修正运转得如此好,以至于将调节电路设计到高带宽上、尤其是将电伺服机构设计到高带宽上不再是必需的,因此电伺服机构不再需要以快速并且相对昂贵的构件来实现,这是因为根据本发明的调节足够快速地保证:频率工作范围中的相位偏移保持在预定值之下。对于由现有技术已知的方法,调节品质很大程度上依赖于取决于电伺服机构的相位偏移,其中在此要考虑的是,在相位偏移较高的情况下,尤其是直接反馈的共振测量系统趋于振荡。因此,在现有技术中,共振测量系统必须设计成使得取决于电伺服机构-例如压控电流源-的、工作频率范围中的相位偏移例如保持在5°以下,这导致对较昂贵的参考构件以及模拟修正电路的使用。通过根据本发明的方法,不再给出如下需求,该方法带有基于调节器-振荡接收器-相位差的快速调节电路以及基于调节器-驱动器-相位差对修正值的更慢计算。
[0022]此外,对于起初描述的共振测量系统,之前推导的任务通过以下方式来解决:在此调节电路设立成使得之前阐述的、用于操作共振测量系统的方法可以由共振测量系统具体执行并且在调节操作中-对共振操作点的调准、停止和追踪中被执行。因此,“可执行”表明:该方法在共振测量系统上实施以便执行并且原则上能够并非简单地只是在共振测量系统上实施。
[0023]详细地说,现在存在设置和扩展根据本发明的方法和根据本发明的共振测量系统的不同可能性。为此参考排在权利要求1和9后面的权利要求并且参考结合附图对优选实施例的描述。在附图中:
[0024]图1示意性地示出由现有技术已知、以科里奥利质量流量测量设备形式的共振测量系统的结构,然而,其也能够对于根据本发明的方法来应用,
[0025]图2示出包含在电磁驱动器中、带有电伺服机构的线圈的等效图,
[0026]图3以框图示图示出根据本发明的、用于操作共振测量系统的方法,
[0027]图4以框图示图示出根据本发明的、用于操作共振测量系统的方法的扩展实施例,
[0028]图5以框图示图示出根据本发明、用于操作共振测量系统的方法的进一步扩展实施例,以及
[0029]图6以带有组件图的框图示图示出根据本发明、用于操作共振测量系统的方法的最终扩展实施例。
[0030]图1示出以科里奥利质量流量测量设备形式的共振测量系统1,其中共振测量系统I具有用数字信号处理器实施的调节器2、电伺服机构3和作为振荡发生器的电磁驱动器4.
[0031]电磁驱动器4具有如下任务:激励振荡元件5、当前是可流有介质的量管以本征形式进行振荡。此外,根据本征形式的类型,仅仅需要唯一的电磁驱动器4,如果还要激励更高的模式,则可能还需要两个或者更多的电磁驱动器4。
[0032]在图1中分成两部分示出以科里奥利质量流量测量设备形式的共振测量系统I。构成一个单元的科里奥利质量流量测量设备一半终止于该附图的右图边缘并且出于清楚示出的原因而对于另一半又在该附图的左图边缘开始。此处看到:共振测量系统I此外还具有振荡接收器6,所述振荡接收器6发出输出信号1、当前以速度信号的形式,所述速度信号提供关于量管运动速度的信息,即提供关于振荡元件5速度的信息。调节器2产生调节器输出信号U1用于操控电伺服机构3,并且电伺服机构3接下来产生电激励信号U2用于激励电磁驱动器4。在振荡接收器6上连接多个传递元件,所述多个传递元件主要用于信号传播,其例如是由放大器组成的匹配电子器件7a、用于实现可切换的不同测量通道的硬件复用器7b、另外的匹配电子器件7c以及再次以数字信号的形式将模拟测量信号输送给调节器2的模拟/数字-转换器7d。
[0033]在现有技术中,这样实施的调节电路构成相位调节电路并且基于电流“到电磁驱动器4的线圈8中的施加。为了加以说明,该概念在图2中再次被示出:电磁驱动器4在此具有驱动器线圈8,在根据图2的等效图中,所述驱动器线圈8具有线圈电感Ls、欧姆线圈电阻Rs和所感应的、与速度成比例的电压源uiS (us= i sRs+L*dis/dt+k*dv/dt)。电伺服机构3利用压控电流源9工作,所述压控电流源9获得由数字/模拟-转换器10量化的电压信号,所述电压信号在压控电流源9的输出端处导致线圈电流“的阶跃式变化。所述电流施加必然导致在线圈8上还要更不稳定的端电压us变化,因而总体上得到在线圈8上有很大噪声的端电压us,这也导致基于不同影响而有噪声的电流信号is。
[0034]对于电磁驱动器4-其如图2中示出的那样具有线圈8,线圈电流“特别重要,这是因为线圈电流“是该电磁驱动器4的、与电磁驱动器4在振荡元件5上的力效应成比例的状态量。在共振测量系统I设计为科里奥利质量流量测量设备的情况下,在共振情况下,在振荡元件5上作用的力与所获取的量管运动速度y之间的相位差为零,并且因而在线圈电流is和所获取的量管运动速度I之间的相位差也为零。为了在将线圈电流i 3用作电磁驱动器的输入量和状态量的情况下以及将速度信号用作振荡接收器6的输出信号y的情况下实现到共振工作点上的相位调节,如下是有问题的:对所应用电构件的要求因而很高,原因在于必须以低的相位偏差在工作点中使用宽带工作的构件,这使得解决方案总体昂贵。
[0035]在图3中示出、即以框图的形式示出根据本发明、用于操作共振测量系统I的方法。调节器2经由调节器输出信号七操控电伺服机构3,其中所述电伺服机构3通过发出电激励信号U2操控电磁驱动器4,所述电磁驱动器4在其侧作为振荡发生器使振荡元件5偏转,振荡元件5在此作为科里奥利质量流量测量设备的量管存在。电磁驱动器4由示意性示出的、带有永磁体作为芯的线圈8组成,其中未示出的永磁体在线圈8通电流时执行往复运动并且因而能够激励振荡元件5进行振荡。振荡元件5的振荡由振荡接收器6获取,所述振荡接收器6在当前情况下同样具有永磁体和线圈,其中在线圈8中所感应的电压用于分析振荡元件5的位置变化。速度信号作为振荡接收器6的输出信号y存在。
[0036]根据本发明的方法规定:首先获取在振荡接收器6的输出信号y和调节器输出信号U1之间的调节器-振荡接收器-相位差Λ φ (y,U1),并且由预规定相位差Λ φ81和该调节器-振荡接收器-相位差Δ φ (y,U1)计算出调节偏差e,其中该调节偏差e作为输入信号提供给调节器2。由此实施如下调节电路,其根据调节器-振荡接收器-相位差Λ φ (y,U1)调节并且不根据如下相位差调节:其对于到共振测量系统的共振点上的调节而言实际上是决定性的,当前即线圈电流is和振荡接收器6输出端处的速度信号y之间的相位差。由此容忍误差,即被忽略的、通过电伺服机构3引起的相位偏移。错误地-但是有意地-将该相位偏移加入共振测量系统I的核心,即加入电磁驱动器4、振荡元件5和振荡接收器6。根据本发明的方法的优点在于:以带有相比较而言没有噪声的信号、根据调节器-振荡接收器-相位差Λ φ (y, U1)进行的调节,能够实施到如下工作点上非常快速的调节,所述工作点相当接近共振测量系统I的共振点,因此以在共振相位位置方面小的限制能够实现明显快速的调节,不再为此需要使用具有高宽带的构件以及在工作频率范围中电伺服机构的只是相当小的相位偏移。
[0037]当电伺服机构3实际上不引起相位偏移以及调准共振情况时,预规定相位差Δ Φ31在最简单的情况下设定为如下值,所述值在理想情况下作为相位位置和/或作为调节器输出信号U1和振荡接收器6的输出信号y之间的相位差得出。在所示出的科里奥利质量流量测量设备的情况下,这对应于预规定相位差△ Φ31的零设定;对于该设计,激励振荡元件5在共振中或者在共振点附近以本征形式进行振荡。
[0038]在图4中示出之前阐述的方法的扩展实施方式,在此确定电磁驱动器4的状态量is和调节器输出信号U1之间的调节器-驱动器-相位差Λ φ (is,Ul),其中,然后调节器-驱动器-相位差Λ φ (is,Ul)用作预规定相位差Λ φ510通过该措施,之前在相位调节中允许的误差再次得到补偿。
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