科里奥利质量流量计

技术领域

本发明涉及一种用于测量待测流体物质的质量流量的科里奥利质量流量计。

背景技术

在工业测量技术中，尤其是在自动化过程-工程过程的监管和监控方面，使用科里奥利质量流量计来高精度地确定一个或多个测量变量，例如在过程管线(例如，管道)中流动的待测物质(例如，液体，气体或分散液)的质量流量和/或密度，并且通常通过转换器电路形成，通常通过至少一个微处理器和振动类型的测量换能器形成，测量换能器电连接到所述转换器电路，并且在操作期间待测物质流经测量换能器。尤其是在下列文件中公开了例如也为密度计和/或粘度计形式的这样的科里奥利质量流量计的示例：EP-A 564 682，EP-A 816 807，US-A 2002/0033043，US-A 2006/0096390，US-A 2007/0062309，US-A 2007/0119264，US-A 2008/0011101，US-A 2008/0047362，US-A 2008/0190195，US-A 2008/0250871，US-A 2010/0005887，US-A 2010/0011882，US-A 2010/0257943，US-A 2011/0161017，US-A 2011/0178738，US-A 2011/0219872，US-A 2011/0265580，US-A 2011/0271756，US-A 2012/0123705，US-A 2013/0042700，US-A 2016/0071639，US-A 2016/0313162，US-A 2016/0187176，US-A 2017/0003156，US-A 2017/0261474，US-A 44910009，US-A 47 56198，US-A 47 77833，US-A 48 01 897，US-A 48 76898，US-A 49 96 871，US-A50 09 109，US-A 52 87754，US-A 52 91792，US-A 53 49872，US-A 57 05 754，US-A5796010，US-A 5796011，US-A 58 04 742，US-A 58 31178，US-A 59 45 609，US-A 59 65824，US-A 60 06 609，US-A 60 92429，US-B 62 23 605，US-B 63 11 136，US-B 64 77901，US-B 65 05518，US-B 65 13393，US-B 66 51 513，US-B 66 66098，US-B 67 11958，US-B68 40109，US-B 68 83387，US-B 69 20798，US-B 70 17424，US-B 7040181，US-B 7077014，US-B 71 43655，US-B 72 00503，US-B 72 16549，US-B 7296484，US-B 73 25462，US-B 73 60 451，US-B 76 65369，US-B 77 92646，US-B 79 54388，US-B 82 01 460，US-B83 33120，US-B 86 95436，WO-A 00/19175，WO-A 00/34748，WO-A 01/02812，WO-A 01/02816，WO-A 01/71291，WO-A 02/060805，WO-A 2005/050145，WO-A 2005/093381，WO-A2007/043996，WO-A 2008/013545，WO-A 2008/059262，WO-A 2009/148451，WO-A 2010/099276，WO-A 2013/092104，WO-A 2014/151829，WO-A 2016/058745，WO-A 2017/069749，WO-A 2017/123214，WO-A 2017/137347，WO-A 2017/143579，WO-A 2018/160382，WO-A2018/174841，WO-A 85/05677，WO-A 88/02853，WO-A 88/03642，WO-A 89/00679，WO-A 94/21999，WO-A 95/03528，WO-A 95/16897，WO-A 95/29385，WO-A 95/29386，WO-A 98/02725，WO-A 99/40 394，WO-A 2018/028932，WO-A 2018/007176，WO-A 2018/007185，或者先前为公布的德国专利申请DE102018102831.8。

在所述文件中示出的每个科里奥利质量流量计的测量换能器都包括至少一个振动元件，该振动元件通常被设计成至少在一些部段中是直的和/或弯曲的测量管，例如至少在一些部段中为U-，V-，S-，Z-或Ω-形，并具有被用于传导待测物质的管壁包围的管腔，或者也如WO-A 2018/160382，US-A 2016/0187176或前述专利申请DE102018102831.8中所示，例如，也可被设计成位移元件，该位移元件被定位在待测物质流经的管腔内。该至少一个振动元件被配置成与待测物质接触，例如使得待测物质流经和/或围绕其流动，并在此期间振动，尤其使得其执行有用振动，即以有用频率围绕静止位置的机械振动，有用频率也由介质的密度确定并因此可用作密度的量度。在传统的科里奥利质量流量计中，尤其是那些具有被设计成测量管的振动元件的质量流量计，以自然共振频率的弯曲振动通常被用作有用振动，例如，对应于测量换能器固有的自然弯曲振动基本模式的弯曲振动，以及其中振动元件的振动是恰好具有一个振动回路的那些共振振动的弯曲振动。另外，利用至少在某些部段弯曲的测量管作为振动元件，有用振动通常被设计成使得所述测量管绕假想振动轴线振荡，假想振动轴线以在一端处夹紧的悬臂方式连接测量管的入口侧和出口侧，而在测量换能器具有作为振动元件的直测量管的情况下，有用振动主要是在单个假想振动平面内的弯曲振动。

还已知偶尔激励至少一个振动元件以使其进行受迫、持久、非共振的振动，例如，在流量计运行期间对测量换能器执行反复检查，或者允许至少一个振动元件的自由衰减振动，并且评价所述自由衰减振动，以便例如尤其是在前述文件EP-A 816 807，US-A 2011/0178738或US-A 2012/0123705中所述的，尽可能早地检测到至少一个振动元件的任何损坏，振动元件的损坏可能导致所讨论的流量计的测量精度和/或操作可靠性降低。

在具有两个分别被设计成测量管的振动元件的测量换能器的情况下，这些测量换能器通常经由入口侧分配器片并且经由出口侧分配器片集成到对应的过程管线中，入口侧分配器片在测量管与入口侧连接法兰之间延伸，出口侧分配器片在测量管与出口侧连接法兰之间延伸。在测量换能器具有单个测量管作为振动元件的情况下，后者通常经由通往入口侧的连接管并且经由通往出口侧的连接管与过程管线连通。此外，具有单个测量管作为振动元件的测量换能器每个都包括至少一个进一步的振动元件，该振动元件被具体地设计成反向振荡器，例如管状，盒形或平面的反向振荡器，但是该反向振荡器不接触待测物质，并且在入口侧上联接到测量管从而形成第一联接区域以及在出口侧上联接到测量管以形成第二联接区域，并且在操作期间基本静止或者与测量管反向振荡。通常，通过测量管和反向振荡器形成的测量换能器的内部部件仅通过两个连接管保持在保护性换能器壳体中，在操作期间测量管经由这两个连接管与过程管线连通，尤其是使得允许内部部件相对于换能器壳体进行振动。在测量换能器具有所示的单个基本笔直的测量管的情况下，例如在US-A52 91 792，US-A 57 96 010，US-A 59 45 609，US-B 70 77 014，US-A 2007/0119264，WO-A01/02 816或WO-A 99/40 394中，所述测量管和反向振荡器基本上彼此同轴地对准，传统的测量换能器中通常如此，因为反向振荡器被设计成基本成笔直的中空圆柱体并被布置在测量换能器中，使得测量管至少部分地被反向振荡器封入。成本效益相对较高的钢种(诸如建筑用钢或机加工用钢)通常用作此类反向振荡器的材料，尤其是在将钛，钽或锆用作测量管时。

为了主动地激励或保持至少一个振动元件的振动，不仅是上述有用的振动，振动型测量换能器进一步具有在操作期间作用在至少一个振动元件上的至少一个机电的(通常也是电动的)振动激励器。尤其使用通过一对电连接线路(例如，以连接线形式和/或柔性印刷电路板的印刷导体形式)电连接到上述转换器电路的振动激励器，当被由设置在转换器电路中的驱动电子设备生成的电驱动信号致动，并相应地调节，具体地是至少适于改变至少一个振动元件的振动特性时，将通过所述驱动信号馈送的电激励功率转换成在由振动激励器形成的作用点处作用在至少一个振动元件上的驱动力。驱动电子设备尤其还被配置成通过内部调节来调整驱动器信号，使得其信号频率与要激励的有用频率相对应，偶尔也会随时间而改变，可选地作为由激励器电流(具体地是驱动器信号的电流)预先确定的振动幅度。驱动器信号例如也可以在仪表操作期间偶尔切断，例如以使得至少一个振动元件能够进行上述自由衰减振动，或者例如如在上述文献WO-A 2017143579中提出的，以便保护驱动电子设备过载。

市售的振动类型的测量换能器的振动激励器通常以振动线圈的方式构造，振动线圈根据电动原理操作，具体地是一种通过空气线圈和永磁体形成的空气线圈-磁体组件，在具有测量管和与其联接的反向振荡器的测量换能器的情况下，空气线圈通常被固定至后者，具体地是不封入磁芯而是封入空气的线圈，永磁体与至少一个空气线圈相互作用，而且用作电枢并例如相应地固定到上述测量管，并且其中，对应的空气线圈被至少部分地定位在永磁体的带有磁通量的气隙中。永磁体和空气线圈通常被定向成使得它们彼此基本同轴地延伸，并且也被配置成相对于彼此或者在相反方向上移动，使得当激励电流流经空气线圈时，永磁体和位于其气隙中的空气线圈基本平移地来回移动。另外，在常规的测量换能器中，振动激励器通常被设计和定位成使得其基本居中地作用在至少一个测量管上。作为不是居中而且直接作用在至少一个振动元件上的振动激励器的替选，例如，也可以使用被固定在至少一个振动元件的入口侧或出口侧上而不是至少一个振动元件的中心的两个振动激励器，来主动激励至少一个振动元件的机械振动，尤其如上述文献US-A 60 92 429中所述，或者例如也可以使用通过在至少一个振动元件与换能器壳体之间作用的振动激励器形成的激励器组件，尤其如US-B 62 23 605或US-A 55 31 126中提出的。

由于至少一个振动元件的有用振动，尤其是在其中至少一个振动元件的有用振动是横向地作用于待测流动物质的流动方向上的弯曲振动的情况下，还已知在待测物质中将引入取决于当前质量流量的科里奥利力。这些继而引起振动元件的科里奥利振动，科里奥利振动取决于质量流量并且叠加在有用振动上，其同样具有有用频率，使得在执行有用振动并且介质流经的至少一根测量管的入口侧和出口侧之间，可以检测出传播时间差或相位差，传播时间差或相位差也取决于质量流量，因此也可以用作质量流量测量的量度。利用至少在一些部段弯曲的测量管作为振动元件，利用其中允许所述测量管以在一端处夹紧以产生有用振动的悬臂方式摆动的振动形状，所得的科里奥利振动对应于例如弯曲振动模式，有时也称为扭曲模式，其中，测量管执行绕垂直于上述虚拟振动轴线定向的虚拟旋转振动轴线的旋转振动，而在利用直测量管作为振动元件的情况下，其有用振动被设计成在单个虚拟振动平面中的弯曲振动，科里奥利振动例如是与有用振动基本共面的弯曲振动。

为了不仅检测至少一个振动元件的入口侧和出口侧振动运动，而且还检测相应于对应于有用振动的那些振动运动，并且生成至少两个受待测质量流量影响的电振动测量信号，所讨论的类型的测量换能器还具有两个或多个振动传感器，振动传感器沿至少一个振动元件彼此间隔隔开，并且例如每个都通过单独的一对电连接线电连接到上述转换器电路中的a。每个振动传感器都被配置成检测在对应测量点处的上述振动运动，并且将它们分别转换成表示所述振动运动并且包含有用分量的电振动测量信号，有用分量具体地是(频谱)信号分量或者具体地是相应于对应于有用频率的(信号)频率下的AC电压分量，并且处于取决于有用频率并取决于在对应振动传感器中建立的磁通量的(信号)幅度下，并在每种情况下都将所述振动测量信号提供给转换器电路，例如具体地是提供给转换器电路的测量和控制电子设备，测量和控制电子设备通过至少一个微处理器形成，以进一步进行可能的数字处理。另外，至少两个振动传感器被设计和布置成使得通过其生成的振动测量信号的上述有用分量另外地分别具有取决于质量流量的相位角，以便可以在两个振动测量信号的有用分量之间测量取决于质量流量的传播时间差或相位差。基于所述相位差，转换器电路或其测量和控制电子设备周期性地确定代表表示质量流量的质量流量测量值。除了测量质量流量之外，还可以例如基于有用频率和/或基于电激励功率来测量介质的密度和/或粘度，该电激励功率是激励或维持有用振动，或者是衰减在其基础上确定的有用振动所需的，并由转换器电路与测得的质量流量以合格测量值形式一起输出的电激励功率，来测量介质的密度和/或粘度。通常，两个振动传感器被设计成电动振动传感器，特别是具体地通过空气线圈-磁体组件以与至少一个振动激励器相同的方式形成，在这种情况下起柱塞线圈作用的电动振动传感器，其中，一个空气线圈同样分别被定位(“浸没”)在相关联的永磁体的带有磁通量的气隙中，并且另外，空气线圈和永磁体被配置成相对于彼此移动，以产生生成感应电压，使得空气线圈在气隙中基本平移地来回移动。永磁体和空气线圈通常对齐，使得它们基本彼此同轴地延伸。

已知的是，当使用电动振动传感器时，尽管质量流量恒定，每个振动测量信号的有用分量的上述相位角仍会随时间改变，或者有用分量之间建立的相位差有时可以具有不取决于质量流量的干扰分量，使得可以观察到明显的相位误差，具体地是在相位差中不再可忽略的附加改变。对常规科里奥利质量流量计的进一步研究已经表明，尤其是如果所讨论的科里奥利质量流量计位于一个或多个电动机，转换器，磁体，逆变器或承载高电流，尤其是直流电流的其他类型的工厂部件附近时，可以发生此类相位误差，因此也暴露于偶尔非常强的外部附加磁场，具体地是在科里奥利质量流量计外部引起，并且也在科里奥利质量流量计内传播的磁场。

还如上文讨论的，尤其是在上述文献WO-A 01/02812或US-B 76 65 369中讨论的，一种用于减小上述归因于外部磁场的相位误差的可能性包括，例如，使用具有比较高的相对磁导率的材料(例如，机加工用钢或建筑用钢)来设计换能器壳体，使得其有效磁阻显著降低。如也在US-B 76 65 369中提出的，避免由外部磁场引起的测量误差的另一种可能性将是在振动传感器的对应磁杯中提供狭槽来抑制由外部磁场引起的涡电流。然而，测试已经表明，尽管上述措施减弱了渗透到换能器壳体中的磁场，由此也有助于减小上述干扰分量，但是即使在合理的技术复杂性下，相位误差也不能总是减小到仍可容忍的水平以下，即使是结合两种措施也是如此。于是，在常规的科里奥利质量流量计中不能轻易地排除由于未知的外部磁场(也可能只是暂时建立和/或波动的磁场)而导致的，以明显增加的、未检测出的测量误差来测量质量流量，或者是输出具有显著降低的测量精度的相应的质量流量测量值。

发明内容

从上述现有技术出发，本发明的目标在于改进科里奥利质量流量计，使得也可以至少检测出外部磁场的存在或者外部磁场对测量精度的影响也可以，至少例如通过其检测出(例如也也可以相应地及时报告)外部磁场的存在或者外部磁场对测量精度的影响。

为了实现该目标，本发明包括一种科里奥利质量流量计，例如具体地是科里奥利质量流量/密度计，以测量待测流体物质(例如，气体，液体或分散剂)的质量流量，所述科里奥利质量流量计包括：测量换能器，其具有至少一个振动元件、，激励器组件以及传感器组件，并且被配置成传导待测物质，具体地是使得待测物质至少临时地流经过其中；和以及电子转换器电路，其电耦合至测量换能器，具体地是电耦合至其激励器组件和其传感器组件两者，并且例如通过至少一个微处理器形成。至少一个振动元件被配置成与待测流动物质接触并同时被振动，并且激励器组件被配置成将馈送到激励器组件的电功率转换成产生振动元件的受迫机械振动的机械功率。转换器电路又被配置成生成电驱动器信号，并使用驱动器信号将电功率馈送到激励器组件，使得振动元件至少成比例地产生有用振动，具体地是产生至少一个有用频率的受迫机械振动，具体地是由电驱动器信号指定并例如对应于测量换能器的共振频率的振动频率，所述振动适合于基于待测流动物质中的质量流量产生科里奥利力。为了检测至少一个振动元件的机械振动，例如具体地是其有用振动，传感器组件具有电动的第一振动传感器和例如在结构上与第一振动传感器相同的至少一个电动的第二振动传感器。第一振动传感器被配置成将至少一个振动元件在第一测量点处的振动运动转换成传感器组件的电第一振动测量信号，使得所述第一振动测量信号具有：至少一个第一有用分量，具体地是处于对应于有用频率的频率下以及处于取决于有用频率和第一磁通量的幅度下的AC电压分量，第一磁通量具体地是穿过第一振动传感器的磁通量；以及和至少一个第一谐波分量，具体地是处于在对应于有用频率的整数倍，例如具体地是两倍的频率下以及处于取决于第一磁通量的幅度下的AC电压分量。第二振动传感器被配置成将至少一个振动元件在远离所述第一测量点的第二测量点处的振动运动转换成传感器组件的电第二振动测量信号，使得所述第二振动测量信号具有：至少一个第二有用分量，具体地是处于对应于有用频率的频率下以及处于取决于有用频率和第二磁通量的幅度下的AC电压分量，第二磁通量具体地是穿过第二振动传感器的磁通量；和以及至少一个第二谐波分量，具体地是处于在对应于有用频率的整数倍，例如具体地是两倍的频率以及处于取决于第二磁通量的幅度下的AC电压分量。此外，转换器电路还被配置成接收和评价第一和第二振动测量信号，具体地，使用第一和第二振动测量信号来确定质量流量测量值，例如代表表示质量流量的数字质量流量测量值，并且使用第一和第二振动测量信号中的至少一个来确定至少一个传感器特征数的特征数值，具体地是表征第一和第二谐波分量中至少一个和/或取决于下列参数的特征数，

即第一和第二谐波分量中的至少一个的幅度，例如第一谐波分量的峰值和/或第一谐波分量的有效值和/或第一谐波分量的整流值和/或第一谐波分量的峰间位移和/或第二谐波分量的峰值和/或第二谐波分量的有效值和/或第二谐波分量的整流值和/或第二谐波分量的峰间位移，例如使得至少一个传感器特征数为第一和第二振动测量信号之一的失真因子，或第一和第二振动测量信号之和的失真因子，或第一和第二振动测量信号之一的波峰因子，或第一和第二振动测量信号之和的波峰因子，或第一和第二振动测量信号之一的总谐波失真(THD)，或第一和第二振动测量信号之和的总谐波失真(THD)。

根据本发明的第一实施例，转换器电路被配置成将传感器特征数的一个或多个特征数值与在每种情况下例如由科里奥利质量流量计的制造商和/或科里奥利质量流量计生产期间为传感器特征数确定的一个或多个参考值进行比较，例如表示传感器组件的降低的功能性的一个或多个参考值和/或表示传感器组件故障的一个或多个参考值和/或表示科里奥利质量流量计不再完整的一个或多个参考值。

根据本发明的第二实施例，转换器电路被配置成确定传感器特征数的一个或多个特征数值是否大于传感器特征数的至少一个参考值，例如，具体地，如果传感器特征数的一个或多个特征数值大于表示传感器组件降低的功能性的一个或多个参考值和/或大于表示传感器组件的故障的一个或多个参考值和/或大于表示科里奥利质量流量计不再完整的一个或多个参考值，以输出指示该情况的消息。

根据本发明的第三实施例，转换器电路被配置成从第一振动测量信号生成第一有用分量序列，具体地是量化第一有用分量的幅度的数字幅度值的序列，和/或转换器电路被配置成从第二振动测量信号生成第二有用分量序列，具体地是量化第二有用分量的幅度的数字幅度值的序列。在本发明的该实施例的发展中，转换器电路被进一步配置成生成第一谐波分量序列，具体地是量化第一谐波分量的幅度的数字幅度值的序列，和/或转换器电路被进一步配置成从第二振动测量信号生成第二谐波分量序列，具体地是量化第二谐波分量的幅度的数字幅度值的序列。在本发明的该实施例的发展中，转换器电路被进一步配置成使用第一和第二有用分量序列中的至少一个以及第一和第二谐波分量序列中的至少一个来计算传感器特征数的特征数值。

根据本发明的第四实施例，转换器电路具有非易失性电子数据存储器，非易失性电子数据存储器被配置成例如即使没有施加的工作电压也能存储数字数据，例如具体地是存储一个或多个先前确定的针对传感器特征数的参考值。在本发明的该实施例的发展中，例如由科里奥利质量流量计的制造商提前和/或在生产科里奥利质量流量计期间和/或在科里奥利质量流量计运行期间确定的传感器特征数的一个或多个参考值，例如具体地是表示传感器组件的降低的功能性的一个或多个参考值和/或具体地是表示传感器组件的故障的一个或多个参考值被存储在电子数据存储器中，和/或转换器电路被配置成将传感器特征数的一个或多个特征数值分别与存储在数据存储器中的传感器特征数的一个或多个参考值进行比较。

根据本发明的第五实施例，转换器电路被配置成接收和评价开始命令，开始命令发起至少对第一传感器特征数的特征数值的确定，具体地是检测开始命令的输入，然后发起对第一传感器特征数的特征数值的确定。

根据本发明的第六实施例，转换器电路被配置成接收和评价停止命令，停止命令至少临时地组织对于第一传感器特征数的特征数值的确定，具体地是检测停止命令的输入，然后至少暂时地停止对第一传感器特征数的特征数值的确定。

根据本发明的第七实施例，测量和控制电子设备具有用于第一振动测量信号的第一模数变换器和用于第二振动测量信号的第二模数变换器。

根据本发明的第八实施例，转换器电路被配置成以更新速率确定质量流量测量值，更新速率不低于，例如具体地是高于转换器电路用于确定其传感器特征数的特征数值的更新速率。

根据本发明的第九实施例，第一和第二有用分量中的每一个具有取决于质量流量的相位角。在本发明的该实施例的发展中，转换器电路被进一步配置成基于第一和第二有用分量之间的相位差，具体地是第一有用分量的相位角和第二有用分量的相位角之间的差来计算质量流量测量值。

根据本发明的第十实施例，第一振动传感器通过第一柱塞线圈形成，第二振动传感器通过第二柱塞线圈形成。

根据本发明的第十一实施例，第一振动传感器具有第一永磁体和第一空气线圈，第一永磁体例如机械地连接到至少一个振动元件以形成第一测量点，并且第二振动传感器具有第二永磁体和第二空气线圈，第二永磁体例如机械地连接到至少一个振动元件以形成第二测量点，使得第一永磁体形成带有第一磁通量的第一气隙，并且第一气隙被至少部分地定位在所述第一气隙内部，并且第一永磁体和第一空气线圈被设计成通过至少一个振动元件的振动运动而相对于彼此移动，并生成用作第一振动测量信号的第一感应电压，并使得第二永磁体形成带有第二磁通量的第二气隙，并且第二空气线圈被至少部分地定位在所述第二气隙内部，并且第二永磁体和第二空气线圈被设计成通过至少一个振动元件的振动运动而相对于彼此移动，并生成用作第二振动测量信号的第二感应电压。

根据本发明的第十二实施例，激励器组件具有振动激励器，例如电动激励器和/或单个振动激励器，以激励至少一个测量管的振动。

根据本发明的第十三实施例，至少一个振动元件由至少一根管形成，所述至少一根管例如至少在一些部段是笔直的和/或至少在一些部段是弓形的，具有一个管壁，例如金属管壁，和被所述管壁包围的管腔，并被设计成使得待测物质在被振动的同时流经其中。

本发明的基本概念是基于由传感器组件提供的振动测量信号的至少一个谐波分量的幅度的相关联改变，来检测外部磁场对科里奥利质量流量计的传感器组件的偶然发生的影响。本发明尤其还基于以下令人惊讶的发现：具体地是在科里奥利质量流量计外部引起的外部磁场通常不仅会使测量质量流量所需的振动测量信号的有用分量失真，而且尤其可能还会影响谐波分量，谐波分量通常同样在振动测量信号中以分别对应于有用频率的整数倍的频率存在，但不影响测量换能器的另一可能同样被激励的共振频率，使得至少一个上述谐波分量的幅度显著地偏离可为其预定义的参考值，并且至少一种谐波分量在所讨论的科里奥利质量流量计运行期间的这种幅度偏离可以被用作由于外部磁场的影响而引起的较低测量精度的指示器。

本发明的优点尤其在于，基于在科里奥利质量流量计运行期间以任何方式生成的振动测量信号，也已经可以执行对削弱科里奥利质量流量计的测量精度的外部磁场的检测。因而，即使在已经安装了常规科里奥利质量流量计的情况下，也可以仅通过对典型的可重新编程的转换器电路进行相应修改而以有利方式对本发明进行有益的改造。

附图说明

下面基于在附图中示出的示例性实施例更详细地解释本发明及其有利实施例。在所有附图中，相同或作用相同或功能相同的部分具有相同的附图标记；为了清楚起见或由于其他原因而显得明智的是在后续附图中将省略前面提到的附图标记。进一步的有利的实施例或发展，特别是最初仅对其单独解释的本发明的部分方面的组合，进一步由附图中的图以及由权利要求本身得出。

这些图详细地示出：

图1示出了这里被设计成紧凑仪表的科里奥利质量流量计；

图2以框图的方式示意性地示出了尤其是也适合根据图1的科里奥利质量流量计的具有与其连接的振动型测量换能器的转换器电路，以及根据图1的科里奥利质量流量计；

图3示出了通过根据图1的科里奥利质量流量计或者通过连接至振动型测量换能器的根据图2的转换器电路生成的振动测量信号的信号分量的相位图(带有静态向量的向量图)；

图4a、图4b示意性地示出了振动传感器的剖视侧视图，以及穿透振动传感器的磁场的磁力线；

图5a、图5b示意性地示出了另一振动传感器的剖视侧视图，以及穿透所述振动传感器的磁场的磁力线；

图6a作为示例示出了通过根据图4a或图5a的振动传感器生成的振动测量信号的幅度谱；以及

图6b作为示例示出了通过根据图4b或图5b的振动传感器生成的振动测量信号的幅度谱。

具体实施方式

图1和图2示出了例如用于可流动介质(尤其是流体或可倾倒介质)的可以插入过程管线(这里未示出)(例如工业工厂的管道，灌装厂或加油装置)的科里奥利质量流量计，还例如具体地是待测的至少暂时两相或多相或非均质物质的科里奥利质量流量计。科里奥利质量流量计尤其用于测量和/或监视质量流量m，并用于确定表示在上述过程管线中传导或至少临时允许在其中流动的待测物质(例如，气体，液体或分散剂)的质量流量的质量流量测量值，尤其具体地是用于输出质量流量测量值。此外，科里奥利质量流量计也可以用于测量待测物质的密度ρ和/或粘度η，例如具体地是确定和输出表示密度的密度测量值和/或表示粘度的粘度测量值。根据本发明的一个实施例，提供了使用科里奥利质量流量计来确定待转移的待测物质的质量流量测量值，待转移物质例如具体地是将被以预定义或可预定义的量从供应商输送到客户，例如液化气，诸如含有甲烷和/或乙烷和/或丙烷和/或丁烷的液化气或液化天然气(LNG)，或通过液体碳氢化合物形成的物质的混合物，例如石油或液体燃料。因而，科里奥利质量流量计例如也可以被设计成承担计量任务的货运中转站的组件，诸如加油设施，和/或被设计成中转站的组件，例如在上述文献WO-A 02/060805，WO-A2008/013545，WO-A 2010/099276，WO-A 2014/151829，WO-A 2016/058745中公开的中转站的方式。

科里奥利质量流量计，例如还被实现为另外测量密度的科里奥利质量流量/密度计和/或另外测量粘度的科里奥利质量流量/粘度计，包括：物理-电测量换能器MW，其经由入口端#111和出口端112连接到过程管线，并被配置成使得待测物质在操作期间流经其中；和电子转换器电路US，其耦合到所述测量换能器，并尤其通过至少一个微处理器形成，和/或在操作期间通过内部储存的能量源和/或在外部经由连接线缆被供以电能。测量换能器MW与转换器电路US的电耦合或连接可以通过相应的电连接线路和相应的电缆馈通实现。在这种情况下，连接线路可以至少部分地形成为至少部分地被电绝缘护套的电导线，例如以“双绞”线，带状电缆和/或同轴电缆的形式。作为替选地或另外地，连接线路也可以至少部分地通过印刷电路板，尤其是柔性的、可选地涂有漆的印刷电路板的印刷导体形成。

有利地，例如也可以是可编程的和/或能够远程参数化的转换器电路US可以被进一步设计成使得它可以在科里奥利质量流量计运行期间，经由数据传输系统(例如，现场总线系统和/或无线电连接)与更高级别的电子数据处理系统(这里未示出)(例如可编程逻辑控制器(PLC)，个人计算机和/或工作站)交换测量数据和/或其他操作数据(例如状态消息)，诸如电流测量值或设置值和/或用于控制测量系统的诊断值。因此，转换器电路US可以具有此类发射和接收电子设备COM，其在由设置在上述数据处理系统中并远离测量系统的(中央)评价和供应单元操作期间被馈送。例如，转换器电路US(或者其上述发射和接收电子设备COM)可以被设计成使得其可以经由双导体连接件2L，可选地也被配置成4-20mA电流回路而电连接到上述外部电子数据处理系统，并且经由所述连接，可以从数据处理系统的上述评价和供应单元获得操作科里奥利质量流量计所需的电功率，并且将测量数据发射到数据处理系统(例如通过(负载)调制由评价和供应单元馈送的直流电流来实现)。另外，转换器电路US也可以被设计成使得其可以名义上以1W或更小的最大功率工作和/或本质上是安全的。根据本发明的科里奥利质量流量计的转换器电路US也可以是模块化结构，例如使得转换器电路US的各种电子组件，诸如用于致动测量换能器的驱动电子设备Exc，用于处理由测量换能器提供并基于来自测量换能器的测量信号确定测量值的测量和控制电子设备DSV，用于提供一个或多个内部工作电压的内部电源电路VS，和/或用于与更高级别的测量数据处理系统或外部现场总线通信的上述发射和接收电子设备COM，分别被布置在单独的印刷电路板上和/或分别通过专用的微处理器形成。为了在现场可视化在流量计内部产生的测量值和/或在流量计内部产生的系统状态消息，诸如错误消息或警报，科里奥利质量流量计还可以具有：显示器和操作元件HMI，其至少间歇性地与转换器电路US通信，例如具体地是与其上述测量和控制电子设备DSV通信；位于上述电子壳体200中的LCD、OLED或TFT显示器，其处于被相应地设置在其中的窗口之后；以及相应的输入键盘和/或触摸屏。此外，通过一起观察图1和图2显然也应明白，转换器电路US也可以例如被容纳在相应的单独的，尤其是耐冲击的和/或还防爆的和/或气密的电子设备壳体200中。

测量换能器MW是振动型测量换能器，具体地是具有至少一个振动元件10，具有激励器组件41和传感器组件51、52的测量换能器，其中，激励器组件41和传感器组件两者都电耦合到转换器电路US，并且至少一个振动元件10被配置成接触待测的流动物质，例如，使得待测物质流经其中和/或绕其流动，并同时被振动，例如具体地以振动元件或由其形成的测量换能器的固有的至少一个共振频率振动。测量换能器MW的激励器组件41被配置成将对其馈送的电功率转换成机械功率，该机械功率引起至少一个振动元件10的受迫机械振动。因此，测量换能器例如可以是常规的振动型测量换能器，例如，具体地也是从下列上述文献中已知的测量换能器：EP-A 816 807，US-A 2002/0033043，US-A 2006/0096390，US-A 2007/0062309，US-A 2007/0119264，US-A 2008/0011101，US-A 2008/0047362，US-A 2008/0190195，US-A 2008/0250871，US-A 2010/0005887，US-A 2010/0011882，US-A 2010/0257943，US-A 2011/0161017，US-A 2011/0178738，US-A 2011/0219872，US-A 2011/0265580，US-A 2011/0271756，US-A 2012/0123705，US-A 2013/0042700，US-A 2016/0313162，US-A 2017/0261474，US-A 44 91 009，US-A 47 56 198，US-A 47 77 833，US-A48 01 897，US-A 48 76 898，US-A 49 96 871，US-A 50 09 109，US-A 52 87 754，US-A 5291 792，US-A 53 49 872，US-A 57 05 754，US-A 57 96 010，US-A 57 96 011，US-A 58 04742，US-A 58 31 178，US-A 59 45 609，US-A 59 65 824，US-A 60 06 609，US-A 60 92429，US-B 62 23 605，US-B 63 11 136，US-B 64 77 901，US-B 65 05 518，US-B 65 13393，US-B 66 51 513，US-B 66 66 098，US-B 67 11 958，US-B 68 40 109，US-B 69 20798，US-B 70 17 424，US-B 70 40 181，US-B 70 77 014，US-B 72 00 503，US-B 72 16549，US-B 72 96 484，US-B 73 25 462，US-B 73 60 451，US-B 77 92 646，US-B 79 54388，US-B 83 33 120，US-B 86 95 436，WO-A 00/19175，WO-A 00/34748，WO-A 01/02816，WO-A 01/71291，WO-A 02/060805，WO-A 2005/093381，WO-A 2007/043996，WO-A 2008/013545，WO-A 2008/059262，WO-A 2010/099276，WO-A 2013/092104，WO-A 2014/151829，WO-A 2016/058745，WO-A 2017/069749，WO-A 2017/123214，WO-A 2017/143579，WO-A 85/05677，WO-A 88/02853，WO-A 89/00679，WO-A 94/21999，WO-A 95/03528，WO-A 95/16897，WO-A 95/29385，WO-A 98/02725，WO-A 99/40 394或者PCT/EP2017/067826。如通常在所讨论类型的测量换能器以及由其形成的科里奥利质量流量计的情况下那样，振动元件10可以例如通过一个或多个管形成，尤其是至少在一些部段是直的和/或至少在一些部段是弓形的管，具有一个管壁，尤其是金属管壁，和被所述管壁包围的管腔，其中，管或每个管被配置成引导至少暂时流动的待测流体物质(并使得所述待测物质流经其中)并同时振动。然而，振动元件也可以例如通过位于待测物质流经其中的测量换能器的管的管腔内部的一个或多个位移元件形成，位移元件或每个位移元件被配置成使得待测物质在它们被振动的同时绕其流动。还如图2中所示的并且易于通过一起观察图1和图2看出，至少一个振动元件10也可以被容纳在换能器壳体100内，与测量换能器的激励器组件14和传感器组件以及任何其他组件一起。另外，例如，上述电子壳体200可以被安装在所述换能器壳体100上，从而形成紧凑设计的科里奥利质量流量计，还如图1和图2所示。

根据本发明的另一实施例，以在振动型测量换能器中非常常见的方式，激励器组件通过至少一个机电振动激励器41，例如具体地是电动的、电磁的或压电的振动激励器形成，也如图2中所示，激励器可以被定位成使得通过其产生的力沿穿过至少一个振动元件的质心延伸的虚拟力作用线的方向作用在振动元件上，和/或激励器例如也可以是振动激励器，仅实现激励器组件或通过其形成的测量换能器的振动元件10的振动，还如图2中所示。

根据本发明的科里奥利质量流量计的转换器电路US还特别地被设置并且被相应地配置成生成电驱动信号e1，例如双极和/或至少间歇地周期性的，也可能是谐波电驱动信号，因而将电功率馈送到测量换能器MW的激振器组件中，使得至少一个振动元件10在待测的流动物质中至少成比例地产生有用振动(具体地是处于有用频率f

测量换能器的传感器组件又被配置成不仅检测至少一个振动元件10的机械振动，而且还检测至少一个振动元件10的受迫机械振动，并提供表示至少一个振动元件10的至少成比例的振动运动的振动测量信号(s1、s2)。为了检测至少一个振动元件的机械振动，根据本发明的科里奥利质量流量计的传感器组件具有：电动第一振动传感器51，例如通过第一柱塞线圈形成；和至少一个电动第二振动传感器51，例如通过第二柱塞线圈形成和/或结构上与第一振动传感器51相同。特别地，振动传感器51被配置成将在第一测量点的至少一个振动元件10的振动运动转换成传感器组件的电第一振动测量信号s1，使得如使用相位图的图3和分别使用幅度谱的图6a和图6b中所示，所述振动测量信号s1具有至少一个第一有用分量s1

两个振动传感器中的每一个也可以分别如图4a和图4b或图5a和图5b中指示的，并且在所讨论的类型的测量换能器中是完全常见的，例如通过柱塞线圈形成。因此，根据本发明的另一实施例，振动传感器51具有：第一永磁体51A，例如具体地是机械地连接到至少一个振动元件以形成第一测量点；以及第一空气线圈51B，例如机械地连接到至少一个振动元件10和/或前述换能器壳体，并且振动传感器52具有：第二永磁体52A，例如具体地是机械地连接到至少一个振动元件以形成第二测量点；以及第二空气线圈52B，例如机械地连接到至少一个振动元件和/或前述换能器壳体。第一永磁体51A形成承载磁通量Φ1的第一气隙51C，第一空气线圈51B被至少部分地定位在该气隙内，并且第二永磁体52A形成承载磁通量Φ2的第二气隙52C，第二空气线圈52B被至少部分地定位在该气隙内。此外，第一永磁体和第一空气线圈被配置成通过至少一个振动元件的有用振动的振动运动而相对于彼此移动，并生成对应于有用振动并因此形成振动测量信号s1的至少部分电压的第一感应电压u

或

然后，由测量换能器MW生成的振动测量信号s1、s2例如经由电连接线路供应给转换器电路US，以便在其中例如通过数字信号处理(DSP)被相应地处理，具体地是预放大，滤波和数字化，然后进行相应评估。

根据本发明的另一实施例，振动传感器51、52被布置成使得在激励至少一个振动元件10的上述科里奥利振动的情况下，振动测量信号s1和s2的每个有用分量s1

如上所述，转换器电路US也被设置并配置成除了生成驱动器信号e1之外，还用于接收和评价振动测量信号s1、s2，具体地是基于振动测量信号s1、s2，例如具体地是基于第一和第二有用分量之间的上述相位差

根据本发明的另一实施例，转换器电路US进一步被配置成基于振动测量信号s1生成第一有用分量序列，具体地是量化第一有用分量s1

谐波分量s1

为了处理由测量换能器供应的振动测量信号s1、s2，可能也处理上述温度测量信号和/或应变测量信号，例如具体地也为了确定质量流量测量值并且可能为了确定密度测量值和/或粘度测量值，如上文指示的，转换器电路US也可以具有相应的测量和控制电子设备DSV，如图2中示意性所示的，测量和控制电子控制设备DSV电连接到测量换能器MW或其传感器组件51、52，例如使得振动测量信号s1的转换器电路US的第一测量信号输入与振动测量信号s2的转换器电路US的至少一个第二测量信号输入由测量和控制电子控制设备DSV形成。测量和控制电子控制设备DSV可以被有利地配置成数字处理所供应的振动测量信号s1、s2，并且可能也数字处理温度测量信号和/或应变测量信号，例如具体地通过至少一个处理器和/或至少一个数字信号处理器(DSP)和/或通过可编程逻辑模块(FPGA)和/或通过定制程序逻辑模块(ASIC)处理。在科里奥利质量流量计运行期间在转换器电路US的一个或多个上述微处理器或数字信号处理器中执行的程序代码分别被持续地存储在例如转换器电路US的一个或多个非易失性数据存储器(EEPROM)中，并且在转换器电路US启动时，程序代码被载入到设置在转换器电路US中的易失性数据存储器(RAM)中或例如集成在微处理器中的测量和控制电子设备DSV中。为了在微处理器中或在数字信号处理器中处理，振动测量信号s1、s2当然可以通过相应的模数转换器(A/D)首先被转换成相应的数字信号，例如具体地通过数字化振动测量信号s1、s2的对应信号电压；例如，参见上述US-B 63 11 136或US-A2011/0271756。因而，根据本发明的另一实施例，在转换器电路US中设置用于振动测量信号s1的第一模数转换器和/或用于振动测量信号s2的第二模数转换器，例如具体地是在上述测量和控制电子设备DSV和/或至少一个非易失性电子数据存储器EEPROM中，所述存储器被配置成存储数字数据，例如具体地也没有被施加的工作电压。上述相位序列和/或上述频率序列也可以通过测量和控制电子设备DSV生成，例如具体地也在相应的数字相位输出端处输出或在相应的数字频率输出端处输出，因而被设置成用于在转换器电路US中进一步处理。对于其中转换器电路US通过上述驱动电子设备Exc并通过上述测量和控制电子设备DSV来形成的情况，其相位输出端可以被电连接到相位比较仪的相位输入端，相位比较仪被设置在驱动电子设备Exc中，例如，也形成上述锁相环(PLL)的组件，并且所述相位比较仪也可以被配置成识别驱动器信号e1的上述信号分量e1

如上所述，在柱塞线圈作为振动传感器，具体地是对应空气线圈内的链接或感应磁通量的情况下，由于两个电动振动传感器的工作原理，两个振动测量信号s1、s2的有用分量或其幅度取决于振动传感器内的磁通量在时间上的变化；尤其要这样做，使得在其测量操作期间由来自科里奥利质量流量计的外部引起的已知内部磁场H0的附加影响，以及不仅是具体地由第一和/或第二振动传感器内的磁通量的上述校准确定的已知变化行为(ΔΦ1/Δt，ΔΦ2/Δt)，而且也是由有用振动的每个振动周期的磁通量Φ1和Φ2的变化行为(ΔΦ1，ΔΦ2)的相关联影响，可以导致通过由科里奥利质量流量计的外部引起并且也在科里奥利质量流量计的内部传播的外部磁场H1引起的对于第一和/或第二有用分量的不良影响，这可能导致例如具体地是质量流量的测量误差增大，因此损害传感器组件的功能性。产生这样的外部磁场的原因例如可以是在所讨论的科里奥利质量流量计附近，例如由于电动机、转换器、逆变器，或者承载高电(直)流的工厂部件，诸如在科里奥利质量流量计的附近运行的汇流条所产生的电场，和/或也如图4b和图5b中指示的，可以是位于所讨论的科里奥利质量流量计附近的磁体，例如电磁体或永磁体。在柱塞线圈作为振动传感器的情况下，对应于至少一个振动元件的振动运动，上述内部磁场H0分别基本上由其对应的永磁体确定，并且磁通量的上述变化行为基本上由相关联的气隙中的对应永磁体的运动限定，并且外部磁场H1可以引起对应于内部磁场的相应磁通量Φ1和Φ2的至少一个上述磁通密度(B1和B2)正在变化(B1→B1’＝B1+ΔB1,B2→B2’＝B2+ΔB2)。外部磁场(H1)对于第一和/或第二有用分量s1

为了尽可能迅速地检测到损害传感器组件的功能的外部磁场H1和/或增大的测量误差(例如，具体地是可归因于此类外部磁场H1的影响的超出科里奥利流量计的规格)，因此，根据本发明的科里奥利质量流量计的转换器电路也被配置成基于振动测量信号，除了质量流量测量值之外还至少偶尔确定至少一个传感器特征数SK1的一个或多个特征数值，使得所述传感器特征数SK1表征至少一个第一和第二谐波分量，和/或取决于至少一个第一和第二谐波分量的幅度U1

SK1＝f(U1

和/或

SK1＝f(U2

因而，传感器特征数SK1可以例如对应于幅度U1

至少一个传感器特征数SK1的特征数值可以在科里奥利质量流量计运行期间，通过转换器电路US，基于在任何情况下对幅度U1

为了检测损害传感器组件的功能性并因此损害科里奥利质量流量计的测量精度的外部磁场的存在，本发明的另一实施例中的转换器电路US也被配置成评价至少一个传感器特征数SK1的一个或多个特征数值，例如具体地是在每种情况下都将其与先前对所述传感器特征数确定的并且例如具体地存储在上述非易失性电子数据存储器EEPROM中的一个或多个参考值BK1

例如以自动化方式，例如具体地是以时间受控方式，和/或也根据其他诊断值中的变化，发起或暂停对特征值数的确定或对外部磁场的存在的确定。然而，可替选地或另外地，也可以从科里奥利质量流量计外部，例如经由上述发射和接收电子设备COM从上述电子数据处理系统，和/或经由上述显示器和操作元件HMI从现场的操作人员，发起和/或暂停对特征值数的确定。因从，根据另一实施例的转换器电路被配置成接收和评价开始命令，该开始命令至少发起针对传感器特征值SK1的特征值数的确定，可能具体地也是其上述评价，具体地是检测开始命令的输入，然后开始确定第一传感器特征数SK1的特征数值，和/或转换器电路被配置成接收和评价停止命令，该停止命令至少临时地暂停确定传感器特征数SK1的特征数值，具体地是检测停止命令的输入，然后至少临时地停止确定第一传感器特征数SK1的特征数值。