Встроенный измерительный прибор, применение встроенного прибора для измерения физического параметра среды и способ измерения фактического параметра среды

Встроенный измерительный прибор, применение встроенного прибора для измерения физического параметра среды и способ измерения фактического параметра среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к встроенному измерительному прибору с измерительным преобразователем вибрационного типа, в частности кориолисову массовому расходомеру/плотномеру, для протекающей в трубопроводе, в частности двух- или более фазной среды, а также к способу вырабатывания с помощью такого измерительного преобразователя измеренного значения, представляющего физический параметр среды, например массовый расход, плотность и/или вязкость, к применению встроенного прибора для измерения физического параметра среды.

В технике измерения и автоматизации процессов для измерения физических параметров протекающей в трубопроводе среды, например массового расхода, плотности и/или вязкости, нередко используют такие встроенные измерительные приборы, в частности кориолисовы массовые расходомеры, которые с помощью вставленного в проводящий среду трубопровод измерительного преобразователя вибрационного типа, через который она протекает при работе, и присоединенной к нему измерительно-эксплуатационной схемы создают в среде реакционные силы, например соответствующие массовому расходу силы Кориолиса, соответствующие плотности силы инерции или соответствующие вязкости силы трения и т.д., и на их основе вырабатывают измерительный сигнал, представляющий соответственно массовый расход, вязкость и/или плотность среды. Подобные встроенные измерительные приборы с измерительным преобразователем вибрационного типа, а также принцип их действия известны специалисту и подробно и детально описаны, например, в WO-A 03/095950, WO-A 03/095949, WO-A 03/076880, WO-A 02/37063, WO-A 01/33174, WO-A 00/57141, WO-A 99/39164, WO-A 98/07009, WO-A 95/16897, WO-A 88/03261, US 2003/0208325, US-B 6691583, US-B 665113, US-B 6513393, US-B 6505519, US-A 6006609, US-A 5869770, US-A 5796011, US-A 5616868, US-A 5602346, US-A 5602345, US-A 5531126, US-A 5301557, US-A 5253533, US-A 5218873, US-A 5069074, US-A 4876898, US-A 4733569, US-A 4660421, US-A 4524610, US-A 4491025, US-A 4187721, EP-A 1291639, EP-A 1281938, EP-A 1001254 или EP-A 533939.

Для протекания среды измерительные преобразователи содержат, по меньшей мере, одну закрепленную, например, в трубчатой или коробчатой несущей раме измерительную трубку с прямым сегментом, который заставляют вибрировать для создания вышеназванных реакционных сил при работе с приводом от электромеханического устройства возбуждения. Для регистрации вибраций сегмента трубки, в частности, с впускной и выпускной сторон измерительные преобразователи содержат далее реагирующее на движения сегмента трубки физико-электрическое сенсорное устройство.

У кориолисовых массовых расходомеров измерение массового расхода протекающей в трубопроводе среды основано, например, на том, что среду заставляют течь через вставленную в трубопровод измерительную трубку, вибрирующую при работе латерально своей оси, в результате чего в среде создаются силы Кориолиса. Они, в свою очередь, вызывают колебания участков измерительной трубки с впускной и выпускной сторон со сдвигами по фазе по отношению друг к другу. Величина этих фазовых сдвигов служит мерой массового расхода. Колебания измерительной трубки регистрируют поэтому с помощью двух удаленных друг от друга вдоль нее датчиков колебаний вышеназванного сенсорного устройства и преобразуют в измерительные сигналы колебаний, по взаимному фазовому сдвигу которых определяют массовый расход. В приведенной публикации US-A 4187721 упомянуто далее, что с помощью таких встроенных измерительных приборов возможно измерение также моментальной плотности протекающей среды, а именно на основе частоты, по меньшей мере, одного из подаваемых сенсорным устройством измерительных сигналов колебаний. Кроме того, подходящим образом непосредственно измеряют в большинстве случаев также температуру среды, например, с помощью расположенного на измерительной трубке температурного датчика. К тому же, как известно, прямые измерительные трубки с возбужденными торсионными колебаниями вокруг оси, проходящей, в основном, параллельно продольной оси измерительной трубки или совпадающей с ней, могут вызывать в пропускаемой среде радиальные силы сдвига, в результате чего от торсионных колебаний отбирается значительное количество энергии колебаний, которое диссипируется в среде. Из-за этого происходит значительное демпфирование торсионных колебаний вибрирующей измерительной трубки, для поддержания которых к ней приходится дополнительно подводить электрическую мощность возбуждения. На основе требуемой для поддержания торсионных колебаний измерительной трубки электрической мощности возбуждения можно известным специалисту образом с помощью измерительного преобразователя, по меньшей мере, приблизительно определить также вязкость среды (см. также, в частности, US-A 4524610, US-A 5253533, US-A 6006609 или US-B 6651513). Поэтому ниже можно вполне предположить, что, даже если это определенно не описано, с помощью современных встроенных измерительных приборов с измерительным преобразователем вибрационного типа, в частности с помощью кориолисовых массовых расходомеров, можно, во всяком случае, измерить также плотность, вязкость и/или температуру среды, тем более что при измерении массового расхода их так и так следует постоянно привлекать для компенсации ошибок измерения вследствие колебаний плоскости и/или вязкости среды (см. также, в частности, US-B 6513393, US-A 6006609, US-A 5602346, WO-A 02/37063, WO-A 99/39164 или WO-А 00/36379).

При использовании встроенных измерительных приборов с измерительным преобразователем вибрационного типа оказалось, однако, как это описано, например, также в JP-A 10-281846, WO-A 03/076880, ЕР-А 1291639, US-B 6505519 или US-A 4524610, что у неоднородных сред, в частности двух- или более фазных сред, выведенные из колебаний измерительной трубки измерительные сигналы колебаний, в частности также упомянутый фазовый сдвиг, несмотря на вязкость и плотность в отдельных фазах среды, а также массовый расход практически поддерживаются постоянными и/или соответственно заодно учитываются, в значительной степени подвержены колебаниям и для измерения соответствующего физического параметра могут стать совершенно непригодными без вспомогательных мер. Такими неоднородными средами могут быть, например, жидкости, в которые, как это практически неизбежно, например, в процессах дозирования или розлива, введен имеющийся в трубопроводе газ, в частности воздух, или из которых выгазовывается растворенная среда, например углекислый газ, вызывающая пенообразование. В качестве другого примера таких неоднородных сред следует назвать также эмульсии и мокрый или насыщенный пар. В качестве причин для с измерением неоднородных сред с помощью измерительных преобразователей вибрационного типа следует в качестве примера упомянуть одностороннее отложение или осаждение изнутри на стенке измерительной трубки движущихся в жидкостях газовых пузырьков или твердых частиц и так называемый „Bubbles-эффект", при котором движущиеся в жидкости газовые пузырьки действуют в качестве обтекателей для ускоренных поперек продольной оси измерительной трубки частичных объемов жидкости.

В то время как для уменьшения сопутствующих двух- или более фазным средам ошибок измерения в WO-A 03/076880 предложено предшествующее собственно измерению расхода кондиционирование течения или среды, например в JP-A 10-281846 и US-B 6505519 описана соответственно корректировка основанного на измерительных сигналах колебаний измерения расхода, в частности измерения массового расхода, основанная, в частности, на оценке дефицитов между измеренной с высокой точностью фактической плотностью среды и полученной при работе с помощью кориолисовых массовых расходомеров кажущейся плотностью среды.

В частности, для этого предложены предварительно тренированные для этого, при необходимости также адаптивные классификаторы измерительных сигналов колебаний. Классификаторы могут быть выполнены, например, в виде карт Кохонена или нейронной сети, а корректировка может осуществляться с помощью нескольких измеренных при работе параметров, в частности массового расхода и плотности, а также других выведенных из этого признаков или же с использованием включающего в себя один или несколько периодов колебаний интервала измерительных сигналов колебаний. Использование такого классификатора дает, например, то преимущество, что по сравнению с традиционными кориолисовыми массовыми расходомерами/плотномерами измерительный преобразователь не требует никаких или требует лишь незначительных изменений, будь то в механической конструкции, устройстве возбуждения или управляющей им эксплуатационной схеме, особенно согласованных со специальным применением. Значительный недостаток таких классификаторов состоит, однако, и в том, что по сравнению с традиционными кориолисовыми массовыми расходомерами необходимы значительные изменения в области вырабатывания измеренного значения прежде всего в отношении используемых аналого-цифровых преобразователей и микропроцессоров. Как описано в US-B 6505519, для подобной обработки сигналов, например при оцифровывании измерительных сигналов колебаний, которые могут иметь частоту колебаний около 80 Гц, для достижения достаточной точности требуется частота дискретизации около 55 кГц или более. Иначе говоря, измерительные сигналы колебаний следует дискретизировать с отношением частот дискретизации гораздо более 600:1. Кроме того, хранящееся и выполненное в цифровой измерительной схеме фирменное программное обеспечение получается соответственно комплексным. Другой недостаток таких классификаторов следует усматривать в том, что они должны быть натренированы на фактически имеющиеся при работе измерительного преобразователя условия измерения, будь то монтажная ситуация, измеряемая среда и ее в большинстве случаев изменяемые свойства или другие влияющие на точность измерения факторы, и соответственно валидированы. На основе высокой комплексности взаимосвязи всех этих факторов тренинг и его валидация могут осуществляться в большинстве случаев только на месте и индивидуально для каждого измерительного преобразователя, что, в свою очередь, связано со значительными затратами при пуске измерительного преобразователя в работу. В остальном оказалось также, что подобные классификационные алгоритмы, с одной стороны, из-за высокой комплексности, а с другой стороны, вследствие того, что в большинстве случаев неявно присутствует соответствующая физико-математическая модель с технически релевантными или воспроизводимыми параметрами, классификаторы имеют очень малую прозрачность и, тем самым, нередко трудно передаются. Из-за этого у клиента вполне могут возникнуть значительные предубеждения, причем такие проблемы могут возникнуть у клиента, в частности, тогда, когда используемый классификатор представляет собой самоадаптирующуюся, например нейронную, сеть.

В качестве другой возможности решения проблемы с неоднородными средами, например в US-A 4524610, уже предлагалось встроить измерительный преобразователь так, чтобы прямая измерительная трубка проходила в основном вертикально, что в самой значительной степени препятствует наслоению таких мешающих, в частности газообразных, неоднородностей. При этом речь идет, однако, об очень специальном решении, не всегда реализуемом в технике измерения промышленных процессов. Во-первых, в этом случае трубопровод, в который должен быть встроен измерительный преобразователь, следует, при необходимости, приспособить к нему, а не наоборот, что может означать для потребителя повышенные дополнительные затраты при реализации места измерения. Во-вторых, как уже сказано, измерительные трубки могут иметь также криволинейную форму, так что даже за счет приспосабливания положения встраивания проблема не всегда может быть решена удовлетворительно. Кроме того, оказалось, что названные искажения измерительного сигнала не всегда могут быть надежно предотвращены даже при использовании вертикально встроенной прямой измерительной трубки.

Задача изобретения состоит поэтому в создании соответствующего встроенного измерительного прибора, в частности кориолисова массового расходомера, который подходил бы для очень точного измерения измеряемого физического параметра, в частности массового расхода, плотности и/или вязкости, даже неоднородных, в частности двух- или более фазных, сред, а именно, по возможности, со значением ошибки измерения менее 10% по отношению к фактическому параметру. Другая задача состоит в создании соответствующего способа вырабатывания соответствующего измеренного значения.

Для решения этой задачи изобретение состоит во встроенном измерительном приборе, в частности кориолисовом массовом расходомере/плотномере и/или вискозиметре, для измерения, по меньшей мере, одного физического параметра, в частности массового расхода, плотности и/или вязкости, протекающей в трубопроводе, в частности двух- или более фазной среды. Встроенный измерительный прибор включает в себя для этого измерительный преобразователь вибрационного типа и электрически связанный с измерительным преобразователем электронный блок. Измерительный преобразователь содержит, по меньшей мере, одну вставленную в трубопровод, в частности в основном прямую и служащую для протекания измеряемой среды измерительную трубку, сообщенную с присоединенным трубопроводом, воздействующее на измерительную трубку устройство возбуждения для приведения в вибрацию, по меньшей мере, одной измерительной трубки и сенсорное устройство для регистрации вибраций, по меньшей мере, одной измерительной трубки, которое вырабатывает, по меньшей мере, один представляющий колебания измерительной трубки измерительный сигнал колебаний. Устройство возбуждения приводит измерительную трубку при работе, по меньшей мере, периодически и/или, по меньшей мере, частями в латеральные колебания, в частности изгибные колебания. Кроме того, устройство возбуждения приводит измерительную трубку при работе, по меньшей мере, периодически и/или, по меньшей мере, частями в чередующиеся, в частности, с латеральными колебаниями или временно наложенные на них торсионные колебания вокруг воображаемой оси, в основном совпадающей с измерительной трубкой и выполненной, в частности, в виде главной оси инерции измерительной трубки. Электронный блок измерительного прибора, по меньшей мере, периодически вырабатывает включающий устройство возбуждения ток возбуждения. Далее электронный блок измерительного прибора определяет первое промежуточное значение, которое соответствует служащей для поддержания латеральных колебаний измерительной трубки латеральной доле тока возбуждения и/или демпфированию латеральных колебаний измерительной трубки.

Кроме того, электронный блок измерительного прибора определяет второе промежуточное значение, которое соответствует служащей для поддержания торсионных колебаний измерительной трубки торсионной доле тока возбуждения и/или демпфированию торсионных колебаний измерительной трубки. Посредством, по меньшей мере, одного измерительного сигнала колебаний и/или посредством тока возбуждения, а также с использованием первого и второго промежуточных значений электронный блок измерительного прибора вырабатывает, по меньшей мере, периодически, по меньшей мере, одно измеренное значение, которое представляет, по меньшей мере, один измеряемый физический параметр, в частности массовый расход, плотности или вязкость среды.

Далее изобретение состоит в способе измерения физического параметра, в частности массового расхода, плотности или вязкости, протекающей в трубопроводе, в частности двух- или более фазной среды с помощью встроенного измерительного прибора, в частности кориолисового массового расходомера, с измерительным преобразователем вибрационного типа и электрически связанного с измерительным преобразователем электронным блоком измерительного прибора, включающем в себя следующие этапы:

- протекание измеряемой среды, по меньшей мере, через одну сообщающуюся с трубопроводом измерительную трубку измерительного преобразователя и подачу тока возбуждения в механически связанное с направляющей среду измерительной трубкой устройство возбуждения для вырабатывания механических колебаний измерительной трубки;

- создание латеральных колебаний, в частности изгибных колебаний, измерительной трубки и создание наложенных, в частности, на латеральные колебания торсионных колебаний измерительной трубки;

- регистрацию вибраций измерительной трубки и вырабатывание, по меньшей мере, одного измерительного сигнала колебаний, представляющего колебания измерительной трубки;

- определение выведенного из тока возбуждения первого промежуточного значения, которое соответствует служащей для поддержания латеральных колебаний измерительной трубки латеральной доле тока возбуждения и/или демпфированию латеральных колебаний измерительной трубки;

- определение выведенного из тока возбуждения второго промежуточного значения, которое соответствует служащей для поддержания торсионных колебаний измерительной трубки торсионной доле тока возбуждения и/или демпфированию торсионных колебаний измерительной трубки;

- использование, по меньшей мере, одного измерительного сигнала колебаний и/или тока возбуждения, а также первого и второго промежуточных значений для вырабатывания представляющего измеряемый физический параметр измеренного значения.

Согласно первому варианту выполнения прибора электронный блок измерительного прибора определяет выведенное, по меньшей мере, из одного измерительного сигнала колебаний и/или тока возбуждения начальное измеренное значение, по меньшей мере, приблизительно соответствующее, по меньшей мере, одному измеряемому параметру, а с помощью первого и второго промежуточных значений - корректировочное значение для начального измеренного значения и вырабатывает измеренное значение посредством начального измеренного и корректировочного значений.

Согласно второму варианту выполнения прибора измерительная трубка, приводимая устройством возбуждения, совершает торсионные колебания с частотой, установленной отлично от частоты изгибных колебаний, с которой измерительная трубка, приводимая устройством возбуждения, совершает латеральные колебания.

Согласно третьему варианту выполнения прибора измерительная трубка сообщается с присоединенным трубопроводом через впадающий во впускной конец впускной патрубок и через впадающий в выпускной конец выпускной патрубок, а измерительный преобразователь включает в себя фиксированный на впускном и выпускном концах измерительной трубки механически связанный также, в частности, с устройством возбуждения.

Согласно четвертому варианту выполнения прибора электронный блок измерительного прибора определяет корректировочное значение посредством сравнения первого промежуточного значения со вторым промежуточным значением и/или посредством разности, возникающей между первым и вторым промежуточными значениями.

Согласно пятому варианту выполнения прибора электронный блок измерительного прибора вырабатывает первое и/или второе промежуточное значение также с использованием, по меньшей мере, одного измерительного сигнала колебаний.

Согласно шестому варианту выполнения прибора, по меньшей мере, одно измеренное значение представляет вязкость протекающей в измерительной трубе среды, а электронный блок измерительного прибора определяет также начальное измеренное значение посредством запускающего устройство возбуждения тока возбуждения и/или доли тока возбуждения.

Согласно седьмому варианту выполнения прибора, по меньшей мере, одно измеренное значение представляет плотность протекающей в измерительной трубе среды, а электронный блок измерительного прибора определяет начальное измеренное значение с использованием, по меньшей мере, одного измерительного сигнала колебаний и/или тока возбуждения таким образом, что он соответствует измеряемой плотности и/или частоте колебаний, по меньшей мере, одного измерительного сигнала колебаний.

Согласно восьмому варианту выполнения прибора электронный блок измерительного прибора определяет с помощью первого и второго промежуточных значений, по меньшей мере, периодически измеренное значение концентрации, которое у двух- или более фазной среды в измерительной трубке представляет, в частности, относительную объемную и/или массовую долю фазы среды.

Согласно девятому варианту выполнения прибора сенсорное устройство вырабатывает, по меньшей мере, один первый измерительный сигнал колебаний, который представляет по меньшей мере, долю латеральных колебаний, в частности изгибных колебаний, измерительной трубки с впускной стороны и, по меньшей мере, один второй измерительный сигнал колебаний, который представляет по меньшей мере, долю латеральных колебаний, в частности изгибных колебаний, измерительной трубки с выпускной стороны.

Согласно десятому варианту выполнения прибора, по меньшей мере, одно измеренное значение представляет массовый расход протекающей в измерительной трубке среды, а электронный блок измерительного прибора определяет начальное измеренное значение с использованием обоих измерительных сигналов колебаний таким образом, что оно соответствует измеряемому массовому расходу и/или разности фаз между обоими измерительными сигналами колебаний.

Согласно первому варианту выполнения способа этап вырабатывания измеренного значения включает в себя следующие этапы:

- вырабатывание, по меньшей мере, приблизительно соответствующего измеряемому физическому параметру начального измеренного значения с использованием, по меньшей мере, одного измерительного сигнала колебаний и/или тока возбуждения;

- вырабатывание корректировочного значения для начального значения посредством первого и второго промежуточных значений;

- корректировку начального измеренного значения посредством корректировочного значения для вырабатывания измеренного значения.

Согласно первому варианту выполнения способа этап вырабатывания корректировочного значения для начального измеренного значения включает в себя следующие этапы:

- сравнение первого промежуточного значения со вторым промежуточным значением для определения возникающей между обоими промежуточными значениями разности;

- определение измеренного значения концентрации, которое у двух- или более фазной среды в измерительной трубке представляет, в частности, относительную объемную и/или массовую долю фазы среды с учетом возникающей между обоими промежуточными значениями разности.

Основная идея изобретения состоит в эксплуатации измерительного преобразователя в двойном режиме с целью корректировки или компенсации возможных ошибок измерения, вызванных, в частности, неоднородностями измеряемой среды, при которой измерительную трубку поочередно и/или попеременно заставляют вибрировать, по меньшей мере, в двух в основном независимых друг от друга режимах колебаний, а именно в режиме латеральных и режиме торсионных колебаний. С помощью полученных при эксплуатации в двойном режиме рабочих параметров измерительного преобразователя, в частности необходимого для поддержания латерального и торсионного колебаний тока возбуждения, частот и/или амплитуд колебаний измерительной трубки и т.д., можно очень простым образом определить очень точные и на удивление надежные корректировочные значения для собственно измеренных значений.

Изобретение основано при этом, в частности, на том факте, что на введенную в измерительный преобразователь для поддержания латеральных колебаний измерительной трубки мощность возбуждения могут в высокой степени оказать влияние неоднородности измеряемой среды, например возникшие газовые пузырьки или подхваченные твердые частицы и т.д. По сравнению с этим введенная в измерительный преобразователь для поддержания торсионных колебаний мощность возбуждения, однако, в значительно меньшей степени зависима от таких неоднородностей, так что при работе, основанной на этой мощности возбуждения, в частности основанной на фактически введенной для поддержания торсионных колебаний доли тока возбуждения, могут быть получены актуальные эталонные значения, с помощью которых может осуществляться сравнение полученных соответствующим образом для латеральных колебаний измеренных значений, например, фактически введенной для поддержания латеральных колебаний доли тока возбуждения. С помощью этого сравнения, осуществленного, например, нормирующим образом или субтрактивно, можно оценить моментальную степень неоднородностей в среде и на основе этого сделать достаточно точный вывод о совершенной при измерении ошибке. Встроенный измерительный прибор согласно изобретению поэтому особенно подходит для измерения физического параметра, в частности массового расхода, плотности и/или вязкости, протекающей в трубопроводе двух- или более фазной среды, в частности газожидкостной смеси.

Одно преимущество изобретения состоит в том, что определяемые корректировочные значения могут хорошо воспроизводиться в широком диапазоне применений, а правила определения корректировочных значений в процессе измерения могут быть сформулированы сравнительно просто. Кроме того, эти правила могут быть предварительно калиброваны со сравнительно низкими затратами. Другое преимущество изобретения следует усматривать также в том, что во встроенном измерительном приборе согласно изобретению по сравнению с традиционным измерительным прибором, описанным, в частности, в WO-A 03/095950, WO-A 03/095949 или US-A 4524610, лишь при обычно цифровом вырабатывании измеренных значений следует произвести незначительные ограниченные в основном фирменным программным обеспечением изменения, тогда как у измерительного преобразователя и при вырабатывании и предварительной обработке измерительных сигналов колебаний не требуются или требуются лишь, скорее, незначительные изменения. Так, например, даже у двух- или более фазных сред измерительные сигналы колебаний по-прежнему могут дискретизироваться с обычным отношением частот дискретизации гораздо менее 100:1, в частности около 10:1.

Изобретение и другие предпочтительные варианты более подробно поясняются с помощью примеров его осуществления, изображенных на чертеже. Одинаковые детали обозначены на всех фигурах одними и теми же ссылочными позициями; если это требуется для лучшей наглядности, на последующих фигурах уже приведенные ссылочные позиции отсутствуют.

На чертеже изображают:

- фиг.1: встраиваемый в трубопровод измерительный прибор для измерения массового расхода протекающей в трубопроводе среды;

- фиг.2: при виде сбоку в перспективе пример выполнения подходящего для измерительного прибора из фиг.1 измерительного преобразователя вибрационного типа;

- фиг.3: измерительный преобразователь из фиг.2 в разрезе при виде сбоку;

- фиг.4: измерительный преобразователь из фиг.2 в первом сечении;

- фиг.5: измерительный преобразователь из фиг.2 во втором сечении;

- фиг.6: другой пример выполнения подходящего для встроенного измерительного прибора из фиг.1 измерительного преобразователя вибрационного типа в разрезе при виде сбоку;

- фиг.7: в виде блок-схемы предпочтительное выполнение электронного блока для встроенного измерительного прибора из фиг.1;

- фиг.8, 9: в виде графика данные измерений, полученные экспериментальным путем во встроенном измерительном приборе из фиг.1.

На фиг.1 в перспективе изображен встроенный измерительный прибор 1, предназначенный для регистрации физического параметра, например массового расхода m, плотности ρ и/или вязкости η, протекающей в трубопроводе (для наглядности не показан) среды и отображения в виде моментально представляющего этот параметр измеренного значения Х_х. Средой может быть практически любое текучее вещество, например жидкость, газ, пар и т.п.

Встроенный измерительный прибор 1, выполненный, например, в виде кориолисова массового расходомера/плотномера и/или вискозиметра, включает в себя измерительный преобразователь 10 вибрационного типа, через который при работе протекает измеряемая среда, и пример выполнения и варианты которого изображены на фиг.2-6, а также схематично изображенный на фиг.2 и 7 электрически соединенный с измерительным преобразователем 10 электронный блок 50. Преимущественно электронный блок 50 измерительного прибора 1 выполнен с возможностью обмена при его работе с вышестоящим блоком обработки измеренных значений, например блоком управления с программируемой памятью (SPS), персональным компьютером и/или рабочей станцией, через систему передачи данных, например систему полевых шин, данными измерений и/или другими рабочими данными. Кроме того, электронный блок 50 выполнен с возможностью питания от внешнего источника энергоснабжения, например также через систему полевых шин. В случае если вибрационный измерительный прибор предусмотрен для связи с системой полевых шин или иной системой связи, электронный блок 50, в частности, программируемый, содержит соответствующий интерфейс связи для передачи данных, например для передачи данных измерений уже упомянутому блоку управления с программируемой памятью или вышестоящей системе управления процессом. Для размещения электронного блока 50 предусмотрен корпус 200, размещенный, в частности, извне непосредственно на измерительном преобразователе 10 или около него.

Как уже сказано, встроенный измерительный прибор содержит измерительный преобразователь вибрационного типа, через который при работе протекает измеряемая среда и который служит для создания в протекающей среде таких механических реакционных сил, в частности, зависимых от массового расхода сил Кориолиса, зависимых от плотности среды сил инерции и/или зависимых от вязкости среды сил трения, которые могут быть измерены, в частности зарегистрированы датчиками, и действуют на измерительный преобразователь. На основе этих описывающих среду реакционных сил известным специалисту образом могут быть измерены массовый расход, плотность и/или вязкость среды. На фиг.3 и 4 схематично изображен пример выполнения физико-электрического преобразовательного устройства, служащего в качестве измерительного преобразователя 10 вибрационного типа. Механическая конструкция и принцип действия подобного преобразовательного устройства специалисту известны и подробно описаны, например, в US-B 6691583, WO-A 03/095949 или WO-A 03/095950.

Для протекания среды и создания упомянутых реакционных сил измерительный преобразователь включает в себя, по меньшей мере, одну в основном прямую измерительную трубку 10 задаваемого диаметра, которую при работе, по меньшей мере, периодически заставляют вибрировать и за счет этого повторно упруго деформируют. Упругая деформация ширины в свету измерительной трубки означает здесь, что пространственная форма и/или пространственное положение ширины в свету измерительной трубки 10 циклически, в частности периодически, изменяется задаваемым образом в пределах диапазона ее упругости (см. также US-A 4801897, US-A 5648616, US-А 5796011, US-A 6006609, US-B 6691583, WO-A 03//095949 и/или WO-А 03/095950. Здесь следует указать на то, что вместо описанного в данном примере измерительного преобразователя с единственной прямой измерительной трубкой служащий для реализации изобретения измерительный преобразователь может быть выбран из большого числа известных из уровня техники измерительных преобразователей вибрационного типа. В частности, пригодны, например, измерительные преобразователи вибрационного типа с двумя параллельными прямыми измерительными трубками, через которые протекает измеряемая среда, как они подробно описаны, например, в US-A 5602345.

Как показано на фиг.1, измерительный преобразователь 1 содержит окружающий измерительную трубку 10 и возможные другие его компоненты (см. также ниже), корпус 100, который защищает их от вредных влияний окружающей среды и/или демпфирует наружу возможное шумообразование измерительного преобразователя. Кроме того, корпус 100 служит также для удержания заключающего электронный блок 50 корпуса 200. Для этого корпус 100 снабжен шейкообразным переходником, на котором соответствующим образом фиксирован корпус 200 (фиг.1). Вместо изображенного здесь трубчатого коаксиального измерительной трубке корпуса 100 могут быть использованы, само собой, и корпуса других подходящих форм, например коробчатой.

Измерительная трубка 10, сообщающаяся обычным образом с впускной и выпускной сторон с подводящим и отводящим измеряемую среду трубопроводом, подвешена с возможностью колебания в жестком, в частности изгибно- и крутильно-жестком корпусе 100. Для протекания среды измерительная трубка 10 через впадающий во впускной конец 11# впускной патрубок 11 и впадающий в выпускной конец 12# выпускной патрубок 12 присоединена к трубопроводу. Измерительная трубка 10, впускной 11 и выпускной 12 патрубки ориентированы как можно более соосно друг другу и продольной оси L измерительной трубки и выполнены предпочтительным образом за одно целое, так что для их изготовления может служить, например, единственная трубчатая заготовка; в случае необходимости измерительная трубка 10 и патрубки 11, 12 могут быть изготовлены также из отдельных позднее соединенных, например сваренных, заготовок. Для изготовления измерительной трубки 10, как и впускного 11 и выпускного 12 патрубков, может применяться практически любой из обычных для таких измерительных преобразователей материалов, например железные, титановые, циркониевые и/или танталовые сплавы, пластики или керамика. В случае если измерительный преобразователь должен быть смонтирован на трубопроводе разъемно, впускной 11 и выпускной 12 патрубки предпочтительно снабжены соответственно фланцем 13 и 14; в случае необходимости впускной 11 и выпускной 12 патрубки могут быть соединены с трубопроводом также непосредственно, например, сваркой или пайкой тугоплавким припоем. Далее, как схематично показано на фиг.1, на впускном 11 и выпускном 12 патрубках фиксирован размещающий измерительную трубку 10 корпус 100 (фиг.1 и 2).

По меньшей мере, для измерения массового расхода m измерительную трубку 10 возбуждают в первом полезном режиме колебаний в качестве режима латеральных колебаний, в котором она, по меньшей мере, частично совершает колебания, в частности изгибные колебания, латерально воображаемой продольной оси L, в частности, с возможностью латерального изгибания, колеблясь в основном на естественной собственной частоте изгиба в соответствии с естественной первой формой собственных колебаний. В случае если среда протекает в присоединенном трубопроводе и, тем самым, массовый расход m отличается от нуля, вибрирующая в первом полезном режиме колебания измерительная трубка 10 создает в протекающей среде силы Кориолиса. Они, в свою очередь, действуют на измерительную трубку 10, вызывая известным специалисту образом дополнительную регистрируемую датчиками деформацию измерительной трубки 10 в основном в соответствии с естественной второй формой собственных колебаний, копланарно наложенной на первую форму собственных колебаний. Моментальное проявление деформации измерительной трубки 10 зависит при этом, в частности, в отношении ее амплитуд, также от моментального массового расхода m. В качестве второй формы собственных колебаний, так называемого режима Кориолиса, могут служить, например, как это принято у подобных измерительных преобразователей, антисимметричные формы изгибных колебаний с двумя или четырьмя пучностями. Поскольку естественные собственные частоты таких режимов латеральных колебаний измерительных трубок зависят, как известно, в особой степени также от плотности ρ среды, можно с помощью встроенного измерительного прибора дополнительно к массовому расходу m вполне измерить и плотность ρ. Дополнительно к латеральным колебаниям, по меньшей мере, одну измерительную трубку 10 для создания зависимых от вязкости сил сдвига в протекающей среде эксплуатируют, по меньшей мере, периодически в режиме торсионных колебаний. В этом режиме торсионных колебаний возбуждают торсионные колебания измерительной трубки вокруг оси, проходящей в основном параллельно продольной оси измерительной трубки или совпадающей с ней,