用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法及对此的科里奥利质量流量测量仪器

技术领域

本发明涉及一种用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法，所述科里奥利质量流量测量仪器具有至少一个测量管、至少一个振动激励器、至少一个振动传感器以及至少一个应变传感器，其中，所述振动激励器用振动激励器信号被操控并且所述测量管通过所述振动激励器被激励进行振动，其中，由所述振动传感器检测所述测量管的振动并且产生振动传感器信号，并且其中，所述应变传感器通过连接部与所述测量管机械地耦联。

本发明还涉及一种科里奥利质量流量测量仪器，所述科里奥利质量流量测量仪器具有至少一个测量管、至少一个振动激励器、至少一个振动传感器、至少一个应变传感器以及分析单元，其中，所述振动激励器构造用于激励所述测量管振动，其中，所述振动传感器构造用于检测所述测量管的振动并且用于产生振动传感器信号，其中，所述应变传感器通过连接部与所述测量管机械地耦联，并且其中，所述分析单元构造用于产生振动激励器信号并且用于以所述振动激励器信号操控所述振动激励器。

背景技术

科里奥利质量流量测量仪器的工作原理是，由介质流动通过的测量管通过所述振动激励器被激励进行振动，其中，所述测量管的以及由此也在所述测量管中流动的介质的振动方向具有至少一个与测量管中介质的流动方向垂直的分量。在测量管中流动的介质的振动的垂直的分量在流动的介质中引起了科里奥利惯性力，其反向于振动的垂直的分量作用。科里奥利惯性力引起，在分别在沿着测量管的纵轴线两个不同的测量管部位处的测量管的振动之间出现了相差，其与通过测量管的介质的质量流成正比。所述科里奥利质量流量测量仪器测量所述相差并且从中确定介质的质量流。

所述应变传感器是测量其传感器主体的应变的传感器。为了使所述应变传感器测量所述测量管的应变，所述传感器主体必须通过所述连接部与所述测量管如下地机械地耦联，使得所述测量管的应变传递到所述传感器主体上。

从实际中已知所述类型的科里奥利质量流量测量仪器，其中通过所述连接部的机械的耦联已经变化。这种通过所述连接部的机械的耦联的改变能够具有不同的原因。可能的原因是所述连接部的老化或疲劳或者外部对所述连接部的影响。通过所述连接部的机械的耦联的变化引起，由所述应变传感器测量的应变不再相应于所述测量管的应变并且所测量的应变因此具有偏差。由现有技术没有公开如何能够确定通过所述连接部的机械的耦联的变化。

发明内容

因此，本发明的任务是，说明一种用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法以及一种科里奥利质量流量测量仪器，其克服了现有技术中指明的缺点。

根据第一教导，本发明涉及一种方法，其中解决了前面引出并且指明的任务。按本发明的方法的特征首先并且基本上在于，由所述应变传感器测量所述测量管的振动并且产生代表所述测量管的振动的应变传感器信号，确定所述应变传感器信号与代表所述测量管的振动的振动信号之间的相关性并且求得所述相关性时间上的变化。

所述相关性描述了所述应变传感器信号与所述振动信号之间的关联并且是所述关联的强度的度量。

在其它条件相同时，所述相关性时间上的变化的原因是通过所述连接部的机械的耦联的变化。所述相关性时间上的变化反映了所述应变传感器信号相对于所述振动信号的改变。

按本发明的方法的设计方案规定，将所述相关性与参考相关性进行比较，并且用信号表示超过和/或低于所述参考相关性。

按本发明的方法的另一设计方案规定，由所述应变传感器在欠采样（Unterabtastung）时测量所述测量管的振动。优选地，通过带通过滤器如下地限制所述振动的带宽，从而不出现混叠效应（Alias-Effekt）。

所述方法的另一设计方案规定，所述相关性随着时间的推移的降低归为通过所述连接部的机械的耦联的降低。所述设计方案基于以下认识，即通过所述连接部的机械的耦联大多数随着时间而降低，因为所述连接部例如松动了。通过所述连接部的机械的耦联的降低引起所述测量管的应变减少地传递到所述应变传感器上，由此所述应变传感器信号相对于所述振动信号减少。所述设计方案通过以下方法简化了按本发明的方法，即仅仅考虑所述连接部的机械的耦联的降低。

所述方法的另外的设计方案规定，将所述振动传感器信号和所述振动激励器信号用作振动信号，或者将所述振动传感器信号或所述振动激励器信号用作振动信号。使用所述振动传感器信号和/或所述振动激励器信号作为振动信号是有利的，因为其在所述类型的科里奥利质量流量测量仪器中已经存在。

另一设计方案规定，如下地产生所述振动信号，使得其代表所述测量管的振动的速度。可以在所述测量管上的每个点处将偏转、速度以及加速度作为时间的函数归为所述测量管的振动。对于设计方案的替代方案因此规定，如下地产生所述振动信号，使得其代表所述测量管的振动的偏转。对于设计方案的另一替代方案规定，如下地产生所述振动信号，使得其代表所述测量管的振动的加速度。当所使用的振动传感器基于实施的测量原理直接产生代表所述振动的速度的振动信号时，那么无论如何有利的是，如下地产生所述振动信号，使得其代表所述测量管的速度。

另一设计方案规定，通过如下方法确定所述相关性，即确定所述振动信号与所述应变传感器信号之间的传递函数。所述传递函数的系数是用于所述振动信号与所述应变传感器信号之间的关联的强度的度量。

另一设计方案规定，通过如下方法确定所述相关性，即从所述应变传感器信号中确定所述测量管的振动的第一振幅，从所述振动信号中确定所述测量管的振动的第二振幅，将所述第一振幅与所述第二振幅彼此确立关系，并且确定所述应变传感器信号关于所述振动信号的相。所述第一振幅和第二振幅与相之间的关系是用于所述振动信号与所述应变传感器信号之间的关联的强度的度量。

另一设计方案规定，由所述应变传感器测量在所述测量管中出现的机械应力并且将所测量的出现的机械应力用于补偿所出现的机械应力对所述振动传感器信号的作用。优选由所述应变传感器测量所述测量管的轴向的机械张力。因此，由应变传感器不仅测量所述测量管的振动，而且也测量所述测量管中的机械张力。

机械应力影响所述测量管的振动。所述测量管的受影响的振动由所述振动传感器检测，并且所述振动传感器产生代表受影响的振动的振动传感器信号，其中，从所述振动传感器信号中不能识别通过所述测量管中的机械应力对所述振动的影响。因此，为了补偿由所述测量管中的机械应力对所述测量管的振动的影响，需要测量所述测量管中机械应力的传感器。这在此就是所述应变传感器。

根据第二教导，本发明涉及一种科里奥利质量流量测量仪器，其中解决了前面引出的并且指明的任务。按本发明的科里奥利质量流量测量仪器的特征首先并且基本上在于，所述应变传感器构造用来测量所述测量管的振动并且用于输出代表所述测量管的振动的应变传感器信号，并且所述分析单元构造用于确定所述应变传感器信号与代表所述测量管的振动的振动信号之间的相关性并且用于求得所述相关性时间上的变化。

针对按本发明的方法的实施方案相应地适用于按本发明的科里奥利质量流量测量仪器，并且反之亦然。

按本发明的科里奥利质量流量测量仪器的设计方案规定，所述分析单元与所述应变传感器构造用于实施按前面的设计方案和替代方案之一所述的方法。

所述科里奥利质量流量测量仪器的另一设计方案规定，所述应变传感器通过所述连接部布置在所述测量管上。在第一替代方案中规定，所述测量管优选直接与支架连接并且所述应变传感器通过所述连接部布置在所述支架上。在第二替代方案中规定，所述测量管优选直接与支架连接并且至少两个应变传感器通过所述连接部布置在由所述测量管和所述支架形成的主体上。

另一设计方案规定，所述连接部通过材料连接部、尤其通过粘贴部形成。替代方案规定，所述连接部通过力连接部、尤其通过螺纹连接部形成。通过材料连接部形成所述连接部相对于通过力连接部形成所述连接部的优点是，所述连接部是面状的并且不是点状的。面状的连接部引起所述测量管的应变更好地传递到所述传感器主体上。通过力连接部的所述连接部相对于通过材料连接部的所述连接部的优点是所述应变传感器的可拆卸性。

另一设计方案规定，所述应变传感器是应变计。应变计从电的角度看是电阻，其电阻值是作用到电阻主体上的机械应力的函数。因此所述应变传感器信号代表所述电阻值。

附图说明

详细地给出大量可行方案，用于设计并且改进按本发明的方法以及按本发明的科里奥利质量流量测量仪器。对此不仅参照附属于权利要求1和8的权利要求，而且也参照下面的结合附图对优选的实施例的描述。附图中示出：

图1是按本发明的科里奥利质量流量测量仪器的实施例，以及

图2是实施例的应变传感器以及分析单元的截取部分。

具体实施方式

图1以示意性的图示示出了按本发明的科里奥利质量流量测量仪器1的实施例。其具有测量管2、振动激励器3、振动传感器4、应变传感器5以及分析单元6。

所述振动传感器4是电磁的速度传感器并且基于其测量原理直接产生振动传感器信号，所述振动传感器信号代表所述测量管2的振动的速度。所述振动传感器信号由分析装置6用作所述振动信号。

所述应变传感器5是应变计并且通过连接部7布置在所述测量管2上并且以这种方式与所述测量管2机械地耦联。所述连接部7通过粘贴部形成。所述应变传感器5构造不仅用于测量所述测量管2的振动而且也测量在所述测量管2中出现的机械应力，并且用于产生不仅代表所述振动而且也代表所述机械应力的电阻值作为应变传感器信号。

图2示出了应变传感器5以及分析单元6的截取部分。所述应变传感器5以及所述分析单元6的电阻8形成了串联电路9。所述串联电路9由所述分析单元6的电源10供给。所述分析单元6构造用于测量所述应变传感器上的电压u₁以及所述串联电路9上的电压u₂并且从这两个电压u₁、u₂中确定所述应变传感器5的电阻值、也就是所述应变传感器信号。

此外，所述分析单元6构造用于实施以下方法步骤：

产生谐波的（harmonischen）振动激励器信号并且用所述振动激励器信号操控所述振动激励器3，从而激励所述测量管2振动。

确定所述应变传感器信号时间上的走向与所述振动信号时间上的走向之间的相关性并且确定所述相关性时间上的变化。

在第一替代方案中，所述确定如下进行，即从所述应变传感器信号时间上的走向中确定第一振幅并且从所述振动信号时间上的走向中确定第二振幅，将所述第一振幅与所述第二振幅彼此确立关系并且确定所述应变传感器信号时间上的走向关于所述振动信号时间上的走向的相。

在第二替代方案中，所述确定如下进行，即确定所述应变传感器信号时间上的走向和所述振动信号时间上的走向之间的传递函数。所述确定包括以下方法步骤：将所述应变传感器信号时间上的走向分成直流部分和交流部分，针对所述振动信号时间上的走向对所述交流部分时间上的走向相选择性地进行整流，并且计算所述应变传感器信号时间上的走向关于所述振动信号时间上的走向的相对复杂的变化。以这种方式形成的复变的传递函数是对于所述相关性的度量。所述传递函数的实部关于所述传递函数的虚部越大，那么相关性就越高。

针对所述振动信号时间上的走向对所述交流信号时间上的走向相选择性地进行整流意味着，在所述交流信号时间上的走向与所述振动信号时间上的走向之间存在恒定的相差。所述相差优选为45°，因为在这种相位差的情况下用于确定所述相关性的计算方面的耗费减少。

附图标记列表

1 科里奥利质量流量测量仪器

2 测量管

3 振动激励器

4 振动传感器

5 应变传感器

6 分析单元

7 连接部

8 电阻

9 串联电路

10电源。