CN1182373C - 用于确定并且/或者监测容器中介质的液位的方法和设备 - Google Patents

用于确定并且/或者监测容器中介质的液位的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1182373C
CN1182373C CNB018064310A CN01806431A CN1182373C CN 1182373 C CN1182373 C CN 1182373C CN B018064310 A CNB018064310 A CN B018064310A CN 01806431 A CN01806431 A CN 01806431A CN 1182373 C CN1182373 C CN 1182373C
Authority
CN
China
Prior art keywords
oscillating unit
pattern
medium
unit
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB018064310A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1416522A (zh
Inventor
���졤��������
萨察·丹哥利可
塞杰·洛帕廷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of CN1416522A publication Critical patent/CN1416522A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1182373C publication Critical patent/CN1182373C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/022—Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2961—Acoustic waves for discrete levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2966—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
    • G01F23/2967—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves for discrete levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/002—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0256—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02818—Density, viscosity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02836—Flow rate, liquid level
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0427—Flexural waves, plate waves, e.g. Lamb waves, tuning fork, cantilever

Abstract

本发明涉及用于确定并且/或者监测容器中介质的液位，或者用于识别容器中介质密度的一种方法和一种设备。本发明的目的是提供一种方法和一种设备，使得一种介质的液位或密度能可靠地被确定并且/或者被监测。根据本发明所述的设备，至少分析振荡单元2振荡的一个第一模式和一个第二模式，根据被分析的模式，能够检测到在上述振荡单元2处的质量变化。

Description

用于确定并且/或者监测容器中介质的液位的方法和设备
本发明涉及如权利要求1或10的前序部分所述的用于确定并且/或者监测容器中介质的液位，或者用于识别容器中介质密度的一种方法和一种设备。
现有带有至少一个振荡元件，即振荡检测器，用于检测或监测容器中介质密度的设备。这种振荡元件通常带有至少一个固定在一个薄膜上的振荡棒。薄膜通过一个电机变换器，例如一个压电元件，被起振。由于薄膜的振荡，使得固定在薄膜上的振荡元件开始振荡。
被设计为液位测量装置的振荡检测器利用了这样一种效应：振荡频率和振幅与振荡元件当时的覆盖度有关，当振荡元件暴露在空气中时能够无衰减地输出它的振荡，一旦它部分或全部浸入到介质中，就能检测到一个频率和幅度的改变。借助于预定的频率改变(通常频率经过测量)，可以得出一个容器中的介质达到预定的液位的明确的结论。此外，液位测量装置还特别应用于过满保护或泵空转保护。
除此之外，振荡元件的振荡衰减也受到当时介质密度的影响。在覆盖度恒定时存在一个关于介质密度的函数关系，使得振荡检测器不但适用于确定密度，也非常好地适用于确定密度。在实际应用中，为了监测和探测容器中介质的液位或密度，获取薄膜的振荡，并且借助于至少一个压电元件将其转化为电接收信号。
然后这个接收电信号由一个分析电子件进行分析。在要确定液位的情况下，该分析电子件监测振荡元件的频率以及/或者振幅，如果测量值低于或者超出预定的参考值，它发出将“传感器被覆盖”或者“传感器未被覆盖”的状态信号。操作人员可以通过光和/或声音的途径得到相应的通知。替换地或附带地触发一个开关过程，使得容器上的输入阀或泄放阀被打开或关闭。
如上所述的用于测量液位或密度的设备被应用在众多的工业部门中，例如用于化学、日常用品生产或水处理。被监测的填料的范围涉及从到水到酸奶、颜料和油漆、乃至高粘度的填料，如蜂蜜，或者乃至带有很强泡沫的填料，如啤酒。
通过振荡检测器进行液位或密度的测量所产生的问题在于，在出现的频率改变和覆盖度或介质密度之间没有一个单一明确的关系。一个重要的干扰量，如同与介质物质的耦合一样，在谐振频率的延迟中变得十分的显著，它在振荡单元处产生了质量改变。一个质量改变可能通过沉积物生成，也可能通过振荡单元处介质沉积的形成，还可能通过振荡棒的腐蚀引起。根据质量改变的种类和程度，可能会出现最坏的情况，即传感器持续的“被覆盖”或“未被覆盖”，这样即使边界液位未达到，也会通知预定的液位达到了。类似地，关于密度测量也是这样：介质的密度被错误地测量和指示。
本发明的目的是提供一种方法和一种设备，使得一种介质的液位或密度能可靠地被确定并且/或者被监测。
该目的通过这样一种方法来解决，至少分析振荡单元振荡的一个第一模式和一个第二模式，根据被分析的模式，能够检测到振荡单元的质量变化。尽管下面多次提到的只涉及到质量增长(它出现在振荡单元处的沉积物生成时)，可类比的考虑自然也可以适用于质量减少(它是振荡棒腐蚀的结果)。
本发明基于这样的物理效应，即在振荡单元起振时形成了不同的振荡模式。下面更详细地解释了一个具有例如桨状振荡棒的振荡检测器所产生的不同振荡模式。
根据本发明所述方法的一个具有优点的改进方案，分析第一和第二模式，其振荡受到介质的不同影响。
根据本发明所述方法的一种优选的改进方案，对于第一模式，其振荡基本上与介质无关，对于第二模式，其振荡受到介质的影响。这实际上意味着，选择一种模式作为第一模式，当振荡单元与介质相接触时，其特征频率或谐振频率由于一个质量改变而延迟，然而其谐振频率基本上保持不变。对于第一模式，所有这样的模式都适合，即：对这些模式，振荡棒的横截面面积“振荡棒-介质”在振荡方向上很小。如果这一条件满足，振荡单元与介质的相互作用就很小，从而振荡单元与介质间的物质耦合也相当的小。选择一种模式作为第二模式，一旦振荡单元与介质相接触，其特征频率就明显地改变。
根据本发明所述方法的一种具有优点的改进方案，根据第一模式的变化，其振荡基本上与介质无关，可以判断在振荡单元处是否发生质量改变。特别地，根据第一模式的振荡频率的改变，可以检测到振荡单元处的沉积物生成和/或质量减少。
根据先前描述的本发明所述方法的第一种改进方案，选择两种模式，它们作为质量改变的结果，或者作为与介质接触的结果，表现出完全不同的反应，而第二种改进方案却采用了不同的方式。根据本发明所述方法的第二种可供选择的改进方案，选择两种模式作为振荡单元振荡的第一模式和第二模式。其中这两种模式总是具有与介质的物质耦合有关的第一部分，并具有与介质的物质耦合无关而只与振荡单元当时的质量有关的第二部分。
根据本发明所述方法的一种具有优点的改进方案，根据振荡单元振荡的第一模式和第二模式与介质或振荡单元质量的函数相关性，可得出振荡单元质量改变的结论。对于各自的要求，考虑到两种模式的选择，彼此具有明显的区别。
沉积物生成对测量值的影响可以通过一个方程组来确定，如下式所示：
ΔF C = f C 1 ( m k ) + f C 2 ( m a )
ΔF D = f D 1 ( m k ) + f D 2 ( m a )
在上述方程组中用到的符号表示以下的值：
ΔFC：第一模式的相对频率偏移；
ΔFD：第二模式的相对频率偏移；
其中项
总是表示相应模式的特征频率的相对频率偏移，其中的相对意味着，测量的频率偏移用相对于在空气中、无沉积物生成时的相应特征频率的百分比来表示。
mk：对于与介质的各种物质耦合，及通过介质的衰减的一个测量指标。如前所述，这里除了振荡单元的浸入深度h外，介质的密度ρ和粘滞度η也起了作用。可以通过下面的函数关系来表示：
mk＝f(h；ρ，η)；
ma：沉积物质量；
fC 1(mk)，fD 2(mk)：振荡单元两种完全不同模式(例如模式C和模式D)的频率偏移曲线，作为与振荡单元的物质耦合mk，以及通过介质产生的振荡单元衰减的函数(→浸入曲线)；
fC 1(ma)，fD 2(ma)：振荡单元两种完全不同模式(例如模式C和模式D)的频率偏移曲线，作为在振荡单元处的沉积物生成ma的函数(→沉积物曲线)。
根据本发明所述方法的一个具有优点的实施例，当由振荡单元振荡的质量改变引起的振荡单元振荡的第一和/或第二模式的频率改变超出了预设的额定值时，给出一个出错通知。
如果利用由振荡单元处的质量改变引起的振荡单元振荡的第一和/或第二模式的改变来进行振荡单元测量数据的直插式校正，是特别具有优点的。
根据本发明所述的设备，上述任务这样来解决，调节/分析单元对振荡单元振荡的至少一个第一模式和/或一个第二模式进行分析，调节/分析单元根据被分析的模式判断振荡单元处的质量改变。
根据本发明所述的设备具有优点的实施例，调节/分析单元被集成在用于确定并且/或者监测液位或用于确定介质密度的设备中。在这种情况下，本发明所述的设备被称为紧密传感器。出错通知可以通过光、声音并且/或者通过至少两根数据线以数字的形式给出。
根据本发明所述设备的替代紧密传感器的可供选择的实施例，提供了至少两根数据线，通过数据线测量数据被传递到调节/分析单元，或者通过数据线调节/分析单元与一个远端的控制台进行通信。这里，当各自的测量数据和/或校正数据以数字的形式传输到远端的控制台时，具有特别的优点。数字数据通信相对于模拟数据通信的一个显著的优点是提高了抗干扰性。显然为了通信可以使用已知的传输协议和传输标准。
根据本发明所述设备的一种优选的改进方案，提供了一个输出单元，当振荡单元的质量改变所引起的频率改变超出了或未超出预设频率变额定值(优选地，在预设的容差范围内)，输出单元通过光和/或声音对操作人员给出一个出错通知。
此外，具有优点的是，调节/分析单元具有一个存储单元，其中存储了由质量改变引起的可容许的频率改变额定值。
下面通过附图更详细地说明本发明：
图1是根据本发明所述设备的原理图，
图2具有两个桨状振荡棒的一种优选的振荡单元的可能的、被选出的振荡模式：
a)模式A，其中一个产生的频率改变受到与介质的物质耦合的影响，
b)模式B，其中一个产生的频率改变基本上是由沉积物生成引起，
c)模式C，其中的频率改变不仅受到沉积物生成的影响，也受到与介质的物质耦合的影响，
d)模式D，其中的频率改变不仅受到沉积物生成的影响，也受到与介质的物质耦合的影响，
图3是图2a和图2b中所示模式A和B具有沉积物质和无沉积物质，以及在负的质量改变情况下的浸入曲线图，
图4是图2c和图2d中所示模式具有沉积物质和无沉积物质的浸入曲线，
图5在空气中不同模式的沉积物曲线图，以及
图6是频率改变点的图示。
图1表示了本发明所述的用于确定并且/或者监测容器中介质的液位的设备1的原理图(容器和介质没有在图1中表示出来)。如上所述，图1中所示的设备1不仅适用于液位识别，也适用于确定容器中介质的密度。在用于液位识别的情况下，振荡单元2只要达到被检测的边界液位，或者没有浸入到介质中，而为了监测或为了确定密度ρ，它必须继续浸入到介质中，直到达到一个预定的浸入深度h。关于容器，它可以是一个油箱，也可以是一个让介质流过的管子。
设备1的外壳基本上呈圆柱形，在外壳的外表面上是螺纹7。螺纹7用于将设备1固定在一个预定的液位高度上，并且安装在容器的一个相应的开孔中。显而易见，其他类型的固定方法(例如利用法兰盘)也可以用来代替螺栓固定。
振荡检测器1的外壳的突出到容器3中的终端区域通过薄膜5被密封，其中薄膜5在其边缘区域内置入外壳中绷紧，突出到容器中的振荡单元2被固定到薄膜5上。在上述情况下，振荡单元2被设计为一个音叉，包含两个彼此有间隔的、被固定在薄膜5上的、并且突出到容器中的振荡棒3、4。
一个驱动/接收元件6使得薄膜5进行振荡，其中驱动元件以一个预定的激励频率使薄膜5起振。驱动元件例如涉及一种分组驱动或者一种双态驱动。两种类型的压电驱动在现有技术中是公知的，因此这里不再作相应的描述。由于薄膜5的振荡，使得振荡单元2也进行振荡，其中，当振荡单元2与介质相接触，并且出现与介质的物质耦合时，或者当振荡单元2能够自由地、与介质无接触地振荡时，其振荡频率是不同的。
接收单元和驱动单元一样，也涉及一个唯一的压电元件。驱动/接收单元依靠一个传送到压电单元的发射信号使薄膜5起振；此外，它还接收薄膜5的振荡，并将其转化为接收电信号。
由于压电元件的这种振荡特性，电压差使得在外壳中被绷紧的薄膜5弯曲。安装在薄膜5上的振荡单元2的振荡棒3、4由于薄膜5的振荡，绕其纵轴作反方向的振荡。反方向振荡的模式具有以下优点，由振荡棒3、4施加在薄膜5上的交变应力相互被抵消了。因此，由绷紧产生的机械应力被减小到最低程度，使得基本上没有振荡能量传导到外壳或振荡检测器的固定处上。这样就有效地避免了振荡检测器1的固定装置以谐振频率起振，这种固定装置的振荡可能反过来会干扰振荡单元的振荡，并使测量数据出错。
接收电信号经过数据线8、9被传导到调节/分析单元10。调节/分析单元10带有一个存储单元11，其中存有额定值，它使得调节/分析单元能够识别振荡单元2处的沉积物生成，并在给定情况下对测量值起校正作用。一个出错通知在上述情况下通过输出单元14通知给操作人员。此外在图1中还有一个与振荡检测器远距离放置的控制台或调度台12。调节/分析单元10与控制台12通过数据线13相互通信。优选地，由于提高了抗干扰性，上述通信可基于数字的传输来实现。
图2a、图2b、图2c、图2d表示了具有两个设计为桨状的振荡棒3、4的振荡单元2的四种选出的、可能的振荡模式。对于图2b中所示的模式B，其浸入曲线ΔF基本上与同介质的物质耦合ma无关，因为由于和桨片面平行产生的振动，与介质相互作用的横截面面积相对很小。其振荡频率基本上与振荡单元2在介质中的浸入深度h无关，但它很清楚地与在振荡棒3、4处存在的沉积物质量ma有关。如已经多次提到的，类似的考虑也适用于在振荡单元处发生质量损耗的情况。在已知的容差范围内，由模式B的频率改变ΔF可以得到关于在振荡棒3、4处存在的沉积物质量ma的一个明确的结果。
图3是这种函数关系的图解。图3表示了在图2b中所示的模式A和B具有沉积物质量ma和无沉积物质量ma的浸入曲线ΔF(h)。图3还表示了在振荡单元2的负质量改变，即在振荡单元2处出现质量损耗(mk)情况下相应的ΔF(h)；质量损耗出现在例如振荡棒3、4的腐蚀或机械磨损的情况下。浸入曲线ΔF(h)(模式B的频率改变ΔF与浸入深度h的关系)，与振荡单元的质量无关地，具有近似为零的斜度。浸入曲线的走向基本上与x轴平行。合乎逻辑地，频率改变ΔF随着质量改变ma的增长或下降而变大。同样在图3中所示的模式A的浸入曲线ΔF则表现出完全不同的特性：此时振荡单元2在介质中的浸入深度h很明显对频率改变起了主导作用，而振荡单元2的正的或负的质量改变ma、mk通过浸入曲线ΔF(h)的平行移位来表示。
两种模式，模式A和模式B，很好地适用于本发明所述方法的第一种实施例。根据本发明所述方法的第一种改进方案，借助于两种模式来确定沉积物生成(或质量损耗)的程度，其中第一种模式的振荡基本上与介质无关，而第二种模式的振荡基本上只受介质的影响。
根据本发明所述方法提供的一种具有优点的实施例，通过与沉积物质量ma(或质量损耗)相关的模式B得到的频率改变ΔF可以用于振荡检测器1的测量数据的直插式校正。此外，关于在振荡单元2处的沉积物生成或振荡单元2的质量损耗的程度的信息也可以用作预测维护的目的。当振荡单元2必须被清洗或由无沉积物的单元2替换时，操作人员将得到指示或通知。
图2c和图2d进一步表示了具有两个设计为桨状的振荡棒3、4的振荡单元2的两种可能的模式，它们被优选地应用在本发明所述方法的第二种改进形式中。其前提条件是，这两种模式C和D不仅与振荡单元和介质的物质耦合mk有关，而且与在振荡单元处产生的沉积物质量有关。此外，这两种选出的模式必须关于浸入曲线ΔF(h)彼此有明显的区别。即：在图4所示的曲线系中能清楚地识别。
此外，图5表示了模式A、B和C的沉积物曲线ΔF(ma)。其中模式B与沉积物质量ma的关系很小，而模式C和D与振荡单元2处的质量改变有很强的关系。
在数学形式上，下列方程组描述了两种模式C和D的沉积物曲线ΔF(ma)的一级近似(省略混合项)：
ΔF C = f C 1 ( m k ) + f C 2 ( m a ) - - - ( 1 )
ΔF D = f D 1 ( m k ) + f D 2 ( m a ) - - - ( 2 )
这一方程组必须根据mz＝f(ΔF0，ΔFx)来求解。
由方程(1)得到：
f C 2 ( m a ) = ΔF C - f C 1 ( m k ) - - - ( 3 )
由方程(2)得到：
f D 2 ( m k ) = ΔF D - f D 2 ( m a ) - - - ( 4 )
m k = f D 1 - 1 ( ΔF D - f D 2 ( m a ) ) - - - ( 5 )
此外还优选地使用了一种数字解法。
由(3)和(5)得到：
f C 2 ( m a ) = ΔF C - f C 1 [ f D 1 - 1 ( ΔF D - f D 2 ( f C 2 - 1 ( ΔF C - f C 1 ( m k ) ) ) ) ] - - - ( 6 )
此外不必再对ma做详尽的说明，因为最终我们只对模式C通过沉积物生成引起的相对的频率改变感兴趣。对于fC 2(ma)的边界值必须这样确定，即总是在容许的边界之内确保对预定的液位或介质密度进行可靠的检测。
图4和图5所示的优选地由经验得到的浸入曲线和沉积物曲线可以用已知的方法通过近似函数来近似，并从而以数学方法来描述。
通过方程组并通过近似得到的曲线，可以对于每个被测频率差的点ΔFC、ΔFD，从与沉积物质量ma的相关性中确定fC 2(ma)的值，以及模式C的相对的频率改变。
图6在ΔFC、ΔFD上给出了频率差点的测量值。测量点根据浸入深度h并且/或者根据在振荡单元出形成的沉积物质量ma有所不同。具有相同沉积物质量ma的测量点在图6中总是相互连接的。
图6上部的测量值表示“沉积物质量很少”的状态，而下部的测量值表示“沉积物质量很多”的状态。为了分析测量数据，调节/分析单元10对两种完全不同的振荡模式的频率改变进行测定(在上述情况下为模式C和模式D)，并与一个表中存储的值进行比较。根据测量值的情况可以清楚地判断，沉积物生成或质量损失是否处于临界区域内，或者是否需要发出警报。
                     附图标记列表
1振荡检测器或密度传感器
2振荡单元
3振荡棒
4振荡棒
5薄膜
6激励/接收单元
7螺纹
8数据线
9数据线
10调节/分析单元
11存储单元
12控制台
13数据线
14输出单元

Claims (15)

1.一种用于确定并且/或者监测容器中介质的液位，或者用于识别容器中介质密度的方法，其中一个振荡单元被放置在预定的液位高度上，或者一个振荡单元这样被放置，即浸入到介质中，直到达到一个定义过的浸入深度，其中该振荡单元借助一个激励振荡来起振，只要振荡单元以一个振荡频率振荡，该振荡频率具有相对于激励频率的一个预定的频率改变，就能识别预定的液位的达到，或者利用振荡单元的振荡频率来检测介质的密度，其特征在于，分析振荡单元(2)的振荡的至少一个第一模式和一个第二模式，并且利用被分析的模式来识别振荡单元(2)处的一个质量改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分析作为第一和第二模式的模式，其振荡受到介质不同的影响。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一模式的振荡基本上与介质无关，第二模式的振荡基本上受到介质的影响。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于其振荡基本上与介质无关的第一模式的一个改变，可以判断在振荡单元(2)处是否发生了质量改变。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于第一模式的振荡的频率改变，可以判断在振荡单元(2)处是否发生了质量改变。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，选择两种模式作为振荡单元(2)振荡的第一模式和第二模式，其中这两种模式分别具有与介质有关的第一部分，和基本上与介质无关、并基本上只与振荡单元(2)当时的质量有关的第二部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，借助于振荡单元(2)振荡的第一、第二模式与介质或者与振荡单元(2)的质量之间的函数关系，可以得到在振荡单元(2)处形成的沉积物的质量的结果。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当由振荡单元处的质量改变引起的振荡单元(2)振荡的第一和/或第二模式的改变超出了预设的额定值，将给出一个出错通知。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用由振荡单元(2)处的质量改变引起的振荡单元(2)振荡的第一和/或第二模式的改变，对振荡单元(2)的振荡频率进行直插式校正。
10.一种用于确定并且/或者监测容器中介质的液位，或者用于识别容器中介质密度的设备，其中提供了一个振荡单元，它被放置在预定的液位高度上，或者一个振荡单元这样被放置，即浸入到介质中，直到达到一个定义过的浸入深度，其中还提供了一个驱动/接收单元，它以一个预定的激励频率使振荡单元起振，并接收振荡单元的振荡，还提供了一个调节/分析单元，当出现预定的频率改变时，它就能识别预定的液位的达到，或者利用振荡单元的振荡频率来检测介质的密度，其特征在于，调节/分析单元(10)分析振荡单元(2)振荡的至少一个第一模式和一个第二模式，并且调节/分析单元(10)借助于被分析的模式来判断在振荡单元(2)处的质量改变。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，调节分析单元(10)被集成在用于确定并且/或者监测液位或用于确定介质密度的设备中。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于，提供了至少两根数据线(8，9)，通过数据线将测量数据传导到分析/调节单元(10)上，或者通过数据线分析/调节单元(10)与一个远端的控制台(12)进行通信。
13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，提供了一个输出单元(14)，当由振荡单元(2)处的质量改变引起的频率改变超出或未超出预设的额定值，在预设的容差值范围内，输出单元(14)以光和/或声音的形式对操作人员给出出错通知。
14.根据权利要求10或13所述的设备，其特征在于，调节/分析单元(10)具有一个存储单元(11)，其中存储着由振荡单元(2)处的质量改变引起的可容许的频率改变的额定值。
15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，测量数据和关于在振荡单元(2)处的沉积物覆盖的数据被以数字的方式传输到远端控制台(13)。
CNB018064310A 2000-03-24 2001-02-09 用于确定并且/或者监测容器中介质的液位的方法和设备 Expired - Fee Related CN1182373C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10014724A DE10014724A1 (de) 2000-03-24 2000-03-24 Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter
DE10014724.0 2000-03-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1416522A CN1416522A (zh) 2003-05-07
CN1182373C true CN1182373C (zh) 2004-12-29

Family

ID=7636234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB018064310A Expired - Fee Related CN1182373C (zh) 2000-03-24 2001-02-09 用于确定并且/或者监测容器中介质的液位的方法和设备

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6389891B1 (zh)
EP (1) EP1266194B1 (zh)
JP (1) JP2003529065A (zh)
CN (1) CN1182373C (zh)
AT (1) ATE504811T1 (zh)
AU (1) AU2001235463A1 (zh)
DE (2) DE10014724A1 (zh)
RU (1) RU2240513C2 (zh)
WO (1) WO2001073383A1 (zh)

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6494079B1 (en) * 2001-03-07 2002-12-17 Symyx Technologies, Inc. Method and apparatus for characterizing materials by using a mechanical resonator
US8071384B2 (en) 1997-12-22 2011-12-06 Roche Diagnostics Operations, Inc. Control and calibration solutions and methods for their use
US7043981B2 (en) * 2000-03-08 2006-05-16 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for determining and/or monitoring a predetermined level in a container
DE10057974A1 (de) * 2000-11-22 2002-05-23 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung des Füllstands eines Mediums in einem Behälter bzw. zur Ermittlung der Dichte eines Mediums in einem Behälter
JP2004526251A (ja) * 2001-03-28 2004-08-26 エンドレス ウント ハウザー ゲーエムベーハー ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 容器内の所定の充填レベルを決定及び／又は監視する装置
DE10129556A1 (de) * 2001-06-19 2003-01-09 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter
DE10131081A1 (de) * 2001-06-27 2003-01-09 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter
DE10161071A1 (de) * 2001-12-12 2003-06-18 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Feldgeräteelektronik mit einer Sensoreinheit für die Prozessmesstechnik
DE10234303A1 (de) * 2002-07-26 2004-02-19 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozeßgröße
DE10242970A1 (de) * 2002-09-17 2004-04-01 Vega Grieshaber Kg Vibrations-Füllstandssensor
US6873916B2 (en) 2002-10-18 2005-03-29 Symyx Technologies, Inc. Application specific integrated circuitry for controlling analysis of a fluid
US7043969B2 (en) * 2002-10-18 2006-05-16 Symyx Technologies, Inc. Machine fluid sensor and method
US7158897B2 (en) 2003-03-21 2007-01-02 Symyx Technologies, Inc. Integrated circuitry for controlling analysis of a fluid
US7721590B2 (en) 2003-03-21 2010-05-25 MEAS France Resonator sensor assembly
US7718439B2 (en) 2003-06-20 2010-05-18 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for coding information on a biosensor test strip
US8206565B2 (en) 2003-06-20 2012-06-26 Roche Diagnostics Operation, Inc. System and method for coding information on a biosensor test strip
US7645421B2 (en) 2003-06-20 2010-01-12 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for coding information on a biosensor test strip
US8058077B2 (en) 2003-06-20 2011-11-15 Roche Diagnostics Operations, Inc. Method for coding information on a biosensor test strip
US7645373B2 (en) 2003-06-20 2010-01-12 Roche Diagnostic Operations, Inc. System and method for coding information on a biosensor test strip
US7488601B2 (en) 2003-06-20 2009-02-10 Roche Diagnostic Operations, Inc. System and method for determining an abused sensor during analyte measurement
US8148164B2 (en) 2003-06-20 2012-04-03 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for determining the concentration of an analyte in a sample fluid
US7452457B2 (en) 2003-06-20 2008-11-18 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for analyte measurement using dose sufficiency electrodes
DE10328296A1 (de) 2003-06-23 2005-01-20 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Ansatzalarm bei Feldgeräten
WO2005059475A2 (de) * 2003-12-18 2005-06-30 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Messvorrichtung mit mechanisch schwingfähiger einheit sowie verfahren und vorrichtung zu deren herstellung
JP2007523326A (ja) 2004-02-06 2007-08-16 バイエル・ヘルスケア・エルエルシー バイオセンサのための内部標準としての酸化され得る化学種、及び使用方法
DE102004018506A1 (de) * 2004-04-14 2005-11-03 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Messvorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße und entsprechende Messvorrichtung
DE102004036359B4 (de) * 2004-04-19 2008-11-06 Uwt Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer Aussage über die Sicherheit einer mit einer Schwingsonde in einem Behälter durchgeführten Flüssigkeits-Füllstandsmessung
US7569126B2 (en) 2004-06-18 2009-08-04 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for quality assurance of a biosensor test strip
DE102004050494A1 (de) 2004-10-15 2006-05-04 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums
DE102004059050B4 (de) * 2004-12-07 2014-07-17 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße
ES2717135T3 (es) 2005-07-20 2019-06-19 Ascensia Diabetes Care Holdings Ag Método para señalar al usuario para que añada una muestra adicional a una tira de prueba, método para medir la temperatura de una muestra y métodos para determinar la concentración de un analito basados en amperometría controlada
CN101273266B (zh) 2005-09-30 2012-08-22 拜尔健康护理有限责任公司 门控伏特安培法
EP1804048B1 (en) 2005-12-30 2010-05-12 Services Pétroliers Schlumberger A density and viscosity sensor
US7681449B2 (en) * 2006-02-28 2010-03-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Metal loss rate sensor and measurement using a mechanical oscillator
DE102006033819A1 (de) * 2006-07-19 2008-01-24 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums
US8161798B2 (en) * 2006-08-14 2012-04-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Density sensing device and fuel cell system with it
DE102006047780A1 (de) * 2006-10-06 2008-04-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozeßgröße
DE102007035770B4 (de) * 2007-07-27 2011-04-14 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung der Viskosität und/oder Dichte einer Flüssigkeit
WO2009076302A1 (en) 2007-12-10 2009-06-18 Bayer Healthcare Llc Control markers for auto-detection of control solution and methods of use
DE102008043093A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Verfahren zur Wartung einer Sensoreinheit, Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit und Sensoreinheit
GB0820853D0 (en) * 2008-11-14 2008-12-24 Mobrey Ltd Vibrating element apparatus
DE102008043764A1 (de) * 2008-11-14 2010-05-20 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
SI2246688T1 (sl) 2009-04-29 2011-12-30 Nest Int Nv Naprava za merjenje gostote tekoäśine
DE102009045204A1 (de) 2009-09-30 2011-04-28 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer physikalischen Prozessgröße
CN102121839B (zh) * 2010-12-21 2012-06-27 三一重工股份有限公司 一种检测装置及混凝土泵送设备
CN102353612B (zh) * 2011-07-01 2013-04-10 北京航空航天大学 一种压电激励压电检测的谐振式音叉液体密度传感器
DE102011089808A1 (de) 2011-12-23 2013-06-27 Endress + Hauser Flowtec Ag Verfahren bzw. Meßsystem zum Ermitteln einer Dichte eines Fluids
CA2862572C (en) 2012-03-21 2020-05-12 Eaton Corporation Digital densitometer and fluid gauging system
DE102012102589A1 (de) * 2012-03-26 2013-09-26 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Überwachung eines vorbestimmten Füllstands
EP2650668A1 (en) 2012-04-12 2013-10-16 Openfield Density and viscosity sensor and measuring method
TWI481826B (zh) * 2013-06-04 2015-04-21 Finetek Co Ltd Optimized phase modulation level detection tuning fork
DE102014119061A1 (de) * 2014-12-18 2016-06-23 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vibronischer Sensor
EP3045880A1 (de) * 2015-01-14 2016-07-20 VEGA Grieshaber KG Grenzstandmessanordnung
DE102015121621B4 (de) 2015-12-11 2018-03-01 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Vorrichtung zur sicheren Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102015122124A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-22 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Vibronischer Sensor und Messanordnung zum Überwachen eines fließfähigen Mediums
EP3236221B1 (de) * 2016-04-22 2020-11-25 VEGA Grieshaber KG Vibrations-sensor und verfahren zum betreiben eines vibrations-sensors
GB2552685A (en) 2016-08-03 2018-02-07 Rosemount Measurement Ltd Improvements in or relating to vibrating fork level switches
DE102016118445A1 (de) 2016-09-29 2018-03-29 Vega Grieshaber Kg Vibrationssensor und Verfahren zum Betreiben eines Vibrationssensors
DE102017102550A1 (de) * 2017-02-09 2018-08-09 Endress+Hauser SE+Co. KG Zustandsüberwachung eines vibronischen Sensors
DE102017111392A1 (de) 2017-05-24 2018-11-29 Endress+Hauser SE+Co. KG Vibronischer Sensor mit Störsignal Kompensation
DE102017115147A1 (de) 2017-07-06 2019-01-10 Endress+Hauser SE+Co. KG Zustandsüberwachung einer Spule in einem Sensor
US20190299310A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Branson Ultrasonics Corporation Contact Detection Based On Frequency In Ultrasonics
DE102019109487A1 (de) 2019-04-10 2020-10-15 Endress+Hauser SE+Co. KG Zustandsüberwachung eines vibronischen Sensors
RU2713987C1 (ru) * 2019-04-16 2020-02-11 Олег Владимирович Зацерклянный Устройство для контроля предельного уровня в ёмкости и/или трубопроводе
DE102019112866A1 (de) * 2019-05-16 2020-11-19 Endress+Hauser SE+Co. KG Zustandsüberwachung eines vibronischen Sensors
GB201916592D0 (en) * 2019-11-14 2020-01-01 Rosemount Measurement Ltd Improvements in or relating to field devices
DE102019131485A1 (de) 2019-11-21 2021-05-27 Endress+Hauser SE+Co. KG Zustandsüberwachung eines vibronischen Sensors
US11828641B2 (en) 2022-03-21 2023-11-28 Rosemount Inc. Vibrating fork liquid level switch with verification

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3140938A1 (de) * 1981-10-15 1983-05-19 Eberhard F. 7888 Rheinfelden Hermann Vorrichtung zur feststellung und/oder kontrolle eines bestimmten fuellstandes in einem behaelter
DE3336991A1 (de) * 1983-10-11 1985-05-02 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Vorrichtung zur feststellung und/oder ueberwachung eines vorbestimmten fuellstands in einem behaelter
US4740726A (en) 1986-07-21 1988-04-26 Nohken Inc. Vibrator-type level sensor
GB8705757D0 (en) 1987-03-11 1987-04-15 Schlumberger Electronics Uk Fluid transducer
DE3931453C1 (zh) * 1989-09-21 1991-02-28 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7864 Maulburg, De
DE4008135A1 (de) * 1990-03-14 1991-09-19 Endress Hauser Gmbh Co Vorrichtung zur feststellung und/oder ueberwachung eines vorbestimmten fuellstands in einem behaelter
DE4233185C1 (de) * 1992-10-02 1994-01-27 Endress Hauser Gmbh Co Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes
DE19523461C1 (de) * 1995-06-28 1996-07-11 Endress Hauser Gmbh Co Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter
DE19646685A1 (de) * 1996-11-12 1998-05-14 Heuft Systemtechnik Gmbh Verfahren zur Bestimmung von Parametern, z. B. Füllstand, Druck, Gaszusammensetzung in verschlossenen Behältern
DE59712962D1 (de) * 1997-04-30 2008-10-02 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Anordnung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter
US6236322B1 (en) * 1998-09-09 2001-05-22 Endress + Hauser Gmbh + Co. Apparatus for establishing and/or monitoring a predetermined filling level in a container

Also Published As

Publication number Publication date
CN1416522A (zh) 2003-05-07
DE10014724A1 (de) 2001-09-27
EP1266194A1 (de) 2002-12-18
EP1266194B1 (de) 2011-04-06
DE50115842D1 (de) 2011-05-19
AU2001235463A1 (en) 2001-10-08
US6389891B1 (en) 2002-05-21
ATE504811T1 (de) 2011-04-15
WO2001073383A1 (de) 2001-10-04
RU2240513C2 (ru) 2004-11-20
JP2003529065A (ja) 2003-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1182373C (zh) 用于确定并且/或者监测容器中介质的液位的方法和设备
AU738267B2 (en) Resonator sensors employing piezoelectric benders for fluid property sensing
CN101842687B (zh) 用于确定和/或监测粘度的方法和相应的装置
US8096177B2 (en) Fuel inventory monitoring system
RU2241986C2 (ru) Способ управления и контроля нефти и нефтехимических продуктов посредством химической обработки и способы оперативного использования датчиков на основе кварцевых кристаллических микровесов
CN1165762C (zh) 油质量传感器以及用其确定分析物的方法
DK2294383T3 (en) METHOD AND APPARATUS FOR A HIGH-PRECISION MEASUREMENT OF A CHARACTERISTICS OF A SOIL AND / OR Peel off deposit within a fluid container or of a characteristic of a part of the wall within a fluid content
CN1179198C (zh) 校正了不稳定气泡的科里奥利流量计
US20100030486A1 (en) Method and Apparatus for Determining at Least One Measured Variable of a Medium
CA2826652C (en) Optimizing acoustic efficiency of a sonic filter or separator
CN1844908A (zh) 一种超声波检测方法及其检测装置
GB2212263A (en) Apparatus for monitoring flotation cell processing
US8370009B2 (en) System, method, and computer program product for monitoring oil condition
CN113939716A (zh) 电子振动多传感器
US5606130A (en) Method for determining the octane rating of gasoline samples by observing corresponding acoustic resonances therein
US5559292A (en) Method and apparatus for the identification of species
CN100529689C (zh) 用于确定和/或监控过程变量的装置
KR20070011584A (ko) 비-수성 유체의 상태를 온-라인 모니터링하는 방법
US6353407B1 (en) Radar tank level indicating system for measurement of water content in shipboard tank involving identification of fuel-water interface
CN106336004B (zh) 一种快速匹配废水和填料挂膜的装置及方法
US20040149030A1 (en) Device for determining and/or monitoring filling of a medium in a container
CN108899048A (zh) 一种基于信号时频分解的声音数据分类方法
US20160349157A1 (en) System and Method for Repeatable Fluid Measurements
US4770042A (en) Suspension stability monitoring apparatus
JP4359769B2 (ja) センサの汚れ検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20041229

Termination date: 20160209