專利名稱：流體密度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在正常狀態(tài)下和在高壓力環(huán)境下都測量不同介質(zhì)(包括侵蝕性介質(zhì))的流體密度的裝置。作為示例，本發(fā)明可以應(yīng)用于化學(xué)和石油化工生產(chǎn)以及燃料和能源工業(yè)等中的原油和煤氣生產(chǎn)以及傳送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于測量或確定流體密度的裝置本身是已知的。這種已知裝置的操作原理是例如基于應(yīng)用浸沒在密度待確定的流體中的低頻機(jī)械共振器。在這一點(diǎn)上，可以參考例如俄羅斯聯(lián)邦政府的專利No. 2 291 403、美國專利No. 4 922745、美國專利No. 6 389 891、美國專利No. 6 845 663。由于介質(zhì)(例如，流體)的質(zhì)量增加的影響，機(jī)械共振器的共振頻率會改變。已知裝置例如包括用于確定出現(xiàn)的共振頻率偏移的測量電路，其中出現(xiàn)的共振頻率偏移隨后被用于計(jì)算需要的密度值。已知的機(jī)械共振器例如包括音叉，音叉由于其對稱設(shè)計(jì)而防止振蕩傳遞到傳感器的主體，從而排除了周圍金屬部件對共振器的頻率特性的影響。為了確定共振頻率，可以使用各種電子電路，例如共振器的幅頻響應(yīng)掃描器或在共振頻率下自觸發(fā)的正反饋系統(tǒng)。盡管性能令人滿意，但是已知裝置可能具有一個或多個以下缺點(diǎn)。首先，如果用于測量像水油混合乳液的由不互溶成分(非均質(zhì)混合物)所組成的流體的密度，則音叉周圍的介質(zhì)的屬性會引起共振特性的變化，從而引起共振頻率測量的不確定性，最終對測量準(zhǔn)確度產(chǎn)生不利影響。其次，由于堵塞氣體的出現(xiàn)會引起共振頻率的可觀且突然的改變，從而影響其均值并損及流體密度的確定，因此已發(fā)現(xiàn)已知裝置不適用于測量包含這種堵塞氣體的流體的
也/又?？紤]到以上缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種用于以提高的準(zhǔn)確度確定流體密度的裝置，尤其是針對像水油混合乳液的包括不互溶成分(從而形成非均質(zhì)混合物)的流體，或者具有堵塞氣體的流體。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種用于確定流體密度的裝置，所述裝置包括-機(jī)械共振器，-驅(qū)動器/接收器單元，被布置為向機(jī)械共振器提供激勵、檢測機(jī)械共振器對所述激勵的響應(yīng)并提供表示所述響應(yīng)的輸出信號，以及-估算單元，用于基于驅(qū)動器/接收器單元的輸出信號來確定機(jī)械共振器的共振頻率，其特征在于-估算單元被布置為-根據(jù)輸出信號確定振蕩分布，并且-根據(jù)振蕩分布確定共振頻率估計(jì)，
4
-基于共振頻率估計(jì)確定流體的密度。根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠基于根據(jù)振蕩分布所獲得的共振頻率估計(jì)的確定而確定流體的密度。為了確定流體密度，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括在使用期間至少部分浸沒到密度待確定的流體中的機(jī)械共振器。合適的機(jī)械共振器的示例是桿、音叉、T形共振器等。在一個實(shí)施例中，機(jī)械共振器是具有安裝到所述裝置的驅(qū)動器/接收器單元的基體的音叉。根據(jù)本發(fā)明的裝置中所應(yīng)用的驅(qū)動器/接收器單元被布置為在使用中執(zhí)行-向機(jī)械共振器提供激勵，-檢測機(jī)械共振器對所述激勵的響應(yīng)，-提供表示所述響應(yīng)的輸出信號。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，驅(qū)動器/接收器單元可以例如包括用于激勵機(jī)械共振器的激勵器(例如，電磁或壓電激勵器)。根據(jù)本發(fā)明的裝置中所應(yīng)用的驅(qū)動器/接收器單元進(jìn)一步被配備為檢測機(jī)械共振器對激勵器的響應(yīng)。機(jī)械共振器會響應(yīng)于激勵器而經(jīng)歷位移，并振蕩或振動。機(jī)械共振器的這種振蕩或振動可以由驅(qū)動器/接收器單元(例如振蕩傳感器)檢測到。振動或振蕩可以例如由速度傳感器或加速度傳感器(例如加速度計(jì))或位移傳感器確定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，為檢測共振器的振蕩或振動，各種實(shí)施方式是可行的。在一個實(shí)施例中，驅(qū)動器/接收器單元包括被布置為既提供激勵(在以激勵模式即作為激勵器操作時)又提供檢測(在以檢測模式即作為傳感器操作時)的壓電元件。驅(qū)動器/接收器單元進(jìn)一步被布置為提供表示機(jī)械共振器對激勵的響應(yīng)的輸出信號。作為示例，輸出信號可以是與機(jī)械共振器的位移或速度或加速度成比例的電信號，該信號例如由驅(qū)動器/接收器單元的傳感器提供。根據(jù)本發(fā)明的裝置進(jìn)一步包括用于確定機(jī)械共振器的共振頻率估計(jì)的估算單元。 根據(jù)本發(fā)明，共振頻率估計(jì)由估算單元根據(jù)從驅(qū)動器/接收器單元的輸出信號所確定的振蕩分布來確定。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，在機(jī)械共振器應(yīng)用于像例如水油混合乳液的包括不互溶成分 (從而形成非均質(zhì)混合物)的流體或具有堵塞氣體的流體的情況下，共振器可以在不同場合以不同頻率振蕩或振動。因此，監(jiān)控一段時間內(nèi)機(jī)械共振器的振動行為，可以得到振蕩分布，而不是具體(共振)頻率下的單個具體振蕩。根據(jù)這種振蕩分布，根據(jù)本發(fā)明的裝置中所應(yīng)用的估算單元可以確定流體的共振頻率的估計(jì)。根據(jù)本發(fā)明，振蕩分布根據(jù)驅(qū)動器/接收器單元的輸出信號來確定。在本發(fā)明的內(nèi)涵范圍內(nèi)，振蕩分布可以例如包括但不限于在輸出信號中觀測到的振蕩周期的分布。同樣，在本發(fā)明的內(nèi)涵范圍內(nèi)，輸出信號的頻譜(例如，通過對輸出信號應(yīng)用傅立葉變換而獲得)，即表示機(jī)械共振器的振動或振蕩的頻率內(nèi)容的譜，可以被認(rèn)為是振蕩分布。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，振蕩的特征在于振蕩周期(或持續(xù)時間)或者振蕩頻率(頻率是周期的倒數(shù))。這樣，振蕩分布可以等同地由頻率分布或振蕩周期分布來表示。正如以下更詳細(xì)描述的，振蕩分布可以以不同的方式獲得。作為示例，使用計(jì)數(shù)器和比較器，可以在特定周期 (或者預(yù)定的或者連續(xù)的)期間由估算單元監(jiān)控從驅(qū)動器/接收器單元獲得的輸出信號，因而每個周期的持續(xù)時間(或表示持續(xù)時間的數(shù)字)被存儲在例如估算單元的存儲單元中。根據(jù)振蕩分布，估算單元可以進(jìn)一步確定共振頻率估計(jì)(例如，根據(jù)振蕩分布的峰值或中值或均值)，并確定機(jī)械共振器周圍的流體的密度值(例如，基于所測量的/所確定的共振頻率估計(jì)與標(biāo)稱共振頻率(即在沒有被浸沒時機(jī)械共振器的共振頻率)之間的差)。在一個實(shí)施例中，估算單元可以包括計(jì)算單元(例如，包括微控制器或微處理器等)，用于根據(jù)共振分布確定共振頻率估計(jì)，并基于共振頻率估計(jì)確定流體的密度。在一個實(shí)施例中，估算單元包括用于獲得振蕩分布的測量單元。測量單元可以例如包括被布置為接收所述輸出信號并將其與預(yù)定值(例如，零)相比較的比較器、計(jì)數(shù)器、 計(jì)數(shù)器狀態(tài)寫寄存器(一般而言是存儲單元)和高頻振蕩器。在一個實(shí)施例中，比較器的輸出可以連接至計(jì)數(shù)器狀態(tài)寫寄存器。通過對輸出信號的周期期間出現(xiàn)的脈沖(例如，由高頻振蕩器提供)進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得可以存儲在存儲單元中的振蕩周期值。通過在較長的時間段期間重復(fù)該過程，可以獲得表示響應(yīng)于激勵而出現(xiàn)的振蕩周期的分布的振蕩分布。測量單元和計(jì)算單元可以與微處理器一起設(shè)計(jì)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，這種微處理器可以進(jìn)一步應(yīng)用于將例如機(jī)械共振器的振蕩周期的均值確定為共振頻率估計(jì)?？商娲鼗蚋郊拥?，微處理器可以使用多函數(shù)概率密度分布曲線估算機(jī)械共振器的振蕩周期的至少兩個值。這種曲線(例如多項(xiàng)式)可以例如通過曲線擬合被用于估算振蕩分布，并且例如確定振蕩周期的一個或多個峰值。根據(jù)本發(fā)明的裝置可以進(jìn)一步包括傳感器，以測量機(jī)械共振器或流體的特性，例如共振器或流體的溫度或流體的壓力。根據(jù)本發(fā)明的裝置可以進(jìn)一步包括用于顯示振蕩分布和/或所確定的流體密度的顯示器。由于參考以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖進(jìn)行考慮時本發(fā)明變得更好理解，因此本發(fā)明的這些和其它方面將更容易認(rèn)識，附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的部件。


圖1示意性描繪根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例。圖2示意性描繪根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實(shí)施例。圖3a示意性描繪第一非均質(zhì)流體的振蕩分布。圖北示意性描繪第二非均質(zhì)流體的振蕩分布。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于測量流體密度的裝置。用于確定流體密度的已知裝置例如包括被布置為檢測例如被激勵器激勵的機(jī)械共振器的振蕩的傳感器(因此傳感器和激勵器可以合并在驅(qū)動器/接收器單元中)以及通過確定機(jī)械共振器共振頻率的改變而確定所測量介質(zhì)(例如，流體)的密度的估算單元。根據(jù)本發(fā)明(其實(shí)施例在圖1中示意性描繪)的裝置與已知裝置的不同之處在于，其包括被布置為確定振蕩分布的估算單元。通過分析機(jī)械共振器的振蕩分布，可以以統(tǒng)計(jì)方式獲得關(guān)于機(jī)械共振器周圍的被測量介質(zhì)(例如，流體) 的密度波動的有效信息。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度得以提高的流體密度測量。具體而言，已注意到根據(jù)本發(fā)明的裝置可以在針對像水油混合乳液的包括不互溶成分(從而形成非均質(zhì)混合物)的流體或具有堵塞氣體的流體而確定流體密度時提供提高的準(zhǔn)確度。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括機(jī)械共振器100和用于向共振器施加激勵、檢測共振器對激勵的響應(yīng)并提供表示所述響應(yīng)的輸出信號的驅(qū)動器/接收器單元110。作為示例，驅(qū)動器/接收器單元可以包括用于激勵共振器和/或檢測共振器的響應(yīng)的一個或多個壓電元件。共振器可以例如由脈沖信號激勵，其中脈沖信號例如由高頻振蕩器提供。用于激勵機(jī)械共振器的信號還可以包括噪聲信號(即，包括多個不同頻率成分的信號)，從而以不同的頻率激發(fā)機(jī)械共振器。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的裝置進(jìn)一步包括估算單元120，估算單元被布置為-根據(jù)所述輸出信號確定振蕩分布，-根據(jù)振蕩分布確定共振頻率估計(jì)，并且-基于共振頻率估計(jì)確定流體密度。在一個實(shí)施例中，估算單元被布置為通過對驅(qū)動器/接收器單元所接收的輸出信號進(jìn)行采樣根據(jù)輸出信號來確定振蕩分布。實(shí)踐中，機(jī)械共振器可以被設(shè)計(jì)為使得其操作共振頻率在1000到10000Hz之間的范圍內(nèi)(因此具有0. 1-1. Oms之間的振蕩周期)。在使用音叉作為共振器的情況下，這可以主要通過改變音叉尖頭的截面和長度來實(shí)現(xiàn)。選擇該頻率范圍是例如基于以下考慮。振蕩頻率應(yīng)當(dāng)盡可能低，以增大流體壁層的有效厚度，這降低了被測量流體的非均質(zhì)性的影響。然而，這會導(dǎo)致音叉尖頭的長度增加，使得在流動時穩(wěn)定性降低，當(dāng)音叉被設(shè)置在包含油水氣流動的管路中時，整個結(jié)構(gòu)變得龐大且不可用于現(xiàn)實(shí)環(huán)境。這解釋了通常使用共振頻率不低于1200Hz的音叉的原因?；跈C(jī)械共振器的預(yù)期頻率范圍，可以確定合適的采樣頻率，用于對輸出信號進(jìn)行采樣。優(yōu)選地，采樣頻率等于或高于共振器的預(yù)期響應(yīng)的奈奎斯特頻率。在獲得這種采樣的輸出信號(估算單元可以例如包括用于這種采樣的專用測量單元)時，可以通過對采樣的輸出信號應(yīng)用傅立葉變換 (例如，離散傅立葉變換)而獲得頻譜(一般而言是振蕩分布)。根據(jù)所述頻譜，估算單元 (或估算單元的計(jì)算單元)可以將例如頻譜的峰值確定為共振頻率估計(jì)?；诠舱耦l率估計(jì)，估算單元可以通過將共振頻率估計(jì)與共振器的參考共振頻率(例如，應(yīng)用于空氣或密度已知的流體中的共振器的共振頻率)進(jìn)行比較而得出所檢查的流體的密度。為了考慮溫度因素，可以進(jìn)一步提供例如半導(dǎo)體或鉬電阻溫度計(jì)的溫度傳感器，以測量共振器周圍和/ 或機(jī)械共振器本身的溫度。圖2示意性描繪根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實(shí)施例。該裝置包括固定到隔膜2的機(jī)械共振器(例如，音叉1)以及包括接收壓電元件3和發(fā)射壓電元件4的驅(qū)動器/接收器單元(例如，雙壓電元件)。接收壓電元件3和發(fā)射壓電元件4連接至包括前置放大器5(其輸入連接至接收壓電元件幻、相位校正電路6和末級放大器7 (其輸出鏈接至發(fā)射壓電元件4)的電子電路。在所示的示例中，末級放大器7進(jìn)一步連接至形成輸出脈沖的比較器8。 比較器8通過計(jì)數(shù)器復(fù)位脈沖形成器9連接至計(jì)數(shù)器10，并且連接至計(jì)數(shù)器狀態(tài)寫寄存器 11。計(jì)數(shù)器鏈接至高頻振蕩器12的輸出。計(jì)數(shù)狀態(tài)寫寄存器11的輸出連接至被布置為基于寫寄存器的輸出而確定振蕩分布的測量塊13。測量塊13進(jìn)一步鏈接至具有顯示單元15 的計(jì)算單元14。機(jī)械共振器進(jìn)一步被提供有溫度傳感器16。如圖2所描繪的實(shí)施例的元件5-14可以被認(rèn)為是如何實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的裝置中所應(yīng)用的估算單元的示例。在圖2中示意性描繪的裝置中，流體的密度測量通過振蕩分布的(統(tǒng)計(jì))分析來執(zhí)行，其中振蕩分布可以通過監(jiān)控振蕩周期歷史來推出。機(jī)械共振器(音叉)由于驅(qū)動器/ 接收器單元例如通過電子電路(元件5、6、7)控制發(fā)射壓電元件4所施加的激勵而以共振
7頻率F振蕩。一般而言，音叉共振器的頻率在1200-5000HZ的范圍內(nèi)。結(jié)果，在放大器7的輸出處產(chǎn)生周期為T = 1/F的AC電壓(即，可以應(yīng)用于確定振蕩分布的輸出信號)。該周期依賴于共振器所浸沒的介質(zhì)的密度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以在某些個周期期間監(jiān)控共振器的振蕩或振動，從而針對每個周期而確定周期的長度(或者，確定表示長度的值)。根據(jù)如圖2所述的實(shí)施例，每個周期的長度可以測量如下。高頻振蕩器12可以以例如16MHz 的頻率連續(xù)產(chǎn)生高頻脈沖。在每次測量之前，計(jì)數(shù)器復(fù)位脈沖形成器9例如基于檢測到周期的開始(例如，當(dāng)共振器的位移對應(yīng)于中立位置時)或者當(dāng)輸出信號(例如，表示共振器的位移或速度或加速度)值為零或?yàn)轭A(yù)定值時，將計(jì)數(shù)器10復(fù)位為零態(tài)。計(jì)數(shù)器10在每個周期期間對輸入的高頻脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。在出現(xiàn)計(jì)數(shù)器復(fù)位脈沖之前，例如由來自比較器8 的輸出脈沖將從計(jì)數(shù)器獲得的數(shù)據(jù)定入寫寄存器11 ( 一般而言，是存儲單元)中。這導(dǎo)致在寫寄存器11中寫入與振蕩周期T成比例的二進(jìn)制數(shù)字。寄存器內(nèi)容被記錄到測量塊13 的存儲器中，并且被記錄到計(jì)算單元14中。然后，迭代地重復(fù)該過程多個周期，最終得到振蕩分布(在所描述的實(shí)施例中是振蕩周期分布)。在積累數(shù)據(jù)時，微處理器會(例如，在實(shí)施例的顯示單元15上)產(chǎn)生如圖所示的表示所測量的周期的長度分布并且由于流體密度隨時間改變而得到的圖表。圖表或圖表數(shù)據(jù)可以通過例如計(jì)算周期長度的均值而進(jìn)一步(例如，由計(jì)算單元14)被應(yīng)用于估算流體 (例如非均質(zhì)介質(zhì)，例如像水油混合浮液的包括不互溶成分，或堵塞氣體)的密度。計(jì)算單元14可以例如應(yīng)用用于確定平均或均值周期長度的一個或多個概率標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是， 所計(jì)算的周期長度值可以被認(rèn)為是以上所述的共振頻率估計(jì)的倒數(shù)。因此，使用概率標(biāo)準(zhǔn)來確定表示在測量中觀測到的周期長度的值，可以被認(rèn)為是根據(jù)振蕩分布確定共振頻率估計(jì)的示例。當(dāng)音叉(一般而言是機(jī)械共振器)被浸沒到流體中并被激勵時，其以介質(zhì)密度所確定的頻率振蕩。結(jié)果，可以在比較器8的輸出處產(chǎn)生具有相應(yīng)頻率的信號。該信號的兩個正前峰之間的距離可以例如等于周期的長度。如果流體是均質(zhì)介質(zhì)，則其密度恒定，并且振蕩周期(因此，周期的長度)穩(wěn)定。因此，在這種情況下，振蕩分布曲線會縮窄為豎直線。 其在時間軸(橫坐標(biāo))上的位置在不需要任何附加估算的情況下就完全確定了所需的流體
也/又。在流體為非均質(zhì)介質(zhì)的情況下，其密度會變化，因此音叉會位于密度波動的流中。 結(jié)果，振蕩周期(或振蕩周期的長度)開始在特定范圍內(nèi)變化，這使得振蕩周期分布展寬。 輕微非均質(zhì)細(xì)分散流體(例如，水油混合物)的典型振蕩分布如圖3a所示。圖3a以作為振蕩周期長度(T)的函數(shù)的輸出信號示意地描繪振蕩周期的出現(xiàn)或概率密度(D)。分布曲線(T)的最大值確定了初步近似的均值流體密度。進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析可以例如通過分析概率偏差進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)果的有效性，可以估算機(jī)械共振器的趨勢分析或甚至是運(yùn)行順序。顯著非均質(zhì)流體(例如，油氣混合物)的典型振蕩分布示于圖北中。分布最大值的位置(T1、D)可以用于確定哪一個表示液相，哪一個表示氣相。區(qū)分出與油相關(guān)的部分 (較長周期)后，可以估算其密度。以下提及根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施方式的一個示例-音叉共振器，叉長度40mm，相應(yīng)的直徑4mm，-具有壓電元件的雙壓電元件驅(qū)動，元件的直徑10mm，厚度0.2mm ；
-音叉材料-不銹鋼；-傳感器的操作頻率-大約3800Hz。-在電子電路中使用標(biāo)準(zhǔn)的微芯片和微處理器。以上所述的裝置已在不同的流體(具體是水、礦物油、溶劑、化學(xué)制劑、液化氣)中進(jìn)行了測試，在所有的測試流體中都觀測到了該裝置的性能穩(wěn)定且可靠。這里已根據(jù)需要公開了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，所公開的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以各種形式體現(xiàn)。因此，這里所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制，而是僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)以及用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員在事實(shí)上以任意合適的詳細(xì)結(jié)構(gòu)以各種方式采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。進(jìn)一步地，這里所使用的術(shù)語和短語并不意在限制，而是提供對本發(fā)明的可理解的描述。這里所使用的術(shù)語多個被定義為兩個或兩個以上。這里所使用的術(shù)語另一個被定義為至少第二個或更多個。這里所使用的術(shù)語包括和/或具有被定義為包括(即開放性的語言，并不排除其它元件或步驟)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制權(quán)利要求或本發(fā)明的范圍。在互不相同的權(quán)利要求中記載特定措施的基本事實(shí)不表示這些措施的結(jié)合不能被有益地使用。這里所使用的術(shù)語聯(lián)結(jié)被定義為連接，但不必須是直接連接，也不必須是機(jī)械連接。單個處理器或其它單元可以履行權(quán)利要求中記載的若干功能。
權(quán)利要求
1.一種用于確定流體密度的裝置，所述裝置包括 機(jī)械共振器，驅(qū)動器/接收器單元，被布置為向所述機(jī)械共振器提供激勵、檢測所述機(jī)械共振器對所述激勵的響應(yīng)并提供表示所述響應(yīng)的輸出信號，以及估算單元，用于基于所述驅(qū)動器/接收器單元的輸出信號來確定所述機(jī)械共振器的共振頻率，其特征在于所述估算單元被布置為 根據(jù)所述輸出信號確定振蕩分布， 根據(jù)所述振蕩分布確定共振頻率估計(jì)，并且基于所述共振頻率估計(jì)確定所述流體的密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述估算單元包括計(jì)算單元，所述計(jì)算單元用于 根據(jù)所述振蕩分布確定所述共振頻率估計(jì)，并且基于所述共振頻率估計(jì)確定所述流體的密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述估算單元包括用于根據(jù)所述輸出信號確定振蕩分布的測量單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述輸出信號表示所述共振器的響應(yīng)的采樣。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述計(jì)算單元被布置為應(yīng)用傅立葉變換以根據(jù)所述振蕩分布確定所述共振頻率估計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-3所述的裝置，其中所述振蕩分布包括根據(jù)所述輸出信號推出的振蕩周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述振蕩周期分布包括，通過確定所述輸出信號中多個連續(xù)振蕩周期的持續(xù)時間，并以陣列存儲表示所述持續(xù)時間的值，而根據(jù)所述輸出信號推出的振蕩周期值的陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述計(jì)算單元進(jìn)一步被布置為根據(jù)所述振蕩分布確定共振峰值。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述計(jì)算單元被布置為，使用多函數(shù)概率密度分布曲線，根據(jù)所述振蕩分布確定至少兩個共振峰值。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括用于顯示所述振蕩分布的顯不器。
11.根據(jù)權(quán)利要求2-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述計(jì)算單元包括微處理器，所述微處理器用于根據(jù)所述振蕩分布確定所述共振頻率估計(jì)，并且基于所述共振頻率估計(jì)確定所述流體的密度。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中 所述機(jī)械共振器的振蕩周期在0. 1-1. Oms的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述計(jì)算單元被布置為確定所述機(jī)械共振器的振蕩周期的均值。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括諸如溫度傳感器或壓力傳感器的傳感器，用于測量所述流體或所述機(jī)械共振器的特性。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述驅(qū)動器/接收器單元包括用于向所述機(jī)械共振器提供激勵的電磁激勵器或壓電激勵器。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述驅(qū)動器/接收器單元進(jìn)一步包括用于檢測所述機(jī)械共振器對所述激勵的響應(yīng)的壓電傳感器。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述機(jī)械共振器包括具有安裝到所述驅(qū)動器/接收器單元的基體的音叉、桿或T形共振器。
全文摘要
描述了一種用于確定流體密度的裝置。所述裝置包括機(jī)械共振器，被布置為向所述機(jī)械共振器提供激勵、檢測所述機(jī)械共振器對所述激勵的響應(yīng)并提供表示所述響應(yīng)的輸出信號的驅(qū)動器/接收器單元，以及估算單元。所述裝置的估算單元被布置為i、根據(jù)所述輸出信號確定振蕩分布，ii、根據(jù)所述振蕩分布確定共振頻率估計(jì)，并且iii、基于所述共振頻率估計(jì)確定所述流體的密度。根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠更準(zhǔn)確地確定像水油混合乳液的包括不互溶成分(從而形成非均質(zhì)混合物)的流體或具有堵塞氣體的流體的流體密度。
文檔編號G01N9/00GK102428357SQ201080018889
公開日2012年4月25日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者安德烈·蘇斯托夫, 弗拉基米爾·徳洛布科夫, 弗拉基米爾·梅爾尼科夫 申請人:內(nèi)斯特國際有限公司, 安德烈·蘇斯托夫, 弗拉基米爾·德洛布科夫, 弗拉基米爾·梅爾尼科夫