專利名稱：用可振蕩單元確定和/或監(jiān)測介質(zhì)的至少一個物理過程變量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用可振蕩單元確定和/或監(jiān)測介質(zhì)的至少一個物理過程變量的方法，其中該可振蕩單元以發(fā)射信號的形式在可振蕩單元的工作范圍中的預(yù)定頻帶內(nèi)通過頻率搜索掃描相繼地激勵，以一個接一個的離散的激勵器頻率振蕩，其中以接收信號的形式接收可振蕩單元的相應(yīng)的振蕩，其中，借助頻率搜索掃描探查該激勵器頻率，在此情形下，可振蕩單元以在發(fā)射信號和接收信號之間具有預(yù)定相移的振蕩頻率振蕩，并且其中發(fā)射/接收單元激勵可振蕩單元以探查的振蕩頻率振蕩，或者其中，啟動隨后的頻率搜索掃描。該過程變量例如是介質(zhì)的預(yù)定填充水平、介質(zhì)的相界、密度或者粘度。利用電子振動測量裝置，能夠探測或者監(jiān)測大量的物理變量，諸如，例如在容器中或者在管線中的介質(zhì)的填充水平、相界、密度或者粘度。本受讓人使用商標(biāo)Liquiphant和 Soliphant提供多種這樣的測量裝置。
背景技術(shù)：
電子振動測量裝置具有可振蕩單元，可振蕩單元通常包括膜和在其上緊固的振蕩桿或者具有兩個尖的振蕩叉。然而，還出現(xiàn)其可振蕩單元僅僅是膜的已知電子振動測量裝置。激勵可振蕩單元以諧振頻率振蕩通常經(jīng)由壓電堆或者雙壓電晶片驅(qū)動或者經(jīng)由電動驅(qū)動元件發(fā)生，其中驅(qū)動單元通常被體現(xiàn)為組合的發(fā)射/接收單元。發(fā)射信號和接收信號具有通常處于90°附近的限定范圍中的相移。關(guān)于填充水平測量，利用了以下效應(yīng)，即，當(dāng)可振蕩單元的覆蓋程度改變時，振蕩頻率和振蕩幅度改變。在空氣中，發(fā)生無阻尼振蕩，而在以介質(zhì)覆蓋可振蕩單元的情形下， 振蕩被阻尼。利用振蕩幅度或者振蕩頻率的這個改變來探測達(dá)到預(yù)定填充水平，通常是最大填充水平，用于溢出保護(hù)或者為了防止空轉(zhuǎn)的最小填充水平。而且，振蕩叉或者振蕩桿的振蕩幅度依賴于正在拖曳多大的質(zhì)量。如果介質(zhì)的密度或者相態(tài)改變，則這影響可振蕩單元的振蕩，從而能夠利用電子振動測量裝置探測在不同的相態(tài)之間的過渡，還有密度變化。以類似的方式，當(dāng)介質(zhì)的粘度增加時，振蕩被阻尼。為了設(shè)定激勵器頻率，使得可振蕩單元以在發(fā)射信號和接收信號之間的預(yù)定相移來振蕩，本受讓人已經(jīng)開發(fā)了一種利用頻率搜索掃描的方法。相應(yīng)的專利申請(申請?zhí)朌E 102009026685)已經(jīng)提交但是尚未公布。將在這里簡要地描述該方法。在頻率搜索掃描中，可振蕩單元被相繼地激勵以離散的、緊密相鄰的頻率振蕩并且探查對應(yīng)于預(yù)定相移的頻率。在這種情形下，頻率的探查經(jīng)由相位選擇性整流以及隨后的低通濾波來發(fā)生。相對于接收信號延遲預(yù)定相移的矩形信號與接收信號相乘。如果在發(fā)射信號和接收信號之間的相移對應(yīng)于預(yù)定相移，則這個乘積僅僅包含正的部分，而在相反的情形下，它還具有負(fù)的部分。能夠以模擬或者數(shù)字方式實現(xiàn)所描述的估計方法。在這種情形下帶有模擬部件的實施例具有兩個缺點(diǎn)。一方面，電路復(fù)雜度較高，并且另一方面，在預(yù)定相移下振蕩頻率的確定相對不準(zhǔn)確。在該方法的數(shù)字實施的情形下的優(yōu)點(diǎn)包括不出現(xiàn)高的電路復(fù)雜度，并且另外能夠以高準(zhǔn)確度確定振蕩頻率。然而，數(shù)字方法的缺點(diǎn)是，它是非常計算密集型的，這使得需要高的計算能力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于頻率搜索掃描的簡單估計的方法。利用包括以下內(nèi)容的特征來實現(xiàn)該目的通過在選定時間點(diǎn)離散地采樣接收信號探查在預(yù)定相移下的振蕩頻率，其中選定時間點(diǎn)依賴于在發(fā)射信號和接收信號之間的預(yù)定相移，并且參考幅度來估計以離散的激勵器頻率采樣的接收信號的電壓值Ui。因為接收信號僅僅在選定時間點(diǎn)處被離散地采樣，所以與全部接收信號被進(jìn)一步處理的方法相比，被存儲并且被進(jìn)一步處理的測量點(diǎn)的數(shù)目減小。以此方式，所要求的計算能力降低。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，所述估計基本以數(shù)字方式發(fā)生，與模擬實施相比較，這節(jié)約了時間和制造成本。所使用的部件能夠具有高的公差，因為例如噪聲被過濾掉，從而仍然實現(xiàn)了準(zhǔn)確的結(jié)果。在本發(fā)明的方案的第一實施例中，為了估計接收信號的采樣電壓值Ui,通過整流或者通過添加偏置電壓，接收信號的負(fù)的部分被轉(zhuǎn)換成正電壓值。接收信號是交流電壓。 在為了估計接收信號的數(shù)字化之前，在其中包含的負(fù)的部分優(yōu)選地被轉(zhuǎn)換成正的部分，從而使得接收信號對于僅僅能夠處理正輸入電壓的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器而言是有用的。如果使用除了正輸入電壓之外還能夠處理負(fù)輸入電壓的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，則不要求改變到正信號。通過整流，即，通過反轉(zhuǎn)負(fù)電壓值，或者通過將直流電壓加到交流電壓來完成改變到正電壓值，從而整條電壓曲線以特定值(偏移)移位到正區(qū)域中。在這種情形下所述偏移被選擇為使得在一方面，全部負(fù)電壓值均移位到正區(qū)域中，并且在另一方面，最大出現(xiàn)的電壓值并不超過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的容許最大輸入電壓。在本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的改進(jìn)中，接收信號總是在發(fā)射信號和接收信號之間出現(xiàn)預(yù)定相移的情形下當(dāng)它經(jīng)過極點(diǎn)時的時間點(diǎn)處被采樣。因此，對于每一個振蕩周期，總是采樣接收信號的兩個電壓值。在本發(fā)明的另外的進(jìn)一步的改進(jìn)的情形下，對于預(yù)定相移達(dá)90°的情形，接收信號總是在出現(xiàn)預(yù)定相移的情形下當(dāng)發(fā)射信號通過零點(diǎn)時的時間點(diǎn)處被采樣。本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的改進(jìn)提出，通過確定使得電壓值的量值IuiI最大的頻率來估計接收信號的采樣電壓值Ui。如果處于頻率fk的接收信號對應(yīng)于具有預(yù)定相移的振蕩，則在采樣時間點(diǎn)探測的電壓值對應(yīng)于最大振蕩幅度。如果處于頻率f\的接收信號并不對應(yīng)于具有預(yù)定相移的振蕩，則未在采樣時間點(diǎn)探測到最大幅度，而是較小的電壓值。如果繪制在采樣時間點(diǎn)確定的不同頻率的電壓值，則給出在頻率fk具有最大值的曲線，在該頻率下，發(fā)射信號和接收信號具有預(yù)定相移。本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的改進(jìn)提出，通過將在相等頻率的多個振蕩周期上采樣的電壓值IUiI的量值加到數(shù)值Σ Iui來估計接收信號的采樣電壓值Ui,并且當(dāng)相關(guān)聯(lián)的值 Σ Ui最大時確定所述頻率。本發(fā)明的方案的進(jìn)一步的改進(jìn)提出，接收信號總是在發(fā)射信號和接收信號之間出現(xiàn)預(yù)定相移的情況下當(dāng)接收信號經(jīng)過零點(diǎn)和極點(diǎn)時的時間點(diǎn)處被采樣。對于每一個振蕩周期，因此出現(xiàn)四個采樣的電壓值。在本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的改進(jìn)的情形下，對于預(yù)定相移達(dá)90°的情形，接收信號總是在出現(xiàn)預(yù)定相移的情形下當(dāng)發(fā)射信號經(jīng)過零點(diǎn)時的時間點(diǎn)處以及在出現(xiàn)預(yù)定相移的情形下當(dāng)發(fā)射信號經(jīng)過極點(diǎn)時的時間點(diǎn)處被采樣。在本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的改進(jìn)中，接收信號的采樣電壓值U 、UU是通過彼此相減兩個序列電壓值IUii I、IUij I各自的量值來估計的，兩個序列電壓值IUii I、IUij I各自的量值在預(yù)定相移下對應(yīng)于接收信號在零穿越點(diǎn)處的電壓值和在極點(diǎn)處的電壓值的量值，并且該頻率被確定為當(dāng)差值Δυ= UiiI-IUij具有最大量值時的頻率。如果在相應(yīng)的頻率下發(fā)生的最大電壓值的測量電壓值IuiiI與零相差了量值Ciuii，并且測量電壓值IuuI與零相差了量值duu，則差值Δυ與相應(yīng)的頻率下的最大電壓值相差了 ( υ +( υ『如果僅僅考慮在預(yù)定相移的情形下對應(yīng)于極點(diǎn)的電壓值，則這些電壓值與在相應(yīng)的頻率下發(fā)生的最大電壓值相差了更小的值，即ClUiit5如果出現(xiàn)預(yù)定相移，則在在最大值的情形下的值和在零穿越點(diǎn)的情形下的值之間形成差的情形下，引起相同的(最大)電壓值，這是僅僅通過考慮最大值而導(dǎo)致的。因此，與僅僅在預(yù)定相位關(guān)系下，采樣和估計對應(yīng)于最大值的電壓值的方法的情形相比，在考慮差值Δυ的情形下，對應(yīng)于期望的相移的頻率的附近的最大值更加顯著。在本發(fā)明的方案的進(jìn)一步的改進(jìn)中，在相等頻率的多個振蕩周期上采樣的接收信號的電壓值uu、Uij被估計為使得在預(yù)定相移下對應(yīng)于極點(diǎn)位置的時間點(diǎn)采樣的采樣電壓值IUiiI的量值被加到值Umax，在預(yù)定相移下對應(yīng)于零穿越點(diǎn)位置的時間點(diǎn)采樣的采樣電壓值I Uij I的量值被加到值Uzero,值Ummax和Uzero彼此相減，并且當(dāng)差值Δ U = Ufflax-Uzero具有最大量值時確定該頻率。因此，對于每一個頻率，在每一種情形下，為了確定在預(yù)定相移下的頻率，僅僅考慮一個電壓值。本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的改進(jìn)提出，依賴于可振蕩單元的特性(quality)設(shè)定發(fā)射信號和接收信號之間的相移。在本發(fā)明的方案的另外的進(jìn)一步的改進(jìn)中，在發(fā)射信號和接收信號之間的相移被優(yōu)選地設(shè)定在70°和120°之間的范圍中。預(yù)定相移通常達(dá)90°或者優(yōu)選地處于所述范圍中。然而，同樣可能的是，在可振蕩單元的特性允許的范圍內(nèi)采取在所述范圍之外的值。本發(fā)明的另一個進(jìn)一步的改進(jìn)提出，物理測量變量是介質(zhì)的預(yù)定填充水平、密度、 粘度或者相界。如果將要探測在容器中的介質(zhì)的預(yù)定填充水平，則可振蕩單元被置放在預(yù)定填充水平的高度處。


現(xiàn)在將更加詳細(xì)地基于附圖解釋本發(fā)明，附圖中的圖形如下示出圖Ia在具有對應(yīng)于預(yù)定相移的頻率fk的接收信號的情形下采樣點(diǎn)的定位的示例；圖Ib在具有處于預(yù)定相移之外的頻率的接收信號的情形下采樣點(diǎn)的定位的示例；圖Ic在整流之后圖Ia的接收信號；圖Id在加上直流電壓之后圖Ia的接收信號；
圖2本發(fā)明的方法的流程圖；圖3為了確定在預(yù)定相移下的頻率而記錄的柱狀圖。
具體實施例方式圖Ia示出在1. 5個周期上處于激勵器頻率fk下的接收信號R。為了比較，同樣繪制了發(fā)射信號T。在圖Ia中，激勵器頻率fk對應(yīng)于在發(fā)射信號T和接收信號R之間的預(yù)定相移Δφ。在采樣時間點(diǎn)，接收信號R位于零穿越點(diǎn)或者極點(diǎn)中。因此，采樣電壓值Uii對應(yīng)于最大上升電壓值A(chǔ)k，因此，在這個激勵器頻率fk下的幅度和采樣電壓值Uu為零。在該示例中，僅僅給出了一個周期內(nèi)的采樣時間點(diǎn)。當(dāng)然，為了實現(xiàn)更好的統(tǒng)計，可以出現(xiàn)在多個周期上在激勵器頻率fk下的樣本。對于這里示出的情形，在發(fā)射信號T和接收信號R之間的預(yù)定相移Δφ達(dá)90°，發(fā)射信號T的零穿越點(diǎn)與接收信號R的極點(diǎn)一致并且發(fā)射信號T的極點(diǎn)與接收信號R的零穿越點(diǎn)一致。因此，相對于發(fā)射信號Τ，接收信號R總是在發(fā)射信號T經(jīng)過零點(diǎn)或者極點(diǎn)的時間點(diǎn)處被采樣。圖Ib示出具有激勵器頻率f\的接收信號R，fx位于對于發(fā)射信號T的預(yù)定相移 Δφ之外。因此采樣時間點(diǎn)并不與接收信號R經(jīng)過零點(diǎn)或者極點(diǎn)的時間點(diǎn)一致。采樣電壓值Uii與最大電壓值A(chǔ)1相差了值ClUii,并且采樣電壓值Uu與零相差了值dUy在圖Ia和Ib中示出的接收信號R是交流電壓并且在采樣時間點(diǎn)的電壓值Uii^ij 部分地為負(fù)。在該方法的一個優(yōu)選實施例中，在采樣之前修改接收信號R使得僅僅保留正電壓值。這是例如通過反轉(zhuǎn)或者整流負(fù)電壓部分實現(xiàn)的。圖Ic示出在整流之后圖Ia的接收信號R。用于改變負(fù)電壓部分的另一個可能性是將直流電壓加到接收信號R。以此方式， 形成接收信號的整個電壓曲線以所謂偏移的某一值移位到正區(qū)域中。在圖Id中示出以此方式修改的接收信號R。因為這個偏移對于在頻率搜索掃描中包含的全部激勵器頻率fk而言都是相同的，所以全部采樣電壓值仏”、均移位了相同的值。如果偏移被加到接收信號， 則在估計采樣電壓值UiiWu時，這個值應(yīng)該被加以考慮，因為例如電壓值Uij在零點(diǎn)并且出現(xiàn)預(yù)定相移Δφ的情形下不是零，而是對應(yīng)于偏置電壓的值。圖2公開了本發(fā)明的方法的實施例的示例的流程圖。在下文中，假設(shè)因為整流或者加上直流電壓，所以接收信號R僅僅包含正的部分。因此省略了符號的應(yīng)用。然而應(yīng)該指出，在沒有進(jìn)行對接收信號R的這種修改的情形下，形成負(fù)電壓值的量值或者絕對值。在頻率搜索掃描期間，以全部工作范圍內(nèi)離散的激勵器頻率fk(k = 0. . . N)激勵可振蕩單元。目標(biāo)在于過濾出激勵器頻率fk，在此情形下，發(fā)射信號T和接收信號R具有預(yù)定相移Δφ，例如90°。為此，產(chǎn)生具有第一激勵器頻率&的發(fā)射信號Τ。接收信號R在選定時間點(diǎn)被采樣。那么在這種情形下，選擇該時間點(diǎn)使得在預(yù)定相移Δφ的情形下，接收信號R的極點(diǎn)和零穿越點(diǎn)得到探測。在預(yù)定相移Δφ=90°的情形下，這些是發(fā)射信號T穿越零點(diǎn)和極點(diǎn)的時間點(diǎn)。存儲在預(yù)期極點(diǎn)采樣的電壓值Uii和在預(yù)期零穿越點(diǎn)采樣的電壓值Uu。通過在每一種情形下從隨后對應(yīng)于預(yù)期零點(diǎn)的電壓值Uu減去對應(yīng)于預(yù)期極點(diǎn)的電壓值Uii來處理被采樣和存儲的電壓值U 、Uuo在已設(shè)立的一定數(shù)目的振蕩周期之后，設(shè)定下一個激勵器頻率‘
如果激勵器頻率fk是在此情形下相移Δφ對應(yīng)于預(yù)定相移Δφ，則在預(yù)期極點(diǎn)采樣的電壓值Uii對應(yīng)于對于特定激勵器頻率fk因而對于振蕩幅度Ak而發(fā)生的最大電壓值。在預(yù)期零穿越點(diǎn)采樣的電壓值Uu為零。然而，如果激勵器頻率fk不同于激勵器頻率fk，在此情形下出現(xiàn)預(yù)定相移Δφ，則在采樣時間點(diǎn)探測的電壓值Ui^Uij小于相關(guān)聯(lián)的幅度Ak或者大于零。因此探測到的電壓值Uii不是在相應(yīng)的激勵器頻率fk的情形下發(fā)生的最大電壓值 Ak。如果形成在每一種情形下在預(yù)期零穿越點(diǎn)的情形下和在預(yù)期極點(diǎn)的情形下采樣的兩個電壓值Uii和Uu的差值，則這個差值Δ U小于在預(yù)定相移Δφ下的差值Δ U。在預(yù)定相移Δφ 下，差值A(chǔ)U等于接收信號的幅度Ak并且因此是最大的。如果將偏移加到接收信號，從而獲得完全正的電壓值，則在估計采樣電壓值Uij的情形下，必須適當(dāng)?shù)乜紤]這個值。處理以激勵器頻率fk采樣的電壓值UiiWij的一個可替代實施例提出，在預(yù)期極點(diǎn)的情形下采樣的全部電壓值Uii均被加到值Umax，在預(yù)期零穿越點(diǎn)的情形下采樣的全部電壓值Uu均被加到值Uzct。，并且然后形成差值A(chǔ)U= |Umax-UZCT。|。以此方式，對于每一個激勵器頻率fk，獲得了平均電壓值。在另外的方法步驟中，相對于相應(yīng)的激勵器頻率fk繪制了所形成的電壓差值A(chǔ)U。 所產(chǎn)生的柱狀圖在對應(yīng)于預(yù)定相移Δφ的激勵器頻率fk處具有最大值。在這個實施例的示例中，預(yù)期零穿越點(diǎn)以及預(yù)期極點(diǎn)這兩者均被采樣并且然后形成在電壓值u 、Uu之間的差值Δυ。在該方法的一個替代的實施例中，接收信號R僅僅在預(yù)期極點(diǎn)的時間點(diǎn)處被采樣。如果接收信號R在激勵器頻率fk的情形下對應(yīng)于具有預(yù)定相移Δφ的振蕩，則探測到振蕩幅度Ak。如果接收信號R在激勵器頻率fk的情形下并不對應(yīng)于具有預(yù)定相移Δφ的振蕩，則未探測到幅度Ak，而是探測到較小的值。如果繪制在不同的激勵器頻率fk下確定的電壓值Uii，則產(chǎn)生在激勵器頻率fk下具有最大值的曲線，在此情形下，發(fā)射信號T和接收信號R具有預(yù)定相移Δφ。類似于關(guān)于差值形成描述的情形，在多個振蕩周期上的采樣電壓值Uii能夠被相加到一起，從而在柱狀圖中，對于每一個激勵器頻率 fk，僅僅統(tǒng)計了電壓值Σ Uii0可替代地，一個選擇是分別列出全部采樣電壓值U 。這里提出，一旦頻率搜索掃描結(jié)束，就啟動重新的頻率搜索掃描，因此連續(xù)地執(zhí)行頻率搜索掃描。以此方式，能夠快速地對于改變的過程條件做出反應(yīng)并且可振蕩單元的振蕩頻率能夠立即得到調(diào)節(jié)。可替代地，為此以在頻率搜索掃描中確定的激勵器頻率fk激勵可振蕩單元。然后例如替代的以確定的間隔或者根據(jù)請求來啟動重新的頻率搜索掃描。圖3示出用于確定激勵器頻率fk的柱狀圖，在此情形下發(fā)射信號T和接收信號R 具有預(yù)定相移Δφ。除了根據(jù)在圖2中描述的方法采樣的接收信號R，還示出在采樣之前的接收信號R。在對應(yīng)于預(yù)定相移Δφ的激勵器頻率fk處的最大值在兩條曲線中都是顯而易見的。然而，采樣接收信號R被更加尖銳地限定并且具有更高的最大值與基線比率。在這個柱狀圖中示出的接收信號R是用于膜振蕩器的。參考符號的列表R 接收信號T 發(fā)射信號Δφ 在發(fā)射信號和接收信號之間的相移fk 在頻率搜索掃描中包含的激勵器頻率Ak 具有頻率fk/最大電壓值的接收信號的幅度
8
Uii 在預(yù)期接收信號的極點(diǎn)時的時間點(diǎn)處采樣的接收信號的電壓值Uij 在預(yù)期接收信號的零點(diǎn)時的時間點(diǎn)處采樣的接收信號的電壓值，ClUii Uii與Ak之間的差值ClUij Uij與零之間的差值
權(quán)利要求
1.利用可振蕩單元確定和/或監(jiān)測介質(zhì)的至少一個物理過程變量的方法，其中所述可振蕩單元被相繼地以發(fā)射信號(T)的形式在所述可振蕩單元的工作范圍中的預(yù)定頻帶內(nèi)借助頻率搜索掃描來激勵，從而以一個接一個的離散的激勵器頻率(fk)振蕩，其中以接收信號(R)的形式接收所述可振蕩單元的相應(yīng)的振蕩，其中，經(jīng)由所述頻率搜索掃描探查所述激勵器頻率(fk)，在此情形下，所述可振蕩單元以所述發(fā)射信號(T)和所述接收信號(R) 之間具有預(yù)定相移(Δφ)的振蕩頻率振蕩，并且其中傳輸/接收單元激勵所述可振蕩單元以利用經(jīng)探查的振蕩頻率振蕩，或者其中，啟動隨后的頻率搜索掃描，其特征在于，通過在選定時間點(diǎn)離散地采樣所述接收信號(R)來探查在所述預(yù)定相移(Δφ)處的振蕩頻率，其中所述選定時間點(diǎn)依賴于在所述發(fā)射信號(T)和所述接收信號(R)之間的所述預(yù)定相移(Δφ)，并且參考它們的幅度來估計所述以離散的激勵器頻率(fk)采樣的所述接收信號(R)的電壓值Ui。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了估計所述接收信號(R)的采樣電壓值Ui,通過整流或者通過加上偏置電壓將所述接收信號(R)的負(fù)的部分轉(zhuǎn)換成正電壓值IUiI。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述接收信號(R)總是在所述發(fā)射信號(T)和所述接收信號(R)之間出現(xiàn)所述預(yù)定相移(Δφ)的情形下當(dāng)它通過極點(diǎn)時的時間點(diǎn)處被采樣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中至少一項所述的方法，其特征在于，對于所述預(yù)定相移(Δφ)達(dá)90°的情形，所述接收信號(R)總是當(dāng)所述發(fā)射信號⑴在出現(xiàn)所述預(yù)定相移(Δφ )的情形下經(jīng)過零點(diǎn)的時間點(diǎn)處被采樣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的方法，其特征在于，通過在所述電壓值IuiI的量值最大時確定所述激勵器頻率(fk)來估計所述接收信號 (R)的所述采樣電壓值Ui。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的方法，其特征在于，通過將在相等頻率(fk)的多個振蕩周期上采樣的所述電壓值IuiI的量值加到值 Σ IUi來估計所述接收信號(R)的所述采樣電壓值Ui,并且在所述激勵器頻率處相關(guān)聯(lián)的值Σ IUi最大時確定所述激勵器頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述接收信號(R)總是在所述發(fā)射信號(T)和所述接收信號(R)之間出現(xiàn)所述預(yù)定相移(Δφ)的情況下當(dāng)它通過零點(diǎn)和極點(diǎn)時的時間點(diǎn)處被采樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或者7所述的方法，其特征在于，對于所述預(yù)定相移(Δφ)達(dá)90°的情形，所述接收信號(R)總是當(dāng)在出現(xiàn)所述預(yù)定相移(Δφ)的情形下所述發(fā)射信號(T)通過零點(diǎn)時的時間點(diǎn)和當(dāng)所述發(fā)射信號(T)通過極點(diǎn)時的時間點(diǎn)處被采樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的方法， 其特征在于，所述接收信號的所述采樣電壓值仏” Uu是通過從彼此中減去兩個序列電壓值IuiiI、 Iuij各自的量值來估計的，所述兩個序列電壓值IUii |、IUij各自的量值在所述預(yù)定相移 (Δφ)處對應(yīng)于所述接收信號(R)在零穿越點(diǎn)處的電壓值的量值和在極點(diǎn)上的電壓值的量值，并且所述激勵器頻率被確定為當(dāng)差值Δυ= IuiiI-Iuij具有最大量值時的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的方法， 其特征在于，在相等頻率(fk)的多個振蕩周期上采樣的所述接收信號(R)的電壓值U 、Uu被如此估計使得在所述預(yù)定相移(Δφ)處對應(yīng)于極點(diǎn)位置的時間點(diǎn)處采樣的所述采樣電壓值IUii 的量值被加到值Umax，在所述預(yù)定相移(Δφ)處對應(yīng)于零穿越點(diǎn)位置的時間點(diǎn)處采樣的所述采樣電壓值IUijI的量值被加到值Uzct。，將所述值Umax和Uzct。彼此相減，并且當(dāng)差值A(chǔ)U = Ufflax-Uzero具有最大量值時確定所述激勵器頻率。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法， 其特征在于，依賴于所述可振蕩單元的特性來設(shè)定所述發(fā)射信號(T)和所述接收信號(R)之間的所述相移(Δφ)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法， 其特征在于，將所述發(fā)射信號(T)和所述接收信號(R)之間的所述相移(Δφ)設(shè)定在優(yōu)選地界于 70°和120°之間的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法， 其特征在于，所述物理測量變量是在容器中的介質(zhì)的預(yù)定填充水平、所述介質(zhì)的密度、粘度或者相界。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用可振蕩單元確定和/或監(jiān)測介質(zhì)的至少一個物理過程變量的方法，其中所述可振蕩單元被連續(xù)地以發(fā)射信號(T)的形式在所述可振蕩單元的工作范圍中的預(yù)定頻帶內(nèi)通過頻率搜索掃描激勵，以一個接一個的離散的激勵器頻率(fk)振蕩，其中所述可振蕩單元的相應(yīng)的振蕩被以接收信號(E[s1])的形式接收，其中，經(jīng)由所述頻率搜索掃描探查所述激勵器頻率(fk)，在此情形下，所述可振蕩單元以所述發(fā)射信號(T)和所述接收信號(R)之間具有預(yù)定相移的振蕩頻率振蕩，并且其中傳輸/接收單元激勵所述可振蕩單元利用經(jīng)確認(rèn)的振蕩頻率振蕩，或者其中，啟動隨后的頻率搜索掃描。本發(fā)明由包括以下內(nèi)容的特征表征通過在選定時間點(diǎn)離散地采樣所述接收信號(R)來探查在所述預(yù)定相移下的振蕩頻率，其中所述選定時間點(diǎn)依賴于在所述發(fā)射信號(T)和所述接收信號(R)之間的所述預(yù)定相移并且所述接收信號(R)的以離散的激勵器頻率(fk)采樣的電壓值Ui是通過參考它們的幅度來估計的。
文檔編號G01N11/10GK102472728SQ201080033109
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者馬丁·烏爾班 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司