Способ или система измерения плотности жидкости

Способ или система измерения плотности жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение касается способа определения плотности, ρ, жидкости, контактирующей с вибрационным корпусом, который начинает вибрировать в результате действия возбудителя колебаний и удерживается в состоянии вибрации, а также соответствующей системы измерения, которая может применяться для осуществления этого способа.

В промышленном технологическом оборудовании, в котором используются измерительные устройства, для определения плотности жидкостей, протекающих в трубопроводе, или жидкостей, хранящихся в резервуаре, часто применяются такие системы измерения, в которых вибрационный корпус физико-электрического измерительного преобразователя, который начинает вибрировать в результате действия возбудителя колебаний и удерживается в состоянии вибрации, приводится в контакт с анализируемой жидкостью, а именно с частью ее потока, и в которых вибрационный корпус - при контакте с жидкостью - во время работы приводится в состояние вибрации, например, с помощью электромеханического возбудителя колебаний, воздействующего на вибрационный корпус, настолько активно, что вибрационный корпус испытывает, по меньшей мере, частично, резонансные колебания, а именно механические колебания с резонансной частотой, которая зависит от его механической конструкции, а также от плотности жидкости. Для этого измерительный преобразователь устанавливается, в большинстве случаев, в стенке резервуара, в который поступает жидкость, например, в цистерне, или в трубопроводе, по которому протекает жидкость, и, кроме того, также для того, чтобы определить вибрацию вибрационного корпуса и сформировать, по меньшей мере, один сигнал измерения колебаний, который имеет, по меньшей мере, одну компоненту сигнала с резонансной частотой, то есть с частотой сигнала, зависящей от плотности жидкости. Примеры для таких, образованных с помощью одного или нескольких вибрационных корпусов, пригодных для измерения плотности измерительных преобразователей, или систем измерения, описываются в ЕР-А 564682, ЕР-А 919793, US-А 2007/0028663, US-A 2008/0127745, US-A 2010/0083752, US-А 2010/0236323, US-A 2011/0219872, US-A 4524610, US-A 4801897, US-A 5027662, US-A 5054326, US-A 5796011, US-A 5965824, US-A 6073495, US-A 6138507, US-A 6148665, US-B 6044694, US-В 6389891, US-B 6651513, US-B 6688176, US-B 6711942, US-B 6845663, US-B 6912904, US-B 6938475, US-B 7040179, US-B 7102528, US-B 7272525, US-B 7549319, US-B 7681445, US-B 7874199, WO-A 00/19175, WO-A 01/02816, WO-A 01/29519, WO-A 88/02853, WO-A 93/01473, WO-A 93/19348, WO-A 93/21505, WO-A 94/21999, WO-A 95/03528, WO-A 95/16897, WO-A 95/29385 или WO-A 98/02725. В соответствии с этими заявками, вибрационный корпус, например, установленная в трубопроводе, по которому протекает жидкость, то есть обтекаемая жидкостью, измерительная труба - например, измерительного преобразователя системы измерения, выполненной в виде прибора, измеряющего только плотность протекающих жидкостей, или в виде прибора, измеряющего массовый расход (расходомер Кориолиса) и плотность жидкостей и/или прибора, измеряющего плотность и вязкость жидкостей, - может быть выполнен, например, с помощью - находящегося в трубопроводе или резервуаре - погруженного в жидкость, в данном случае, вибрационного цилиндра, выполненного в форме стержня или лопасти и/или полого внутри, то есть, например, вибрационного концевого выключателя, который, кроме уровня, также измеряет плотность.

Кроме того, измерительный преобразователь соединен с электронным блоком системы измерения, который предназначен для обработки, по меньшей мере, одного сигнала измерения колебаний, и генерирования соответствующих значений измерения плотности. В этих современных системах измерения указанного типа такие электронные блоки, также как те, которые описаны в US-B 6311136 или US-A 6073495, реализованы, в большинстве случаев, с помощью одного или нескольких микропроцессоров, в данном случае, также выполненных в виде цифрового процессора сигналов (DSP). Помимо обработки, по меньшей мере, одного, поступающего от измерительного преобразователя, сигнала измерения колебаний, представляющего колебания вибрационного корпуса, этот электронный блок предназначен для того, чтобы генерировать, по меньшей мере, один, например, гармонический и/или синхронизируемый пусковой сигнал для воздействующего на вибрационный корпус и предназначенного для активного возбуждения указанных колебаний электромеханического возбудителя колебаний, например, для катушки возбуждения, действующей переменно вместе с зафиксированным на вибрационном корпусе постоянным магнитом, или вместе с зафиксированным на вибрационном корпусе пьезоэлементом, причем пусковой сигнал имеет компоненту сигнала с частотой сигнала, соответствующей резонансной частоте вибрационного корпуса. Указанные компоненты сигнала или пусковой сигнал могут регулироваться, например, также в отношении силы тока и величины напряжения. В таких системах измерения указанного типа электронный блок помещается, чаще всего, внутри, по меньшей мере, сравнительно прочного, устойчивого к ударам и воздействию давления и атмосферных осадков, корпуса для электронных устройств. Корпус для электронных устройств может располагаться, например, на расстоянии от измерительного преобразователя, и может быть соединен с ним с помощью гибкого провода; однако, он может, также, как, например, показано в упомянутой в начале заявке US-А 5796011, непосредственно располагаться на измерительном преобразователе или на корпусе измерительного преобразователя, помещенного отдельно вместе с его вибрационным корпусом. Кроме того, как, в том числе, показано в WO-A 01/29519, что является обычным, в данном случае, для образования системы измерения указанного типа следует применять также сборные электронные блоки, которые помещаются в двух или более отдельных модулях.

В системах измерения указанного типа соответствующий электронный блок обычно подсоединяется с помощью соответствующих электрических проводов к расположенной, в большинстве случаев, в пространстве на расстоянии от соответствующего устройства и, в большинстве случаев, также распределенной в пространстве электронной системы обработки данных верхнего уровня, на которую в режиме реального времени передаются сформированные соответствующей системой измерения значения измерений с помощью сигнала значения измерения, соответственно, передающего эти значения. Кроме того, системы измерения указанного типа соединены друг с другом обычным способом с помощью схемы обработки данных, предусмотренной внутри системы обработки данных верхнего уровня, и/или с соответствующими электронными блоками системы управления процессом, например, программируемыми блоками системы управления технологическим процессом, которые устанавливаются на месте или в управляющих технологическим процессом компьютерах, которые устанавливаются в удаленной диспетчерской, куда передаются сформированные с помощью соответствующей системы измерения и оцифрованные необходимым образом и закодированные соответствующим образом значения измерений. С помощью таких управляющих технологическим процессом компьютеров переданные значения измерений могут обрабатываться и отображаться, например, на мониторе, в виде соответствующих результатов измерений и/или преобразовываться в управляющие сигналы для других периферийных устройств, выполненных в качестве исполнительных устройств, например, магнитных клапанов, электродвигателей и т.д. Поскольку современные измерительные устройства, в большинстве случаев, также контролируются и, в случае необходимости, управляются и/или конфигурируются непосредственно этими же управляющими компьютерами, рабочие параметры передаются соответствующим способом в систему измерения с помощью вышеуказанных схем для передачи данных, которые, в большинстве случаев, являются гибридными в отношении физики передачи и/или логики передачи. Соответственно, система обработки данных обычно предназначена также для того, чтобы определять переданный системой измерения сигнал измерения в соответствии с требованиями подключенных далее схем для передачи данных, например, надлежащим образом оцифровывать его и, в случае необходимости, преобразовывать в соответствующее сообщение, и/или обрабатывать на месте. Для этого в таких системах для обработки данных предусмотрены соединенные с помощью соответствующих электрических проводов схемы обработки сигналов, которые предварительно или дополнительно обрабатывают принятые соответствующей системой измерения измеренные значения, а также, в случае необходимости, надлежащим образом конвертируют их. Для передачи данных в таких промышленных системах для обработки данных применяются, по меньшей мере, на отдельных участках, в частности, последовательные полевые шины, такие, как, например, FOUNDATION FIELDBUS, RACKBUS-RS 485, PROFIBUS и т.д., или, например, также сети на базе ETHERNET-стандартов, а также соответствующие, в большинстве случаев полностью стандартизированные протоколы передачи данных. Альтернативно или дополнительно в современных системах измерения указанного типа значения измерений могут также передаваться в соответствующую систему обработки данных беспроводным способом по радио.

Помимо схем обработки, необходимых для обработки и конвертации измеренных значений, посылаемых от соответствующим образом подключенной системы измерения, такие системы обработки данных верхнего уровня, в большинстве случаев, также имеют электрические схемы питания, которые предназначены для питания подключенных приборов КИПиА и которые подают соответствующее напряжение питания для соответствующего электронного блока, питающегося, в данном случае, непосредственно от подключенной полевой шины, и к которым подсоединяются электрические провода, по которым протекает подаваемый на соответствующие электронные блоки электрический ток. При этом схема питания может точно соответствовать, например, одной системе измерения, или соответствующему электронному блоку, и может помещаться вместе со схемой обработки, соответствующей данной системе измерения, - например, при подключении к соответствующему адаптеру полевой шины - в общем корпусе для электронных блоков, выполненном, например, в виде модуля с монтажной шиной. Однако обычно схемы питания и схемы обработки сигналов помещают, соответственно, в раздельных, в данном случае, расположенных на расстоянии друг от друга, корпусах для электронных блоков и соединяют друг с другом с помощью внешних проводов.

В образованных с помощью вибрационного корпуса системах для измерения плотности следует учитывать, как, в том числе, указано в WO-A 88/02853, WO-A 98/02725, WO-A 94/21999, при определении плотности ρ, на основе резонансных колебаний вибрационного корпуса, или его резонансной частоты f_r, температуру вибрационного корпуса ϑ₁₀, то есть температуру вибрационного корпуса, которая меняется и зависит от температуры анализируемой жидкости. Для ее определения сенсорно определяется локальная температура ϑ_sens вибрационного корпуса на «сухой» поверхности вибрационного корпуса, с той стороны, которая не контактирует с жидкостью, обычно с помощью приклеенного на ней платинового термометра сопротивления или приклеенного на указанной поверхности термоэлемента, а также соответствующей схемы измерения в электронном блоке, и затем, соответственно учитывается при расчете, согласно зависимости ϑ_sens~ϑ₁₀, f_r ²=f(ϑ_sens→ϑ₁₀), или f_r ²=f(1/p). Дополнительное улучшение точности, с которой может быть окончательно измерена плотность в системах измерения указанного типа может быть достигнуто, не в последнюю очередь, в такой измерительной трубе в качестве вибрационного корпуса, зажатой на ее обоих концах, в том числе, посредством того, что, как упоминается в US-A 2011/0219872, кроме этого, также определяются и, соответственно, учитываются при расчете плотности механические деформации находящегося постоянно в состоянии покоя вибрационного корпуса, возникающие в результате изменения температуры вибрационного корпуса и/или вследствие действующих на вибрационный корпус сил, или возникающие в результате механические напряжения внутри вибрационного корпуса. Такие механические деформации вибрационного корпуса могут определяться, например, с помощью одного или нескольких датчиков деформации, механически соединенных с вибрационным корпусом на его «сухой» поверхности.

Однако дальнейшие исследования систем измерения указанного типа показывают, что, помимо измерения температуры ϑ₁₀ и резонансной частоты f_r, достаточно точно, то есть с относительной погрешностью менее 0,2%, может определяться плотность ρ жидкости, температура которой остается постоянной в течение большего интервала времени от нескольких минут или более, однако, в особенности при смене жидкости в трубопроводе, измеренная плотность «новой жидкости» может сначала значительно отличаться от ее действительной плотности; к сожалению, - даже при применении датчиков деформации - может произойти так, что для жидкости, плотность которой меньше, чем у предыдущей жидкости, сначала будет определяться более высокая плотность, чем ранее, и, наоборот, для «новой жидкости» с более высокой плотностью сначала будет определяться более низкая плотность, то есть погрешность измерения плотности имеет противоположный знак по сравнению с изменением плотности, или система измерения, таким образом, имеет характеристику универсального фильтра.

В отношении расчета задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ определения плотности жидкости с помощью контактирующего с ней вибрационного корпуса, благодаря которому можно определять точно плотность жидкости непосредственно после ее замены. Это позволит сохранить обычные вибрационные корпуса, или обычные датчики, предназначенные для определения температуры вибрационных корпусов.

Для решения этой задачи в изобретении предлагается способ определения плотности жидкости, контактирующей с вибрационным корпусом, выполненным, например, из металла, который начинает вибрировать в результате действия возбудителя колебаний и удерживается в состоянии вибрации, причем вибрационный корпус обладает удельной теплопроводностью, например, более 5 Вт K^-1 м^-1, то есть зависящим от нее коэффициентом теплопроводности, эффективным для передачи тепла от первой поверхности вибрационного корпуса, контактирующей с жидкостью, которая имеет температуру жидкости, а именно температуру жидкости, контактирующей с первой поверхностью, ко второй поверхности, не контактирующей с жидкостью, и теплоемкостью, и причем температура вибрационного корпуса, а именно температура вибрационного корпуса, зависящая от температуры жидкости, меняется. Способ содержит следующие шаги: приведение в состояние вибрации вибрационного корпуса, контактирующего с жидкостью, таким образом, чтобы он испытывал, по меньшей мере, частично, резонансные колебания, а именно механические колебания с резонансной частотой, зависящей от плотности жидкости, контактирующей с первой поверхностью вибрационного корпуса, а также от резонансной частоты, зависящей от температуры вибрационного корпуса, определение вибраций вибрационного корпуса для формирования, по меньшей мере, одного сигнала измерения колебаний, который имеет, по меньшей мере, одну компоненту сигнала с частотой сигнала, соответствующей резонансной частоте, то есть частоте сигнала, зависящей от плотности жидкости, применение датчика температуры, термически соединенного с вибрационным корпусом на его второй поверхности для формирования сигнала измерения температуры, представляющего меняющуюся во времени температуру вибрационного корпуса, а именно температуру вибрационного корпуса, зависящую от температуры жидкости, контактирующей с его первой поверхностью, причем сигнал измерения температуры, обусловленный, не в последнюю очередь, коэффициентом теплопроводности и теплоемкостью вибрационного корпуса, следует за изменением температуры вибрационного корпуса, которое возникает в результате изменения температуры жидкости, контактирующей с вибрационным корпусом на его первой поверхности, и/или в результате смены жидкости, от начального первого значения температуры до второго значения температуры, лишь с запаздыванием по времени, то есть соответствует указанному второму значению температуры, лишь с запаздыванием по времени. Кроме того, предложенный в изобретении способ содержит шаг формирования значения измерения плотности, представляющий плотность на основе сигнала измерения колебаний, а также сигнала измерения температуры, во время изменения температуры вибрационного корпуса, которое происходит, например, в результате изменения температуры вибрационного корпуса на его первой поверхности, а именно таким образом, чтобы разница между изменяющейся во времени температурой вибрационного корпуса и сигналом измерения температуры, возникающей во время формирования значения измерения плотности, учитывалась, а также, например, компенсировалась, по меньшей мере, частично.

Кроме того, изобретение касается системы измерения для определения плотности жидкости, протекающей, например, в трубопроводе, причем система измерения содержит по меньшей мере, один, измерительный преобразователь, выполненный из металла, вибрационный корпус, который удерживается в состоянии вибрации и установлен для того, чтобы контактировать с анализируемой жидкостью на первой поверхности, и чтобы принимать температуру жидкости на первой поверхности, а именно температуру жидкости, контактирующей с первой поверхностью, и таким образом, удерживаться в вибрирующем состоянии, чтобы он испытывал, по меньшей мере, частично, резонансные колебания, а именно механические колебания с резонансной частотой, зависящей от плотности жидкости, и который имеет удельную теплопроводность, λ₁₀, например, более 5 Вт K^-1 м^-1, то есть зависящий от нее эффективный коэффициент теплопроводности, Λ₁₀, для передачи тепла от первой поверхности ко второй поверхности, не контактирующей с жидкостью, и теплопроводящую способность, С₁₀, по меньшей мере, один датчик колебаний для определения вибрации измерительной трубы и для формирования сигнала измерения колебаний, который имеет, по меньшей мере, одну компоненту сигнала с частотой сигнала, зависящей от плотности жидкости, и с датчиком температуры, термически соединенным со второй поверхностью вибрационного корпуса, для определения температуры на второй поверхности вибрационного корпуса, зависящей от температуры жидкости, и для формирования сигнала измерения температуры, представляющего изменяющуюся во времени температуру вибрационного корпуса, а именно температуру вибрационного корпуса, зависящую от температуры жидкости, причем сигнал измерения температуры, обусловленный, не в последнюю очередь, коэффициентом теплопроводности, Λ₁₀, и теплоемкостью, С₁₀, вибрационного корпуса, следует за изменением температуры вибрационного корпуса, которое возникает в результате изменения температуры жидкости, контактирующей с вибрационным корпусом на его первой поверхности, и/или в результате смены жидкости, от начального первого значения температуры до второго значения температуры, лишь с запаздыванием по времени, то есть соответствует указанному второму значению температуры, лишь с запаздыванием по времени. Кроме того, система измерения содержит, электронный блок, соединенный с помощью электрических проводов с измерительным преобразователем, для обработки сигнала измерения колебаний или сигнала измерения температуры, а также для формирования значения измерения плотности, представляющего плотность жидкости, как на основе сигнала измерения колебаний, так и на основе сигнала измерения температуры. Кроме того, электронный блок в системе измерения, предложенный в изобретении, установлен для того, чтобы учитывать разницу между изменяющейся во времени температурой вибрационного корпуса и сигналом измерения температуры, возникающую во время генерации значения измерения плотности, в частности, таким образом, чтобы, например, компенсировать указанную разницу, по меньшей мере, частично.

Согласно первому варианту выполнения способа изобретения, этот способ, в дальнейшем, содержит шаг применения сигнала измерения колебаний для формирования значения измерения частоты, представляющего резонансную частоту вибрационного корпуса, контактирующего с жидкостью. Кроме того, способ содержит шаг применения сигнала измерения температуры для формирования значения измерения температуры, представляющего температуру вибрационного корпуса, а также шаг применения как значения измерения частоты, так и значения измерения температуры, для формирования значения измерения плотности, представляющего плотность.

Согласно второму варианту выполнения способа изобретения, этот способ, в дальнейшем, содержит еще один шаг формирования последовательности считывания частоты, а именно последовательности цифровых значений частоты, определенных на основе, по меньшей мере, одного сигнала измерения колебаний в различные моменты времени, которые аппроксимируют временную зависимость резонансной частоты вибрационного корпуса. Этот вариант выполнения изобретения, кроме того, предусмотрен для того, чтобы использовать последовательность считывания частоты для формирования запаздывающей последовательности считывания частоты, а именно последовательности цифровых значений частоты, определенных на основе последовательности считывания частоты в различные моменты времени, которые аппроксимируют меняющуюся во времени резонансную частоту вибрационного корпуса, таким образом, чтобы указанная запаздывающая последовательность считывания частоты приближалась к меняющейся во времени резонансной частоте, следующей, например, за скачкообразным изменением резонансной частоты, медленнее, чем последовательность считывания частоты.

Согласно третьему варианту выполнения способа изобретения, этот способ, в дальнейшем, содержит шаг формирования последовательности считывания температуры поверхности, а именно последовательности цифровых значений температуры, определенных на основе, по меньшей мере, одного сигнала измерения температуры в различные моменты времени, которые аппроксимируют временную зависимость температуры на второй поверхности вибрационного корпуса.

Согласно четвертому варианту выполнения способа изобретения, этот способ, в дальнейшем, содержит шаг формирования последовательности оценки температуры вибрационного корпуса, а именно последовательность цифровых значений температур, определенных на основе, по меньшей мере, одного сигнала измерения температуры в различные моменты времени, которые аппроксимируют меняющуюся во времени температуру вибрационного корпуса, таким образом, что указанная последовательность оценки температуры вибрационного корпуса приближается к меняющейся во времени температуре вибрационного корпуса, следующей, например, за скачкообразным и/или образующимся в результате изменения температуры жидкости, изменением температуры на второй поверхности вибрационного корпуса быстрее, чем сигнал измерения температуры.

Согласно пятому варианту выполнения способа изобретения, этот способ, в дальнейшем, содержит шаг применения механически соединенного с вибрационным корпусом на его второй поверхности датчика деформации для формирования сигнала измерения деформации, представляющего меняющуюся во времени деформацию вибрационного корпуса, а именно деформацию вибрационного корпуса, зависящую от температуры вибрационного корпуса и/или от действующей на него силы. Такой вариант выполнения изобретения, кроме того, предусмотрен для того, чтобы сформировать последовательность считывания деформации, а именно последовательность цифровых значений измерения деформации, определенных на основе, по меньшей мере, одного сигнала измерения деформации в различные моменты времени, и применять для формирования значения измерения плотности.

Согласно шестому варианту выполнения изобретения, кроме того, предусмотрено, что вибрационным корпусом является измерительная труба, которая удерживается в состоянии вибрации, с зазором, окружающим стенку трубы, выполненную, в частности, из металла. Кроме того, в этом варианте выполнения изобретения измерительная труба погружена в жидкость таким образом, что первая поверхность вибрационного корпуса, контактирующая с жидкостью, образована внешней поверхностью стенки трубы, а вторая поверхность вибрационного корпуса, не контактирующая с жидкостью, образована внутренней поверхностью стенки трубы, обращенной к зазору. Кроме того, альтернативно измерительная труба может быть установлена с возможностью, например, направления протекающей жидкости, причем первая поверхность вибрационного корпуса, контактирующая с жидкостью, образована внутренней поверхностью стенки трубы, обращенной к зазору, а вторая поверхность вибрационного корпуса, не контактирующая с жидкостью, образована внешней поверхностью стенки трубы.

Согласно седьмому варианту выполнения изобретения вибрационный корпус установлен с возможностью направления жидкости, или чтобы жидкость протекала в нем.

Согласно восьмому варианту выполнения изобретения вибрационный корпус погружен в жидкость, или жидкость обтекает его. В этом варианте выполнения изобретения, кроме того, предусмотрено, что вибрационный корпус имеет мембрану, которая удерживается в состоянии вибрации, и первая поверхность вибрационного корпуса, контактирующая с жидкостью, образована с первой поверхностью мембраны, а вторая поверхность, не контактирующая с жидкостью, образована второй поверхностью мембраны, расположенной напротив первой из двух поверхностей мембраны. В этом варианте выполнения изобретения вибрационный корпус может иметь, например, также закрепленную на первой поверхности мембраны, то есть погруженную в жидкость лопасть.

Основная идея изобретения заключается в том, чтобы компенсировать динамические погрешности измерения, которые невозможно было обнаружить до этого, которые присущи системам измерения указанного типа, и которые могут возникать во время нестабильного в отношении изменения температуры вибрационного корпуса переходного периода - вследствие замены жидкости, и/или вследствие значительного изменения температуры жидкости, посредством соответствующей коррекции измеренной резонансной частоты и/или измеренной на вибрационном корпусе температуры, по меньшей мере, частично, а именно посредством последующей коррекции временной характеристики резонансной частоты в зависимости от временной характеристики температуры, которая постоянно отстает от резонансной частоты, или посредством последующей коррекции временной характеристики температуры в зависимости от временной характеристики частоты, которая опережает температуру.

Изобретение, а также другие преимущественные варианты его выполнения, более подробно поясняются далее в дополнение к примерам осуществления, которые представлены на фигурах с чертежами. Одни и те же детали обозначены на всех примерах одними и теми же символами; если требуется наглядность или, если возникнет целесообразность в других символах, на следующих фигурах отказываются от уже упомянутых символов. Другие преимущественные варианты выполнения, в особенности, также комбинации, прежде всего, лишь отдельно поясненных аспектов изобретения, кроме того, показаны на фигурах с изображением чертежей, а также описаны в приведенных ниже пунктах формулы изобретения.

В частности, на них показано:

фиг. 1, 2 система измерения - здесь выполненная в виде компактного измерительного устройства - промышленного оборудования КИПиА для измерения плотности протекающей в трубопроводе жидкости;

фиг. 3 схематично, в виде блок-схемы - система измерения согласно фиг. 1с электронным блоком и подсоединенным к нему измерительным преобразователем;

фиг. 4 схематично - принципиальный эскиз измерительного устройства, которое может применяться для системы измерения, согласно фиг. 1, или для измерительного преобразователя, согласно фиг. 2 и 3, содержащего вибрационный корпус, возбудитель колебаний, датчик колебаний и датчик температуры;

фиг. 5 вариант измерительного преобразователя, который может применяться для системы измерения, согласно фиг. 1, или 2, в разобранном виде, с вибрационным корпусом, образованным с помощью измерительной трубы;

фиг. 6а определенные с помощью измерительного преобразователя, согласно фиг. 2, 3 или 4, временные зависимости измеряемых, действительных значений плотности, измеренной резонансной частоты вибрационного корпуса, измеренной на вибрационном корпусе температуры, а также плотности, определенной по этим данным обычным способом; и

фиг. 6b, с полученные с помощью измерительного преобразователя, согласно фиг. 2, 3 или 4, временные зависимости измеряемых, действительных значений плотности, откорректированной резонансной частоты вибрационного корпуса, или откорректированной температуры вибрационного корпуса, а также плотности, определенной по этим данным обычным способом.

На фиг. 1, 2 и 3 в качестве примера схематично представлена система измерения, которая может применяться, в частности, в промышленном оборудовании КИПиА, и которая предназначена для того, чтобы измерять плотность ρ протекающей в трубе, то есть протекающей по трубопроводу или желобу, или хранящейся в резервуаре, например, в цистерне, жидкости FL, а также жидкости или газа, то есть формировать значения следующих друг за другом значений измерения Х_ρ, представляющие указанную плотность. Система измерения реализована здесь, соответственно, в виде In-Line-измерительного устройства, а именно в виде системы измерения, установленной в - не показанном здесь - трубопроводе. Соответственно, системой измерения может быть, например, измерительное устройство, измеряющее массовый расход (расходомер Кориолиса) и плотность жидкостей, который, помимо плотности ρ, также определяет скорость изменения расхода m протекающей жидкости, и/или измерительное устройство, которое, помимо плотности, измеряет вязкость η протекающей жидкости.

Для определения плотности система измерения содержит - здесь установленный в трубопроводе (не показан), измерительный преобразователь MW, по которому в рабочем режиме протекает анализируемая жидкость и который имеет вибрационный корпус 10, выполненный, в частности, из металла, и удерживаемый в состоянии вибрации, и который - как можно видеть на сборочном чертеже на фиг. 1, 2 и 3 - подсоединен с помощью электрических проводов к установленному в корпусе для электронного оборудования 200 электронному блоку ME, который посылает значения измерения плотности Х_ρ. Для вибрационного корпуса 10, само по себе, характерно большое число частот собственных колебаний, каждая из которых, главным образом, определяется материалом, или модулем упругости, а также механической конструкцией или реальными особенностями монтажа вибрационного корпуса.

Вибрационный корпус 10, как схематично показано на фиг. 4, установлен для того, чтобы в рабочем режиме контактировать, по меньшей мере, на первой поверхности 10+, с анализируемой жидкостью FL, и одновременно активно приводиться к механическим колебаниям, а именно таким образом, чтобы контактирующий с жидкостью вибрационный корпус 10 испытывал, по меньшей мере, частично, резонансные колебания s_r, а именно механические колебания с резонансной частотой f_r, которая - за исключением частоты собственных колебаний - зависит от плотности ρ жидкости, контактирующей с первой поверхностью вибрационного корпуса, то есть может использоваться в качестве меры для указанной плотности. Кроме того, резонансная частота f_r, как известно, зависит от температуры жидкости, а именно температуры жидкости, контактирующей с первой поверхностью, в то время как на частоту собственных колебаний вибрационного корпуса, не в последнюю очередь, из-за температурной зависимости модуля эластичности вибрационного корпуса, а также из-за температурной зависимости объемного расширения, в большой степени влияет, в частности, средняя температура вибрационного корпуса, зависящая от температуры ϑ₁₀ вибрационного корпуса, а именно от температуры жидкости ϑ_FL.

Кроме того, на основе этих механических колебаний вибрационного корпуса 10 измерительный преобразователь генерирует, по меньшей мере, один сигнал измерения колебаний s_sens1, зависящий от плотности, а именно имеющий, по меньшей мере, одну компоненту сигнала с частотой, соответствующей резонансной частоте f_r, то есть представляющий вибрации вибрационного корпуса 10, а также, по меньшей мере, один сигнал θ_sens измерения температуры, который предназначен для компенсации влияния температуры ϑ₁₀ вибрационного корпуса на резонансную частоту f_r, то есть на сигнал S_sens1 измерения колебаний, который соответствует временной зависимости температуры ϑ₁₀ вибрационного корпуса и, в любом случае, приблизительно повторяет эту зависимость.

Кроме того, электронный блок ME, как схематично показано на фиг. 3, имеет предназначенную для настройки измерительного преобразователя пусковую схему Ехс, а также измерительно-обрабатывающую схему µC, обрабатывающую, по меньшей мере, один сигнал измерения колебаний s_sens1 измерительного преобразователя MW, например, сформированные с помощью, по меньшей мере, одного микропроцессора, и/или с помощью цифрового процессора сигналов (DSP), которая формирует значения измерения плотности с применением, по меньшей мере, одного сигнала измерения колебаний s_sens1, например, также в виде цифровых значений.

Генерированные с помощью электронного блока ME значения измерений плотности могут отображаться, например, на месте. Для визуализации сформированных измерительным устройством значений измерений и/или генерированные, в данном случае, измерительным устройством сообщения о статусе системы, например, сообщения об ошибке или аварии, на месте измерительное устройство может иметь, как показано на фиг. 3, например, один элемент индикации и управления NMI, в данном случае, также портативный, коммуницирующий с электронным устройством, как например, LCD-, OLED- или TFT-дисплей, установленный в корпусе для электронного оборудования позади предусмотренного в нем окна, а также соответствующую клавиатуру для ввода данных и/или сенсорный экран. Кроме того, электронный блок, ввод параметров в который может выполняться дистанционно, может преимущественно рассчитываться так, чтобы во время работы измерительного устройства, он, с помощью электронной системы обработки данных более высокого уровня, чем это устройство, например, с помощью программируемой системой управления (SPS), персонального компьютера и/или рабочей станции, через систему передачи данных, например, через систему полевых шин и/или беспроводным способом по радио, мог заменить измеренные и/или другие рабочие данные, например, актуальные значения измерений и/или параметры диагностики системы или параметры настроек, предназначенные для управления измерительным устройством. Кроме того, электронный блок ME может быть рассчитан так, чтобы он мог питаться от внешнего источника питания, например, также через указанную выше систему полевых шин. В случае, если измерительное устройство предусмотрено для подключения к одной системе полевых шин или к другой коммуникационной системе, программируемый, например, на месте, и/или через систему коммуникации, электронный блок ME, может иметь соответствующий коммуникационный интерфейс для передачи данных, например, для передачи измеренных и/или рабочих параметров, то есть значений измерений, представляющих, по меньшей мере, один измеряемый параметр, в вышеупомянутую программируемую систему управления или в систему управления процессом верхнего уровня и/или для приема параметров настройки для измерительного устройства. Не в последнюю очередь, в случае, если измерительное устройство предусмотрено для подключения к системе полевых шин или системе коммуникации, электронный блок ME имеет, кроме того, коммуникационный интерфейс СОМ, выполненный в соотве