括流体的谐振频率。频率可用于确定流体的密度。此外或进一步地，仪表电子设备可处理一个或多个测量信号以确定流体的其它特性，例如在可被处理以确定例如流体流速率的信号之间的相移。其它振动响应特性和/或流体测量被设想并且在该描述和权利要求的范围内。
[0044]图2示出根据本发明的实施例的振动叉传感器5。振动叉传感器5在所示实施例中包括通过轴115耦合到音叉结构104的传感器头130。轴115可具有任何期望的长度。轴115可至少部分地是中空的，且电线或其它导体可通过轴115在传感器头130和音叉结构104之间延伸。
[0045]传感器头130在所示实施例中可包括电路部件，例如驱动电路138、接收机电路134和接口电路136。接口电路136可耦合到仪表电子设备20的一个或多个引线100。应理解，传感器头130的任何或所有电路部件可以替代地位于仪表电子设备20中。
[0046]振动叉传感器5的振动元件包括浸没在正被测量的液体中的音叉结构104。音叉结构104包括可固定到另一结构(例如管子、导管、罐、容器、歧管或任何其它流体操纵结构)的壳体105。壳体105保持音叉结构104，而音叉结构104保持至少部分地被暴露。音叉结构因此配置成浸没在流体中。
[0047]音叉结构104包括配置成至少部分地延伸到流体中的第一和第二叉112和114。第一和第二叉112和114包括可具有任何期望截面形状的细长元件。第一和第二叉112和114可在性质上至少部分地是柔性的或弹性的。
[0048]振动叉传感器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定位成分别相邻于第一和第二叉112和114。第一和第二压电元件122和124配置成与第一和第二叉112和114接触并机械地交互。
[0049]第一压电元件122可接触第一叉112的至少一部分。第一压电元件122可电耦合到驱动电路138，其中驱动电路138向第一压电元件122提供时变驱动信号。第一压电元件122在受制于时变驱动信号时可膨胀和收缩。因此，第一压电元件122可以替代地变形并在振动运动中将第一叉112从一侧到另一侧地进行移位(参见虚线)，干扰流体。
[0050]第二压电元件124可耦合到接收机电路134，该接收机电路134产生对应于在流体中的第二叉114的变形的时变响应信号。第二叉114的移动可因此引起对应的电振动测量信号由第二压电元件124生成。第二压电元件124将振动测量信号传输到接收机电路134。在一些实施例中，接收机电路134可处理振动测量信号。所得到的振荡频率由接收机电路134检测。
[0051]接收机电路134可耦合到接口电路136。接口电路136可配置成与外部设备(例如仪表电子设备20)通信。接口电路136可配置成传递振动测量信号和/或经处理的结果值。应理解，替代地，仪表电子设备20可处理振动测量信号和/或生成流体的所检测的振动频率。
[0052]在一些实施例中，音叉结构104通常被维持在第一自然谐振频率处，如周围流体所修改的。音叉结构104 —般由驱动电路138维持在第一自然谐振频率处。驱动电路138可从接收机电路134接收振动测量信号(或可直接接收振动测量信号)。
[0053]驱动电路138可由振动测量信号来生成驱动信号，并可修改振动测量信号的特性以便生成驱动信号。驱动电路138可修改振动测量信号以产生流体中的期望的所得到的频率干扰。驱动电路138还可修改振动测量信号以例如补偿在传感器头130和音叉结构104之间的配线的长度和/或补偿在振动测量信号中的其它损失。
[0054]图3是音叉结构104的频率响应曲线的图。驱动电路138可配置成将音叉结构104激发到一个或多个期望振动中。可在振动传感器和振动驱动器之间的一个或多个期望相移处将音叉结构104激发到振动中，产生如所示的振动响应曲线。振动响应曲线可用于表征流体。
[0055]两个点A和B可包括_3dB点，其是在峰值的振幅或谐振振动频率振幅之下3dB(分贝)。替代地，点A和B可包括预定相位偏移，例如，诸如-45和+45度相位偏移。
[0056]在一些实施例中，可根据点B确定流体的谐振频率。谐振频率是叉元件的总质量和围绕它的流体的密度的函数。因此，当流体的密度改变时，总振动质量改变，且随着它在曲线上的点B的频率也改变。在一些实施例中，通过确定点B的频率和在点B处的波的周期(其中τ近似是τ = 1/f)，可计算液体的密度。点B可能相对不被流体的密度影响。替代地，振动响应曲线可被假设为实质上是对称的，且谐振频率&可被考虑为在点A和B之间的中点。
[0057]通过确定曲线图的点A和B的波周期(S卩，波周期^和τ Β)，可计算流体的品质因数(Q)。品质因数(Q)可包括用点A和B之间的差或距离来除的所确定的谐振频率fQ。
[0058]品质因数(Q)可被定义为振动系统以其来消耗其能量的速率的度量。较高的Q指示能量消耗的较低速率。因此，音叉结构104的品质因数(Q)是叉材料的阻尼和由周围流体的粘度强加的阻尼的函数。因此，当流体的粘度改变时，总阻尼力改变，且随着它Q值也改变。
[0059]可根据品质因数(Q)来确定流体的粘度值，其中在点A和B之间的频率/波周期(τ )中的差异可与归因于流体的阻尼相关。
[0060]图4示出根据本发明的实施例的用于获得在预定参考温度下的流动流体粘度的振动传感器5的仪表电子设备20。仪表电子设备20可包括振动传感器5的部件。替代地，仪表电子设备20可耦合到振动传感器5或流量计组件10。
[0061]仪表电子设备20可包括接口 201和处理系统203。仪表电子设备20从仪表组件10接收第一和第二传感器信号，例如诸如拾取/速度传感器信号和温度信号。仪表电子设备20处理所接收的信号，以便获得流动通过仪表组件10的流动材料的流动特性。例如，仪表电子设备20可根据例如传感器信号确定相差、频率、时间差(At)、密度、质量流速率、体积流速率和粘度中的一个或多个。此外，可根据本发明确定其它流动特性。
[0062]接口 201经由图1的引线100从速度传感器105a和105b中的一个接收传感器信号。接口 201可执行任何必要或期望的信号调节，例如格式化、放大、缓冲等的任何方式。替代地，可在处理系统203中执行一些或所有信号调节。
[0063]此外，例如，接口 201可例如通过通信路径26能够在仪表电子设备20和外部设备之间实现通信。接口 201可以能够是电子、光学或无线通信的任何方式。
[0064]接口 201在一个实施例中包括数字化器(未示出)，其中传感器信号包括模拟传感器信号。数字化器对模拟传感器信号采样和数字化并产生数字传感器信号。接口/数字化器也可执行任何所需的抽选(decimat1n)，其中数字传感器信号被抽选，以便减少所需的信号处理的量并减少处理时间。
[0065]处理系统203进行仪表电子设备20的操作并处理来自流量计组件10的流量测量。处理系统203执行一个或多个处理例程，并从而处理流量测量以便产生一个或多个流动特性。
[0066]处理系统203可包括通用计算机、微处理系统、逻辑电路或某个其它通用或定制处理设备。处理系统203可分布在多个处理设备当中。处理系统203可包括集成或独立电子存储介质(例如存储系统204)的任何方式。
[0067]存储系统204可耦合到处理系统204或可包括处理系统203的一部分。存储系统204可存储流量计参数和数据、软件例程、常数值和可变值。
[0068]存储系统204可存储由处理系统203执行的例程。在一个实施例中，存储系统204存储例如温度转化例程231，其操作来获得在预定参考温度下的流动流体粘度。应理解的是另外的例程可存储在存储系统204中。
[0069]存储系统204可存储测量和由振动传感器5生成的其它数据。存储系统204可存储测量流体粘度214和测量流体温度215。测量流体粘度214和测量流体温度215可由例如振动传感器5生成或获得。应理解的是另外的测量或传感器生成的值可存储在存储系统204 中。
[0070]存储系统204可存储在处理/操作中要使用的数据。存储系统204在一个实施例中存储测量信号，例如从速度/拾取传感器105a和105b接收的两个或更多振动响应(未示出)。存储系统204可存储预定参考温度211。存储系统204可存储温度-粘度关系数据218，例如可用于转化粘度测量的温度-粘度关系数据218。
[0071]温度-粘度关系数据218在一些实施例中在流动流体温度的预定范围内使温度与粘度相关。温度-粘度关系数据218在一些实施例中在流动流体温度的预定范围内使温度与两个或更多流动流体的粘度相关。温度-粘度关系数据218在一些实施例中包括多项式方程。温度-粘度关系数据218在一些实施例中包括预定多项式阶次223的多项式方程。温度-粘度关系数据218在一些实施例中包括被存储为数学方程的关系表达式。温度-粘度关系数据218在一些实