DE102023112374A1 - measuring system - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemäße Meßsystem umfaßt einen (vibronischen) Meßwandler (10) sowie eine an den Meßwandler (10) elektrisch angeschlossene Meßsystem-Elektronik (20). Der Meßwandler (10) weist wenigstens ein Vibrationselement (111) auf, das eingerichtet ist, vom Meßstoff kontaktiert und währenddessen vibrieren gelassen zu werden, und ist zudem eingerichtet, (fluidisch) an eine Rohrleitung angeschlossen bzw. in den Verlauf der Rohrleitung eingesetzt zu werden. Die Meßsystem-Elektronik wiederum ist eingerichtet, in einem Betriebsmodus (I - Aktivbetrieb) sowohl eine Erregeranordnung des Meßwandlers zu bestromen, derart, daß das Vibrationselement (111) zumindest anteilig Nutz-Schwingungen ausführt, als auch wenigstens ein mittels einer Sensoranordnung des Meßwandlers generiertes, zumindest anteilig die Nutz-Schwingungen des Vibrationselements (111) repräsentierendes Sensorsignal (s1) zu empfangen und auszuwerten, sowie in einem Betriebsmodus (II - Passivbetrieb) sowohl die Erregeranordnung für eine eingestellte Zeitdauer Tnexc nicht zu bestromen als auch das wenigstens eine Sensorsignal (s1) zu empfangen und auszuwerten. Darüberhinaus ist die Meßsystem-Elektronik (20) eingerichtet, sowohl unter Verwendung des während des Betriebsmodus (I) empfangenen Sensorsignals (s1) Meßwerte für wenigstens eine Meßgröße (eines strömenden Meßstoffs) zu ermitteln als auch unter Verwendung des wenigstens einen während des Betriebsmodus (II) empfangenen Sensorsignals (s1) einen oder mehrere (Stör-)Parameterwerte für wenigstens einen Störungsparameter (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) zu ermitteln.
The measuring system according to the invention comprises a (vibronic) measuring transducer (10) and measuring system electronics (20) electrically connected to the measuring transducer (10). The measuring transducer (10) has at least one vibration element (111) which is designed to be contacted by the measuring substance and to be allowed to vibrate during this, and is also designed to be connected (fluidically) to a pipeline or to be inserted into the course of the pipeline. The measuring system electronics are in turn set up, in an operating mode (I - active operation), to both energize an excitation arrangement of the measuring transducer in such a way that the vibration element (111) at least partially carries out useful vibrations, and to receive and evaluate at least one sensor signal (s1) generated by means of a sensor arrangement of the measuring transducer and representing at least partially the useful vibrations of the vibration element (111), and in an operating mode (II - passive operation) both not to energize the excitation arrangement for a set period of time Tnexc and to receive and evaluate the at least one sensor signal (s1). Furthermore, the measuring system electronics (20) are designed to determine measured values for at least one measured variable (of a flowing medium) using the sensor signal (s1) received during the operating mode (I) and to determine one or more (disturbance) parameter values for at least one disturbance parameter (of the measuring system or of a measuring point formed thereby) using the at least one sensor signal (s1) received during the operating mode (II).
Description
Die Erfindung betrifft ein mittels eines Meßwandlers vom Vibrationstyp und einer daran elektrisch angeschlossenen, beispielsweise einen oder mehrerer Mikroprozessoren aufweisenden, Meßsystem-Elektronik gebildetes vibronisches Meßsystem, insb. als ein Coriolis-Massestrom-Meßgerät oder Coriolis-Massestrom-/Dichte-Meßgerät oder Coriolis-Massestrom-/Dichte-/Viskosität-Meßgerät und/oder als In-Line-Meßgeräte in Kompaktbauweise ausgebildetes vibronisches (Durchfluß-)Meßsystem, zum Messen und/oder Überwachen wenigstens einer Meßgröße eines fluiden Meßstoffs, insb. nämlich eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion und/oder eines in einer (an das Meßsystem angeschlossenen) Rohrleitung geführten bzw. strömenden Meßstoffs.The invention relates to a vibronic measuring system formed by means of a vibration-type measuring transducer and measuring system electronics electrically connected thereto, for example having one or more microprocessors, in particular as a Coriolis mass flow measuring device or Coriolis mass flow/density measuring device or Coriolis mass flow/density/viscosity measuring device and/or as in-line measuring devices in a compact design, for measuring and/or monitoring at least one measured variable of a fluid measuring medium, in particular a gas, a liquid or a dispersion and/or a measuring medium guided or flowing in a pipeline (connected to the measuring system).
Vibronische Meßsysteme der in Rede stehenden Art sind seit langem bekannt und haben sich im industriellen Einsatz, nicht zuletzt auch im Bereich der Regelung und Überwachung von automatisierten verfahrenstechnischen Prozessen bzw. Prozeßanlagen oder im Bereich von Übergabestellen des ggf. auch eichpflichtigen Güterverkehrs, bewährt. Eine mittels eines derartigen Meßsystems erfaßbare Meßgröße kann beispielsweise ein zeitlich veränderlicher Strömungsparameter, beispielsweise ein Massestrom (Massendurchflußrate), ein Volumenstrom (Volumendurchflußrate) bzw. eine Strömungsgeschwindigkeit, und/oder ein zeitlich veränderlicher Stoffparameter, beispielsweise eine Dichte und/oder eine Viskosität, des jeweiligen Meßstoffs und/oder eine aus einem oder mehreren Strömungs- und/oder Stoffparametern abgeleitete (Strömungs-)Kennnzahl, beispielsweise eine Reynolds-Zahl, sein. Beispiele für vibronische Meßsysteme der in Rede stehenden Art, sind z.B. in der
Der Meßwandler jedes der vorbezeichneten Meßsysteme ist eingerichtet, unter Bildung einer entsprechenden (Prozeß-)Meßstelle (fluidisch) an die Rohrleitung angeschlossen bzw. (Meßstoff leitend) in den Verlauf der Rohrleitung eingesetzt zu werden und umfaßt jeweils wenigstens ein (röhrenförmiges oder plattenförmiges) Vibrationselement, eine an die jeweilige Meßsystem-Elektronik elektrisch angeschlossene elektro-mechanische Erregeranordnung zum Wandeln mittels der Meßsystem-Elektronik bereitgestellter elektrischer Leistung in dem Anregen und Aufrechterhalten erzwungener mechanischer (Nutz-)Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselement dienliche mechanische Leistung sowie eine ebenfalls an die Meßsystem-Elektronik elektrisch gekoppelte Sensoranordnung zum Erfassen von mechanischen Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements und zum Bereitstellen von jeweils Schwingungsbewegungen des wenigstens einen Vibrationselements repräsentierenden Sensorsignalen auf. Bei u.a. in der
Bei modernen Meßsystemen in Rede stehenden Art sind die Meßsystem-Elektroniken, wie beispielsweise in der eingangs erwähnten
Das wenigstens eine Vibrationselement jedes der vorbezeichneten Meßsysteme ist im besonderen eingerichtet, vom jeweils zu messenden Meßstoff kontaktiert, insb. nämlich vom (in einer Strömungsrichtung durch den Meßwandler strömenden) Meßstoff um- bzw. durchströmt, und währenddessen (angetriebenen von der jeweiligen Erregeranordnung und der daran elektrisch angeschlossenen Meßsystem-Elektronik) vibrieren gelassen zu werden; dies typischerweise derart, daß das wenigstens eine Vibrationselement zwecks Generierens von durch die jeweils zu messende Meßgröße beeinflußten bzw. damit entsprechend korrespondierenden Sensorsignalen mittels der Erregeranordnung aktiv zu Resonanzschwingungen in einer für die Messung der jeweiligen Meßgröße bzw. ein Generierung von davon anhängigen Coriolis-, Trägheits- bzw. Reibungskräfte geeigneten, gelegentlich auch als Antriebs- oder Nutzmode bezeichneten, natürlichen Schwingungsmode angeregt wird. Dafür ist die Erregeranordnung entsprechend eingerichtet, dorthin von der Meßsystem-Elektronik eingespeiste elektrische Leistung in erzwungene mechanische (Nutz-)Schwingungen des Vibrationselements um eine statische Ruhelage (aktiv) anregende mechanische Leistung zu wandeln. Zudem ist die Sensoranordnung eingerichtet, mechanische Schwingungen des vom Meßstoff kontaktierten wenigstens einen Vibrationselements um eine statische Ruhelage, nicht zuletzt auch die vorbezeichneten Nutz-Schwingungen (simultan zu deren aktiven Anregung), zu erfassen und jeweils in ein Schwingungen des jeweiligen Vibrationselements, beispielsweise nämlich eine Geschwindigkeit von Schwingungsbewegungen des wenigstens einen Vibrationselements, repräsentierendes Sensorsignal (der Sensoranordnung) zu wandeln.The at least one vibration element of each of the aforementioned measuring systems is particularly designed to be contacted by the respective measuring material to be measured, in particular to be flowed around or through by the measuring material (flowing through the measuring transducer in a flow direction), and to be allowed to vibrate during this time (driven by the respective excitation arrangement and the measuring system electronics electrically connected to it); this is typically such that the at least one vibration element is actively excited by the excitation arrangement to resonate in a natural vibration mode suitable for measuring the respective measuring quantity or generating Coriolis, inertia or friction forces dependent thereon, occasionally also referred to as the drive or useful mode. For this purpose, the excitation arrangement is set up to convert the electrical power fed therein by the measuring system electronics into mechanical power that (actively) excites forced mechanical (useful) vibrations of the vibration element around a static rest position. In addition, the sensor arrangement is set up to detect mechanical vibrations of the at least one vibration element contacted by the measured material around a static rest position, not least also the aforementioned useful vibrations (simultaneously with their active excitation), and to convert each into a sensor signal (of the sensor arrangement) that represents vibrations of the respective vibration element, for example a speed of vibration movements of the at least one vibration element.
Die Erregeranordnung jedes der Meßwandler ist jeweils mittels wenigstens eines anteilig mit dem jeweiligen Vibrationselement mechanisch verbundenen (elektrodynamischen oder piezo-elektrischen) Schwingungserregers gebildet, während die Sensoranordnung jeweils mittels wenigstens eines ebenfalls anteilig mit dem jeweiligen Vibrationselement mechanisch verbundenen, beispielsweise opto-elektronischen, piezo-elektrischen oder elektrodynamischen, nämlich einen Permanentmagneten und eine von dessen Magnetfeld durchfluteten (Luft-)Spule aufweisenden, Schwingungssensors gebildet ist. Nicht zuletzt für den vorbezeichneten Fall, daß das Meßsystem als ein Coriolis-Massestrom-Meßgerät ausgebildet ist, ist die Sensoranordnung mittels wenigstens zweier voneinander beabstandeten, typischerweise auch baugleichen, Schwingungssensoren, nämlich mittels eines (einlaßseitigen) ersten Schwingungssensors sowie wenigstens eines (in einer Strömungsrichtung des Meßwandlers bzw. des darin geführten Meßstoffs davon beabstandeten) auslaßseitigen zweiten Schwingungssensors gebildet, wobei jeder der wenigstens zwei Schwingungssensoren eingerichtet ist, Schwingungsbewegungen des Vibrationselements zu erfassen und in ein nämliche Schwingungsbewegungen repräsentierendes, insb. elektrisches bzw. optisches, erstes bzw. zweites Sensorsignal zu wandeln, beispielsweise mit einer von den Schwingungen des Vibrationselements abhängigen elektrischen Spannung, das sowohl eine der momentanen Schwingungsfrequenz des Vibrationselements entsprechende Signalfrequenz als auch einen vom momentanen Massestrom (Massendurchflußrate) des Meßstoffs abhängigen Phasenwinkel aufweist; dies im besonderen in der Weise, daß zwischen dem Sensorsignal des ersten Schwingungssensors und dem Sensorsignal des zweiten Schwingungssensors eine vom momentanen Massestrom abhängige, relative Phasendifferenz existiert. Im Falle elektrodynamischer Schwingungssensoren können diese, wie bereits angedeutet, beispielsweise jeweils mittels einer elektrisch an die Meßsystem-Elektronik angeschlossenen Tauchspule gebildet sein, beispielsweise nämlich derart, daß deren jeweiliger dauermagnetischer Anker mechanisch mit dem wenigstens einen Vibrationselement verbundenen ist und daß deren (in einem Abstand zum jeweiligen Anker gehaltene) vom Magnetfeld des jeweiligen Ankers durchflutete Luftspule elektrisch an die Meßsystem-Elektronik angeschlossen ist.The excitation arrangement of each of the measuring transducers is formed by at least one vibration exciter (electrodynamic or piezoelectric) that is partially mechanically connected to the respective vibration element, while the sensor arrangement is formed by at least one vibration sensor that is also partially mechanically connected to the respective vibration element, for example optoelectronic, piezoelectric or electrodynamic, namely having a permanent magnet and an (air) coil flooded by its magnetic field. Not least for the aforementioned case in which the measuring system is designed as a Coriolis mass flow measuring device, the sensor arrangement is formed by means of at least two vibration sensors spaced apart from one another, typically also of the same construction, namely by means of a first vibration sensor (on the inlet side) and at least one second vibration sensor (spaced therefrom in a flow direction of the measuring transducer or the measuring medium guided therein) on the outlet side, wherein each of the at least two vibration sensors is set up to detect vibration movements of the vibration element and to convert them into a first or second sensor signal representing the same vibration movements, in particular an electrical or optical one, for example with an electrical voltage dependent on the vibrations of the vibration element, which has both a signal frequency corresponding to the instantaneous vibration frequency of the vibration element and a phase angle dependent on the instantaneous mass flow (mass flow rate) of the measuring medium; this is done in particular in such a way that there is a relative phase difference between the sensor signal of the first vibration sensor and the sensor signal of the second vibration sensor, which is dependent on the current mass flow. In the case of electrodynamic vibration sensors, these can, as already indicated, be formed, for example, by means of a plunger coil that is electrically connected to the measuring system electronics, for example in such a way that its respective permanent magnetic armature is mechanically connected to the at least one vibration element and that its air coil (held at a distance from the respective armature) through which the magnetic field of the respective armature flows is electrically connected to the measuring system electronics.
Jedes der vorbezeichneten Sensorsignale ist, wie bereits angedeutet, zudem der Meßsystem-Elektronik des jeweiligen Meßsystems zugeführt, die wiederum u.a. auch dazu dient, von der Sensoranordnung gelieferte Sensorsignale zu empfangen und auszuwerten, insb. nämlich die wenigstens eine Meßgröße repräsentierende (digitale) Meßwerte zu ermitteln. Neben der Auswertung der Sensorsignale der Sensoranordnung bzw. des damit gebildeten Meßwandlers dient die Meßsystem-Elektronik, wie bereits angedeutet, u.a. auch dazu, den Meßwandler, insb. nämlich dessen Erregeranordnung, anzusteuern; dies insb. derart, daß zumindest in einem normalen Meßbetrieb des Meßsystems das wenigstens eine Vibrationselement des Meßwandlers zwecks Generierung der vorbezeichneten Sensorsignale mittels der Erregeranordnung und der daran angeschlossenen Meßsystem-Elektronik zumindest zeitweise zu Nutz-Schwingungen, nämlich zu erzwungenen mechanische Schwingungen mit wenigstens einer (Nutz-)Frequenz angeregt wird. Dementsprechend ist die Meßsystem-Elektronik ferner auch eingerichtet, wenigstens ein dem Einspeisen elektrische Energie in die Erregeranordnung dienliches, beispielsweise harmonisches und/oder getaktetes, elektrisches Treibersignal für die den wenigstens einen auf das Vibrationselement einwirkenden Schwingungserreger bzw. die damit gebildete Erregeranorndung zu generieren. Das Treibersignal kann beispielsweise als eine breitbandiges Signal mit einer eine Signalkomponente mit einer zur avisierten Nutz-Frequenz passenden Signalfrequenz oder beispielsweise auch als ein eher schmalbandiges oder harmonisches Signal mit einer einzigen dominierenden Signalkomponente von passender Signalfrequenz ausgebildet sein. Nämliche Signalkomponente bzw. das Treibersignal insgesamt können beispielsweise auch hinsichtlich einer Stromstärke und/oder einer Spannungshöhe geregelt sein. Als Nutz-Frequenz wird in Meßsystemen der in Rede stehenden Art typischerweise eine natürliche momentane Resonanzfrequenz des Vibrationselements gewählt, die wiederum im wesentlichen sowohl von einer, u.a. durch Größe, Form und Material des Vibrationselements bestimmten, Eigenfrequenz des Vibrationselements als auch von einer momentanen Dichte wie auch einer momentanen Viskosität des das Vibrationselement kontaktierenden Mediums bzw. Meßstoffs abhängig ist. Typischerweise liegen solche, als Nutz-Frequenz dienliche Resonanzfrequenzen von Vibrationselementen der in Rede stehenden Art innerhalb eines Frequenzbereichs zwischen 50 Hz (Hertz) und maximal 2 kHz. Infolge schwankender Dichte und/oder Viskosität des jeweiligen Meßstoffs und/oder infolge von im Betrieb des Meßsystems vorgenommen Meßstoffwechseln ist die jeweilige Resonazfrequenz mithin die dementsprechende jeweilige Nutzfrequenz naturgemäß innerhalb eines jeweils vorgegebene, insb. nämlich kalibrierte bzw. spezifizierte, untere und obere Grenzfrequenzen aufweisenden (Nutz-)Frequenzbandes des jeweiligen Meßsystems determiniert veränderlich. Basierend auf der aktuell angeregten, nämlich einer (innerhalb des vorbezeichneten Nutz-Frequenzbandes liegenden) momentanen Resonanzfrequenz des Vibrationselements entsprechenden Nutzfrequenz können dementsprechend mit solchen Meßsystemen u.a. auch die Dichte des Meßstoffs gemessen bzw. Meßwerte für davon abhängige weitere Stoff- und/oder Strömungsparameter ermittelt werden.Each of the aforementioned sensor signals is, as already indicated, also fed to the measuring system electronics of the respective measuring system, which in turn also serves to receive sensor signals supplied by the sensor arrangement and to evaluate them, in particular to determine the (digital) measured values representing at least one measured variable. In addition to evaluating the sensor signals of the sensor arrangement or the measuring transducer formed thereby, the measuring system electronics also serve, as already indicated, to control the measuring transducer, in particular its excitation arrangement; this in particular in such a way that at least in normal measuring operation of the measuring system, the at least one vibration element of the measuring transducer is at least temporarily excited to useful vibrations, namely to forced mechanical vibrations with at least one (useful) frequency, by means of the excitation arrangement and the measuring system electronics connected to it, for the purpose of generating the aforementioned sensor signals. Accordingly, the measuring system electronics are also designed to generate at least one electrical driver signal, for example harmonic and/or clocked, for the at least one vibration exciter acting on the vibration element or the exciter arrangement formed thereby, which serves to feed electrical energy into the exciter arrangement. The driver signal can be designed, for example, as a broadband signal with a signal component with a signal frequency matching the intended useful frequency or, for example, as a rather narrowband or harmonic signal with a single dominant signal component of a matching signal frequency. The same signal component or the driver signal as a whole can also be regulated, for example, with regard to a current intensity and/or a voltage level. In measuring systems of the type in question, a natural, instantaneous resonance frequency of the vibration element is typically selected as the useful frequency, which in turn is essentially dependent on a natural frequency of the vibration element, determined by the size, shape and material of the vibration element, as well as on a momentary density and a momentary viscosity of the medium or measuring substance contacting the vibration element. Typically, such resonance frequencies of vibration elements of the type in question that serve as the useful frequency lie within a frequency range between 50 Hz (Hertz) and a maximum of 2 kHz. As a result of fluctuating density and/or viscosity of the respective measuring substance and/or as a result of measuring substance metabolisms carried out during operation of the measuring system, the respective resonance frequency and thus the corresponding respective useful frequency is naturally variable within a predetermined (useful) frequency band of the respective measuring system, in particular calibrated or specified, having lower and upper limit frequencies. Based on the currently excited useful frequency, namely a current resonance frequency of the vibration element (lying within the aforementioned useful frequency band), such measuring systems can be used to measure, among other things, the density of the measuring material or to determine measured values for other material and/or flow parameters that depend on it.
Wie u.a. in der
Bei den in der
Die vorbezeichneten, jeweils als (Meß-)Rohranordnung ausgebildeten Vibrationselemente sind jeweils insbesondere dafür vorgesehen, (direkt) in den Verlauf einer dem Führen des jeweiligen Meßstoffs dienlichen Prozeßleitung eingegliedert zu werden und weisen jeweils wenigstens ein (Meß-)Rohr - beispielsweise nämlich genau ein (Meß-)Rohr oder genau zwei (Meß-)Rohre oder genau vier (Meß-)Rohre - auf, das sich jeweils von einem jeweiligen ersten Rohrende bis zu einem jeweiligen zweiten Rohrende mit einer Rohrlänge erstreckt und ein von einer - typischerweise metallischen - Rohrwandung umschlossenes, sich vom ersten Rohrende bis zum zweiten Rohrende erstreckendes Lumen aufweist. Die (Meß-)Rohre marktgängiger (Standard-)Coriolis-Massestrom-/Dichte-Meßgeräte weisen typischerweise wenigstens zwei zueinander orthogonale Symmetrieebenen auf und können beispielsweise eine U- oder V- bzw. Rechteck- oder Triangel-Form, seltener auch eine Ω- oder Helix-Form aufweisen. Zudem bestehen deren jeweilige Rohrwandung typischerweise aus einem Stahl, beispielsweise nämlich einem Edel-, Duplex- oder Superduplexstahl, aus einer Titan-Legierung, einer Zirconium-Legierung, beispielsweise einem Zircaloy, und/oder einer Tantal-Legierung. Die Rohrlänge solcher (Meß-)Rohre kann in einem Bereich zwischen etwa 100 mm und 2000 mm und ein Kaliber (Rohrinnendurchmesser) solcher Rohre kann im Bereich zwischen etwa 0,1 mm und etwa 100 mm, typischerweise derart, daß das jeweilige Rohr ein Kaliber-zu-Rohrlänge-Verhältnis aufweist, das im Bereich zwischen etwa 0,08 und 0,25 liegt.The aforementioned vibration elements, each designed as a (measuring) tube arrangement, are each particularly intended to be integrated (directly) into the course of a process line used to guide the respective measured material and each have at least one (measuring) tube - for example exactly one (measuring) tube or exactly two (measuring) tubes or exactly four (measuring) tubes - which each extend from a respective first tube end to a respective second tube end with a tube length and have a lumen enclosed by a - typically metallic - tube wall and extending from the first tube end to the second tube end. The (measuring) tubes of commercially available (standard) Coriolis mass flow/density measuring devices typically have at least two mutually orthogonal planes of symmetry and can, for example, have a U or V or rectangular or triangular shape, or more rarely an Ω or helix shape. In addition, their respective tube walls typically consist of a steel, for example a stainless, duplex or super duplex steel, a titanium alloy, a zirconium alloy, for example a Zircaloy, and/or a tantalum alloy. The tube length of such (measuring) tubes can be in a range between about 100 mm and 2000 mm and a caliber (internal tube diameter) of such tubes can be in a range between about 0.1 mm and about 100 mm, typically such that the respective tube has a caliber-to-tube length ratio that is in the range between about 0.08 and 0.25.
Bei Meßwandlern mit einem einzigen das Vibrationselement bildenden (Meß-)Rohr kommuniziert dieses zumeist über ein einlaßseitig einmündendes im wesentlichen gerades Verbindungsrohrstück (des jeweiligen Vibrationselements) sowie über ein auslaßseitig einmündendes im wesentlichen gerades Verbindungsrohrstück (des jeweiligen Vibrationselements) mit der vorbezeichneten Prozeßleitung. Ferner umfaßt das Vibrationselement solcher Meßwandler mit einem einzigen (Meß-)Rohr jeweils wenigstens einen einstückigen oder mehrteilig ausgeführten, beispielsweise rohr-, kasten- oder plattenförmigen, Gegenschwinger, der unter Bildung einer ersten Kopplungszone einlaßseitig an das Rohr gekoppelt ist und der unter Bildung einer zweiten Kopplungszone auslaßseitig an das Rohr gekoppelt ist, und der im Betrieb im wesentlichen ruht oder zum Rohr gegengleich, also gleichfrequent und gegenphasig, oszillieren gelassen wird. Ein mittels (Meß-)Rohr und Gegenschwinger gebildetes Vibrationselement ist zumeist allein mittels der vorbezeichneten zwei Verbindungsrohrstücke im jeweiligen Wandler-Gehäuse schwingfähig gehaltert. Bei den beispielsweise in der
Jedes der vorbezeichneten das wenigstens eine Vibrationselemnt bildenden (Meß-)Rohre ist, wie bereits angedeutet, zudem jeweils im besonderen eingerichtet, im (Meß-)Betrieb des Meßsystems zumindest in einer vom jeweiligen ersten Rohrende zum jeweiligen zweiten Rohrende weisenden Strömungsrichtung von dem via angeschlossener Prozeßleitung zu- bzw. wieder abgeführten vom Meßstoff durchströmt und währenddessen (angetriebenen vom wenigstens einen Schwingungserreger der jeweiligen Erregeranordnung) vibrieren gelassen zu werden; dies für den vorbezeichneten Fall, daß das Meßsystem als ein Coriolis-Massestrom-Meßgerät und das Vibrationselement als Rohranordnung ausgebildet sind, typischerweise derart, daß zumindest die mittels des wenigstens einen Schwingungserregers angeregten bzw. mittels des wenigstens einen Schwingungssensors erfaßten Nutz-Schwingungen des Vibrationselements zumindest anteilig solche laterale Biegeschwingungen wenigstens eines der (Meß-)Rohre um dessen jeweilige statische Ruhelage sind, die geeignet sind, im durch nämliches (Meß-)Rohr hindurchströmenden Meßstoff den Nutz-Schwingungen frequenzgleich überlagernde (Coriolis-)Schwingungen erzwingende Corioliskräften zu bewirken. Bei mittels Rohranordnung gebildeten Vibrationselementen konventioneller (Standard-)Coriolis-Massestrom-Meßgeräte ist der wenigstens eine Schwingungserreger dafür typischerweise zudem so ausgestaltet und angeordnet, daß eine damit generierte zeitlich veränderliche Antriebskraft praktisch lediglich punktuell an einem mittels des Schwingungserregers am damit mechanisch verbundenen (Meß-)Rohr gebildeten Antriebspunkt auf das jeweilige Rohr wirkt. Im Falle eines mittels zweier (Meß-)Rohre gebildeten Vibrationselements ist der wenigstens eine Schwingungserreger typischerweise als differenzieller, nämlich entlang einer gemeinsamen Wirkungslinie, jedoch in entgegengesetzter Richtung wirkende Erregerkräfte in die (Meß-)Rohre eintragender Schwingungserreger ausgebildet und/oder sind die Nutz-Schwingungen zudem typischerweise als gegengleiche Biegeschwingungen ausgebildet. Für den anderen vorbezeichneten Fall, daß die das Vibrationselement bildende (Meß-)Rohranordnung einen Gegenschwinger aufweist, kann Schwingungserreger anteilig daran befestigt sein, derart, daß der Schwingungserreger differenziell auf (Meß-)Rohr und Gegenschwinger wirkt. Alternativ kann der Schwingungserreger beispielsweise jeweils auch anteilig am vorbezeichneten Wandler-Gehäuse angebracht sein. Gleichermaßen können zudem auch die Schwingungssensoren als differenzielle, nämlich lediglich relative bzw. entgegengesetzte Schwingungen der (Meß-)Rohre bzw. des einzigen (Meß-)Rohrs und des Gegenschwingers erfassende Schwingungssensoren ausgebildet sein.Each of the aforementioned (measuring) tubes forming the at least one vibration element is, as already indicated, also particularly designed to be flowed through by the measuring substance supplied or discharged via the connected process line at least in a flow direction pointing from the respective first tube end to the respective second tube end during (measuring) operation of the measuring system and to be made to vibrate during this time (driven by at least one vibration exciter of the respective exciter arrangement); This applies to the aforementioned case where the measuring system is designed as a Coriolis mass flow measuring device and the vibration element is designed as a tube arrangement, typically in such a way that at least the useful vibrations of the vibration element excited by means of the at least one vibration exciter or detected by means of the at least one vibration sensor are at least partially such lateral bending vibrations of at least one of the (measuring) tubes about its respective static rest position, which are suitable for causing (Coriolis) vibrations superimposed on the useful vibrations at the same frequency in the medium flowing through the same (measuring) tube, forcing Coriolis forces. In the case of vibration elements of conventional (standard) Coriolis mass flow measuring devices formed by means of a tube arrangement, the at least one vibration exciter is also typically designed and arranged in such a way that a time-varying driving force generated thereby acts practically only at a point on the respective tube at a drive point formed by means of the vibration exciter on the (measuring) tube mechanically connected to it. In the case of a vibration element formed by means of two (measuring) tubes, the at least one vibration exciter is typically designed as a differential vibration exciter, namely one that introduces excitation forces acting along a common line of action but in opposite directions into the (measuring) tubes and/or the useful vibrations are also typically designed as opposite bending vibrations. In the other case described above, in which the (measuring) tube arrangement forming the vibration element has a counter-oscillator, the vibration exciter can be attached to it in such a way that the vibration exciter acts differentially on the (measuring) tube and the counter-oscillator. Alternatively, the vibration exciter can also be attached in part to the converter housing described above. In the same way, the vibration sensors can also be designed as differential vibration sensors, i.e. vibration sensors that only detect relative or opposite vibrations of the (measuring) tubes or of the single (measuring) tube and the counter-oscillator.
Nicht zuletzt bei marktgängigen (Standard-)Coriolis-Massestrom-Meßgeräten ist die jeweilige Erregeranordnungen, wie u.a. auch in der
Zum Definieren einer freien Schwinglänge jedes der (Meß-)Rohre und damit einhergehend zum Justieren der jeweils anzuregenden Resonanzfrequenz bzw. des jeweiligen Nutz-Frequenzbandes (des Meßsystems) umfassen als Vibrationselemente dienliche Rohranordnungen mit zwei oder vier Rohren ferner zumeist wenigstens ein (einlaßseitiges) erstes Kopplerelement zum Bilden von einlaßseitigen Schwingungsknoten für gegengleiche Vibrationen, insb. Biegeschwingungen, beider (Meß-)Rohre, das von beiden Strömungsteilern beabstandet an den (Meß-)Rohren fixiert ist, sowie wenigstens ein (auslaßseitiges) zweites Kopplerelement zum Bilden von auslaßseitigen Schwingungsknoten für (gegengleiche) Vibrationen, insb. (gegengleiche) Biegeschwingungen, der (Meß-)Rohre, das sowohl von beiden Strömungsteilern als auch vom einlaßseitigen Kopplerelement beabstandet an den (Meß-)Rohren fixiert ist. Mittels der Kopplerelementen kann zudem auch eine Schwingungsgüte des der Rohranordnung bzw. eine (Meß-)Empfindlichkeit des Meßwandlers insgesamt beeinflußt werden. To define a free oscillation length of each of the (measuring) tubes and, in conjunction with this, to adjust the respective resonance frequency to be excited or the respective useful frequency band (of the measuring system), tube arrangements with two or four tubes that serve as vibration elements also usually comprise at least one (inlet-side) first coupler element for forming inlet-side oscillation nodes for opposing vibrations, in particular bending vibrations, of both (measuring) tubes, which is spaced apart from both flow dividers. is fixed to the (measuring) tubes, and at least one (outlet-side) second coupler element for forming outlet-side vibration nodes for (opposite) vibrations, in particular (opposite) bending vibrations, of the (measuring) tubes, which is fixed to the (measuring) tubes at a distance from both flow dividers and from the inlet-side coupler element. The coupler elements can also be used to influence the vibration quality of the tube arrangement or the (measuring) sensitivity of the measuring transducer as a whole.
Wie u.a. in der eingangs erwähnten
Zwecks einer Erfassung auch der vorbezeichneten Stör-Schwingungen im laufenden Betrieb weisen die Sensoranordnungen der in der
Ausgehend vom vorbezeichneten Stand der Technik besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, vibronische Meßsysteme dahingehend zu verbessern, daß damit allfällige Störschwingungen bzw. diese verursachende Störquellen im Bereich der jeweiligen (mittels eines solchen Meßsysteme gebildeten) Meßstelle kostengünstig möglichst frühzeitig und zuverlässig detektiert, ggf. auch vermeldet werden können; dies im besonderen auch bei Verwendung der für konventionelle Meßsysteme der in Rede stehenden Art etablierten (Standard-)Meßwandler bzw. typischen Vibrationselementen wie auch unter gleichermaßen weitgehender Beibehaltung bewährter Technologien und Architekturen bereits etablierter Meßsystem-Elektroniken.Based on the aforementioned prior art, one object of the invention is to improve vibronic measuring systems in such a way that any interference vibrations or sources of interference causing them in the area of the respective measuring point (formed by means of such a measuring system) can be detected as early and reliably as possible at low cost, and if necessary also reported; this is particularly the case when using the (standard) measuring transducers or typical vibration elements established for conventional measuring systems of the type in question, as well as while maintaining to an equally large extent the proven technologies and architectures of already established measuring system electronics.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem vibronischen Meßsystem, beispielsweise als Coriolis-Massestrom-Meßgerät und/oder als Dichte-Meßgerät und/oder als Viskositäts-Meßgerät ausgebildetes vibronisches Meßsystem, zum Messen einer oder mehrerer Meßgrößen, beispielsweise eine Dichte, eine Viskosität, ein Massestrom und/oder ein Volumenstrom, eines in einer (daran angeschlossenen) Rohrleitung geführten fluiden Meßstoffs, beispielsweise eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, welches Meßsystem umfaßt:
- • einen (vibronischen) Meßwandler mit wenigstens einem, beispielsweise wenigstens ein (Meß-)Rohr aufweisendes bzw. damit gebildetes, Vibrationselement, mit einer mittels wenigstens eines, beispielsweise elektrodynamischen oder piezo-elektrischen, Schwingungserregers gebildete Erregeranordnung, und mit einer mittels wenigstens eines, beispielsweise elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensors gebildete Sensoranordnung;
- • sowie eine an den Meßwandler, beispielsweise nämlich sowohl an die Erregeranordnung als auch die Sensoranordnung, elektrisch angeschlossene, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Mikroprozessoren gebildete, Meßsystem-Elektronik;
- • wobei der Meßwandler eingerichtet ist, (fluidisch) an die Rohrleitung angeschlossen bzw. in den Verlauf der Rohrleitung eingesetzt zu werden;
- • wobei das wenigstens eine Vibrationselement eingerichtet ist, vom Meßstoff kontaktiert, beispielsweise nämlich um- bzw. durchströmt, und währenddessen vibrieren gelassen zu werden;
- • wobei der wenigstens eine Schwingungserreger bzw. die damit gebildete Erregeranordnung eingerichtet ist, eingespeiste elektrische Leistung in erzwungene mechanische (Nutz-)Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements um eine statische Ruhelage (aktiv) anregende mechanische Leistung zu wandeln;
- • wobei der wenigstens eine Schwingungssensor bzw. die damit gebildete Sensoranordnung eingerichtet ist, mechanische Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements um eine statische Ruhelage zu erfassen und in ein Schwingungen des Vibrationselements, beispielsweise nämlich eine Geschwindigkeit von Schwingungsbewegungen des Vibrationselements, repräsentierendes (erstes) Sensorsignal (der Sensoranordnung) zu wandeln;
- • wobei die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, in einem ersten Betriebsmodus (Aktivbetrieb) sowohl die Erregeranordnung zu bestromen, nämlich ein, beispielsweise eine vorgebbare und/oder einer momentanen Resonanzfrequenz fR des Meßwandlers entsprechende Signalfrequenz und/oder eine vorgebare Signalamplitude aufweisendes, elektrisches Treibersignal in den wenigstens einen Schwingungserreger einzuspeisen, derart, daß das Vibrationselement zumindest während eines ersten Meßintervalls zumindest anteilig Nutz-Schwingungen, nämlich erzwungene mechanische Schwingungen mit wenigstens einer, beispielsweise einer momentanen Resonanzfrequenz fR des Meßwandlers entsprechenden und/oder nicht weniger als 50 Hz (Hertz) betragenden und/oder nicht
mehr als 2 kHz betragenden, Nutzfrequenz ausführt und das Sensorsignal zumindest anteilig die Nutz-Schwingungen des Vibrationselements repräsentiert, als auch das wenigstens eine (erste) Sensorsignal zu empfangen und auszuwerten; - • wobei die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, in einem zweiten Betriebsmodus (Passivbetrieb) sowohl die Erregeranordnung für eine eingestellte, beispielsweise anpaßbare und/oder nicht weniger als 1 s (Sekunde) betragende, Zeitdauer Tnexc nicht zu bestromen, beispielsweise derart, daß das wenigstens eine Vibrationselement zumindest während eines zweiten Meßintervalls keine (durch die Erregeranordnung angeregte) Nutz-Schwingungen ausführt und/oder daß zumindest während eines zweiten Meßintervalls (mittels der Erregeranordnung zuvor angeregte) Nutz-Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements abgeklungen sind, als auch das wenigstens eine, beispielsweise (lediglich) passiv bzw. (lediglich) von extern des Meßwandlers angeregte Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements repräsentierende, Sensorsignal zu empfangen und auszuwerten;
- • und wobei die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, sowohl unter Verwendung des wenigstens einen während des ersten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals (der Sensoranordnung), beispielsweise nämlich einer spektralen (Nutz-)Signalkomponente mit einer der Nutzfrequenz entsprechenden Signalfrequenz, (digitale) Meßwerte für wenigstens eine Meßgröße zu ermitteln als auch unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals einen oder mehrere, beispielsweise digitale, (Stör-)Parameterwerte für wenigstens einen, beispielsweise eine Funktionstüchtigkeit und/oder eine Meßgenauigkeit des Meßsystems beeinflussenden, Störungsparameter (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle), beispielsweise eine (Stör-)Frequenz und/oder eine (Stör-)Amplitude, zu ermitteln, beispielsweise nämlich ein (Stör-)Frequenzspektrum von (fremderregten) Stör-Schwingungen des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle zu ermitteln und/oder einen oder mehrere Meßwerte für wenigstens eine Meßgröße unter Verwendung eines oder mehrerer (Stör-)Parameterwerte des wenigstens einen Störungsparameters zu berechnen.
- • a (vibronic) measuring transducer with at least one vibration element, for example having or formed with at least one (measuring) tube, with an excitation arrangement formed by means of at least one, for example electrodynamic or piezoelectric, vibration exciter, and with a sensor arrangement formed by means of at least one, for example electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, vibration sensor;
- • and a measuring system electronics which is electrically connected to the measuring transducer, for example both to the excitation arrangement and to the sensor arrangement, for example formed by means of one or more microprocessors;
- • wherein the measuring transducer is designed to be (fluidically) connected to the pipeline or inserted into the course of the pipeline;
- • wherein the at least one vibration element is designed to be contacted by the measuring medium, for example namely to be flowed around or through, and to be allowed to vibrate during this process;
- • wherein the at least one vibration exciter or the excitation arrangement formed thereby is configured to convert fed-in electrical power into forced mechanical (useful) vibrations of the at least one vibration element to (actively) excite a static rest position;
- • wherein the at least one vibration sensor or the sensor arrangement formed thereby is configured to detect mechanical vibrations of the at least one vibration element about a static rest position and to convert them into a (first) sensor signal (of the sensor arrangement) representing vibrations of the vibration element, for example namely a speed of vibration movements of the vibration element;
- • wherein the measuring system electronics are set up in a first operating mode (active mode) to both energize the exciter arrangement, namely to feed an electrical driver signal, for example having a predeterminable signal frequency and/or a current resonance frequency fR of the measuring transducer and/or a predeterminable signal amplitude, into the at least one vibration exciter, such that the vibration element at least during a first measuring interval at least partially executes useful vibrations, namely forced mechanical vibrations with at least one useful frequency, for example corresponding to a current resonance frequency fR of the measuring transducer and/or not less than 50 Hz (Hertz) and/or not more than 2 kHz, and the sensor signal at least partially represents the useful vibrations of the vibration element, as well as to receive and evaluate the at least one (first) sensor signal;
- • wherein the measuring system electronics are set up in a second operating mode (passive operation) not to supply current to the excitation arrangement for a set, for example adaptable and/or not less than 1 s (second) period of time Tnexc, for example such that the at least one vibration element does not carry out any useful vibrations (excited by the excitation arrangement) at least during a second measuring interval and/or that at least during a second measuring interval (previously excited by means of the excitation arrangement) useful vibrations of the at least one vibration element have died down, as well as to receive and evaluate the at least one sensor signal representing, for example, vibrations of the at least one vibration element that are (only) passive or (only) excited externally to the measuring transducer;
- • and wherein the measuring system electronics are set up to determine (digital) measured values for at least one measured variable using the at least one (first) sensor signal (of the sensor arrangement) received during the first operating mode, for example a spectral (useful) signal component with a signal frequency corresponding to the useful frequency, and to determine one or more, for example digital, (disturbance) parameter values for at least one disturbance parameter (of the measuring system or of a measuring point formed therewith), for example a disturbance parameter that influences the functionality and/or measurement accuracy of the measuring system, using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode. (Interference) frequency and/or a (interference) amplitude, for example to determine a (interference) frequency spectrum of (externally excited) interference oscillations of the measuring system or a measuring point formed thereby and/or to calculate one or more measured values for at least one measured variable using one or more (interference) parameter values of the at least one interference parameter.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der wenigstens eine Störungsparameter eine (fremderregte), beispielsweise via Rohrleitung und/oder über ein in der Rohrleitung geführten Fluids in das Meßsystem eingekoppelte, (fluid-)mechanische Stör-Schwingung, beispielsweise nämlich eine Frequenz der Stör-Schwingung und/oder eine Amplitude der Stör-Schwingung, repräsentiert.According to a first embodiment of the invention, it is further provided that the at least one disturbance parameter represents a (externally excited) (fluid-)mechanical disturbance oscillation coupled into the measuring system, for example via a pipeline and/or via a fluid guided in the pipeline, for example namely a frequency of the disturbance oscillation and/or an amplitude of the disturbance oscillation.
Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein oder mehrere (Stör-)Parameterwerte eine oder mehrere (Stör-)Amplituden einer oder mehrerer (fremderregter), beispielsweise via Rohrleitung und/oder über ein in der Rohrleitung geführten Fluids in das Meßsystem eingekoppelter, mechanischer (Stör-)Schwingungen repräsentieren, beispielsweise quantifizieren.According to a second embodiment of the invention, it is further provided that one or more (disturbance) parameter values represent, for example quantify, one or more (disturbance) amplitudes of one or more (externally excited) mechanical (disturbance) vibrations coupled into the measuring system, for example via a pipeline and/or via a fluid guided in the pipeline.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein oder mehrere (Stör-)Parameterwerte eine oder mehrere (Stör-)Frequenzen einer oder mehrerer (fremderregter), beispielsweise via Rohrleitung und/oder über ein in der Rohrleitung geführten Fluids in das Meßsystem eingekoppelter und/oder durch ein den Meßwandler durchströmendes Fluid generierte, mechanischer (Stör-)Schwingungen repräsentieren, beispielsweise quantifizieren.According to a third embodiment of the invention, it is further provided that one or more (interference) parameter values represent, for example quantify, one or more (interference) frequencies of one or more (externally excited) mechanical (interference) vibrations, for example coupled into the measuring system via a pipeline and/or via a fluid guided in the pipeline and/or generated by a fluid flowing through the measuring transducer.
Nach einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Zeitdauer Tnexc größer als 2 s (Sekunde), beispielsweise nicht kleiner als 5 s, (eingestellt) ist.According to a fourth embodiment of the invention, it is further provided that the time period Tnexc is greater than 2 s (second), for example not less than 5 s (set).
Nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, den zweiten Betriebsmodus zeitlich nach dem ersten Betriebsmodus zu aktivieren bzw. auszuführen, beispielsweise nämlich zum Ermitteln einer Ursache für eine verminderte Funktionstüchtigkeit des Meßsystems und/oder zum Ermitteln einer Ursache für eine verminderte Meßgenauigkeit des Meßsystems und/oder zum Ermitteln einer Ursache für einen Ausfall des Meßsystems.According to a fifth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to activate or execute the second operating mode after the first operating mode, for example to determine a cause for reduced functionality of the measuring system and/or to determine a cause for reduced measurement accuracy of the measuring system and/or to determine a cause for a failure of the measuring system.
Nach einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Vibrationselement eine (Abkling-)Zeitkonstante aufweist, die von einem, beispielsweise mehr als 5000 betragenden, (modalen) Gütefaktor Q1 des Vibrationselements bei (zuletzt angeregter) Nutz-Frequenz fN abhängig ist, beispielsweise nämlich einem Verhältnis Q1/f1 des Gütefaktors Q1 bezogen auf die (zuletzt angeregte) Nutz-Frequenz fN entspricht. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist der Gütefaktor Q1* des wenigstens einen Vibrationselements größer als 5000 ist, beispielsweise nicht kleiner als 10000, und/oder ist die Zeitdauer Tnexc größer (eingestellt) als ein 5-faches der (Abkling-)Zeitkonstante und/oder größer (eingestellt) als 50 s, beispielsweise größer als 1 min (Minute), und/oder beträgt die Nutzfrequenz fN mehr als 50 Hz und/oder weniger als 2 kHz, beispielsweise mehr als 200 Hz und weniger als 1500 Hz.According to a sixth embodiment of the invention, it is further provided that the at least one vibration element has a (decay) time constant which is dependent on a (modal) quality factor Q1 of the vibration element at the (last excited) useful frequency fN, for example more than 5000, for example corresponding to a ratio Q1/f1 of the quality factor Q1 in relation to the (last excited) useful frequency fN. Developing this embodiment of the invention, the quality factor Q1* of the at least one vibration element is greater than 5000, for example not less than 10000, and/or the time period Tnexc is greater (set) than 5 times the (decay) time constant and/or greater (set) than 50 s, for example greater than 1 min (minute), and/or the useful frequency fN is more than 50 Hz and/or less than 2 kHz, for example more than 200 Hz and less than 1500 Hz.
Nach einer siebenten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Vibrationselement eine (Abkling-)Zeitkonstante aufweist, die von einem, beispielsweise mehr als 5000 betragenden, (modalen) Gütefaktor Q1 des Vibrationselements bei (zuletzt angeregter) Nutz-Frequenz fN abhängig ist, beispielsweise nämlich einem Verhältnis Q1/f1 des Gütefaktors Q1 bezogen auf die (zuletzt angeregte) Nutz-Frequenz fN entspricht, und daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, den zweiten Betriebsmodus zeitlich nach dem ersten Betriebsmodus zu aktivieren bzw. auszuführen, beispielsweise nämlich zum Ermitteln einer Ursache für eine verminderte Funktionstüchtigkeit des Meßsystems und/oder zum Ermitteln einer Ursache für eine verminderte Meßgenauigkeit des Meßsystems und/oder zum Ermitteln einer Ursache für einen Ausfall des Meßsystems. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Zeitdauer Tnexc größer (gewählt) ist als die (Abkling-)Zeitkonstante (des Vibrationselements), beispielsweise mehr als ein 3-faches der (Abkling-)Zeitkonstante beträgt und/oder größer als 20 s ist.According to a seventh embodiment of the invention, it is further provided that the at least one vibration element has a (decay) time constant which is dependent on a (modal) quality factor Q1 of the vibration element at the (last excited) useful frequency fN, for example more than 5000, for example corresponding to a ratio Q1/f1 of the quality factor Q1 in relation to the (last excited) useful frequency fN, and that the measuring system electronics are set up to activate or execute the second operating mode after the first operating mode, for example to determine a cause for reduced functionality of the measuring system and/or to determine a cause for reduced measurement accuracy of the measuring system and/or to determine a cause for a failure of the measuring system. Developing this embodiment of the invention, it is further provided that the time period Tnexc is (selected) greater than the (decay) time constant (of the vibration element), for example more than 3 times the (decay) time constant and/or greater than 20 s.
Nach einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, den zweiten Betriebsmodus zeitlich vor dem ersten Betriebsmodus zu aktivieren bzw. auszuführen, beispielsweise nämlich zum (passiven) Einmessen einer mittels des Meßsystems gebildeten (das wenigstens eine Vibrationselement bzw. den damit gebildeten Meßwandler involvierenden) Meßstelle und/oder während einer (Wieder-)Inbetriebnahme des Meßsystems. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Zeitdauer Tnexc kleiner als 60 s, beispielsweise nicht größer als 30 s, (eingestellt) ist.According to an eighth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to activate or execute the second operating mode before the first operating mode, for example for (passive) calibration of a measuring point formed by means of the measuring system (involving the at least one vibration element or the measuring transducer formed thereby) and/or during (re-)commissioning of the measuring system. Developing this embodiment of the invention, it is further provided that the time period Tnexc is (set) to be less than 60 s, for example not greater than 30 s.
Nach einer neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, während des zweiten Betriebsmodus erhobene Meßdaten, beispielsweise ein oder mehrere der (Stör-)Parameterwerte, während des ersten Betriebsmodus zu verwenden, beispielsweise zur Ermittlung eines oder mehrerer der Meßwerte und/oder zur Überprüfung einer Funktionstüchtigkeit des Meßsystems und/oder zur Überprüfung einer Meßgenauigkeit des Meßsystems.According to a ninth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to store measurement data collected during the second operating mode, for example one or more of the (disturbance) parameter values, during during the first operating mode, for example to determine one or more of the measured values and/or to check the functionality of the measuring system and/or to check the measurement accuracy of the measuring system.
Nach einer zehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, im ersten Betriebsmodus das Treibersignal mit wenigstens einer vorgegebenen, beispielsweise einstellbaren und/oder einer mechanischen Resonanzfrequenz des Vibrationselements bzw. des damit gebildeten Meßwandlers entsprechenden und/oder dem Einstellen der Nutzfrequenz fN dienlichen, Signalfrequenz bereitzustellen. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, im ersten Betriebsmodus die Signalfrequenz des Treibersignals unter Verwendung des wenigstens einen während des ersten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals, beispielsweise nämlich anhand einer spektralen (Nutz-)Signalkomponente mit einer der Nutzfrequenz fN entsprechenden Signalfrequenz, einzustellen, und/oder ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, im ersten Betriebsmodus unter Verwendung eines oder mehrerer (Stör-)Parameterwerte zu überprüfen, ob die wenigstens eine Signalfrequenz des Treibersignals bzw. die Nutzfrequenz fN der Nutz-Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements innerhalb eines (Stör-)Frequenzen einer oder mehrerer Störschwingungen enthaltenden (Risiko-)Frequenzbereichs (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) liegt, beispielsweise nämlich ggf. eine dies signalisierende (Warn-)Meldung und/oder einen eine oder mehrerer (Stör-Schwingungen verursachende) Störquellen ausweisenden (Fehler-)Bericht auszugeben und/oder das Meßsystem (zumindest vorläufig) außer Betrieb zu nehmen.According to a tenth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to provide the driver signal in the first operating mode with at least one predetermined signal frequency, for example adjustable and/or corresponding to a mechanical resonance frequency of the vibration element or the measuring transducer formed thereby and/or serving to set the useful frequency fN. Developing this embodiment of the invention, the measuring system electronics are further configured to set the signal frequency of the driver signal in the first operating mode using the at least one (first) sensor signal received during the first operating mode, for example, namely based on a spectral (useful) signal component with a signal frequency corresponding to the useful frequency fN, and/or the measuring system electronics are further configured to check in the first operating mode using one or more (interference) parameter values whether the at least one signal frequency of the driver signal or the useful frequency fN of the useful oscillations of the at least one vibration element is within a (risk) frequency range (of the measuring system or a measuring point formed thereby) containing (interference) frequencies of one or more interference oscillations, for example, namely, if necessary, to output a (warning) message signaling this and/or an (error) report identifying one or more interference sources (causing interference oscillations) and/or to shut down the measuring system (at least temporarily) out of service.
Nach einer elften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, unter Verwendung des wenigstens einen während des ersten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals wenigstens eine (momentane) Resonanzfrequenz des Meßwandlers, beispielsweise nämlich dessen Vibrationslements, bzw. des damit gebildeten Meßsystems zu ermitteln, beispielsweise nämlich anhand des wenigstens einen während des ersten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals einen oder mehrere nämliche Resonanzfrequenz repräsentierende digitale (Meßsystem-)Parameterwerte zu ermitteln und/oder unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte zu überprüfen, ob die wenigstens eine (momentane) Resonanzfrequenz (des Meßwandlers) innerhalb eines (Stör-)Frequenzen einer oder mehrerer Störschwingungen enthaltenden (Risiko-)Frequenzbereichs (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) liegt.According to an eleventh embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to determine at least one (current) resonance frequency of the measuring transducer, for example its vibration element, or the measuring system formed thereby, using the at least one (first) sensor signal received during the first operating mode, for example to determine one or more digital (measuring system) parameter values representing the same resonance frequency based on the at least one (first) sensor signal received during the first operating mode and/or to check, using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode or one or more (interference) parameter values obtained therefrom, whether the at least one (current) resonance frequency (of the measuring transducer) lies within a (risk) frequency range (of the measuring system or a measuring point formed thereby) containing (interference) frequencies of one or more interference vibrations.
Nach einer zwölften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte ein (Stör-)Frequenzspektrum von (fremderregten) Stör-Schwingungen des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten (das wenigstens eine Vibrationselement bzw. den damit gebildeten Meßwandler involvierenden) Meßstelle zu ermitteln. According to a twelfth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to determine a (disturbance) frequency spectrum of (externally excited) disturbance oscillations of the measuring system or of a measuring point formed thereby (involving the at least one vibration element or the measuring transducer formed thereby) using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode or one or more (disturbance) parameter values obtained therefrom.
Nach einer dreizehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener Stör-Parameterwerte wenigstens einen nutzbaren, nämlich keine detektierbaren bzw. detektierten Störschwingungen enthaltenden Frequenzbereich (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) zu ermitteln, beispielsweise derart, daß eine obere Bereichsgrenze des nutzbaren Frequenzbereichs und/oder eine untere Bereichsgrenze des nutzbaren Frequenzbereichs anhand eines oder mehrerer der (Stör-)Parameterwerte ermittelt werden.According to a thirteenth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to determine at least one usable frequency range (of the measuring system or a measuring point formed thereby) that contains no detectable or detected interference oscillations, using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode or one or more interference parameter values obtained therefrom, for example in such a way that an upper range limit of the usable frequency range and/or a lower range limit of the usable frequency range are determined on the basis of one or more of the (interference) parameter values.
Nach einer vierzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte zu überprüfen, ob eine oder mehrerer (nominelle) mechanische Resonanzfrequenzen des Meßwandlers bzw. des damit gebildeten des Meßsystems innerhalb eines nutzbaren, nämlich keine detektierbaren bzw. detektierten (Stör-)Frequenzen einer oder mehrerer Störschwingungen enthaltenden Frequenzbereichs (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) liegen, beispielsweise nämlich ggf. eine dies signalisierende und/oder den den ersten Betriebsmodus freigebende (Freigabe-)Meldung auszugeben und/oder automatisch in den ersten Betriebsmodus zu wechseln.According to a fourteenth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to check, using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode or one or more (interference) parameter values obtained therefrom, whether one or more (nominal) mechanical resonance frequencies of the measuring transducer or of the measuring system formed thereby are within a usable frequency range (of the measuring system or of a measuring point formed thereby) that does not contain any detectable or detected (interference) frequencies of one or more interference oscillations, for example, if necessary, to output a (release) message signaling this and/or enabling the first operating mode and/or to automatically switch to the first operating mode.
Nach einer fünfzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, im ersten Betriebsmodus eine die Nutzfrequenz bestimmende Signalfrequenz des Treibersignal innerhalb eines vorgegebenen, beispielsweise mit einem vorgegebenen Dichte-Meßbereich des Meßsystems entsprechenden, (Nutz-)Frequenzband zu variieren.According to a fifteenth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to determine, in the first operating mode, a signal frequency of the driver signal which determines the useful frequency within a predetermined range, for example with a predetermined to vary the (useful) frequency band corresponding to the density measuring range of the measuring system.
Nach einer sechzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte wenigstens einen (Stör-)Frequenzen einer oder mehrerer Störschwingungen enthaltenden (Risiko-)Frequenzbereich (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) zu ermitteln, beispielsweise derart, daß eine obere Bereichsgrenze des (Risiko-)Frequenzbereichs und/oder eine untere Bereichsgrenze des (Risiko-)Frequenzbereichs anhand eines oder mehrerer der (Stör-)Parameterwerte ermittelt werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte zu überprüfen, ob eine oder mehrerer (nominelle) mechanische Resonanzfrequenzen des Meßwandlers bzw. des damit gebildeten des Meßsystems innerhalb des (Risiko-)Frequenzbereichs (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) liegen, beispielsweise nämlich ggf. eine dies signalisierende (Warn-)Meldung und/oder einen eine oder mehrerer (Störschwingungen verursachende) Störquellen ausweisenden (Fehler-)Bericht auszugeben und/oder den ersten Betriebsmodus (zumindest vorübergehend) zu sperren bzw. das Meßsystem (zumindest vorläufig) außer Betrieb zu nehmen.According to a sixteenth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to determine at least one (risk) frequency range (of the measuring system or of a measuring point formed thereby) containing (interference) frequencies of one or more interference oscillations using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode or one or more (interference) parameter values obtained therefrom, for example in such a way that an upper range limit of the (risk) frequency range and/or a lower range limit of the (risk) frequency range are determined on the basis of one or more of the (interference) parameter values. Developing this embodiment of the invention, the measuring system electronics are further configured to check, using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode or one or more (interference) parameter values obtained therefrom, whether one or more (nominal) mechanical resonance frequencies of the measuring transducer or of the measuring system formed thereby are within the (risk) frequency range (of the measuring system or of a measuring point formed thereby), for example to issue a (warning) message signaling this and/or an (error) report identifying one or more sources of interference (causing interference oscillations) and/or to block the first operating mode (at least temporarily) or to take the measuring system out of operation (at least temporarily).
Nach einer siebzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, im ersten Betriebsmodus eine die Nutzfrequenz bestimmende Signalfrequenz des Treibersignal innerhalb eines vorgegebenen, beispielsweise mit einem vorgegebenen Dichte-Meßbereich des Meßsystems entsprechenden, (Nutz-)Frequenzband zu variieren sowie unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte wenigstens einen (Stör-)Frequenzen einer oder mehrerer Störschwingungen enthaltenden (Risiko-)Frequenzbereich (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) zu ermitteln, beispielsweise derart, daß eine obere Bereichsgrenze des (Risiko-)Frequenzbereichs und/oder eine untere Bereichsgrenze des (Risiko-)Frequenzbereichs anhand eines oder mehrerer der (Stör-)Parameterwerte ermittelt werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, zu ermitteln - beispielsweise im zweiten Betriebsmodus -, ob das (Nutz-)Frequenzband und der (Risiko-)Frequenzbereich zumindest teilweise übereinstimmen, beispielsweise nämlich ggf. eine dies signalisierende (Warn-)Meldung auszugeben und/oder den ersten Betriebsmodus (zumindest vorübergehend) zu sperren bzw. das Meßsystem (zumindest vorläufig) außer Betrieb zu nehmen.According to a seventeenth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to vary a signal frequency of the driver signal determining the useful frequency within a predetermined (useful) frequency band, for example corresponding to a predetermined density measuring range of the measuring system, in the first operating mode and to determine at least one (risk) frequency range (of the measuring system or a measuring point formed thereby) containing (interference) frequencies of one or more interference oscillations using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode or one or more (interference) parameter values obtained therefrom, for example in such a way that an upper range limit of the (risk) frequency range and/or a lower range limit of the (risk) frequency range are determined using one or more of the (interference) parameter values. Developing this embodiment of the invention, the measuring system electronics are further configured to determine - for example in the second operating mode - whether the (useful) frequency band and the (risk) frequency range at least partially coincide, for example to issue a (warning) message signaling this and/or to block the first operating mode (at least temporarily) or to take the measuring system out of operation (at least temporarily).
Nach einer achtzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, zumindest das wenigstens eine während des zweiten Betriebsmodus empfangene (erste) Sensorsignal einer Spektralanalyse, beispielsweise einer Fourier-Analyse, zu unterziehen, beispielsweise basierend auf einer (schnellen) diskreten Fourier-Transformation (DFT).According to an eighteenth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to subject at least the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode to a spectral analysis, for example a Fourier analysis, for example based on a (fast) discrete Fourier transformation (DFT).
Nach einer neunzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, zumindest anhand des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignal eine Modalanalyse für eine das wenigstens eine Vibrationselement bzw. den damit gebildeten Meßwandler involvierende Meßstelle durchzuführen.According to a nineteenth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to carry out a modal analysis for a measuring point involving the at least one vibration element or the measuring transducer formed thereby, at least on the basis of the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode.
Nach einer zwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, unter Verwendung des wenigstens einen während des zweiten Betriebsmodus empfangenen (ersten) Sensorsignals bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte ein, beispielsweise adaptives, (digitales) Filter einzustellen, beispielsweise nämlich auf ein (Stör-)Frequenzspektrum von (fremderregten) Stör-Schwingungen des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle zu adaptieren, derart, daß das Filter eingerichtet ist, im wenigstens einen Sensorsignal enthaltene, aus einer oder mehreren der Stör-Schwingungen resultierenden (Stör-)Signalkomponenten zu unterdrücken bzw. zu sperren. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, das des wenigstens einen während des ersten Betriebsmodus empfangene (erste) Sensorsignal mittels des Filters zu filtern, beispielsweise in nämlichem Sensorsignal enthaltene enthaltene (Stör-)Signalkomponenten zu sperren.According to a twentieth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to set a (digital) filter, for example an adaptive one, using the at least one (first) sensor signal received during the second operating mode or one or more (interference) parameter values obtained therefrom, for example to adapt it to a (interference) frequency spectrum of (externally excited) interference oscillations of the measuring system or a measuring point formed thereby, such that the filter is set up to suppress or block (interference) signal components contained in the at least one sensor signal and resulting from one or more of the interference oscillations. Developing this embodiment of the invention, the measuring system electronics are further set up to filter the (first) sensor signal received from the at least one during the first operating mode by means of the filter, for example to block (interference) signal components contained in the same sensor signal.
Nach einer einundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, unter Verwendung des wenigstens einen während des ersten Betriebsmodus empfangenen Sensorsignals einen oder mehrere eine (momentane) Resonanzfrequenz des Meßwandlers bzw. des damit gebildeten Meßsystems repräsentierende digitale (Meßsystem-)Parameterwerte zu ermitteln, und daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, unter Verwendung eines oder mehrerer, beispielsweise nicht flüchtig gespeicherter, (Meßsystem-)Parameterwerte sowie eines oder mehrerer, beispielsweise nicht flüchtig gespeicherter, (Stör-)Parameterwerte zu überprüfen, beispielsweise nämlich mittels eines Vergleichs eines oder mehrerer (Stör-)Parameterwerte mit einem oder mehreren (Meßsystem-)Parameterwerte, ob die wenigstens eine Resonanzfrequenz des Vibrationselements innerhalb eines (Stör-)Frequenzen einer oder mehrerer Störschwingungen enthaltenden (Risiko-)Frequenzbereichs (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) liegt, beispielsweise nämlich ggf. eine dies signalisierende (Warn-)Meldung und/oder einen eine oder mehrerer (Stör-Frequenzen verursachende) Störquellen ausweisenden (Fehler-)Bericht auszugeben und/oder das Meßsystem (zumindest vorläufig) außer Betrieb zu nehmen.According to a twenty-first embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics are set up to determine one or more digital (measuring system) parameter values representing a (current) resonance frequency of the measuring transducer or of the measuring system formed thereby, using the at least one sensor signal received during the first operating mode, and that the measuring system electronics are set up to determine one or more digital (measuring system) parameter values representing a (current) resonance frequency of the measuring transducer or of the measuring system formed thereby, using one or more, for example non-volatile to check stored (measuring system) parameter values and one or more, for example non-volatilely stored, (interference) parameter values, for example by comparing one or more (interference) parameter values with one or more (measuring system) parameter values, whether the at least one resonance frequency of the vibration element lies within a (risk) frequency range (of the measuring system or a measuring point formed thereby) containing (interference) frequencies of one or more interference vibrations, for example if necessary to issue a (warning) message signaling this and/or an (error) report identifying one or more interference sources (causing interference frequencies) and/or to take the measuring system out of operation (at least temporarily).
Nach einer zweiundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der wenigstens eine Schwingungserreger ein (mittels einer Schwingspule gebildeter) elektrodynamischer Schwingungserreger ist.According to a twenty-second embodiment of the invention, it is further provided that the at least one vibration exciter is an electrodynamic vibration exciter (formed by means of a voice coil).
Nach einer dreiundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der wenigstens eine Schwingungssensor ein (mittels einer Tauchspule gebildeter) elektrodynamischer Schwingungssensor ist.According to a twenty-third embodiment of the invention, it is further provided that the at least one vibration sensor is an electrodynamic vibration sensor (formed by means of a plunger coil).
Nach einer vierundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Sensorsignal eine Geschwindigkeit von Schwingungsbewegungen des Vibrationselements repräsentiert.According to a twenty-fourth embodiment of the invention, it is further provided that the at least one sensor signal represents a speed of oscillation movements of the vibration element.
Nach einer fünfundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß Schwingungssensor und Schwingungserreger funktionsgleich, beispielsweise baugleich, ausgebildet sind.According to a twenty-fifth embodiment of the invention, it is further provided that the vibration sensor and the vibration exciter are functionally identical, for example structurally identical.
Nach einer sechsundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der wenigstens eine Schwingungssensor vom Schwingungserreger beabstandet ist, beispielsweise in Richtung einer (Haupt-)Strömungsachse des Vibrationselemets und/oder des damit gebildeten Meßwandlers.According to a twenty-sixth embodiment of the invention, it is further provided that the at least one vibration sensor is spaced apart from the vibration exciter, for example in the direction of a (main) flow axis of the vibration element and/or the measuring transducer formed thereby.
Nach einer siebenundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Vibrationselement wenigstens ein, beispielsweise zumindest abschnittsweise gerades und/oder zumindest abschnittsweise gekrümmtes, (Meß-)Rohr aufweist bzw. damit gebildet ist, beispielsweise derart, daß das wenigstens eine (Meß-)Rohr eingerichtet ist, vom Meßstoff durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden, und daß die mittels des wenigstens einen Schwingungserregers angeregten bzw. mittels des wenigstens einen Schwingungssensor erfaßten (Nutz-)Schwingungen des Vibrationselements zumindest anteilig Biegeschwingungen des wenigstens einen (Meß-)Rohrs sind. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung an (Schwingungs-)Sensoren, die eingerichtet sind, jeweils mechanische Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements zu erfassen und jeweils in ein Schwingungen des Vibrationselements, beispielsweise nämlich eine Geschwindigkeit von Schwingungsbewegungen des Vibrationselements, repräsentierendes Sensorsignal (der Sensoranordnung) zu wandeln, insgesamt nicht mehr als ein 2-faches einer Anzahl an (Meß-)Rohren (des Vibrationselements bzw. des damit gebildeten des Meßwandlers) aufweist, und/oder daß die Sensoranordnung an Schwingungssensoren, die eingerichtet sind, mechanische Schwingungen des Meßwandlers zu erfassen und jeweils in ein Schwingungen des Meßwandlers repräsentierendes Sensorsignal (der Sensoranordnung) zu wandeln, insgesamt nicht mehr als ein 2-faches einer Anzahl an (Meß-)Rohren (des Vibrationselements bzw. des damit gebildeten des Meßwandlers) aufweist. Alternativ oder in Ergänzung kann das wenigstens eine Vibrationselement ferner wenigstens ein weiteres (Meß-)Rohr aufweisen, beispielsweise derart, daß die (baugleichen) wenigstens zwei (Meß-)Rohre des Vibrationselements zueinander (fluidisch) parallel geschaltet und/oder eingerichtet sind, simultan vom Meßstoff durchströmt und währenddessen (gegengleich) vibrieren gelassen zu werden.According to a twenty-seventh embodiment of the invention, it is further provided that the at least one vibration element has or is formed with at least one (measuring) tube, for example one that is at least partially straight and/or at least partially curved, for example in such a way that the at least one (measuring) tube is designed to have the measuring substance flowing through it and to be allowed to vibrate during this process, and that the (useful) vibrations of the vibration element excited by the at least one vibration exciter or detected by the at least one vibration sensor are at least partially bending vibrations of the at least one (measuring) tube. Developing this embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has a total of no more than twice the number of (measuring) tubes (of the vibration element or the transducer formed thereby) of (vibration) sensors, each of which is set up to detect mechanical vibrations of the at least one vibration element and to convert each of these into a sensor signal (of the sensor arrangement) representing vibrations of the vibration element, for example a speed of vibration movements of the vibration element, and/or that the sensor arrangement has a total of no more than twice the number of (measuring) tubes (of the vibration element or the transducer formed thereby) of (vibration) sensors, each of which is set up to detect mechanical vibrations of the transducer and to convert each of these into a sensor signal (of the sensor arrangement) representing vibrations of the transducer. Alternatively or in addition, the at least one vibration element can further comprise at least one further (measuring) tube, for example in such a way that the (identical) at least two (measuring) tubes of the vibration element are connected (fluidically) in parallel to one another and/or are designed to be simultaneously flowed through by the measuring substance and to be allowed to vibrate (in opposite directions) during this process.
Nach einer achtundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Vibrationselement wenigstens ein, beispielsweise zumindest abschnittsweise gerades und/oder zumindest abschnittsweise gekrümmtes, (Meß-)Rohr aufweist bzw. damit gebildet ist, beispielsweise derart, daß das wenigstens eine (Meß-)Rohr eingerichtet ist, vom Meßstoff durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden, und daß die mittels des wenigstens einen Schwingungserregers angeregten bzw. mittels des wenigstens einen Schwingungssensor erfaßten (Nutz-)Schwingungen des Vibrationselements zumindest anteilig Biegeschwingungen des wenigstens einen (Meß-)Rohrs sind, und daß das wenigstens eine Vibrationselement wenigstens ein weiteres (Meß-)Rohr aufweist, beispielsweise derart, daß die (baugleichen) wenigstens zwei (Meß-)Rohre des Vibrationselements zueinander (fluidisch) parallel geschaltet und/oder eingerichtet sind, simultan vom Meßstoff durchströmt und währenddessen (gegengleich) vibrieren gelassen zu werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die mittels des wenigstens einen Schwingungserregers angeregten bzw. mittels des wenigstens einen Schwingungssensor erfaßten (Nutz-)Schwingungen des Vibrationselements zumindest anteilig (gegengleiche) Biegeschwingungen der wenigstens zwei (Meß-)Rohre sind.According to a twenty-eighth embodiment of the invention, it is further provided that the at least one vibration element has or is formed with at least one (measuring) tube, for example one that is at least partially straight and/or at least partially curved, for example in such a way that the at least one (measuring) tube is designed to have the measuring material flow through it and to be vibrated during this time, and that the (useful) vibrations of the vibration element excited by the at least one vibration exciter or detected by the at least one vibration sensor are at least partially bending vibrations of the at least one (measuring) tube, and that the at least one vibration element has at least one further (measuring) tube, for example in such a way that the (identical) at least two (measuring) tubes of the vibration element are connected (fluidically) in parallel to one another and/or are designed to have the measuring material flow through them simultaneously and to be vibrated during this time (in opposite directions). Developing this embodiment of the invention, it is further provided that the (useful) vibrations excited by the at least one vibration exciter or detected by the at least one vibration sensor of the vibration element are at least proportional (opposite) bending vibrations of the at least two (measuring) tubes.
Nach einer neunundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Vibrationselement einen, beispielsweise plattenförmigen oder stabförmigen, Tauchkörper aufweist bzw. damit gebildet ist, beispielsweise derart, daß der Tauchkörper zumindest anteilig innerhalb eines Lumens eines Teil-Segments der Rohrleitung oder innerhalb eines Lumens eines in den Verlauf der Rohrleitung eingesetzten Rohrs des Meßwandlers angeordnet und eingerichtet ist, vom Meßstoff umströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden.According to a twenty-ninth embodiment of the invention, it is further provided that the at least one vibration element has or is formed with a, for example, plate-shaped or rod-shaped, immersion body, for example in such a way that the immersion body is arranged at least partially within a lumen of a partial segment of the pipeline or within a lumen of a tube of the measuring transducer inserted into the course of the pipeline and is designed to be flowed around by the measuring medium and to be allowed to vibrate during this.
Nach einer dreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist.According to a thirtieth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one which is identical in construction to the first vibration sensor and/or is electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric.
Nach einer einunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß der weitere (zweite) Schwingungssensor, beispielsweise gleichermaßen wie der (erste) Schwingungssensor, an die Meßsystem-Elektronik elektrisch angeschlossen ist.According to a thirty-first embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one which is identical in construction to the first vibration sensor and/or is electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the further (second) vibration sensor is electrically connected to the measuring system electronics, for example in the same way as the (first) vibration sensor.
Nach einer zweiunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß der weitere (zweite) Schwingungssensor, beispielsweise gleichermaßen wie der (erste) Schwingungssensor, eingerichtet ist, mechanische Schwingungen des Vibrationselements um eine statische Ruhelage zu erfassen und in ein Schwingungen des Vibrationselements, beispielsweise nämlich eine Geschwindigkeit von Schwingungsbewegungen des Vibrationselements, repräsentierendes Sensorsignal (des Meßwandlers) zu wandeln.According to a thirty-second embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example identical in construction to the first vibration sensor and/or electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the further (second) vibration sensor, for example in the same way as the (first) vibration sensor, is set up to detect mechanical vibrations of the vibration element about a static rest position and to convert them into a sensor signal (of the measuring transducer) representing vibrations of the vibration element, for example namely a speed of vibration movements of the vibration element.
Nach einer dreiunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß die wenigstens zwei Schwingungssensoren des Meßwandlers baugleich sind.According to a thirty-third embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one which is identical in construction to the first vibration sensor and/or electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the at least two vibration sensors of the measuring transducer are identical in construction.
Nach einer vierunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß die wenigstens zwei Schwingungssensoren der Sensoranordnung voneinander beabstandet sind, beispielsweise derart, daß sie bezüglich einer gedachten Symmetrieebene des wenigstens einen Vibrationselements symmetrisch angeordnet sind.According to a thirty-fourth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one that is identical in construction to the first vibration sensor and/or is electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the at least two vibration sensors of the sensor arrangement are spaced apart from one another, for example such that they are arranged symmetrically with respect to an imaginary plane of symmetry of the at least one vibration element.
Nach einer fünfunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß die wenigstens zwei Schwingungssensoren der Sensoranordnung gleichweit vom wenigstens einen Schwingungserreger beabstandet sind, beispielsweise derart, daß sie bezüglich einer gedachten Symmetrieebene des wenigstens einen Vibrationselements symmetrisch angeordnet sind.According to a thirty-fifth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one that is identical in construction to the first vibration sensor and/or is electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the at least two vibration sensors of the sensor arrangement are equidistant from the at least one vibration exciter, for example such that they are arranged symmetrically with respect to an imaginary plane of symmetry of the at least one vibration element.
Nach einer sechsunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß die Sensoranordnung (außer den ersten und zweiten Schwingungssensoren) keine weiteren (Schwingungs-)Sensoren aufweist, die eingerichtet sind, mechanische Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements zu erfassen und in ein Schwingungen des wenigstens eine Vibrationselements repräsentierendes Sensorsignal (der Sensoranordnung) zu wandeln.According to a thirty-sixth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one that is identical in construction to the first vibration sensor and/or is electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the sensor arrangement (apart from the first and second vibration sensors) has no further (vibration) sensors that are designed to detect mechanical vibrations of the at least one vibration element and to convert them into a sensor signal (of the sensor arrangement) that represents vibrations of the at least one vibration element.
Nach einer siebenunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß die Sensoranordnung (außer den ersten und zweiten Schwingungssensoren) keine weiteren Schwingungssensoren aufweist, die eingerichtet sind, mechanische Schwingungen des Meßwandlers zu erfassen und in ein Schwingungen des Meßwandlers repräsentierendes Sensorsignal (der Sensoranordnung) zu wandeln.According to a thirty-seventh embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one that is identical in construction to the first vibration sensor and/or is electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the sensor arrangement (apart from the first and second vibration sensors) has no further vibration sensors that are designed to detect mechanical vibrations of the measuring transducer and to convert them into a sensor signal (of the sensor arrangement) that represents vibrations of the measuring transducer.
Nach einer achtunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß der wenigstens eine Schwingungserreger innerhalb wenigstens einer gedachten Symmetrieebene des wenigstens einen Vibrationselements positioniert ist.According to a thirty-eighth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one that is identical in construction to the first vibration sensor and/or is electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the at least one vibration exciter is positioned within at least one imaginary plane of symmetry of the at least one vibration element.
Nach einer neununddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor aufweist und daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, auch unter Verwendung des wenigstens einen während des ersten Betriebsmodus empfangenen Sensorsignals des weiteren (zweiten) Schwingungssensors, beispielsweise nämlich einer spektralen (Nutz-)Signalkomponente mit einer der Nutzfrequenz entsprechenden Signalfrequenz, (digitale) Meßwerte für wenigstens eine Meßgröße zu ermitteln, beispielsweise nämlich basierend auf einer Phasendifferenz zwischen spektralen (Nutz-)Signalkomponente der Sensorsignale jedes der beiden Schwingungssensoren (mit jeweils einer der Nutzfrequenz entsprechenden Signalfrequenz) einen Volumenstrom und/oder einen Massestrom eines durch den Meßwandler strömenden Meßstoffs zu ermitteln.According to a thirty-ninth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor arrangement has at least one further (second) vibration sensor, for example one that is identical in construction to the first vibration sensor and/or is electrodynamic, optoelectronic or piezoelectric, and that the measuring system electronics are set up to determine (digital) measured values for at least one measured variable using the at least one sensor signal received during the first operating mode from the further (second) vibration sensor, for example a spectral (useful) signal component with a signal frequency corresponding to the useful frequency, for example to determine a volume flow and/or a mass flow of a medium flowing through the measuring transducer based on a phase difference between spectral (useful) signal components of the sensor signals of each of the two vibration sensors (each with a signal frequency corresponding to the useful frequency).
Nach einer vierzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik wenigstens ein (Daten-)Speicherelement (EEPROM) zum, beispielsweise nicht flüchtigen, Speichern von digitalen (Meß- und/oder Betriebs-)Daten, beispielsweise einem oder mehreren Meßwerten und/oder einem oder mehreren (Stör-)Parameterwerten und/oder einem oder mehreren (Meßsystem-)Parameterwerten, aufweist. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, (im ersten Betriebsmodus) einen oder mehrere (Meßsystem-)Parameterwerte im wenigstens einen (Daten-)Speicherelement abzuspeichern, beispielsweise nämlich auch im ersten und/oder zweiten Betriebsmodus (wieder) auszulesen, und/oder (im zweiten Betriebsmodus) einen oder mehrere (Stör-)Parameterwerte im wenigstens einen (Daten-)Speicherelement abzuspeichern, beispielsweise nämlich im ersten und/oder zweiten Betriebsmodus (wieder) auszulesen. Alternativ oder in Ergänzung kann die Meßsystem-Elektronik auch eingerichtet sein, einen oder mehrere Meßwerte im wenigstens einen (Daten-)Speicherelement (EEPROM) abzuspeichern.According to a fortieth embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics have at least one (data) storage element (EEPROM) for, for example, non-volatile storage of digital (measurement and/or operating) data, for example one or more measured values and/or one or more (disturbance) parameter values and/or one or more (measurement system) parameter values. Developing this embodiment of the invention, the measuring system electronics are further configured to store one or more (measurement system) parameter values in at least one (data) storage element (in the first operating mode), for example to read them out (again) in the first and/or second operating mode, and/or to store one or more (disturbance) parameter values in at least one (data) storage element (in the second operating mode), for example to read them out (again) in the first and/or second operating mode. Alternatively or in addition, the measuring system electronics can also be configured to store one or more measured values in at least one (data) storage element (EEPROM).
Nach einer einundvierzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik bzw. das damit gebildete Meßsystem in ein, beispielsweise mittels einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) und/oder einem Prozeßleitsystem (PLS) und/oder einem Edge-(Computing-)Device und/oder einem Cloud-(Computing-)System gebildetes, übergeordnetes elektronisches Datenverarbeitungssystem (EDV) eingebunden, beispielsweise nämlich signal- und datentechnisch an das übergeordnete elektronische Datenverarbeitungssystem angeschlossen, ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, über eine Datenleitung und/oder per Funk mit dem übergeordneten elektronischen Datenverarbeitungssystem zu kommunizieren, beispielsweise nämlich um (im Verbund) den zweiten Betriebsmodus zu aktivieren und/oder ein Umschalten vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus automatisiert und/oder im Dialog mit einem Nutzer des Meßsystems auszuführen.According to a forty-first embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics or the measuring system formed thereby is integrated into a higher-level electronic data processing system (EDP), for example formed by means of a programmable logic controller (PLC) and/or a process control system (PCS) and/or an edge (computing) device and/or a cloud (computing) system, for example connected to the higher-level electronic data processing system in terms of signals and data technology. Developing this embodiment of the invention further, the measuring system electronics is further configured to communicate with the higher-level electronic data processing system via a data line and/or by radio, for example in order to activate the second operating mode (in the network) and/or to switch from the second operating mode to the first operating mode automatically and/or in dialogue with a user of the measuring system.
Nach einer zweiundvierzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eine Funkeinheit, beispielsweise zum Senden von Meßsystem-Daten (an ein übergeordnetes elektronisches Datenverarbeitungssystem) und/oder zum Empfangen von Prozeß-Daten (von einem übergeordneten elektronischen Datenverarbeitungssystem), aufweist. According to a forty-second embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics have a radio unit, for example for sending measuring system data (to a higher-level electronic data processing system) and/or for receiving process data (from a higher-level electronic data processing system).
Nach einer dreiundvierzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Meßsystem-Elektronik eingerichtet ist, eine, beispielsweise von extern der Meßsystem-Elektronik generierten und via Datenübertragung an die Meßsystem-Elektronik übermittelten und/oder eine Aktivierung des zweiten Betriebsmodus veranlassende, (Prozeßzustand-)Meldung von einem (an die Meßsystem-Elektronik datentechnisch angeschlossenen) übergeordneten elektronischen Datenverarbeitungssystem (EDV) und/oder einem an die Meßelektronik signaltechnisch angeschlossen Anzeige- und Bedienelement, beispielsweise einem Anzeige- und Bedienelement des Meßsystems und/oder einem (Vor-Ort-)Bediengerät für das Meßsystem, zu empfangen, beispielsweise nämlich in Abhängigkeit von der (Prozeßzustand-)Meldung den zweiten Betriebsmodus zu aktivieren bzw. auszuführen. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die (Prozeßzustand-)Meldung signalisiert, daß Meßstoff, beispielsweise mit einem vorgegebenen (Referenz-)Volumen- und/oder (Referenz-)Massenstrom, durch den Meßwandler strömt, und/oder daß die (Prozeßzustand-)Meldung signalisiert, daß eine, beispielsweise via Rohrleitung, an den Meßwandler angeschlossene Pumpe eingeschaltet ist.According to a forty-third embodiment of the invention, it is further provided that the measuring system electronics is set up to receive a (process status) message, for example generated externally from the measuring system electronics and transmitted to the measuring system electronics via data transmission and/or causing an activation of the second operating mode, from a higher-level electronic data processing system (EDP) (connected to the measuring system electronics for data technology) and/or a display and control element connected to the measuring electronics for signal technology, for example a display and control element of the measuring system and/or an (on-site) control device for the measuring system, for example to activate or execute the second operating mode depending on the (process status) message. Developing this embodiment of the invention, it is further provided that the (process state) message signals that the measured substance is flowing through the measuring transducer, for example with a predetermined (reference) volume and/or (reference) mass flow, and/or that the (process state) message signals that a pump connected to the measuring transducer, for example via a pipeline, is switched on.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Meßsystem weiters ein, beispielsweise an einem Wandler-Gehäuse des Meßwandlers befestigtes und/oder metallisches, (mehrere Resonanzfrequenzen aufweisendes) Elektronik-Gehäuse für die Meßsystem-Elektronik.According to a first development of the invention, the measuring system further comprises an electronics housing for the measuring system electronics, for example fastened to a transducer housing of the measuring transducer and/or made of metal (having several resonance frequencies).
Nach einer zweiten Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Meßsystem weiters ein, beispielsweise metallisches, (mehrere Resonanzfrequenzen aufweisendes) Wandler-Gehäuse, wobei das Wandler-Gehäuse und das wenigstens eine Vibrationselement aneinander, beispielsweise wieder lösbar, befestigt sind.According to a second development of the invention, the measuring system further comprises a transducer housing, for example a metallic one (having several resonance frequencies), wherein the transducer housing and the at least one vibration element are fastened to one another, for example detachably.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht u.a darin, die Meßgenauigkeit und/oder die Funktionstüchtigkeit von vibronischen Meßsystemen der in Rede stehenden Art beeinträchtigende Stör-Schwingungen (vor Ort) möglichst frühzeitig, beispielsweise bereits während einer (Wieder-)Inbetriebnahme des jeweiligen Meßsystems bzw. einer damit jeweils gebildeten Meßstelle, detektieren zu können bzw. zu detektieren, indem nämliche Stör-Schwingungen mittels des Meßwandlers des jeweiligen Meßsystems direkt erfaßt werden, und zwar während der wenigstens eine Schwingungserrreger bzw. die damit gebildete Erregeranordnung nicht bestromt ist, nämlich keine elektrische Leistung von der angeschlossenen Meßsystem-Elektronik bezieht; dies insb. derart, daß allfällig mittels des wenigstens einen Schwingungssensors bzw. der damit gebildeten Sensoranordnung erfaßte Schwingungen keine (aktiv angergten) Nutz-Schwingungen sein können bzw. sind, sondern (allenfalls bzw. lediglich) passiv angeregte, nämlich durch in das Meßsystem eingekoppelte (externe) Stör-Schwingungen generierte Schwingungsbewegungen des Meßwandlers sind. Dadurch ist es ermöglicht, die für die Meßgenauigkeit bzw. Funktionstüchtigkeit relevanten Stör-Schwingungen wie auch deren tatsächlichen Einfluß das Meßsystem auf sehr einfache und kostengünstige, gleichwohl sehr präzise Weise unmittelbar vor Ort zu erfassen und ggf. auch sehr zeitnah zu vermelden.A basic idea of the invention is, among other things, to be able to detect or detect disturbing vibrations (on site) that impair the measuring accuracy and/or the functionality of vibronic measuring systems of the type in question as early as possible, for example during (re-)commissioning of the respective measuring system or a measuring point formed thereby, by directly detecting the said disturbing vibrations by means of the measuring transducer of the respective measuring system, while the at least one vibration exciter or the exciter arrangement formed thereby is not energized, i.e. does not draw any electrical power from the connected measuring system electronics; this is particularly the case in such a way that any vibrations detected by the at least one vibration sensor or the sensor arrangement formed thereby cannot be or are not (actively excited) useful vibrations, but are (at best or only) passively excited vibration movements of the measuring transducer, namely those generated by (external) interference vibrations coupled into the measuring system. This makes it possible to detect the interference vibrations relevant to the measurement accuracy or functionality as well as their actual influence on the measuring system directly on site in a very simple and cost-effective, yet very precise manner and, if necessary, to report them very promptly.
Ein Vorteil der Erfindung ist u.a. darin zu sehen, daß eine Detktion von solcher Stör-Schwingungen ohne aufwendige Zusatzsensorik bzw. mittels konventioneller (Standard-)Meßwandler ermöglicht ist. Ein Vorteil weiterer der Erfindung ist u.a. darin zu sehen, daß auch für konventionelle Meßsysteme, nicht zuletzt auch (Standard-)Coriolis-Massestromß-Meßgeräte, etablierte - beispielsweise nämlich aus der eingangs erwähnten
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche bzw. gleichwirkende oder gleichartig fungierende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung und/oder aus den Ansprüchen an sich.The invention and advantageous embodiments thereof are explained in more detail below using exemplary embodiments which are shown in the figures of the drawing. Identical parts or parts which act in the same way or function in the same way are provided with the same reference symbols in all figures; if this is required for clarity or if it otherwise seems expedient, reference symbols already mentioned are omitted in subsequent figures. Further advantageous embodiments or developments, in particular combinations of partial aspects of the invention which were initially only explained individually, can also be seen from the figures of the drawing and/or from the claims themselves.
Im einzelnen zeigen:
-
1 ,2 ,3 und4 jeweils verschiedene Varaianten bzw. Ausgestaltungen eines (vibronisches) Meßsystems; -
5 und6 in verschiedenen (teilweise auch geschnittenen) Seitenansichten einen für ein Meßsystem gemäß1 oder4 geeigneten Meßwandler; -
7a ein Stör-Schwingungen ausgesetztes (vibronisches) Meßsystem, insb. gemäß gemäß einer der1 ,2 ,3 bzw. 4 ; und -
7b ,7c und7d schematisch jeweils ein Beispiel für ein jeweiliges (Stör-)Spektrum von Stör-Schwingungen gemäß7a .
-
1 ,2 ,3 and4 different variants or designs of a (vibronic) measuring system; -
5 and6 in various (partly sectioned) side views a for a measuring system according to1 or4 suitable transducer; -
7a a measuring system subjected to disturbing vibrations (vibronic), in particular according to one of the1 ,2 ,3 or 4 ; and -
7b ,7c and7d schematically an example of a respective (interference) spectrum of interference oscillations according to7a .
In den
Das - beispielsweise als Coriolis-Massestrom-Meßgerät, Coriolis-Massestrom-Dichte- und/oder Coriolis-Massestrom-Viskositäts-Meßgerät ausgebildete - Meßsystem dient im besonderen dem Messen und/oder Überwachen eines Massestroms m bzw. dem Ermitteln von den Massestrom m repräsentierenden Massestrom-Meßwerten (XM) eines in der vorbezeichneten Rohrleitung geführten bzw. darin zumindest zeitweise strömen gelassenen (fluiden) Meßstoffs, beispielsweise nämlich eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion. Ferner kann das Meßsystem dazu dienen, zusätzlich auch eine Dichte ρ und/oder eine Viskosität η und/oder eine Reynoldszahl Re, des (strömenden) Meßstoffs zu ermitteln. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das Meßsystem zum Ermitteln von Massestrom-Meßwerten eines zu transferierenden, beispielsweise nämlich mit einer vorgegebenen bzw. vorgebbaren Menge von einem Lieferanten an einen Abnehmer zu übergebenden Meßstoffs zu verwenden, beispielsweise ein verflüssigtes Gas, wie z.B. ein Methan und/oder Ethan und/oder Propan und/oder Buthan enthaltendes Flüssiggas bzw. ein verflüssigtes Erdgas (LNG) oder auch ein mittels flüssiger Kohlenwasserstoffe gebildetes Stoffgemisch, beispielsweise nämlich ein Erdöl oder ein flüssiger Kraftstoff. Das Meßsystem kann dementsprechend beispielsweise auch als Bestandteil einer Übergabestelle für eichpflichtigen Güterverkehr, wie etwa einer Betankungsanlage, und/oder als ein Bestandteil einer Übergabestelle nach Art der in der erwähnten
Das Meßsystem umfaßt einen physikalisch-elektrischen (vibronischen) Meßwandler 10, der dafür eingerichtet ist, über ein Einlaßende #111 sowie ein Auslaßende #112 (fluidisch) an die vorbezeichnete Rohrleitung angeschlossen bzw. (Meßstoff leitend) in den Verlauf nämlicher Rohrleitung eingesetzt bzw. im Betrieb vom jeweiligen Meßstoff durchströmt zu werden, sowie eine damit elektrisch gekoppelte - insb. im Betrieb mittels interner Energiespeicher und/oder von extern via Anschlußkabel mit elektrischer Energie versorgte - elektronische Meßsystem-Elektronik 20.The measuring system comprises a physical-electrical (vibronic) measuring
In vorteilhafter Weise kann die, beispielsweise auch programmierbare und/oder fernparametrierbare, Meßsystem-Elektronik 20 ferner so ausgelegt sein, daß sie im Betrieb des Meßsystems mit einem diesem übergeordneten (hier nicht dargestellten) elektronischen Datenverarbeitungssystem (EDV), beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einem Personalcomputer, einer Workstation, einem Edge-(Computing-)Device bzw. einem Cloud-(Computing-)System, via Datenübertragungssystem, beispielsweise einem (leitungsgebundenen) Feldbussystem, kommunizieren insb. nämlich Meßsystem-Daten austauschen kann, beispielsweise über eine Datenleitung und/oder (drahtlos) per Funk. Meßsystem-Daten können beispielsweise aktuelle Meß-und/oder Diagnosewerte und/oder der Parametrierung der Meßsystem-Elektronik bzw. der Steuerung des Meßsystems dienliche Einstellwerte sein. Dementsprechend kann die Meßsystem-Elektronik 20 beispielsweise eine solche Anschlußelektronik (VS; NRG) aufweisen, die im Betrieb von einer im vorbezeichneten Datenverarbeitungssystem vorgesehen, vom Meßsystem entfernten (zentrale) Auswerte- und Versorgungseinheit gespeist wird. Beispielsweise kann die Meßsystem-Elektronik 20 (bzw. deren vorbezeichnete Anschlußelektronik) so ausgebildet sein, daß sie über eine, ggf. auch als 4-20 mA-Stromschleife konfigurierte Zweileiter-Verbindung 2L mit dem externer elektronischen Datenverarbeitungssystem elektrisch verbindbar ist und darüber sowohl die für den Betrieb des Meßsystems erforderliche elektrische Leistung von der vorbezeichneten Auswerte- und Versorgungseinheit des Datenverarbeitungssystems beziehen als auch Meßwerte zum Datenverarbeitungssystem übermitteln kann, beispielsweise durch (Last-)Modulation eines von der Auswerte- und Versorgungseinheit gespeisten Versorgungsgleichstroms. Zudem kann die Meßsystem-Elektronik 20 auch so ausgebildet sein, daß sie nominell mit einer maximalen elektrischen Leistung von 1 W oder weniger betrieben werden kann und/oder eigensicher ist. Zum Speichern, insb. nämlich zum nicht flüchtigen Speichern, von digitalen (Meß- und/oder Betriebs-)Daten, beispielsweise nämlich einem oder mehreren intern der Meßsystem-Elektronik generierten digitalen Meßwerten und/oder (Meßsystem-)Parameterwerten weist die Meßsystem-Elektronik nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wenigstens ein, insb. nicht flüchtiges, (Daten-)Speicherelement EEPROM auf.Advantageously, the measuring
Bei dem Meßwandler 10 handelt es sich, wie bereits angedeutet, um einen Meßwandler vom Vibrationstyp, nämlich einen Meßwandler mit wenigstens einem, beispielsweise wenigstens ein (Meß-)Rohr aufweisendes bzw. damit gebildetes, Vibrationselement 111, das eingerichtet ist, vom Meßstoff kontaktiert, beispielsweise nämlich um- bzw. durchströmt, und währenddessen vibrieren gelassen zu werden, mit einer mittels wenigstens eines, insb. elektrodynamischen oder piezo-elektrischen, Schwingungserregers 41 gebildeten (Schwingungs-)Erregeranordnung und mit einer mittels wenigstens eines, beispielsweise elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, (ersten) Schwingungssensors 51 gebildeten
(Schwingungs-)Sensoranordnung (51, 52); dies beispielsweise derart, daß der wenigstens eine Schwingungserreger 41 anteilig am wenigstens einen Vibrationselement 111 fixiert ist und daß der wenigstens eine Schwingungssensor 51 anteilig Vibrationselement 111 fixiert oder (die Schwingungen berührungslos erfassend) in dessen Nähe angeordnet ist. Nicht zuletzt für den vorbezeichneten Fall, daß es sich bei dem Meßsystem um ein Coriolis-Massestrom-Meßgerät handelt, ist der wenigstens eine Schwingungserreger nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung innerhalb wenigstens einer gedachten Symmetrieebene des wenigstens einen Vibrationselements und/oder im Bereich einer Schwingungsamplitude wenigstens einer dem wenigstens einen Vibrationselement innewohnenden natürlichen Schwingunsgmode positioniert.The measuring
(Vibration) sensor arrangement (51, 52); for example, such that the at least one
Sowohl der wenigstens eine Schwingungserreger 41 bzw. die damit gebildete Erregeranordnung als auch der wenigstens eine Schwingungssensor 51 bzw. die damit Sensoranordnung sind jeweils an die Meßsystem-Elektronik elektrisch angeschlossen. Der wenigstens eine Schwingungserreger 41 bzw. die damit gebildete Erregeranordnung ist im besondern dafür eingerichtet, (von der Meßsystem-Elektronik 20) eingespeiste elektrische Leistung in erzwungene mechanische (Nutz-)Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements 111 um eine statische Ruhelage (aktiv) anregende mechanische Leistung zu wandeln; dies im besonderen in der Weise, daß die (Nutz-)Schwingungen geeignet sind, im durch den Meßwandler 10 strömenden Meßstoff von dessen Massestrom abhängige (zusätzliche elastische Verformungen des Vibrationselement 111 erzwingende) Corioliskräfte zu generieren, und/oder daß die (Nutz-)Schwingungen eine einer (momentanen) Resonanzfrequenz des Vibrationselements 111 bzw. des damit gebildeten Meßwandlers 10 entsprechende (Nutz-)Frequenz fN aufweisen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Vibrationselement 111 bzw. der damit gebildte Meßwandler so ausgebildet, daß die Nutzfrequenz fN mehr als 50 Hz und/oder weniger als 2 kHz, insb. mehr als 200 Hz und weniger als 1500 Hz, beträgt.Both the at least one
Zudem ist der wenigstens eine Schwingungssensor 51 bzw. die damit gebildete Sensoranordnung eingerichtet, mechanische Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements 111 um die vorbezeichnete statische Ruhelage zu erfassen und in ein Schwingungen des Vibrationselements 111, insb. nämlich eine Geschwindigkeit von Schwingungsbewegungen des Vibrationselements 111, repräsentierendes (erstes) Sensorsignal s1 (der Sensoranordnung) zu wandeln. Der wenigstens eine Schwingungssensor 51 kann vorteilhaft eingerichtet sein, eine Geschwindigkeit (von Schwingungsbewegungen des Vibrationselements 111) zu messen bzw. das wenigstens eine Sensorsignal s1 kann vorteilhaft so ausgebildet, daß es eine Geschwindigkeit von Schwingungsbewegungen des Vibrationselements 111 repräsentiert. Alternativ oder in Ergänzung können der wenigstens eine Schwingungssensor 51 und der wenigstens eine Schwingungserreger 41 beispielsweise auch (wirk-)funktionsgleich, insb. nämlich auch baugleich ausgebildet sein. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem wenigstens einen Schwingungserreger 41 um einen (mittels einer Schwingspule gebildeten) elektrodynamischen Schwingungserreger und/oder handelt es sich bei dem wenigstens einen Schwingungssensor 51 um einen (mittels einer Tauchspule gebildeten) elektrodynamischen Schwingungssensor.In addition, the at least one
Nicht zuletzt für den vorbezeichneten Fall, daß es sich bei dem Meßsystem um ein Coriolis-Massestrom-Meßgerät handelt, ist der wenigstens eine Schwingungssensor 51 nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vom Schwingungserreger beabstandet angeordnet, beispielweise nämlich in Richtung einer (Haupt-)Strömungsachse des Vibrationselemets 111 bzw. des damit gebildeten Meßwandlers, und/oder weist die Sensoranordnung nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einen weiteren (zweiten), beispielsweise zum ersten Schwingungssensor 51 baugleichen und/oder elektrodynamischen, opto-elektronischen oder piezo-elektrischen, Schwingungssensor 52 auf, wobei die Sensoranordnung (51, 52) des so gebildeten Meßwandlers 10 dafür eingerichtet ist, sowohl mittels des ersten Schwingungssensors 51 als auch mittels des zweiten Schwingungssensors 52 mechanische Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements 111 zu erfassen und zumindest anteilig Schwingungsbewegungen des wenigstens einen Vibrationselement 111 repräsentierende (signaltypgleiche) erste und zweite Sensorsignale s1, s2 bereitzustellen; dies im besonderen in der Weise, daß das nämliche Sensorsignale s1, s2 (bei Nutz-Schwingungen ausführendem Vibrationselement 111) einer Änderung des Massestroms des im Meßwandler 10 geführten Meßstoffs mit einer Änderung wenigstens einer Phasendifferenz Δφ12, nämlich einer Änderung wenigstens einer Differenz zwischen einem (ersten) Phasenwinkel φ1 des Sensorsignals s1 (bzw. einer von dessen spektralen Signalkomponenten) und einem (zweiten) Phasenwinkel φ2 des Sensorsignals s2 (bzw. einer von dessen spektralen Signalkomponenten) folgen. Darüberhinaus können die Sensorsignale s1, s2 wenigstens eine von der Dichte und/oder der Viskosität des Meßstoffs abhängige Signalfrequenz und/oder Signalamplitude aufweisen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der (weitere) Schwingungssensor 52, beispielsweise auch in gleicher Weise wie der Schwingungssensor 51, an die Meßsystem-Elektronik elektrisch angeschlossen und/oder ist der Schwingungssensor 52 (gleichermaßen wie der Schwingungssensor 51) eingerichtet, mechanische Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements 111 um dessen vorbezeichnete statische Ruhelage zu erfassen und in das Schwingungen des Vibrationselements 111, beispielsweise nämlich eine Geschwindigkeit von Schwingungsbewegungen des Vibrationselements 111 repräsentierende Sensorsignal s2 zu wandeln. Nicht zuletzt für den vorbezeichneten Fall, daß es sich bei dem Meßsystem um ein Coriolis-Massestrom-Meßgerät handelt, können die wenigstens zwei Schwingungssensoren des Meßwandlers baugleich ausgebildet und/oder voneinander bzw. vom Schwingungserreger beabstandet angeordnet sein, beispielsweise auch derart, daß sie bezüglich einer gedachten Symmetrieebene des wenigstens einen Vibrationselements symmetrisch und/oder gleichweit vom wenigstens einen Schwingungserreger beabstandet sind. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung (außer den ersten und zweiten Schwingungssensoren) keine weiteren (Schwingungs-)Sensoren aufweist, die eingerichtet sind, mechanische Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements zu erfassen und in ein Schwingungen des wenigstens eine Vibrationselements repräsentierendes Sensorsignal (der Sensoranordnung) zu wandeln, und/oder ist vorgesehen, daß die Sensoranordnung (außer den ersten und zweiten Schwingungssensoren) keine weiteren Schwingungssensoren aufweist, die eingerichtet sind, mechanische Schwingungen des Meßwandlers zu erfassen und in ein Schwingungen des Meßwandlers repräsentierendes Sensorsignal (der Sensoranordnung) zu wandeln.Not least for the aforementioned case that the measuring system is a Coriolis mass flow measuring device, the at least one
Zum Ansteuern bzw. Antreiben des Meßwandlers bzw. dessen Erregeranordnung kann die Meßsystem-Elektronik 20, wie auch in
Im in
In einer weiteren Variante der Erfindung kann das wenigstens eine Vibrationslement, wie auch in
Zum Verarbeiten der vom Meßwandler gelieferten einen oder mehreren Sensorsignale s1, s2 weist die Meßsystem-Elektronik 20 ferner eine (digitale) Meß- und Steuerelektronik DSV auf. Nämliche Meß- und Steuerelektronik DSV ist, wie bereits angedeutet und in
Für den vorbezeichneten Fall, daß die Sensoranordnung mittels zweier Schwingungssensoren gebildet, mithin dafür eingerichtet ist zwei Sensorsignale s1, s2 bereitzustellen ist die Meß- und Steuerelektronik DSV im besonderen auch dafür eingerichtet, sowohl das Sensorsignal s1 als auch das Sensorsignal s2 zu empfangen und auszuwerten, beispielsweise nämlich basierend auf den vorbezeichneten wenigstens zwei Sensorsignalen s1, s2 den Massestrom repräsentierende - analoge und/oder digitale - (Massestrom-)Meßwerte zu ermitteln. Die vom Meßwandler 10 generierten und der Meßsystem-Elektronik 20 bzw. der darin vorgesehenen Meß- und Steuerelektronik DSV, beispielsweise via elektrischer Verbindungsleitungen, zugeführten Sensorsignale (s1, s2) können dort ggf. zunächst auch vorverarbeitet, beispielsweise nämlich vorverstärkt, gefiltert und digitalisiert werden. Nicht zuletzt für den vorbezeichneten Fall, daß es sich bei dem Meßsystem um ein Coriolis-Massestrom-Meßgerät handelt weist Meß- und Steuerelektronik DSV einen ersten Meßsignaleingang für das Sensorsignal s1 sowie wenigstens einen zweiten Meßsignaleingang für das Sensorsignal s2 auf und ist die Meß- und Steuerelektronik DSV ferner dafür eingerichtet, von nämlichen Sensorsignalen s1, s2 die vorbezeichnete Phasendifferenz zu ermitteln. Zudem kann die Meß- und Steuerelektronik DSV auch eingerichtet sein, von wenigstens einem der anliegenden Sensorsignale s1, s2 den jeweiligen vorbezeichnete Phasenwinkel und/oder wenigstens eine Signalfrequenz und/oder eine Signalamplitude zu ermitteln, beispielsweise nämlich im Betrieb jeweils eine Sequenz von den jeweiligen Phasenwinkel repräsentierenden digitalen Phasenwerten und/oder eine Sequenz von die Signalfrequenz repräsentierenden digitalen Frequenzwerten und/oder eine Sequenz von die Signalamplitude repräsentierenden digitalen Amplitudenwerten zu generieren. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Meß- und Steuerelektronik DSV einen digitalen Phasenausgang sowie einen digitalen Amplitudenausgang auf und ist die Meß- und Steuerelektronik DSV ferner auch dafür eingerichtet, am Amplitudenausgang eine Amplitudenfolge, nämlich eine Folge von anhand wenigstens eines der Sensorsignale ermittelten, beispielsweise nämlich die Signalamplitude eines der Sensorsignale quantifizierenden, digitalen Amplitudenwerten und am Phasenausgang eine Phasenfolge, nämlich eine Folge von anhand der Sensorsignale ermittelten digitalen Phasenwerten auszugeben.In the aforementioned case that the sensor arrangement is formed by means of two vibration sensors, and is therefore set up to provide two sensor signals s1, s2, the measuring and control electronics DSV is also set up in particular to receive and evaluate both the sensor signal s1 and the sensor signal s2, for example to determine analog and/or digital (mass flow) measurement values representing the mass flow based on the aforementioned at least two sensor signals s1, s2. The sensor signals (s1, s2) generated by the measuring
Die Meß- und Steuerelektronik DSV kann beispielsweise auch mittels eines in der Meßsystem-Elektronik 20 vorgesehenen, beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors DSP realisierten, Mikrocomputers und mittels in diesen entsprechend implementierter und darin ablaufender Programm-Codes realisiert sein. Die Programm-Codes können z.B. im vorbezeichneten (nicht flüchtigen) Datenspeicher EEPROM des Mikrocomputers persistent gespeichert sein und beim Starten desselben in einen, z.B. im Mikrocomputer integrierten, flüchtigen Datenspeicher RAM geladen werden.The measuring and control electronics DSV can also be implemented, for example, by means of a microcomputer provided in the
Die Sensorsignale s1, s2 sind, wie bereits angedeutet, für eine Verarbeitung im Mikrocomputer mittels entsprechender Analog-zu-digital-Wandler (A/D-Wandler) der Meß- und Steuerelektronik DSV bzw. der damit gebildeten Meßsystem-Elektronik 20 in entsprechende (WKS-Abtasttheorem konforme) Digitalsignale umzuwandeln, vgl. hierzu beispielsweise die eingangs erwähnten
Die Meßsystem-Elektronik 20, mithin deren vorbezeichnete Antriebselektronik Exc und Meß- und Steuerelektronik DSV sowie weitere, dem Betrieb des Meßsystems dienliche Elektronik-Komponenten der Meßsystem-Elektronik 20, wie etwa eine interne Energieversorgungsschaltung VS zum Bereitstellen interner Versorgungsgleichspannungen und/oder eine der Kommunikation mit einem übergeordneten Meßdatenverarbeitungssystem bzw. einem externen Feldbus dienliche Sende- und Empfangselektronik COM, können - wie auch aus einer Zusammenschau der
Das elektrische Anschließen des Meßwandlers MW an die Meßsystem-Elektronik 20 kann mittels entsprechender elektrischer Anschlußleitungen und entsprechender Kabeldurchführungen erfolgen. Die Anschlußleitungen können dabei zumindest anteilig als elektrische, zumindest abschnittsweise in von einer elektrischen Isolierung umhüllte Leitungsdrähte ausgebildet sein, z.B. inform von „Twisted-pair“-Leitungen, Flachbandkabeln und/oder Koaxialkabeln. Alternativ oder in Ergänzung dazu können die Anschlußleitungen zumindest abschnittsweise auch mittels Leiterbahnen einer, insb. flexiblen, gegebenenfalls lackierten Leiterplatte gebildet sein. Zum Visualisieren von Meßsystem intern erzeugten Meßwerten und/oder gegebenenfalls Meßsystem intern generierten Statusmeldungen, wie etwa eine Fehlermeldung oder einen Alarm, vor Ort und/oder zum Bedienen des Meßsystems vor Ort kann das Meßsystem desweiteren ein zumindest zeitweise mit der Meßsystem-Elektronik 20 kommunizierendes Anzeigeelement HMI1 und/oder ein zumindest zeitweise mit der Meßsystem-Elektronik 20 kommunizierendes Bedienelement HMI2 aufweisen, wie etwa ein in vorbezeichnetem Elektronik-Gehäuse 200 hinter einem darin entsprechend vorgesehenen Fenster plaziertes LCD-, OLED- oder TFT-Display sowie eine entsprechende Eingabetastatur und/oder ein Touchscreen (als ein kombiniertes Anzeige- und Bedienelement). Das Bedienelement HMI2 ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eingerichtet, eine oder mehrere manuelle Eingaben (eines Nutzers des Meßsystems) in ein oder mehrere, beispielsweise auch ein oder mehrere (Steuer-)Befehle für die Meßsystem-Elektronik 20 enthaltende, Steuersignale zu konvertieren und an die Meßsystem-Elektronik 20 zu senden. Dementsprechend kann die Meßsystem-Elektronik 20 ferner auch eingerichtet sein, ein oder mehrere, ggf. auch ein oder mehrere (Steuer-)Befehle enthaltende, Steuersignale vom Bedienelement HMI2 zu empfangen und zu verarbeiten, beispielsweise nämlich ein oder mehrere mittels eines oder mehreren Steuersignalen übermittelte (Steuer-)Befehle auszuführen. Alternativ oder in Ergänzung kann die Meßsystem-Elektronik ferner auch eingerichtet sein, Steuersignale für das vorbezeichnete Anzeigeelement HMI1 zu generieren und an das Anzeigeelement HMI1 auszugeben. Zudem kann das Anzeigeelement HMI1 entsprechend eingerichtet sein, ein oder mehrere Steuersignale von der Meßsystem-Elektronik 20 zu empfangen und zu verarbeiten, beispielsweise nämlich eine oder mehrere mittels eines oder mehreren Steuersignalen übermittelte Nachrichten anzuzeigen.The electrical connection of the measuring transducer MW to the
Zum Anregen der vorbezeichneten Nutz-Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements ist die Meßsystem-Elektronik des erfindungsgemäßen Meßsystems, beispielsweise nämlich deren vorbezeichnete Antriebselektronik Exc zusammen mit der diese ansteuernden Meß- und Steuerelektronik DSV, im besonderen dafür eingerichtet, in einem, insb. mehr als 10 ms (Millisekunde) andauernden, ersten Betriebsmodus I (Aktivbetrieb) zu operieren und währenddessen sowohl die Erregeranordnung zu bestromen, nämlich mittels eines, beispielsweise eine vorgebbare und/oder einer momentanen Resonanzfrequenz des Meßwandlers entsprechende Signalfrequenz und/oder eine vorgebare Signalamplitude aufweisenden, elektrischen Treibersignals e1 elektrische Leistung in den wenigstens einen Schwingungserreger bzw. die damit gebildete Erregeranordnung einzuspeisen, derart, daß das wenigstens eine Vibrationselement zumindest während eines, insb. mehr als 10 ms andauernden, ersten Meßintervalls Texc zumindest anteilig als Nutz-Schwingungen dienliche erzwungene mechanische Schwingungen mit wenigstens einer Nutz-Frequenz, beispielsweise nämlich auch mit einer vorgegeben (Nutz-)Amplitude, ausführt und daß das wenigstens eine Sensorsignal (zumindest während des ersten Meßintervalls) zumindest anteilig die Nutz-Schwingungen des Vibrationselements repräsentiert; dies beispielsweise derart, daß das wenigstens eine Sensorsignal eine (Nutz-)Signalkomponente, nämlich eine (spektrale) Signalkomponente mit einer der Nutzfrequenz entsprechenden (Signal-)Frequenz und mit dem vorbezeichneten (ersten) Phasenwinkel enthält. Bei dem Treibersignal e1 kann es sich beispielsweise um ein harmonisches bzw. sinusförmiges elektrisches (Wechsel-)Signal oder beispielsweise auch ein sich aus mehreren (spektrale) Signalkomponenten zusammensetzendes, gleichwohl eine spektrale (Nutz-)Signalkomponente mit der Signalamplitude und Signalfrequenz enthaltendes mehrfrequentes, ggf. auch für einen vorgebbaren Zeitraum periodisches, elektrisches (Wechsel-)Signal handeln.To excite the aforementioned useful vibrations of the at least one vibration element, the measuring system electronics of the measuring system according to the invention, for example the aforementioned drive electronics Exc together with the measuring and control electronics DSV controlling them, are particularly designed to operate in a first operating mode I (active operation) lasting in particular more than 10 ms (milliseconds) and during this time to supply current to the excitation arrangement, namely to feed electrical power into the at least one vibration exciter or the excitation arrangement formed thereby by means of an electrical drive signal e1, for example having a predeterminable signal frequency and/or a current resonance frequency of the measuring transducer and/or a predeterminable signal amplitude, such that the at least one vibration element at least partially generates forced mechanical vibrations serving as useful vibrations with at least one useful frequency, for example also with a predetermined (useful) amplitude, and that the at least one sensor signal (at least during the first measuring interval) at least partially represents the useful vibrations of the vibration element; for example, in such a way that the at least one sensor signal contains a (useful) signal component, namely a (spectral) signal component with a (signal) frequency corresponding to the useful frequency and with the previously designated (first) phase angle. The driver signal e1 can, for example, be a harmonic or sinusoidal electrical (alternating) signal or, for example, a multi-frequency electrical (alternating) signal composed of several (spectral) signal components, but nevertheless containing a spectral (useful) signal component with the signal amplitude and signal frequency, possibly also periodic for a predeterminable period of time.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, das - beispielsweise bipolare und/oder zumindest zeitweise periodische, ggf. auch harmonische - Treibersignal e1 mit einer nicht weniger als 50 Hz (Hertz) betragenden und/oder nicht mehr als 2 kHz betragenden Signalfrequenz bereitzustellen; dies im besonderen auch in der Weise, daß die Signalfrequenz des Treibersignals e1 einer momentanen Resonanzfrequenz fR des Meßwandlers entspricht, beispielsweise nämlich einer (durch die Dichte und Viskosität des Meßstoffs mitbestimmte) Resonanzfrequenz einer dem wenigstens einen Vibrationselement 111 innewohnenden natürlichen (Biege-)Schwingungsmode, insb. nämlich einer (Biege-)Schwingungsgrundmode, bzw. daß die angeregten (Nutz-)Schwingung des wenigstens einen Vibrationselements 111 (durch die Dichte und Viskosität des Meßstoffs mitbestimmte) Resonanzschwingungen sind. Die vorbezeichnete Resonanzfrequenz fR bzw. die dementsprechende jeweilige Nutzfrequenz fN (fN = fR) ist aufgrund zeitlicher Änderungen der Dichte bzw. Viskosität des jeweiligen Meßstoffs im Betrieb des Meßsystems gleichermaßen zeitlichen Änderungen unterworfen, derart, daß die Resonanz- bzw. Nutzfrequenz innerhalb eines jeweils vorgegebene (Meßsystem spezifische) untere und obere Grenzfrequenzen aufweisenden, beispielsweise auch einem vorgegebenen Dichte-Meßbereich des Meßsystems entsprechenden, (Nutz-)Frequenzbandes ΔfN liegende Frequenzwerte annehmen kann. Die untere Grenzfrequenz kann, wie bereits erwähnt und für derartige Meßsysteme durchaus üblich, beispielsweise mehr als 50 Hz, insb. mehr als 200 Hz, betragen, während die obere Grenzfrequenz, wie ebenfalls bereits erwähnt, beispielsweise weniger als 2 kHz, insb. auch weniger als 1500 Hz, betragen kann. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, im Betriebsmodus I die die Nutzfrequenz fN bestimmende Signalfrequenz des Treibersignal e1 innerhalb des vorbezeichneten (Nutz-)Frequenzband zu variieren, insb. nämlich an eine momentane Resonanzfrequenz (fR) des Vibrationselemnts 111 anzupassen bzw. anzugleichen.According to a further embodiment of the invention, the measuring system electronics are further configured to provide the - for example bipolar and/or at least temporarily periodic, possibly also harmonic - driver signal e1 with a signal frequency of not less than 50 Hz (Hertz) and/or not more than 2 kHz; this in particular also in such a way that the signal frequency of the driver signal e1 corresponds to a current resonance frequency fR of the measuring transducer, for example namely a resonance frequency (co-determined by the density and viscosity of the measured material) of a natural (bending) vibration mode inherent in the at least one
Nicht zuletzt um die Signalfrequenz des Treibersignals e1 auf eine der vorbezeichneten Resonanzfrequenzen einzustellen ist die Meßsystem-Elektronik nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch u.a. eingerichtet, zumindest im ersten Betriebsmodus I die Signalfrequenz des Treibersignals e1 unter Verwendung des wenigstens einen während des ersten Betriebsmodus I empfangenen Sensorsignals, beispielsweise nämlich anhand einer spektralen (Nutz-)Signalkomponente mit einer der Nutzfrequenz fN entsprechenden Signalfrequenz, einzustellen, bzw. ist die Meßsystem-Elektronik eingerichtet, unter Verwendung des wenigstens einen während des Betriebsmodus I empfangenen (ersten) Sensorsignals s1 (s1 → s1@I) wenigstens eine (momentane) Resonanzfrequenz des Meßwandlers, insb. nämlich dessen Vibrationslements, bzw. des damit gebildeten Meßsystems zu ermitteln, beispielsweise nämlich anhand des Sensorsignals s1 (s1 → s1@I) einen oder mehrere nämliche Resonanzfrequenz repräsentierende digitale (Meßsystem-)Parameterwerte zu ermitteln. Vorteilhaft kann die Meßsystem-Elektronik zudem eingerichtet sein, (im Betriebsmodus I) einen oder mehrere (Meßsystem-)Parameterwerte im vorbzeichneten wenigstens einen Speicherelement EEPROM nicht flüchtig zu speichern und, falls erforderlich, auch wieder auszulesen.Not least in order to set the signal frequency of the driver signal e1 to one of the aforementioned resonance frequencies, the measuring system electronics according to a further embodiment of the invention are also set up, among other things, to set the signal frequency of the driver signal e1 at least in the first operating mode I using the at least one sensor signal received during the first operating mode I, for example, namely on the basis of a spectral (useful) signal component with a signal frequency corresponding to the useful frequency fN, or the measuring system electronics are set up to determine at least one (instantaneous) resonance frequency of the measuring transducer, in particular its vibration element, or the measuring system formed thereby, using the at least one (first) sensor signal s1 (s1 → s1@I) received during the operating mode I, for example, namely on the basis of the sensor signal s1 (s1 → s1@I) one or more digital (measuring system) signals representing the same resonance frequency. The measuring system electronics can also advantageously be set up to store one or more (measuring system) parameter values in the aforementioned at least one memory element EEPROM in a non-volatile manner (in operating mode I) and, if necessary, to read them out again.
Zum Einstellen bzw. Messen der Nutzfrequenz fN bzw. der entsprechenden Resonanzfrequenz des Meßwandlers, kann die vorbezeichnte Antriebselektronik Exc, wie bei vibronischen Meßsystemen der in Rede stehenden Art bzw. Coriolis-Massestrom-Meßgeräten durchaus üblich, beispielsweise eine oder mehrere (mittels des wenigstens eine Sensorsignals angesteuerte) Phasenregelschleifen (PLL - phase locked loop) aufweisen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Antriebselektronik Exc einen digitalen Frequenzausgang auf. Zudem ist die Antriebselektronik Exc ferner auch dafür eingerichtet, an nämlichem Frequenzausgang eine Frequenzfolge, nämlich eine Folge von die für das Treibersignal e1 eingestellte Signalfrequenz, beispielsweise nämlich die momentan eingestellte Nutzfrequenz (bzw. die Signalfrequenz von dessen Signalkomponente E1), quantifizierenden digitalen Frequenzwerten auszugeben. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der vorbezeichnete Phasenausgang der Meß- und Steuerelektronik DSV mit einem, beispielsweise mittels eines innerhalb der Antriebselektronik Exc vorgesehenen Phasenkomparator gebildeten, Phaseneingang elektrisch verbunden ist. Nämlicher Phasenkomparator kann beispielsweise auch dafür eingerichtet sein, eine Phasendifferenz zwischen der vorbezeichneter Signalkomponente E1 des Treibersignals e1 und wenigstens einer der vorbezeichneten Nutzkomponenten S1*, S2* festzustellen und/oder ein Ausmaß nämlicher Phasendifferenz zu ermitteln. Darüberhinaus kann der Amplitudenausgang der Meß- und Steuerelektronik DSV zudem entsprechend mit einem die Amplitude der Signalkomponente bzw. der damit angeregten Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements erfassenden Amplitudeneingang der Antriebselektronik Exc elektrisch verbunden sein.To set or measure the useful frequency f N or the corresponding resonance frequency of the measuring transducer, the aforementioned drive electronics Exc can, as is quite common in vibronic measuring systems of the type in question or Coriolis mass flow measuring devices, for example, have one or more phase locked loops (PLL - phase locked loop) (controlled by means of at least one sensor signal). According to a further embodiment of the invention, the drive electronics Exc has a digital frequency output. In addition, the drive electronics Exc is also set up to output a frequency sequence, namely a sequence of digital frequency values quantifying the signal frequency set for the driver signal e1, for example the currently set useful frequency (or the signal frequency of its signal component E1), at the same frequency output. According to a further embodiment of the invention, it is further provided that the aforementioned phase output of the measuring and control electronics DSV is electrically connected to a phase input formed, for example, by means of a phase comparator provided within the drive electronics Exc. The phase comparator can also be set up, for example, to determine a phase difference between the aforementioned signal component E1 of the driver signal e1 and at least one of the aforementioned useful components S1*, S2* and/or to determine an extent of the same phase difference. In addition, the amplitude output of the measuring and control electronics DSV can also be electrically connected to an amplitude input of the drive electronics Exc which detects the amplitude of the signal component or the oscillations excited thereby of the at least one vibration element.
Die Meßsystem-Elektronik des erfindungsgemäßen Meßsystems, beispielsweise nämlich deren vorbezeichnete Meß- und Steuerelektronik DSV, ist ferner auch eingerichtet, das wenigstens eine Sensorsignal s1 (s1 → s1@I) bzw. die Sensorsignale s1, s2 (s1 → s1@I, s2 → s2@I) während des ersten Betriebsmodus I, insb. nämlich während des ersten Meßintervalls, zu empfangen und entsprechend auszuwerten, insb. nämlich unter Verwendung des wenigstens einen während des Betriebsmodus I empfangenen Sensorsignals s1 bzw. unter Verwendung der wenigstens zwei während des Betriebsmodus I empfangenen Sensorsignale s1, s2, beispielsweise nämlich anhand von der jeweiligen vorbezeichneten spektralen (Nutz-)Signalkomponente, die Meßwerte für wenigstens eine Meßgröße zu ermitteln. Vorteilhaft kann die Meßsystem-Elektronik ferner auch eingerichtet sein, einen oder mehrere Meßwerte im vorbezeichneten wenigstens einen (Daten-)Speicherelement EEPROM (nicht flüchtig) abzuspeichern, beispielsweise auch zusammen mit Zeitpunkt und/oder Ort der Ermittlung der Meßwerte spezifizierenden (Zusatz-)Daten. The measuring system electronics of the measuring system according to the invention, for example its aforementioned measuring and control electronics DSV, is also set up to receive the at least one sensor signal s1 (s1 → s1@I) or the sensor signals s1, s2 (s1 → s1@I, s2 → s2@I) during the first operating mode I, in particular during the first measuring interval, and to evaluate them accordingly, in particular using the at least one sensor signal s1 received during the operating mode I or using the at least two sensor signals s1, s2 received during the operating mode I, for example based on the respective aforementioned spectral (useful) signal component, to determine the measured values for at least one measured variable. Advantageously, the measuring system electronics can also be designed to store one or more measured values in the aforementioned at least one (data) storage element EEPROM (non-volatile), for example also together with (additional) data specifying the time and/or location of the determination of the measured values.
Nicht zuletzt für den vorbezeichneten Fall, daß das Meßsystem als ein Coriolis-Massestrom-Meßgerät ausgebildet und die Sensoranordnung mittels zweier voneinander beabstandeten Schwingungssensoren gebildet ist, sind die so während des ersten Betriebsmodus angeregten Nutzschwingungen, wie bereits angedeutet, im besonderen so ausgebildete, daß im durch den Meßwandler strömenden Meßstoff das wenigstens eine Vibrationselement zusätzlich (elastisch) verformende Corioliskräfte bewirkt werden und daß jedes der Sensorsignale s1, s2 jeweils eine als (Nutz-)Signalkomponente sN1 bzw. sN2 dienliche (spektrale) Signalkomponente mit einer der Nutzfrequenz entsprechenden Signalfrequenz und mit jeweils einem jeweiligen (ersten bzw. zweiten) Phasenwinkel enthält bzw. daß zwischen beiden (Nutz-)Signalkomponenten sN1, sN2 eine entsprechende (vom Massestrom m des durch den Meßwandler strömenden Meßstoffs abhängige) Phasendifferenz Δφ12 (Δφ12' = φ1 - φ2 = f(m)) existiert. Dementsprechend kann die Meßsystem-Elektronik vorteilhaft insbesondere auch eingerichtet sein, basierend auf nämlicher Phasendifferenz, ggf. auch unter Berücksichtigung der momentanen Nutzfrequenz, einen Volumenstrom und/oder einen Massestrom eines durch den Meßwandler strömenden Meßstoffs zu messen bzw. den Volumenstrom und/oder den Massestrom repräsentierende Meßwerte ermitteln. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meß- und Steuerelektronik DSV ferner eingerichtet, basierend auf während den eines oder mehreren ersten Meßintervallen empfangenen Sensorsignalen s1, s2 zunächst einen oder mehrere, insb. digitale, (erste) Phasendifferenz-Meßwerte XΔφ1 zu ermitteln, von denen jeder die erste Phasendifferenz Δφ12 (der während eines oder mehreren ersten Meßintervallen empfangenen Sensorsignale s1, s2) repräsentiert, beispielsweise um einen oder mehrere der vorbezeichneten Massestrom-Meßwerte XM unter Verwendung eines oder mehrerer (erster) Phasendifferenz-Meßwerte XΔφ1 zu ermitteln. Alternativ oder in Ergänzung kann die Meß- und Steuerelektronik ferner eingerichtet sein, basierend auf während eines oder mehreren ersten Meßintervallen empfangenen Sensorsignalen s1 einen oder mehrere den ersten Phasenwinkel φ1 (des während eines oder mehreren ersten Meßintervallen empfangenen Sensorsignals s1) repräsentierende, insb. digitale, (erste) Phasenwinkel-Meßwerte Xφ1 und/oder basierend auf während eines oder mehreren ersten Meßintervallen empfangenen Sensorsignalen s2 einen oder mehrere den zweiten Phasenwinkel φ2 (des während eines oder mehreren ersten Meßintervallen empfangenen Sensorsignals s2) repräsentierende, insb. digitale, (zweite) Phasenwinkel-Meßwerte Xφ2 zu ermitteln. Die vorbezeichneten Phasenwinkel φ1, φ2 bzw. Phasenwinkel-Meßwerte Xφ1, Xφ2 können beispielsweise in Referenz zum elektrischen Treibersignal e1 oder auch zu einem, insb. mittels der Meß- und Steuerelektronik DSV oder der Antriebselektronik Exc generierten, internen (Takt-)Referenzsignal der Meßsystem-Elektronik 20 mit einer der Nutz-Frequenz entsprechenden Taktfrequenz ermittelt werden, beispielsweise nämlich als eine Phasen-Differenz zur zum Treibersignal e1 bzw. dessen Nutz-Signalkomponente E1 und/oder zum vorbezeichneten (Takt-)Referenzsignal.Not least for the aforementioned case that the measuring system is designed as a Coriolis mass flow measuring device and the sensor arrangement is formed by means of two vibration sensors spaced apart from one another, the useful vibrations excited in this way during the first operating mode are, as already indicated, designed in particular in such a way that the at least one vibration element causes additional (elastically) deforming Coriolis forces in the medium flowing through the measuring transducer and that each of the sensor signals s1, s2 contains a (spectral) signal component serving as a (useful) signal component sN1 or sN2 with a signal frequency corresponding to the useful frequency and with a respective (first or second) phase angle, or that between the two (useful) signal components sN1, sN2 there is a corresponding phase difference Δφ12 (Δφ12' = φ1 - φ2 = f (m) ) exists. Accordingly, the measuring system electronics can advantageously also be set up, in particular, to measure a volume flow and/or a mass flow of a medium flowing through the measuring transducer or to determine measured values representing the volume flow and/or the mass flow based on the same phase difference, possibly also taking into account the current useful frequency. According to a further embodiment of the invention, the measuring and control electronics DSV is further set up, based on sensor signals s1, s2 received during one or more first measuring intervals, to first determine one or more, in particular digital, (first) phase difference measured values X Δφ1 , each of which represents the first phase difference Δφ12 (of the sensor signals s1, s2 received during one or more first measuring intervals), for example in order to determine one or more of the aforementioned mass flow measured values X M using one or more (first) phase difference measured values X Δφ1 . Alternatively or in addition, the measuring and control electronics can further be configured to generate one or more signals representing the first phase angle φ1 (of the sensor signal s1 received during one or more first measuring intervals) based on sensor signals s1 received during one or more first measuring intervals. to determine one or more, in particular digital, (first) phase angle measurement values X φ1 representing the second phase angle φ2 (of the sensor signal s2 received during one or more first measuring intervals), in particular digital, (second) phase angle measurement values X φ2 . The aforementioned phase angles φ1, φ2 or phase angle measured values X φ1 , X φ2 can be determined, for example, in reference to the electrical driver signal e1 or also to an internal (clock) reference signal of the
Vorteilhaft können der Betriebsmodus I und das erste Meßintervall zudem beispielsweise auch so gewählt sein, daß die währenddessen ausgeführten ersten Nutzschwingungen, insb. hinsichtlich deren Nutzfrequenz und/oder deren Nutzamplitude, möglichst stationär bzw. möglichst stabil ausgebildet sind und/oder daß sowohl der Betriebsmodus I als auch das erste Meßintervall jeweils eine Dauer aufweisen, die mehr als einem Kehrwert (1/fN) der Nutzfrequenz fN entprechen, bzw. jeweils länger als 1 s (Sekunde), insb. länger als 1 min (Minute) oder beispielsweise nämlich länger als 1 h (Stunde) andauern.Advantageously, the operating mode I and the first measuring interval can also be selected, for example, such that the first useful oscillations carried out during this time are as stationary or as stable as possible, in particular with regard to their useful frequency and/or their useful amplitude, and/or that both the operating mode I and the first measuring interval each have a duration which corresponds to more than one reciprocal (1/f N ) of the useful frequency f N , or each last longer than 1 s (second), in particular longer than 1 min (minute) or, for example, longer than 1 h (hour).
Wie bereits erwähnt, können vibronische Meßsysteme der in Rede stehenden Art Querempfindlichkeiten u.a. auch auf fremderregte, nämlich nicht durch die jeweilige Erregeranordnung bzw. lediglich von extern des Meßsystems generierte - beispielsweise in Form von Turbulenzen bzw. Druckschwankungen (im Meßstoff), durch die angeschlossene Rohrleitung propagierende Schallwellen (Körperschall) und/oder Rüttelbewegungen der angeschlossenen Rohrleitung etc. in den Meßwandler eingekoppelte - mechanische
Stör-Schwingungen D aufweisen (
exhibit disturbing vibrations D (
Nicht zuletzt zwecks Verringerung bzw. Vermeidung von mit den vorbezeichneten Stör-Schwingungen einhergehenden Beeinträchtigungen des Meßsystems, insb. auch einer Verringerung von dessen Meßgenauigkeit, ist die Meßsystem-Elektronik des erfindungsgemäßen Meßsystems ferner im besonderen auch eingerichtet, in einem zweiten Betriebsmodus II die Erregeranordnung für eine eingestellte, insb. nicht weniger als 1 s (Sekunde) und/oder nicht mehr als 15 min (Minute) betragende, beispielsweise nämlich auch anpaßbare Zeitdauer Tnexc nicht zu bestromen; dies insb. auch in der Weise, daß das wenigstens eine Vibrationselement zumindest während eines (innerhalb des Betriebsmodus II liegenden) zweiten Meßintervalls keine (durch die Erregeranordnung angeregte) Nutz-Schwingungen ausführt bzw. daß zumindest während des zweiten Meßintervalls (mittels der Erregeranordnung ggf. zuvor angeregte) Nutz-Schwingungen des Vibrationselements 111 abgeklungen sind. Auf diese Weise kann sehr einfach sichergestellt werden, daß es sich während des Betriebsmodus II bzw. zumindest während des zweiten Meßintervalls bei allfällig dennoch auftretenden Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements 111 lediglich um passiv bzw. von extern des Meßwandlers angeregte Schwingungen, mithin ggf. lediglich um die vorbezeichneten unerwünschten Stör-Schwingungen handeln kann bzw. handelt. Dementsprechend repäsentiert auch das wenigstens eine Sensorsignal s1(s1 → s1@II) - wie auch in
Ausgehend davon, daß das wenigsten eine während des Betriebsmodus II generierte Sensorsignal s1 (s1 → s1@II) im wesentlich nur die für die Ermittlung der externen Störungseinflüsse relevanten - als (spektroskopischer) Fingerabdruck dienliche - Frequenzinformationen enthalten kann bzw. enthält, gleichwohl keine aktiv angeregten (Nutz-)Schwingungen des wenigstens einen Vibartionselements 111 repräsentiert, ist die Meßsystem-Elektronik 10 des erfindungsgemäßen Meßsystems dementsprechend auch dafür eingerichtet, unter Verwendung des wenigstens einen während des Betriebsmodus II (Passivbetrieb) bzw. während des vorbezeichneten zweiten Meßintervalls empfangenen Sensorsignals s1 (s1 → s1@II) einen oder mehrere (digitale) (Stör-)Parameterwerte für den wenigstens einen - ggf. auch die Funktionstüchtigkeit bzw. die Meßgenauigkeit des Meßsystems beeinflussenden - Störungsparameter (des Meßsystems bzw. der damit gebildeten Meßstelle) zu ermitteln, insb. nämlich um ein - als (spektroskopischer) Fingerabdruck dienliches - (Stör-)Frequenzspektrum von (fremderregten) Stör-Schwingungen des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle zu ermitteln und/oder um unter Verwendung des wenigstens einen während des vorbezeichneten zweiten Meßintervalls empfangenen Sensorsignals bzw. einem oder mehreren daraus gewonnenen (Stör-)Parameterwerten einen oder mehrere Meßwerte für wenigstens eine Meßgröße zu berechnen. Vorteilhaft kann die Meßsystem-Elektronik 20 zudem eingerichtet sein, einen oder mehrere (Stör-)Parameterwerte im vorbzeichneten wenigstens einen Speicherelement EEPROM nicht flüchtig zu speichern, beispielsweise bereits während des Betriebsmodes II und/oder auch zusammen mit Zeitpunkt und/oder Ort der Ermittlung der (Stör-)Parameterwerte spezifizierenden (Zusatz-)Daten. Darüberhinaus kann die Meßsystem-Elektronik 20 vorteilhaft auch eingerichtet sein, einen oder mehrere der im Speicherelement EEPROM (nicht flüchtig) gespeicherten (Stör-)Parameterwerte im Betriebsmodus I und/oder im Betriebsmodus II (wieder) auszulesen, beispielsweise zwecks eines gegenseitigen Vergleichs von für unterschiedliche Zeitintervallen ermittelten (Stör-)Frequenzspektren bzw. Fingerabdrücken.Based on the fact that the at least one sensor signal s1 (s1 → s1@II) generated during operating mode II can or does essentially only contain the frequency information relevant for determining the external interference influences - useful as a (spectroscopic) fingerprint - and nevertheless does not represent actively excited (useful) oscillations of the at least one
Um sicherstellen zu können, daß anhand des während des Betriebsmodus II generierte Sensorsignals s1(s1 → s1@II) möglichst viele (spektrale) Signalkomponenten der für eine Qualifizierung des Meßssystems bzw. der damit gebildten Meßstelle relevanten Stör-Schwingungen ermittelbar sind, ist die Zeitdauer Tnexc nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung größer als 2 s, insb. nämlich nicht kleiner als 5 s, gewählt bzw. eingestellt.In order to ensure that as many (spectral) signal components as possible of the interference oscillations relevant for qualifying the measuring system or the measuring point formed thereby can be determined on the basis of the sensor signal s1(s1 → s1@II) generated during operating mode II, the time period Tnexc is selected or set to be greater than 2 s, in particular not less than 5 s, according to a further embodiment of the invention.
Der Betriebsmodus II kann beispielsweise unmittelbar aus dem Betriebsmodus I heraus ausgeführt werden, indem die Meßsystem-Elektronik bzw. deren Antriebselektronik das zuvor bereitgestellte Treibersignal e1 abschaltet und zudem mindestens für die vorbezeichnete Zeitdauer Tnexc abgeschaltet läßt.Operating mode II can, for example, be executed directly from operating mode I by the measuring system electronics or its drive electronics switching off the previously provided driver signal e1 and also leaving it switched off for at least the previously specified time period Tnexc.
Nach einer weiteren Ausgestaltug der Erfindung ist die Meßsystem-Elektronik dementsprechend ferner auch eingerichtet, den Betriebsmodus II zeitlich nach dem Betriebsmodus I zu aktivieren bzw. auszuführen, beispielsweise zum möglichst zeitnahen Ermitteln einer Ursache für eine (inzwischen festgestellte) verminderte Funktionstüchtigkeit des Meßsystems und/oder zum möglichst zeitnahen Ermitteln einer Ursache für eine (inzwischen festgestellte) verminderte Meßgenauigkeit des Meßsystems und/oder zum möglichst zeitnahen Ermitteln einer Ursache für einen, beispielsweise durch einen Verlust des wenigstens einen Sensorsignals s1 bedingten, Ausfall des Meßsystems; dies beispielsweise auch derart, daß die Meßsystem-Elektronik, beispielsweise zwecks einer Verbesserung einer Detektion von nur gelegentlich bzw. temporär auftretenden Stör-Schwingungen, abwechselnd, beispielsweise auch zyklisch intermittierend, im Betriebsmodus I bzw. Betriebsmodus II betrieben wird. Alternativ oder in Ergänzung kann die Meßsystem-Elektronik beispielsweise auch eingerichtet sein, den Betriebsmodus II zeitlich vor dem Betriebsmodus I zu aktivieren bzw. auszuführen, beispielsweise nämlich zum (passiven) Einmessen der mittels des Meßsystems gebildeten (das wenigstens eine Vibrationselement bzw. den damit gebildeten Meßwandler involvierenden) Meßstelle bzw. während einer (Wieder-)Inbetriebnahme des Meßsystems bzw. der damit gebildeten Meßstelle. Die vorbezeichnete Zeitdauer Tnexc kann hierfür vorteilhaft, nicht zuletzt zwecks einer Optimierung eines für die Inbetriebnahme des Meßsystems bzw. der damit gebildten Meßstelle insgesamt zu veranschlagenden (Inbetriebnahme-)Zeitbudgets, so klein wie möglich gewählt sein, beispielsweise nämlich kleiner als 60 s, insb. auch nicht größer als 30 s, (eingestellt) sein. Falls erforderlich, kann die Zeitdauer Tnexc ohne weiteres aber auch größer als 1 min, insb. auch größer als 10 min, gewählt bzw. eingestellt sein, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Erst-Inbetriebnahme des Meßsystems bzw. der damit gebildten Meßstelle,According to a further embodiment of the invention, the measuring system electronics are accordingly also set up to activate or execute operating mode II after operating mode I, for example to determine as soon as possible a cause for a (now determined) reduced functionality of the measuring system and/or to determine as soon as possible a cause for a (now determined) reduced measurement accuracy of the measuring system and/or to determine as soon as possible a cause for a failure of the measuring system, for example due to a loss of at least one sensor signal s1; this, for example, also in such a way that the measuring system electronics are operated alternately, for example also cyclically intermittently, in operating mode I or operating mode II, for example in order to improve the detection of interference vibrations that only occur occasionally or temporarily. Alternatively or in addition, the measuring system electronics can also be set up, for example, to activate or execute operating mode II before operating mode I, for example for (passive) measuring of the measuring point formed by the measuring system (involving the at least one vibration element or the measuring transducer formed thereby) or during (re-)commissioning of the measuring system or the measuring point formed thereby. The aforementioned time period Tnexc can advantageously be selected to be as small as possible for this purpose, not least for the purpose of optimizing a total (commissioning) time budget to be estimated for the commissioning of the measuring system or the measuring point formed thereby, for example less than 60 s, in particular not more than 30 s. If necessary, the time period Tnexc can easily be longer than 1 min, in particular also longer than 1 min. more than 10 minutes, for example in connection with the initial commissioning of the measuring system or the measuring point formed by it,
Nicht zuletzt im Falle eines, beispielsweise auch wiederholten, Aktivierens des Betriebsmodus II aus dem (aktivierten) Betriebsmodus I heraus ist bei der Bemessung der für den Betriebsbmodus II anzusetzenden Zeitdauer Tnexc u.a. auch eine dem wenigstens eine Vibrationselement naturgemäß innewohnende (Abkling-)Zeitkonstante entsprechend zu berücksichtigen, die von einem - bei Meßsystemen der in Rede stehenden Art typischerweise mehr als 5000, beispielsweise nämlich auch nicht weniger als 10000, betragenden - (modalen) Gütefaktor Q1 des Vibrationselements bei (zuletzt angeregter) Nutz-Frequenz fN abhängig ist. Bei 2- oder mehrphasigen Meßstoffen und/oder Mßestoffen mit hoher Viskosität kann der Gütefaktor Q1 beispielsweise auch weniger als 100 betragen. Die vorbezeichnete (Abkling-)Zeitkonstante des wenigstens einen Vibrationselements entspricht einem Verhältnis Q1/fN des Gütefaktors Q1 bezogen auf die (zuletzt angeregte) Nutz-Frequenz f1 bzw. kann vorab für das wenigstens eine Vibrationselement experimentell und/oder (basierend auf dem vorbezeichneten Verhältnis Q1/fN) numerisch ermittelt werden. Nicht zuletzt um bei einer Aktivierung des Betriebsmodus II aus dem Betriebsmodus I heraus sicherstellen zu können, daß das wenigstens eine während des Betriebsmodus II generierte Sensorsignal s1(s1 → s1@II) möglichst keinerlei auf die (voraus gehende) aktive Anregung der Nutzschwingungen zurückzuführenden Signalkomponenten (mehr) enthält, ist die Zeitdauer Tnexc nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zumindest für diesen Fall, daß der Betriebsmodus II zeitlich nach dem Betriebsmodus I ausgeführt wird, dementsprechend größer (gewählt) als die vorbezeichnete (Abkling-)Zeitkonstante (des wenigstens einen Vibrationselements), vorteilhaft beispielsweise so, daß die Zeitdauer Tnexc mehr als ein 3-faches nämlicher (Abkling-)Zeitkonstante (Q1/fN), insb. auch mehr als ein 5-faches der (Abkling-)Zeitkonstante, beträgt und/oder größer als 20 s, insb. auch größer als 50 s, ggf. nämlich auch größer als 1 min (Minute), ist.Last but not least, in the case of an activation, for example repeated, of operating mode II from the (activated) operating mode I, when determining the time period Tnexc to be used for operating mode II, a (decay) time constant naturally inherent in at least one vibration element must also be taken into account, which is dependent on a (modal) quality factor Q1 of the vibration element at the (most recently excited) useful frequency fN - which is typically more than 5000, for example not less than 10000, for measuring systems of the type in question. In the case of 2- or multi-phase measuring media and/or measuring media with high viscosity, the quality factor Q1 can also be less than 100, for example. The aforementioned (decay) time constant of the at least one vibration element corresponds to a ratio Q1/fN of the quality factor Q1 related to the (last excited) useful frequency f1 or can be determined in advance for the at least one vibration element experimentally and/or numerically (based on the aforementioned ratio Q1/fN). Not least in order to be able to ensure, when operating mode II is activated from operating mode I, that the at least one sensor signal s1(s1 → s1@II) generated during operating mode II contains as few signal components as possible that can be traced back to the (previous) active excitation of the useful vibrations, the time period Tnexc according to another embodiment of the invention is correspondingly greater (selected) than the aforementioned (decay) time constant (of the at least one vibration element), at least for this case that operating mode II is carried out after operating mode I, advantageously for example such that the time period Tnexc is more than 3 times the (decay) time constant (Q1/fN), in particular also more than 5 times the (decay) time constant, and/or is greater than 20 s, in particular also greater than 50 s, possibly also greater than 1 min (minute).
Wie bereits angedeutet kann der wenigstens eine Störungsparameter beispielsweise eine (fremderregte), insb. nämlich via Rohrleitung und/oder über ein in der Rohrleitung geführten Fluids in das Meßsystem eingekoppelte, (fluid-)mechanische Stör-Schwingung (D) repräsentieren, beispielsweise derart, daß ein oder mehrere (Stör-)Parameterwerte eine oder mehrere (Stör-)Amplituden einer (Stör-)Schwingung quantifizieren. Alternativ oder in Ergänzung können ein oder mehrere (Stör-)Parameterwerte beispielsweise auch eine oder mehrere (Stör-)Frequenzen einer (Stör-)Schwingung und/oder eine oder mehrere (Stör-)Leistungsdichtespektren einer oder auch mehrerer überlagerter (Stör-)Schwingungen quantifizieren.As already indicated, the at least one disturbance parameter can represent, for example, a (externally excited) (fluid-)mechanical disturbance oscillation (D) coupled into the measuring system via a pipeline and/or via a fluid guided in the pipeline, for example in such a way that one or more (disturbance) parameter values quantify one or more (disturbance) amplitudes of a (disturbance) oscillation. Alternatively or in addition, one or more (disturbance) parameter values can also quantify, for example, one or more (disturbance) frequencies of a (disturbance) oscillation and/or one or more (disturbance) power density spectra of one or more superimposed (disturbance) oscillations.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßsystem-Elektronik dementsprechend ferner eingerichtet, unter Verwendung des wenigstens einen während des Betriebsmodus II empfangenen Sensorsignals s1 (s1 → s1@II) bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte ein (Stör-)Frequenzspektrum von (fremderregten) Stör-Schwingungen des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten (das wenigstens eine Vibrationselement bzw. den damit gebildeten Meßwandler involvierenden) Meßstelle zu ermitteln. Alternativ oder in Ergänzung kann die Meßsystem-Elektronik zudem auch eingerichtet sein, unter Verwendung des wenigstens einen während des Betriebsmodus II empfangenen Sensorsignals s1 (s1 → s1@II) bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte einen nutzbaren, nämlich keine detektierbaren bzw. detektierten Störschwingungen enthaltenden Frequenzbereich (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) zu ermitteln, beispielsweise auch derart, daß eine obere Bereichsgrenze des nutzbaren Frequenzbereichs und/oder eine untere Bereichsgrenze des nutzbaren Frequenzbereichs anhand eines oder mehrerer der (Stör-)Parameterwerte ermittelt werden, und/oder zu überprüfen, ob - wie auch in
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet, unter Verwendung des wenigstens einen während des Betriebsmodus II empfangenen Sensorsignals s1 (s1 → s1@II) bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte wenigstens einen (Stör-)Frequenzen einer oder mehrerer Störschwingungen enthaltenden (Risiko-)Frequenzbereich (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) zu ermitteln und/oder zu überprüfen, ob - wie auch in
Die Ermittlung des vorbezeichneten (Risiko-)Frequenzbereichs bzw. des vorbezeichneten nutzbaren Frequenzbereichs kann beispielsweise auch unter Verwendung von zwischen zeitlich im wenigstens einen (Daten-)Speicherelement EEPROM gespeicherten (Stör-)Parameterwerten und/oder (Meßsystem-)Parameterwerten erfolgen. Alternativ oder in Ergänzung können aber auch zwischen zeitlich im wenigstens einen (Daten-)Speicherelement EEPROM gespeicherte (Stör-)Parameterwerten und/oder (Meßsystem-)Parameterwerte bei der Ermittlung von die wenigstens eine Meßgröße repräsentierenden Meßwerte berücksichtigt werden. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßsystem-Elektronik dementsprechend ferner eingerichtet, während des Betriebsmodus II erhobene Meßdaten, insb. nämlich ein oder mehrere der, beispielsweise auch (nicht flüchtig) im vorbezeichneten (Daten-)Speicherelement EEPROM bereits gespeicherten, (Stör-)Parameterwerte, während des Betriebsmodus I zu verwenden, beispielsweise zur Ermittlung eines oder mehrerer der die wenigstens eine Meßgröße repräsentierenden Meßwerte und/oder zur (ad-hoc-)Überprüfung einer Funktionstüchtigkeit und/oder Meßgenauigkeit des Meßsystems (während des Betriebsmodus I bzw. des normalen Meßbetriebs); dies insb. in der Weise, daß die Meßsystem-Elektronik im Betriebsmodus I unter Verwendung eines oder mehrerer (zuvor im Betriebsmodus II ermittelter bzw. nicht flüchtig gespeicherter) Stör-Parameterwerte überprüft, beispielsweise nämlich mittels eines Vergleichs eines oder mehrerer (Stör-)Parameterwerte mit einem oder mehreren (Meßsystem-)Parameterwerte, ob die wenigstens eine Signalfrequenz des Treibersignals e1 bzw. die (avisierte) Nutzfrequenz fN der Nutz-Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements innerhalb des vorbezeichneten (Risiko-)Frequenzbereichs (des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle) liegt bzw. ob die wenigstens eine (momentane) Resonanzfrequenz (des wenigstens einen Vibrationselements bzw. des damit gebildten Meßwandlers) innerhalb nämlichen (Risiko-)Frequenzbereichs liegt. Vorteilhaft kann die Meßsystem-Elektronik ferner eingerichtet sein, für den Fall (☹), daß eine der vorbezeichneten (Signal-, Nutz- bzw. Resonanz-)Frequenzen des Meßsystems innerhalb des (Risiko-)Frequenzbereich liegt, eine dies signalisierende (Warn-)Meldung und/oder einen eine oder mehrerer (Stör-Schwingungen verursachende) Störquellen ausweisenden (Fehler-)Bericht auszugeben und/oder das Meßsystem (zumindest vorläufig) außer Betrieb zu nehmen bzw. den Betriebsmodus I zu deaktivieren.The determination of the aforementioned (risk) frequency range or the aforementioned usable frequency range can also be carried out, for example, using (disturbance) parameter values and/or (measurement system) parameter values stored between times in at least one (data) storage element EEPROM. Alternatively or in addition, (disturbance) parameter values and/or (measurement system) parameter values stored between times in at least one (data) storage element EEPROM can also be taken into account when determining measured values representing the at least one measured variable. According to another embodiment of the invention, the measuring system electronics are accordingly further configured to use measurement data collected during operating mode II, in particular one or more of the (disturbance) parameter values, for example already stored (non-volatilely) in the aforementioned (data) storage element EEPROM, during operating mode I, for example to determine one or more of the measured values representing the at least one measured variable and/or to (ad hoc) check the functionality and/or measurement accuracy of the measuring system (during operating mode I or normal measuring operation); this in particular in such a way that the measuring system electronics in operating mode I checks using one or more disturbance parameter values (previously determined in operating mode II or stored in a non-volatile manner), for example by comparing one or more (disturbance) parameter values with one or more (measuring system) parameter values, whether the at least one signal frequency of the driver signal e1 or the (notified) useful frequency fN of the useful vibrations of the at least one vibration element lies within the aforementioned (risk) frequency range (of the measuring system or a measuring point formed thereby) or whether the at least one (current) resonance frequency (of the at least one vibration element or the measuring transducer formed thereby) lies within the same (risk) frequency range. Advantageously, the measuring system electronics can also be set up to output a (warning) message signaling this and/or an (error) report identifying one or more sources of interference (causing interference vibrations) and/or to take the measuring system out of operation (at least temporarily) or to deactivate operating mode I in the event (☹) that one of the aforementioned (signal, useful or resonance) frequencies of the measuring system lies within the (risk) frequency range.
Nicht zuletzt zwecks einer Ermittlung des vorbezeichneten (Risiko-)Frequenzbereichs bzw. einer Abschätzung von dessen Auswirkungen auf die Funktionstüchtigkeit bzw. Meßgenauigkeit des Meßsystems ist die Meßsystem-Elektronik nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner eingerichtet, zumindest anhand des wenigstens einen während des Betriebsmodus II empfangenen Sensorsignals s1 (s1 → s1@II) eine Modalanalyse für eine das wenigstens eine Vibrationselement bzw. den damit gebildeten Meßwandler involvierende Meßstelle durchzuführen und/oder zumindest nämliches Sensorsignal s1 (s1 → s1@II) einer Spektralanalyse, beispielsweise einer Fourier-Analyse, zu unterziehen, beispielsweise auch basierend auf einer (schnellen) diskreten Fourier-Transformation (DFT). Alternativ oder in Ergänzung zu einer Ermittlung und ggf. Vermeidung des vorbezeichneten (Risiko-)Frequenzbereichs kann die Meßsystem-Elektronik vorteilhaft ferner auch eingerichtet sein, unter Verwendung des wenigstens einen während des Betriebsmodus II empfangenen Sensorsignals s1 (s1 → s1@II) bzw. eines oder mehrerer daraus gewonnener (Stör-)Parameterwerte ein (Signal-)Filter (der Meßsystem-Elektronik), beispielsweise nämlich ein adaptives und/oder digitales (Signal-)Filter, einzustellen, insb. nämlich auf ein (Stör-)Frequenzspektrum von (fremderregten) Stör-Schwingungen des Meßsystems bzw. einer damit gebildeten Meßstelle zu adaptieren, derart, daß das Filter (hernach) eingerichtet ist, im wenigstens einen Sensorsignal s1 (s1 → s1@II) enthaltene, aus einer oder mehreren der Stör-Schwingungen resultierenden (Stör-)Signalkomponenten zu unterdrücken bzw. zu sperren. Vorteilhaft kann die Meßsystem-Elektronik zudem auch eingerichtet sein, nämliches (Signal-)Filter auf das während des Betriebsmodus I empfangene Sensorsignal s1 (s1 → s1@I) anzuwenden bzw. das wenigstens eine während des Betriebsmodus I empfangene Sensorsignal s1 (s1 → s1@I) mittels des Filters zu filtern, beispielsweise in nämlichem Sensorsignal s1 (s1 → s1@I) enthaltene (Stör-)Signalkomponenten zu sperren. Ein mittels des (Signal-)Filters geliefertes gefiltertes Sensorsignal kann beispielsweise zur Ermittlung eines oder mehrerer Meßwerte für die wenigstens eine Meßgröße verwendet werden, falls erforderlich beispielsweise auch zusammen mit dem eingangs des (Signal-)Filters anliegenden Sensorsignal s1 (s1 → s1@I).Not least for the purpose of determining the aforementioned (risk) frequency range or of estimating its effects on the functionality or measurement accuracy of the measuring system, the measuring system electronics are further configured according to a further embodiment of the invention to carry out a modal analysis for a measuring point involving the at least one vibration element or the measuring transducer formed thereby, at least on the basis of the at least one sensor signal s1 (s1 → s1@II) received during operating mode II, and/or to subject at least the same sensor signal s1 (s1 → s1@II) to a spectral analysis, for example a Fourier analysis, for example also based on a (fast) discrete Fourier transformation (DFT). Alternatively or in addition to determining and, if necessary, avoiding the aforementioned (risk) frequency range, the measuring system electronics can advantageously also be set up to set a (signal) filter (of the measuring system electronics), for example an adaptive and/or digital (signal) filter, using the at least one sensor signal s1 (s1 → s1@II) received during operating mode II or one or more (interference) parameter values obtained therefrom, in particular to adapt it to a (interference) frequency spectrum of (externally excited) interference oscillations of the measuring system or a measuring point formed thereby, such that the filter is (subsequently) set up to suppress or block (interference) signal components contained in the at least one sensor signal s1 (s1 → s1@II) and resulting from one or more of the interference oscillations. Advantageously, the measuring system electronics can also be set up to apply the same (signal) filter to the sensor signal s1 (s1 → s1@I) received during operating mode I or to filter the at least one sensor signal s1 (s1 → s1@I) received during operating mode I by means of the filter, for example to block (interference) signal components contained in the same sensor signal s1 (s1 → s1@I). A signal delivered by means of the (signal) filter The filtered sensor signal can be used, for example, to determine one or more measured values for the at least one measured variable, if necessary, for example, also together with the sensor signal s1 (s1 → s1@I) present at the input of the (signal) filter.
Die Aktivierung des Betriebsmodus I und/oder des Betriebsmodus II kann, wie bereits erwähnt automatisch, nämlich durch die Meßsystem-Elektronik selbst erfolgen, beispielsweise nämlich zeit- und/oder ereignisgesteuert. Ein den Betriebsmodus II aktivierendes Ereignis kann beispielsweise einer zu geringen Signalqualität des wenigstens einen während des Betriebsmodus I von der Meßsystem-Elektronik empfangenen Sensorsignals s1 (s1 → s1@I), etwa infolge einer (Prozeß-)Störung, oder auch dem vorbezeichneten Verlust nämlichen
Sensorsignals s1 (s1 → s1@I), etwa infolge einer (Prozeß bedingt) zu geringen bzw. nicht vorhandenen Nutz-Amplitude der Nutz-Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements, entsprechen. Alternativ oder in Ergänzung kann die Aktivierung des Betriebsmodus I und/oder des Betriebsmodus II aber auch jeweils von extern des Meßsystems und/oder durch manuelle Eingabe, beispielsweise im Verbund mit dem vorbezeichneten Datenverabeitungssystem EDV und/oder im Dialog mit einem Nutzer des Meßsystems, veranlaßt bzw. ausgelöst werden, etwa um im Betriebsmodus II das vorbezeichnete (passiven) Einmessen des Meßsystems bzw. der damit gebildeten Meßstelle vorzunehmen, insb. im Zuge von deren geplanten (Wieder-)Inbetriebnahme und/oder im Zuge einer (ad-hoc-)Außerbetriebnahme des Meßsystems.The activation of operating mode I and/or operating mode II can, as already mentioned, be carried out automatically, namely by the measuring system electronics itself, for example time- and/or event-controlled. An event activating operating mode II can, for example, be due to insufficient signal quality of the at least one sensor signal s1 (s1 → s1@I) received by the measuring system electronics during operating mode I, for example as a result of a (process) disturbance, or the aforementioned loss of the same
sensor signal s1 (s1 → s1@I), for example as a result of a (process-related) too low or non-existent useful amplitude of the useful vibrations of the at least one vibration element. Alternatively or in addition, the activation of operating mode I and/or operating mode II can also be initiated or triggered from outside the measuring system and/or by manual input, for example in conjunction with the aforementioned data processing system EDP and/or in dialogue with a user of the measuring system, for example in order to carry out the aforementioned (passive) calibration of the measuring system or the measuring point formed thereby in operating mode II, in particular in the course of its planned (re-)commissioning and/or in the course of an (ad hoc) decommissioning of the measuring system.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist Meßsystem-Elektronik dafür ferner eingerichtet, eine, beispielsweise durch eine von extern der Meßsystem-Elektronik generierte und via Datenübertragung an die Meßsystem-Elektronik übermittelte und/oder von einem an die Meßsystem-Elektronik signaltechnisch angeschlossenen (Vor-Ort-)Bedienelement bzw. (Vor-Ort-)Bediengerät generierte, (Prozeßzustand-)Meldung zu empfangen und auszuwerten, insb. nämlich in Abhängigkeit von der (Prozeßzustand-)Meldung den Betriebsmodus II zu aktivieren bzw. auszuführen. Bei dem der Übermittlung der (Prozeßzustand-)Meldung an die Meßsystem-Elektronik dienlichen Bedienelement kann es sich beispielsweise um das vorbezeichnete Bedienelement HMI2 bzw. das vorbezeichneten Anzeige- und Bedienelement handeln. Die vorbezeichnete (Prozeßzustand-)Meldung kann vorteilhaft so ausgestaltet sein, daß sie einen Informationsgehalt der hernach ermittelten (Stör-)Parameterwerte bzw. eine Qualität der für die Ermittlung des vorbezeichneten (spektroskopischen) Fingerabdrucks mittels der Meßsystem-Elektronik während deren Betriebsmodus II erhobenen Meßdaten weiter verbessert, beispielsweise indem ein oder mehere der (Stör-)Parameterwerte dann jeweils einem Prozeßzustand (der mittels des Meßsystems gebildeten bzw. der nämlich Meßstelle involvierenden (Prozeß-)Anlage bzw. jeweils wenigstens einem den Prozeßzustand charakterisierenden (Prozeß-)Parameter auch zeitlich und/oder örtlich zuordenbar sind. Dafür ist die (Prozeßzustand-)Meldung nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner so ausgestaltet, daß sie einen Betrieb einer (via Rohrleitung) an den Meßwandler angeschlossenen (eingeschalteten) Pumpe signalisiert. Alternativ oder in Ergänzung kann (Prozeßzustand-)Meldung beispielsweise auch signalisieren, daß Meßstoff durch den Meßwandler strömt, insb. mit einem vorgegebenen (Referenz-)Volumen- und/oder (Referenz-)Massenstrom.According to a further embodiment of the invention, the measuring system electronics are further configured to receive and evaluate a (process status) message, for example one generated externally from the measuring system electronics and transmitted to the measuring system electronics via data transmission and/or generated by an (on-site) control element or (on-site) control device connected to the measuring system electronics by signal technology, in particular to activate or execute operating mode II depending on the (process status) message. The control element used to transmit the (process status) message to the measuring system electronics can be, for example, the aforementioned control element HMI2 or the aforementioned display and control element. The aforementioned (process state) message can advantageously be designed in such a way that it further improves an information content of the subsequently determined (disturbance) parameter values or a quality of the measurement data collected for the determination of the aforementioned (spectroscopic) fingerprint by means of the measuring system electronics during its operating mode II, for example in that one or more of the (disturbance) parameter values can then be assigned in time and/or place to a process state (of the (process) system formed by means of the measuring system or the measuring point involving it or to at least one (process) parameter characterizing the process state. For this purpose, the (process state) message is further designed according to a further embodiment of the invention in such a way that it signals the operation of a pump connected (via pipeline) to the measuring transducer (switched on). Alternatively or in addition, the (process state) message can also signal, for example, that the measuring medium is being pumped through the measuring transducer flows, in particular with a given (reference) volume and/or (reference) mass flow.
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Also Published As
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|---|---|
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