專(zhuān)利名稱(chēng)：科里奧利質(zhì)量流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及科里奧利(Coriolis)質(zhì)量流傳感器，這種傳感器能借助進(jìn)口端的與出口端的連接件分別插入管道中。
在按科里奧利質(zhì)量流原理工作的質(zhì)量流測(cè)量器件中，進(jìn)行測(cè)量時(shí)是以下述事實(shí)為依據(jù)的如所周知，流過(guò)屬于振蕩系統(tǒng)的至少一個(gè)平直或彎曲的振蕩測(cè)量管的待測(cè)量的流體，受科里奧利力的影響。結(jié)果，此測(cè)量管便振動(dòng)，其輸入端管段相對(duì)于輸出端管段有一定的相移。這種相移的大小便成為測(cè)定質(zhì)量流的量度。
上述相移是由振蕩傳感器拾取的，振蕩傳感器賦予機(jī)械振動(dòng)以由大小與相位表示的電變量，根據(jù)此電變量，可以用電子方法測(cè)定質(zhì)量流。
一或多根測(cè)量管的振蕩一般是由具有永磁鐵的電磁激勵(lì)裝置激勵(lì)，這種裝置具有芯子，還可能具有電樞和至少一個(gè)激勵(lì)線(xiàn)圈，例如，美國(guó)專(zhuān)利5218873與55531126號(hào)中以及WO-A88/02475或WO-A93/03336號(hào)的專(zhuān)利中所詳細(xì)描述的。
此激勵(lì)線(xiàn)圈由激勵(lì)電流源供給以線(xiàn)圈電流，例如在美國(guó)專(zhuān)利4801897號(hào)中作為鎖相環(huán)所描述的，結(jié)果使得這一線(xiàn)圈電流的頻率鎖定到振蕩系統(tǒng)的瞬時(shí)機(jī)械諧振頻率，這一頻率取決于待測(cè)量的流體的密度，于是這兩個(gè)頻率一般是一致的。
具體到美國(guó)專(zhuān)利5531126號(hào)所述的具有一測(cè)量管和一等效管的這種質(zhì)量流傳感器中，機(jī)械振蕩系統(tǒng)諧振頻率與振蕩系統(tǒng)的工作頻率稍有不同，例如差幾個(gè)赫茲。
要是振蕩系統(tǒng)此時(shí)由例如來(lái)自相連接的管道且含有與此振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率相同頻率的干擾振蕩所激勵(lì)，則這一由干擾引起的且在激勵(lì)電流激勵(lì)之外的激勵(lì)會(huì)損害測(cè)量結(jié)果。
為此，本發(fā)明的目的之一便在于以盡可能最佳的方式來(lái)減少上述損害。
針對(duì)上述目的，本發(fā)明的主要內(nèi)容便是這樣一種科里奧利質(zhì)量流傳感器，它能借助進(jìn)口端連接件和出口端連接件插裝到管道內(nèi)，它具有振蕩系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括至少一根測(cè)量管，待測(cè)量的流體在工作時(shí)即流過(guò)該管；用來(lái)振蕩此振蕩系統(tǒng)的電磁激勵(lì)裝置，此激勵(lì)裝置具有至少一個(gè)由激勵(lì)電流源供電的低電阻激勵(lì)線(xiàn)圈、包括有永磁鐵的芯子、以及電樞；電容器，它以并聯(lián)電路方式與激勵(lì)線(xiàn)圈耦合而其電容則作為激勵(lì)線(xiàn)圈電感的函數(shù)來(lái)選擇，使得由此電容器與激勵(lì)線(xiàn)圈形成的并聯(lián)諧振電路的諧振頻率近似于此振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率；以及用于進(jìn)口端振蕩的傳感器和用于出口端振蕩的傳感器，前一傳感器以某一距離設(shè)在測(cè)量管中心與進(jìn)口端連接件之間，后一傳感器以上述距離設(shè)在測(cè)量管中心與出口端連接件之間。
根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實(shí)施例，此電容器并聯(lián)地與單一激勵(lì)線(xiàn)圈連接。
根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實(shí)施例，此激勵(lì)線(xiàn)圈作為初級(jí)線(xiàn)圈而與次級(jí)線(xiàn)圈一起設(shè)置在芯子上，同時(shí)此電容器則與此次級(jí)線(xiàn)圈并聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的第三最佳實(shí)施例，所述芯子是帶繞芯子。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一是，激勵(lì)線(xiàn)圈和與它耦合的電容器形成了用于所供應(yīng)的激勵(lì)電流的并聯(lián)諧振電路，而使得電流峰值發(fā)生在其諧振頻率區(qū)，由此產(chǎn)生出與所供應(yīng)的激勵(lì)電流相比顯著加大了的激勵(lì)力。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，機(jī)械干擾振蕩，特別是在與振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率相同頻率下的機(jī)械干擾振蕩，已受到與激勵(lì)線(xiàn)圈耦合并與之橋接的電容器的很強(qiáng)的阻尼。這是由于與上述的供電給并聯(lián)諧振電路的激勵(lì)電流源不同，此干擾信號(hào)源的電當(dāng)量是給激勵(lì)線(xiàn)圈與電容器形成的低電感的串聯(lián)電路供電，這樣，由于此激勵(lì)線(xiàn)圈的低電阻和因此而有的低的串聯(lián)諧振電阻，實(shí)際上是給一短路供電，使得此干擾頻率信號(hào)實(shí)質(zhì)上是短路的，從而不再有損于測(cè)量結(jié)果。
下面參照闡明典型實(shí)施例的附圖來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1示明本發(fā)明的激勵(lì)裝置與相關(guān)的激勵(lì)電源的電路圖；圖2示明此激勵(lì)裝置第一種變型的剖面；圖3示明此激勵(lì)裝置第二種變型的剖面；圖4示明此激勵(lì)裝置第三種變型的剖面；圖5示明此激勵(lì)裝置第一種變型改進(jìn)形式的剖面；圖6示明此激勵(lì)裝置第二種變型改進(jìn)形式的剖面；圖7示明根據(jù)圖5與圖6改進(jìn)形式的電路圖；圖8以局部縱剖圖示明將此激勵(lì)裝置用于第一型的，即具有單一測(cè)量管的質(zhì)量流傳感器中的情形；圖9以局部縱剖圖示明將此激勵(lì)裝置用于第二型的，即具有單一的平直測(cè)量管和與其平行的等效管的質(zhì)量流傳感器中的情形；圖10以局部縱剖圖示明將此激勵(lì)裝置用于第三型的，即具有單一的平直測(cè)量管和與其共軸的等效管的質(zhì)量流傳感器中的情形；而圖11以局部縱剖圖示明將此激勵(lì)裝置用于第四型的，即具有兩根平行測(cè)量管的質(zhì)量流傳感器中的情形。
圖1中的電路圖，也是科里奧利質(zhì)量流傳感器的振蕩系統(tǒng)中激勵(lì)裝置的等效電路圖的一部分，其中表明有激勵(lì)線(xiàn)圈15或251+252或35的歐姆電阻R以及此線(xiàn)圈的與該電阻串聯(lián)的電感L。
在此由電阻R和電感L構(gòu)成的串聯(lián)電路中再串聯(lián)上一干擾信號(hào)源SQ，后者在等效電路中則表示一干擾電壓u，此干擾電壓在振蕩系統(tǒng)為上述干擾振蕩激勵(lì)時(shí)常感生于激勵(lì)線(xiàn)圈中。確切地說(shuō)，此時(shí)的激勵(lì)裝置起到產(chǎn)生干擾電壓u的AC(交流)發(fā)電機(jī)的作用。
分配給激勵(lì)線(xiàn)圈的由三個(gè)參量R、L與SQ構(gòu)成的上述串聯(lián)電路具有與其并聯(lián)的電容為C的電容器。這一并聯(lián)電路由激勵(lì)電流源6供給激勵(lì)電流i，后者的頻率等于前述振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率。這種振蕩系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將于后面結(jié)合圖8至11作較詳細(xì)的說(shuō)明。激勵(lì)電流i在激勵(lì)線(xiàn)圈中產(chǎn)生線(xiàn)圈電流iL。
先有技術(shù)的科里奧利質(zhì)量流傳感器所述的裝置可以用作上述的激勵(lì)電源6，例如可參看前面敘及的美國(guó)專(zhuān)利4801897號(hào)。
電容器的電容C的大小規(guī)定成可使電容C與電感L形成的并聯(lián)諧振電路的諧振頻率(以后稱(chēng)之為電諧振頻率)近似于振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率。
上述大小的規(guī)定是根據(jù)有關(guān)LC諧振電路中諧振圓頻率Ω的已知公式Ω2＝(LC)-1，由此推出C＝(Ω2L)-1。這里的Ω＝2πf，而f是LC諧振電路的(電)諧振頻率。
在科里奧利質(zhì)量流傳感器中，振蕩系統(tǒng)的機(jī)械工作頻率fb一般選擇成等于它的機(jī)械諧振頻率fm，這是因?yàn)榇藭r(shí)只需最少的驅(qū)動(dòng)功率。但是，并非絕對(duì)必須使振蕩系統(tǒng)的工作頻率與諧振頻率相等f(wàn)b＝fm，而是也可使此振蕩系統(tǒng)在與諧振頻率fm相差幾個(gè)赫茲的工作頻率fb下激勵(lì)。
另外可能激勵(lì)這種機(jī)械振蕩頻率的干擾的影響已為此電容器消除或減少，這不僅是在工作頻率與諧振頻率相等時(shí)而且是在以上述頻率差工作時(shí)也是如此。
在圖2中以剖面圖示明的且最好是取圓柱形的電磁激勵(lì)裝置1的第一變型中，此裝置包括具有杯形底座111的軟磁性杯形線(xiàn)圈11、包含永磁鐵12的芯子13、軟磁電樞14以及低電阻激勵(lì)線(xiàn)圈15。此激勵(lì)線(xiàn)圈繞在芯子13之上。永磁鐵12有北極N和南極S，設(shè)在芯子13與杯形線(xiàn)圈11之間。
杯形線(xiàn)圈11與芯子13與永磁鐵相離的端部對(duì)準(zhǔn)電樞14并與其保持一空氣間隙16。要是現(xiàn)在給激勵(lì)線(xiàn)圈15供給所述的激勵(lì)電流i，則有力F作用到電樞之上。
與線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電磁激勵(lì)裝置相反，根據(jù)麥克斯韋定律，此電磁激勵(lì)裝置的力F同永磁鐵12的恒定磁感B12與激勵(lì)線(xiàn)圈15所產(chǎn)生的交變磁感B15之和的平方成正比F～(B12+B15)2＝B122+2B12B15+B152但是，能導(dǎo)致振蕩激勵(lì)的交變力F ≈只是由第二項(xiàng)2B12B15確定，這是因?yàn)轫?xiàng)B122為常數(shù)而項(xiàng)B152則二倍于交變磁感Bi5所用激勵(lì)電流i的頻率。如前所述，交變電流i的頻率fi選擇成等于機(jī)械振蕩頻率fm或等于接近振蕩系統(tǒng)諧振頻率的工作頻率fb。于是，項(xiàng)B152所對(duì)應(yīng)的頻率相當(dāng)于fi的二倍，這樣就能充分地避開(kāi)諧振頻率與工作頻率，由于Sin22πfi＝0.5(1-cos4πfi)，所以項(xiàng)B152可以略去。
如上所述，交變力F≈給定為F≈～2B12B15。由此可知，當(dāng)交變力F≈變大，就應(yīng)選擇有較大磁感B12的永磁鐵12。
在圖3以剖面圖所示的且最好取平面形式的電磁激勵(lì)裝置2的第二變型中，此裝置包括U形的軟磁帶繞芯子23，在此芯子23兩翼的各端于任何情形下都分別設(shè)有永磁鐵221、222；軟磁電樞24，以及繞在翼231上的第一低電阻線(xiàn)圈件251和繞在翼232上的第二低電阻線(xiàn)圈件252。
線(xiàn)圈件251、252依相同方式串聯(lián)，這樣就形成了相當(dāng)于圖2中激勵(lì)線(xiàn)圈15的激勵(lì)線(xiàn)圈。永磁鐵221和222與電樞24之間存在著空氣間隙261和262，在其上作用有麥克斯韋力。
圖4中以剖面所示的且再次取圓柱形的電磁激勵(lì)裝置3的第三變型包括軟磁的圓柱形杯形線(xiàn)圈31、安裝在此線(xiàn)圈杯31的杯底311的內(nèi)側(cè)上且具有磁北極N和磁南極S的永磁鐵32。這樣，永磁鐵32的北極的外表面便靠定于圖4中的杯底311上。
此電磁激勵(lì)裝置3還包括軟磁芯子33，它具有T形的縱剖面并平置于永磁鐵32上的頭板331，也即平放在圖4中此永磁鐵的南極S的外表面上。
頭板331在線(xiàn)圈杯31與頭板331的周面之間保持有第一空氣間隙361。芯子33還有一個(gè)柱形支腳332，上面繞有低電阻的激勵(lì)線(xiàn)圈35。
芯子33和線(xiàn)圈杯31的各端表面對(duì)準(zhǔn)，相對(duì)于電樞保持第二空氣間隙362。永磁鐵32沿杯形線(xiàn)圈31支腳332與激勵(lì)線(xiàn)圈15的縱軸方向磁化。麥克斯韋力作用于電樞34和第二空氣間隙362之間。
在圖3的第二變型和圖4的第三變型中，麥克斯韋力還分別正比于永磁鐵221、222或永磁鐵32所產(chǎn)生的恒定磁感以及激勵(lì)線(xiàn)圈25或35所產(chǎn)生的交變磁感這兩者之和的平方。
在圖4的第三變型中，對(duì)于為激勵(lì)線(xiàn)圈35本身產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，永磁鐵32等價(jià)于寬度相當(dāng)于永磁鐵32長(zhǎng)向尺寸的空氣間隙，使得激勵(lì)線(xiàn)圈15必定給具有高磁阻的磁路供電。
但是，芯子33的特殊設(shè)計(jì)使得由激勵(lì)線(xiàn)圈35在芯子33中所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)能夠形成在不含永磁鐵32的磁路中，使得這種磁路中的磁阻比起例如在第一變型的情形中小得多。
由激勵(lì)線(xiàn)圈35提供的磁路具體上只是由芯子33的頭板331和支腳332、杯形線(xiàn)圈31朝向孔口的部分、電樞34以及空氣間隙361、362組成。此外，永磁鐵32具有它自身的磁路，此磁路具體上是通過(guò)杯形線(xiàn)圈31的杯底和相鄰部分以及頭板331和第一空氣間隙361閉合。
圖5示明圖2中激勵(lì)裝置1的另一種設(shè)計(jì)形式，它取最好為圓柱形的激勵(lì)裝置4的形式，精確地說(shuō)，激勵(lì)線(xiàn)圈15是以類(lèi)似變壓器的方式設(shè)計(jì)成使初級(jí)線(xiàn)圈451與低電阻的次級(jí)線(xiàn)圈相互作用。
此外，激勵(lì)裝置4包括軟磁電樞44、包含有永磁鐵42的芯子、以及具有杯底411的軟磁杯形線(xiàn)圈41。上述兩個(gè)線(xiàn)圈451、452繞在芯子43上。永磁鐵42具有北極N和南極S，設(shè)置在芯子43與杯形芯子41的杯底411之間。
芯子43的和線(xiàn)圈杯41的離開(kāi)永磁鐵42的端部對(duì)準(zhǔn)并相對(duì)于電樞44保持一空氣間隙46。要是此時(shí)給初級(jí)線(xiàn)圈451供給前述激發(fā)電流i，則上述的力F便再次作用于電樞上。
圖6示明了圖3中激勵(lì)裝置2的又一種改進(jìn)形式，它取最好為平面形的激勵(lì)裝置5的形式，精確地說(shuō)，激勵(lì)線(xiàn)圈25是以類(lèi)似變壓器的方式設(shè)計(jì)成使初級(jí)線(xiàn)圈451與低電阻的次級(jí)線(xiàn)圈相互作用。
激勵(lì)裝置5還包括U形的軟磁帶繞芯子53、設(shè)在芯子53的一翼531端部上的永磁鐵521和其另一翼532端部上的永磁鐵522、以及軟磁電樞54。初級(jí)線(xiàn)圈551繞在翼531上，低電阻的次級(jí)線(xiàn)圈552繞于翼532上。在永磁鐵521和522與電樞54之間分別有空氣間隙561和562，在它們之上作用有麥克斯韋力。
圖7中的電路圖部分地也是圖5與6中各激勵(lì)裝置4與5的等效電路，分別在次級(jí)側(cè)有次級(jí)線(xiàn)圈452、552的低電阻R2以及與其串聯(lián)的電感L2。由電阻R2和電感L2形成的這一串聯(lián)電路具有與其并聯(lián)的電容為C的電容器。
在初級(jí)側(cè)，初級(jí)線(xiàn)圈451與551各自的歐姆電阻R1與此初級(jí)線(xiàn)圈的電感L1串聯(lián)。由于初級(jí)線(xiàn)圈451與551和次級(jí)線(xiàn)圈452或552分別通過(guò)芯子43與53相互成磁耦合，結(jié)果形成一互感M。因?yàn)橛猩鲜鲴詈?，電容為C的電容器便與初級(jí)側(cè)耦合并依類(lèi)似于變壓器方式與其并聯(lián)。
由初級(jí)側(cè)上電阻R1和電感L1形成的串聯(lián)電路由激勵(lì)電流源7供給以激勵(lì)電流i，電流i的頻率等于科里奧利質(zhì)量流傳感器的振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率。
上述電容器的電容C的大小選定成，使得由電容C與電感L2形成的并聯(lián)諧振電路的電諧振頻率近似于此振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率。這一電諧振頻率與機(jī)械諧振頻率于是相互略有不同，當(dāng)這些諧振頻率的量級(jí)為1kHz時(shí)，這種諧振頻率差例如可以為幾個(gè)赫茲。
在圖4的激勵(lì)裝置的情形，還可以提供電容器的變壓器耦合，即在圖4中除作為初級(jí)線(xiàn)圈的激勵(lì)線(xiàn)圈35之外還設(shè)有次級(jí)線(xiàn)圈。
圖2至6中的激勵(lì)裝置或是其它的激勵(lì)裝置用來(lái)激勵(lì)一振蕩系統(tǒng)，此振蕩系統(tǒng)在工作時(shí)包括使待測(cè)量流體流過(guò)的至少一根測(cè)量管，且此振蕩系統(tǒng)是根據(jù)科里奧利原理工作的質(zhì)量流測(cè)量裝置的一部分。這一振蕩系統(tǒng)借助各電樞14、24、34、44與54同相應(yīng)的激勵(lì)裝置1、2、3、4與5成機(jī)械耦合。
圖8至11示明了四種不同類(lèi)型的科里奧利質(zhì)量流傳感器，它們可各由例如對(duì)應(yīng)于圖2至6的激勵(lì)裝置10激勵(lì)振蕩。各個(gè)激勵(lì)裝置在圖8至11中只作示意性表明，而未用圖來(lái)說(shuō)明其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
圖8以相當(dāng)概略性的部分縱剖圖示明了一種質(zhì)量流傳感器40，它具有的單一的測(cè)量管401可經(jīng)法蘭402、403連接到圖中未示明的，且其中流過(guò)有待測(cè)量質(zhì)量流的流體的管道。
測(cè)量管401的兩端由端部件441、442夾定在一支承架404上，這種支承架設(shè)計(jì)成支承管的形式，使得當(dāng)它是平直狀時(shí)，例如在圖8所示的情形中，可以被激勵(lì)而類(lèi)似桿一樣振蕩。
為此目的，將電磁激勵(lì)裝置10及其相關(guān)的杯形線(xiàn)圈安裝到支承架404的壁部中，精確地說(shuō)，安裝于此壁部縱側(cè)的中心。相關(guān)的電樞104通過(guò)一設(shè)計(jì)成螺旋彈簧80的機(jī)體與測(cè)量管401作機(jī)械連接。此外，電樞104還通過(guò)膜片81同膜片支架82與支承架404作機(jī)械連接。這樣就將電樞104安裝成可以振蕩，而它的振蕩則借助螺旋彈簧80傳送給測(cè)量管401。
這里的振蕩系統(tǒng)包括測(cè)量管401、螺旋彈簧80、電樞104與膜片21。電樞104在此執(zhí)行一種與測(cè)量管401成反相振蕩的機(jī)體的功能。
在支承架404的與激勵(lì)裝置10安裝點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)上，在此支承架404之內(nèi)距測(cè)量管401中心兩側(cè)相對(duì)應(yīng)的距離處設(shè)有兩個(gè)傳感器406、407，用來(lái)測(cè)量所述測(cè)量管401的振蕩。
從圖8中可以看到，測(cè)量管401可以是平直的或可在垂直于圖面的平面內(nèi)以較大或是較小的程度彎曲；例如測(cè)量管401可以彎成U形或Ω形。
在上述情形下，激勵(lì)裝置10便能以合適的方式作用于此U形或Ω形的頂點(diǎn)，同時(shí)支承架404則延伸到此頂點(diǎn)。這種彎曲形狀的即具體說(shuō)來(lái)是U形或Ω形的測(cè)量管401此時(shí)圍繞與圖8中縱軸線(xiàn)9一致的軸線(xiàn)作彎曲振蕩。上述振蕩傳感器分別設(shè)在此測(cè)量管的兩端與所述頂點(diǎn)之間。
圖9以相當(dāng)示意性的部分縱剖圖所示的質(zhì)量流傳感器50具有單一的測(cè)量管501，此測(cè)量管可通過(guò)法蘭502、503連接到仍未予圖中示明且承載有待測(cè)量流體的管道上。
測(cè)量管501的兩端分別由端部件541、542夾于設(shè)計(jì)成支承管的支承架504上，使得當(dāng)此測(cè)量管是取圖9中所示的平直形式而且是第二型中唯一的合理形式時(shí)，可使其受激勵(lì)象桿那樣振蕩。
為此目的，將電磁激勵(lì)裝置10及杯形線(xiàn)圈安裝到支承架504的壁部中，精確地說(shuō)，安裝于此壁部縱側(cè)的中心。相關(guān)的電樞104則安裝于設(shè)計(jì)成直的等效管505的機(jī)體上，管505與平直的測(cè)量管501平行，并在任何情況下都由分別在兩端的結(jié)點(diǎn)板508、509機(jī)械地連接到測(cè)量管501上。
這樣，電樞104在此安裝成能夠振蕩，而且能使其振蕩由等效管505傳遞給測(cè)量管501。在此情形下的振蕩系統(tǒng)包括測(cè)量管501、等效管505與電樞104。
傳感器506、507安裝在支承架504上與激勵(lì)裝置10安裝點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)，并且是在支承架504中相對(duì)于測(cè)量管501中心分處在此中心兩邊的相應(yīng)的一段距離處，用來(lái)對(duì)測(cè)量管501的振蕩進(jìn)行測(cè)量。
圖10以示意性的部分縱剖圖示明了一種質(zhì)量流傳感器60，它所具有的單一測(cè)量管601可通過(guò)法蘭602、603連接到同樣未在圖中示明且承載有待測(cè)量流體的管道上。
測(cè)量管601的兩端分別由端部件641、642夾于設(shè)計(jì)成支承管的支承架604上，使得當(dāng)它是圖10中所示平直形式而且是第三型中唯一合理的形式時(shí)，可激勵(lì)它像桿一樣振蕩。
為此目的，將電磁激勵(lì)裝置10及其杯形線(xiàn)圈安裝到支承架604的壁部中，精確地說(shuō)，安裝于此壁部的縱向中心。相關(guān)的電樞104則安裝于設(shè)計(jì)成等效管605的機(jī)體上，等效管605與平直的測(cè)量管601平行，并在任何情況下都由端板608、609與測(cè)量管601連接。
這樣，電樞104便安裝成能夠振蕩，而且能使其振蕩由等效管605傳遞給測(cè)量管601。在此情形下的振蕩系統(tǒng)包括測(cè)量管601、共軸的等效管605與電樞104。
有兩個(gè)傳感器606、607安裝在支承架604中與激勵(lì)裝置10安裝點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)上，并且是在支承架604中相對(duì)于測(cè)量管601中心分別處在此中心兩邊相應(yīng)的一段距離處，用來(lái)對(duì)測(cè)量管601的振蕩進(jìn)行測(cè)量。
圖9與圖10中的質(zhì)量流傳感器的基本結(jié)構(gòu)分別與WO-A95/035 28內(nèi)圖1與圖2中的裝置相對(duì)應(yīng)。
圖11以相當(dāng)示意形式的部分縱剖圖示明了一種質(zhì)量流傳感器70，它所具有的兩根平行的測(cè)量管701、701’能夠通過(guò)法蘭702、703，連接到也仍未在圖中示明的用來(lái)載運(yùn)待測(cè)量流體的管道上。
測(cè)量管701、701’的兩端由端部件741、742夾于支承架704中，此支承架設(shè)計(jì)成支承管的形式，使得當(dāng)這兩根測(cè)量管平直時(shí)能被激勵(lì)像桿那樣振蕩。
為此目的，將第一電磁激勵(lì)裝置10及其杯形線(xiàn)圈安裝到支承架704的壁部中，精確地說(shuō)，安裝于此壁部的縱向中心。相關(guān)的電樞104則安裝于此測(cè)量管701上。
第二電磁激勵(lì)裝置10’及其杯形線(xiàn)圈安裝在支承704中與激勵(lì)裝置10安裝點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)上，精確地說(shuō)，仍是在縱向中心處。相關(guān)的電樞104’則安裝于測(cè)量管701’上。
電樞104、104’各自安裝成能夠振蕩，并能在任何情形下將它們的振蕩傳送給測(cè)量管701、701’。這時(shí)的振蕩系統(tǒng)包括兩根測(cè)量管701、701’以及兩個(gè)電樞104、104’。
此外，兩個(gè)傳感器706、707安裝在支承架704中與激勵(lì)裝置10安裝點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)上，并且分別是在支架704的相對(duì)于測(cè)量管701’的中心兩邊相應(yīng)的距離處，用以測(cè)量此測(cè)量管701’的振蕩。
借助兩個(gè)激勵(lì)裝置10、10’來(lái)激勵(lì)兩個(gè)測(cè)量管701、701’，使得當(dāng)這兩個(gè)測(cè)量管是平直時(shí)，它們能在圖面所在平面內(nèi)相互相對(duì)振蕩，也就是它們進(jìn)行相對(duì)趨近或離開(kāi)的運(yùn)動(dòng)。
這兩根測(cè)量管701、701’可以如圖11所示是直的，或者這兩個(gè)根管在任何情形下可于垂直于圖面的平面內(nèi)相互平行，同時(shí)它們也可或多或少地彎曲，例如此測(cè)量管701、701’可各彎曲成U形或Ω形。
在上述情形下，激勵(lì)裝置10、10’作用于此U形或Ω形的頂點(diǎn)是有利的，同時(shí)此支承框704則延伸到此頂點(diǎn)。這時(shí)的彎曲形的特別是U形或Ω形的測(cè)量管便圍繞與圖11中測(cè)量管701、701’各縱軸線(xiàn)一致的相應(yīng)軸線(xiàn)作彎曲振蕩。在各測(cè)量管的端部與相應(yīng)頂點(diǎn)間的部分上分別設(shè)有振蕩傳感器。
具體到業(yè)已相對(duì)于圖8至10所說(shuō)明的三種類(lèi)型的質(zhì)量流傳感器中，如所描述的，此振蕩系統(tǒng)的工作頻率稍異于它的機(jī)械振蕩頻率。要是此時(shí)的振蕩系統(tǒng)在來(lái)自所連接的管道的干擾波動(dòng)的諧振頻率下激勵(lì)，這樣的振動(dòng)就會(huì)破壞測(cè)量結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，可以這樣來(lái)消除上述破壞影響，即把電容為C的電容器類(lèi)似一并聯(lián)電路地耦合到激勵(lì)線(xiàn)圈上，且最好是與此激勵(lì)線(xiàn)圈直接并聯(lián)。電容C選擇為激勵(lì)線(xiàn)圈電感的這樣的函數(shù)，使得由此電容器與激勵(lì)線(xiàn)圈形成的電串聯(lián)諧振電路的諧振頻率等于相應(yīng)振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率。
結(jié)果，圖1中所示的在干擾波動(dòng)產(chǎn)生干擾電壓u的干擾電壓源的電當(dāng)量“觀察到”上述串聯(lián)諧振電路的低串聯(lián)諧振電感，從而在實(shí)際上確定為一短路，使得干擾-頻率信號(hào)不再影響測(cè)量結(jié)果。
這樣，機(jī)械振蕩，特別是在對(duì)應(yīng)于機(jī)械諧振頻率的頻率下的機(jī)械振蕩，就會(huì)受到激勵(lì)裝置以及并聯(lián)耦合的特別是并聯(lián)連接的電容器的大大抑制。
權(quán)利要求
1.科里奧利質(zhì)量流傳感器，這種傳感器能借助進(jìn)口端連接件和出口端連接件插裝到管道內(nèi)，它具有振蕩系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括至少一根測(cè)量管，待測(cè)量的流體在工作時(shí)即流過(guò)該管；用來(lái)振蕩此振蕩系統(tǒng)的電磁激勵(lì)裝置，此激勵(lì)裝置具有至少一個(gè)由激勵(lì)電流源供電的低電阻激勵(lì)線(xiàn)圈、包括有永磁鐵的芯子、以及電樞；電容器，它以并聯(lián)電路方式與激勵(lì)線(xiàn)圈耦合而其電容則作為激勵(lì)線(xiàn)圈電感的函數(shù)來(lái)選擇，使得由此電容器與激勵(lì)線(xiàn)圈形成的并聯(lián)諧振電路的諧振頻率近似于此振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率；以及用于進(jìn)口端的振蕩傳感器和用于出口端的振蕩傳感器，前一傳感器以某一距離設(shè)在測(cè)量管中心與進(jìn)口端連接件之間，后一傳感器以上述距離設(shè)在測(cè)量管中心與出口端連接件之間。
2.如權(quán)利要求1所述的科里奧利質(zhì)量流傳感器，特征在于所述電容器是與單一的激勵(lì)線(xiàn)圈并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的科里奧利質(zhì)量流傳感器，特征在于上述激勵(lì)線(xiàn)圈作為初級(jí)線(xiàn)圈與一次級(jí)線(xiàn)圈設(shè)在前述芯子上，同時(shí)所述電容器則與此次級(jí)線(xiàn)圈并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的科里奧利質(zhì)量流傳感器，特征在于其中所述芯子是帶繞芯子。
5.如權(quán)利要求2所述質(zhì)量流傳感器，特征在于其中所述芯子是帶繞芯子。
6.如權(quán)利要求3所述質(zhì)量流傳感器，特征在于其中所述芯子是帶繞芯子。
全文摘要
能借進(jìn)口與出口端連接件插裝于管道內(nèi)的科里奧利質(zhì)量流傳感器，它包括有待測(cè)流體在其中流過(guò)的至少一根測(cè)量管的振蕩系統(tǒng)；使此系統(tǒng)振蕩的電磁激勵(lì)裝置，此裝置具有低電阻激勵(lì)線(xiàn)圈、包含永磁鐵的芯子以及電樞；電容器，它以并聯(lián)電路方式與激勵(lì)線(xiàn)圈耦合，其電容則使得此電容器與激勵(lì)線(xiàn)圈形成的并聯(lián)諧振電路的諧振頻率近似振蕩系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率；以及分別用于進(jìn)、出端的且分設(shè)于各端同測(cè)量管中心間的振蕩傳感器。
文檔編號(hào)G01F1/84GK1168970SQ9710973
公開(kāi)日1997年12月31日 申請(qǐng)日期1997年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月27日
發(fā)明者沃爾夫?qū)さ吕? 克里斯蒂安·馬特 申請(qǐng)人:安德雷斯和霍瑟·弗羅泰克有限公司