HU223359B1 - Berendezés tartály elõre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére - Google Patents
Berendezés tartály elõre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére Download PDFInfo
- Publication number
- HU223359B1 HU223359B1 HU9903021A HUP9903021A HU223359B1 HU 223359 B1 HU223359 B1 HU 223359B1 HU 9903021 A HU9903021 A HU 9903021A HU P9903021 A HUP9903021 A HU P9903021A HU 223359 B1 HU223359 B1 HU 223359B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- membrane
- signal
- piezoelectric element
- vibration
- diaphragm
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 9
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013618 yogurt Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2966—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
- G01F23/2967—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves for discrete levels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Berendezés tartály előre meghatározott töltési szintjénekmeghatározására és/vagy megfigyelésére. A berendezés házat (1), egy, atartályba nyúló rezgőelemet, egy, peremén szilárdan a házba (1)befogott membránt (5), amelyre a rezgőelem van rögzítve, valamintelektromechanikus átalakítót tartalmaz. A találmány szerint aberendezés úgy van kiképezve, hogy a rezgőelem levegőben való rezgéseesetén – a rezgőelem mechanikus rezgési jóságának – példáulmegfelelő alak- és anyagkiválasztással biztosítható – növelésével,vagy – energiaveszteségek – például szimmetrikus felépítésrévén biztosítható – csökkentésével, vagy – az átalakító és amembrán közötti rezgésátvitel során fellépő energiaveszteségekkiküszöbölésével, vagy – a szerkezeti elemek számánakcsökkentésével, vagy – mechanikus feszültségek kiküszöbölésévelfr rezonanciafrekvencia és far antirezonanciafrekvencia között, az frrezonanciafrekvenciára vonatkoztatva 20%-nál nagyobb százalékoskülönbség van megvalósítva. ŕ
Description
Berendezés tartály előre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére. A berendezés házat (1), egy, a tartályba nyúló rezgőelemet, egy, peremén szilárdan a házba (1) befogott membránt (5), amelyre a rezgőelem van rögzítve, valamint elektromechanikus átalakítót tartalmaz.
A találmány szerint a berendezés úgy van kiképezve, hogy a rezgőelem levegőben való rezgése esetén
- a rezgőelem mechanikus rezgési jóságának - például megfelelő alak- és anyagkiválasztással biztosítható - növelésével, vagy
- energiaveszteségek - például szimmetrikus felépítés révén biztosítható - csökkentésével, vagy
- az átalakító és a membrán közötti rezgésátvitel során fellépő energiaveszteségek kiküszöbölésével, vagy
- a szerkezeti elemek számának csökkentésével, vagy
- mechanikus feszültségek kiküszöbölésével fr rezonanciafrekvencia és far antirezonanciafrekvencia között, az fr rezonanciafrekvenciára vonatkoztatva 20%nál nagyobb százalékos különbség van megvalósítva.
1. ábra
HU 223 359 B1
A leírás terjedelme 20 oldal (ezen belül 9 lap ábra)
HU 223 359 Β1
A találmány tárgya berendezés tartály előre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére, amely berendezés tartalmaz:
- házat,
- egy, a tartályba nyúló rezgőelemet,
- egy, peremén szilárdan a házba befogott membránt, amelyre a rezgőelem van rögzítve, valamint
- elektromechanikus átalakítót, amely az átalakítón lévő adójel függvényében a membrán rezgésbe hozatalára és annak rezgéseinek vételére és villamos vevőjellé való átalakítására alkalmasan van kiképezve.
A technika állásából ismertek olyan berendezések, amelyek egy, membránra rögzített és a tartályba nyúló rezgőelemet tartalmaznak. Rezgőelemként például egy, két vagy több, a membránra rögzített rezgőrúd szolgálhat. A membránt elektromechanikus átalakító segítségével rezgésbe hozzák, és az eredő rezgéseket felveszik és villamos vevőjellé alakítják át. A membrán rezgése a rezgőelemet is rezgésbe hozza. Amennyiben beépített állapotban a rezgőelem a tartályban lévő töltőanyaggal van lefedve, úgy annak rezgése csillapított rezgés. A berendezés rezgésfrekvenciája megváltozik, és megváltozik a rezgőelem rezgésamplitúdója is. Egy villamos vevőjelet egy kiértékelő áramkörbe vezetnek és kiértékelnek. A rezgésfrekvencia és/vagy rezgésamplitúdó egy előre meghatározott referenciaérték alá történő csökkenését egy kiértékelő áramkör segítségével felismerik és kijelzik, és/vagy kapcsolási folyamat kiváltására használják fel.
Az ilyen jellegű berendezéseket az ipar különböző területein alkalmazzák. így például a vegyiparban, az élelmiszeriparban vagy a víztisztítás területén az ilyen berendezések töltésiszinthatárérték-detektorokként kerülnek alkalmazásra. Ebben az esetben az ilyen berendezések például túltöltés esetén vagy szivattyú-üresjárás esetén védőberendezésként alkalmazhatók. A töltőanyagok, amelyekben egy ilyen berendezés üzem közben bemeríthető, különböző jellegű töltőanyagok lehetnek, például magukban foglalhatnak vizet, joghurtot, festéket, lakkokat, nagy viszkozitású töltőanyagokat, mint mézet vagy erősen habzó töltőanyagokat, mint például sört.
A DE 44 19 617 számú irat olyan, előre meghatározott töltési szint meghatározása és/vagy megfigyelésére szolgáló berendezést ismertet, amely tartalmaz:
- házat,
- két, a tartályba nyúló rezgőrudat,
- egy, peremén szilárdan a házba befogott membránt, amelyre a rezgőrudak egymástól távköznyire vannak rögzítve,
- a membránon elrendezett piezoelektromos geqesztőátalakítót, a membrán rezgésbe hozatalára, és
- a membránon elrendezett piezoelektromos vevő-átalakítót, amely a membrán rezgéseinek vételére és villamos vevőjellé való átalakítására szolgáló átalakító, ahol a membrán rezgései a rezgőrudakban hossztengelyükre merőleges ellentétes irányú rezgéseket gerjesztenek.
Ezen berendezés visszacsatoló áramkörrel van ellátva, amely bemeneti erősítőt, egy, a bemeneti erősítővel sorba kapcsolt fázistoló áramkört és egy, a fázistoló áramkörrel sorba kapcsolt végerősítőt tartalmaz. A visszacsatoló áramkör bemenetén üzem közben egy, a vevő-átalakító által felvett vevőjel van jelen, míg ezen visszacsatoló áramkör kimeneti jele a gerjesztőátalakítóra van vezetve.
Ezen berendezés esetén komplex rezgőrendszerről van szó, amely mechanikus rezgőrendszerből, elektromechanikus átalakítóból és visszacsatoló áramkörből tevődik össze. Az egyes komponensek nem teljes mértékben vannak egymástól villamosán és mechanikusan különválasztva. Mind elektromos, mind mechanikus csatolások megvalósulnak.
Ebből következően a vevőjel nemcsak a kívánt mérőjelet foglalja magában, amely a mindenkori mechanikus rezgőrendszer rezgésére vezethető vissza, hanem járulékos jeleket is, amelyek az előbbiekben említett csatolások révén keletkeznek.
Ez idáig nem volt lehetséges, hogy az ilyen jellegű berendezéseket nagy viszkozitású közegekben és víztartalmú vagy nyúlós habokban történő mérésekre alkalmazzák. Amennyiben az előre történő beállításokat úgy választották meg, hogy a berendezés ezen alkalmazások közül az egyik közegben kifogástalanul működött, úgy a másik közegben való alkalmazás során problémák merültek fel, például olyan jellegű problémák, hogy a vonatkozó közegben a mechanikus rezgőrendszer megbízható rezgésbe hozatala nem volt biztosítható.
A fázistoló áramkör által előállított fáziskülönbség például a rendszer rezonanciájának felel meg, amennyiben a rezgési rendszer levegőben rezeg. Amennyiben viszont a rendszer rezgési jósága valamilyen okból csökken, úgy ennek az a következménye, hogy a fáziskülönbség ezen rögzített értéke már nem létezik. Nincs olyan frekvencia, amelynél a mechanikus rezgőrendszer nullától eltérő amplitúdójú rezgéseket végezne, és a fáziskülönbség ezen rögzített értékkel rendelkezne. Ezen fáziskülönbség a visszacsatoló áramkör segítségével nem állítható be, így tehát hibás működés lép fel.
A rezgés jósági tényezője például akkor csökken, ha a mechanikus rezgőrendszer mozgása csillapítva van, például ha ezt viszkózus közegbe, vagy folyadéktartalmú vagy nyúlós habba merítjük be.
Az EP 0 875 739 számú európai szabadalmi bejelentésből olyan, tartály előre meghatározott töltési szintjének a meghatározására és/vagy megfigyelésére szolgáló berendezés ismert, amely tartalmaz:
- házat,
- két, a tartályba nyúló rezgőrudat,
- egy, peremén rögzítetten a házba befogott membránt, amelyre a rezgőrudak egymástól távköznyire vannak rögzítve,
- egyetlenegy, a membránon elrendezett, tárcsa alakú piezoelektromos elemet a membrán rezgésbe hozatalára, és a membrán rezgéseinek vételére és villamos vevőjellé való átalakítására, amely piezoelektromos elemen két azonos alakú elektród egy, egy membránsíkban elhelyezkedő tengelyhez képest szimmetrikusan van elrendezve, és ahol a membrán rezgései a rezgőrudakat hossz2
HU 223 359 Β1 tengelyükre merőleges, egymással ellentétes irányú rezgésbe hozzák.
A két azonos alakú elektród egy első és egy második vevőt képez. Az első és a második vevő között egy további elektród van elrendezve, amely adót képez. A piezoelektromos elem három, a három elektród mindenkor egyike által átfedett zónával rendelkezik. Egy első, az első vevő által átfedett zóna olyan polarizációs iránnyal rendelkezik, amely a piezoelektromos elem felületi normálisával párhuzamos, míg a két másik zóna olyan polarizációs iránnyal rendelkezik, amely az első zóna polarizációs irányával ellentétes. A berendezés ezek rezonanciájával történő rezgésbe hozatala érdekében az első vevő által felvett jel és a második vevő által felvett jel különbségét képezik, és ezt egy állandó érzékelőspecifikus értékkel jellemezhető fázistolásnak vetik alá, majd a fázisban eltolt jelet az adóra juttatják. Az egyes zónák eltérő polarizációs irányai miatt döntő szerepet játszik, hogy melyik jelet melyikből vonják le. Az első és a második vevő villamos csatlakozásainak véletlen elcserélése a berendezés működésképtelenségéhez vezet. Az ilyen berendezés előállítása során nagyon gondosan kell eljárni. A különböző polarizációs iránnyal rendelkező zónák miatt nagy ráfordítást igénylő piezoelektromos elemeket kell alkalmazni, és az előállítási folyamat során a különböző polarizációjú zónák között különbséget kell tenni, és a két azonos alakú vevő között is különbséget kell tenni, és ezeket helyesen kell csatlakoztatni. Ez nagy járulékos ráfordítást jelent, és hibaforrást képez.
A HU 214 532 folyadék és ömlesztett szilárd anyag szintjének érzékelésére szolgáló olyan mechanikus rezgőrendszert ismertet, amely egy membránból és legalább egy, a rezgést getjesztő és érzékelő mérőátalakítóból, valamint egy vagy több rezgőrúdból áll. A membrán pereménél rugalmasan van befogva, a rezgőrudak a membrán egyik oldalán vannak elrendezve. A mérőátalakítók a membránra felragasztott piezokerámia lapkákkal vannak megvalósítva.
A találmány révén megoldandó feladat, hogy tartály előre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére olyan berendezést hozzunk létre, amely széles körben alkalmazható, azaz számos különböző közegben alkalmazható.
A feladatban megfogalmazott nagy alkalmazási terület miatt lehetővé válik a berendezés nagy darabszámban való forgalmazása. Itt különösen előnyös, ha a berendezés egyszerű felépítésű, és kis ráfordítással állítható elő.
A feladat megoldására tartály előre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére olyan berendezést hoztunk létre, amely házat, egy, a tartályba nyúló rezgőelemet, egy, peremén szilárdan a házba befogott membránt, amelyre a rezgőelem van rögzítve, valamint elektromechanikus átalakítót tartalmaz, amely az átalakítón lévő adójel függvényében a membrán rezgésbe hozatalára és annak rezgéseinek vételére és villamos vevőjellé való átalakítására alkalmasan van kiképezve. A találmány szerint a berendezés úgy van kiképezve, hogy a rezgőelem levegőben való rezgése esetén
- a rezgőelem mechanikus rezgési jóságának - például megfelelő alak- és anyagkiválasztással biztosítható - növelésével, vagy
- energiaveszteségek - például szimmetrikus felépítés révén biztosítható - csökkentésével, vagy
- az átalakító és a membrán közötti rezgésátvitel során fellépő energiaveszteségek kiküszöbölésével, vagy
- a szerkezeti elemek számának csökkentésével, vagy
- mechanikus feszültségek kiküszöbölésével fr rezonanciafrekvencia és f^ antirezonanciafrekvencia között, az fr rezonanciafrekvenciára vonatkoztatva 20%-nál nagyobb százalékos különbség van megvalósítva.
A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakja úgy van kiképezve, hogy az elektromechanikus átalakító egyetlenegy, a membránon elrendezett homogén polarizált tárcsa alakú piezoelektromos elem, amelyen két azonos alakú elektród egy, membránsíkban fekvő tengelyhez képest szimmetrikusan van elrendezve, amelyik közül az egyik elektród adóként, a másik pedig vevőként van kiképezve.
Célszerű, ha a membrán és a piezoelektromos elem között tárcsa van elrendezve, amely a piezoelektromos elem merevségével lényegében azonos mechanikus merevségű anyagból van.
Egy további kiviteli alak szerint a membrán és a piezoelektromos elem között szteatitból való tárcsa van elrendezve.
A találmánynak egy további kiviteli alakja úgy van kiképezve, hogy a piezoelektromos elem membrán felé mutató oldalán testelektród van elrendezve, amely egy, a membránnal ellentétes oldalon elrendezett csatlakozóelektróddal villamosán vezetően van összekötve, amely csatlakozóelektród a membránsíkban fekvő tengelyhez képest szimmetrikusan van kiképezve.
Célszerű, ha az elektródok flexibilis vezetőlapereivel villamosán vezetően vannak összekötve.
Előnyös, ha a flexibilis vezetőlapon feszültségkorlátozásra szolgáló, felületszerelten ráforrasztott többrétegű varisztorok vannak elrendezve.
A találmánynak egy további kiviteli alakja úgy van kiképezve, hogy a rezgőelem két, egymástól távköznyire a membránra rögzített - a membrán rezgései által hossztengelyükre merőleges, egymással ellentétesen irányított rezgésekre gerjesztett - rezgőrúddal van ellátva, ahol egy, a membránsíkban elhelyezkedő, a rezgőrudakat összekötő egyenes vonal azon tengelyre merőlegesen helyezkedik el, amely tengelyhez képest az elektródok szimmetrikusan a membránon vannak elrendezve.
Egy további kiviteli alak úgy van kiképezve, hogy a házban szerelőhüvely van elrendezve, amely egy első, membrán felé mutató nyílással, valamint egy második, a membránnal ellentétes irányba mutató nyílással van ellátva, ahol az első nyílás a piezoelektromos elemmel van lezárva, és a második nyíláson a flexibilis vezetőlap van átvezetve.
Előnyös, ha a szerelőhüvelyen a flexibilis vezetőlap rögzítésére szolgáló rögzítőszerkezet van elrendezve.
HU 223 359 Β1
Célszerű, ha a szerelőhüvelynek és rögzítőszerkezetnek a membránnal ellentétes oldalán a házban csatlakozódugasz van elrendezve, amelyre a flexibilis vezetőlap erei villamosán vezetően vannak csatlakoztatva, és amely az erek érintkeztetését lehetővé tevő dugaszoló- 5 érintkezőkkel van ellátva.
A találmánynak egy további kiviteli alakja úgy van kiképezve, hogy visszacsatoló áramkörrel van ellátva, amelynek bemenetére üzem közben az elektromechanikus átalakító által vett vevőjel van vezetve, és amely- 10 nek kimenete üzem közben adójelet szolgáltató kimenet, ahol az adójel érzékelőspecifikus fázissal eltolt vevőjellel azonos, és amely üzem közben az elektromechanikus átalakítóra van kapcsolva, ahol a létrehozott érzékelőspecifikus fáziseltolás egy frekvenciatartomá- 15 nyon belül elhelyezkedő frekvenciájú bemeneti jelek számára megközelítően azonos mértékű, és ahol a frekvenciatartomány azon frekvenciák által van meghatározva, amelyekkel a berendezés a különböző közegekbe való bemerülése esetén rendelkezik. 20
Célszerű, ha az érzékelőspecifikus fáziseltolás azon fáziskülönbséggel azonos, amelynél a berendezés által felvett - az adójel és a vevőjel közötti fáziskülönbségnek az adójel frekvenciájától való függvényét különböző közegbe bemerített rezgőelemek számára képviselő 25 - görbék egymást metszik.
Azáltal, hogy az fr rezonanciafrekvencia és az far antirezonanciafrekvencia közötti, az fr rezonanciafrekvenciára vonatkoztatott százalékos különbség nagyobb, mint 20%, biztosítva van, hogy a berendezés széles al- 30 kalmazási területen legyen alkalmazható. A berendezés, ahogy az alábbiakban még részletesebben is ismertetjük, a víztől kezdve a nagy viszkozitású közegig, mint például méz vagy nagyon nyúlós habok, terjedően számos különböző közegben alkalmazható anélkül, 35 hogy a beállításon változtatásokat kellene eszközölni.
A találmányt és a további előnyöket egy előnyös kiviteli példa kapcsán rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesebben, ahol az azonos elemeket azonos hivatkozási jelekkel jelöltük, és a rajzon az 40
1. ábrán egy találmány szerinti berendezés hosszmetszetben, a
2. ábrán az 1. ábrán látható piezoelektromos elem membránnal ellentétes oldalának felülnézete, a 45
3. ábrán az 1. ábrán látható piezoelektromos elem hengeres köpenyfelülete, a
4. ábrán az 1. ábrán látható piezoelektromos elem membrán felé mutató oldalának felülnézete, az 50
5. ábrán az 1. ábrán látható, ház belsejében elrendezett szerkezeti elemek robbantott képe, a
6. ábrán egy flexibilis vezetőlap, a
7a. ábrán a mérőjel amplitúdója, a 55
7b. ábrán a mérőjel fázisa, a
8a. ábrán egy járulékos jel amplitúdója, a
8b. ábrán a járulékos jel fázisa, a
9a. ábrán egy vevőjel amplitúdója, a
9b. ábrán a vevőjel fázisa, a 60
10. ábrán a vevőjel fázisa különböző közegekbe bemerített rezgőrudak esetén a frekvencia függvényében, a
11. ábrán a vevőjel frekvenciája a rezgőrudak bemerülési mélységének függvényében különböző közegek esetén, a
12. ábrán egy visszacsatoló áramkör blokkvázlata, és a
13. ábrán a 12. ábra szerinti visszacsatoló áramkörnek egy kiviteli alakja látható.
Az 1. ábrán tartály töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére szolgáló, találmány szerinti berendezésnek egy előnyös kiviteli alakja látható.
A berendezés hengeres 1 házzal van ellátva, amelynek külső hengeres köpenyfelületén 3 menet van kiképezve, amelynek segítségével a berendezés az előre meghatározott töltési szint magasságában egy, az 1. ábrán nem szereplő tartályban elrendezett nyílásba csavarható be. Más rögzítési módok is alkalmazhatók például perem segítségével.
Az 1 ház a tartályba mutató végén egy, peremén szilárdan az 1 házba befeszített 5 membrán segítségével van lezárva. Az 5 membránon egy, a tartályba nyúló rezgőelem van rögzítve. Ezen rezgőelem a bemutatott kiviteli példa esetén két, egymástól távköznyire az 5 membránra rögzített és a tartályba nyúló 7,9 rezgőrudat tartalmaz.
Az 5 membránon elektromechanikus átalakító van elrendezve. A bemutatott kiviteli példa esetén ez egyetlenegy piezoelektromos 11 elemként van kiképezve. A 2. ábra a piezoelektromos 11 elem membránnal ellenkező oldalának felülnézetét, a 3. ábra annak hengeres köpenyfelületét és a 4. ábra all elem membrán felé mutató oldalának felülnézetét mutatja.
A piezoelektromos 11 elem a piezoelektromos 11 elemen lévő S adójel függvényében az 5 membrán rezgésbe hozatalára és annak rezgéseinek vételére és villamos E vevőjellé való átalakítására szolgál.
A piezoelektromos 11 elem tárcsa alakú, és homogén polarizációval rendelkezik. A polarizáció iránya az 5 membrán felületi normálisával párhuzamos.
A piezoelektromos 11 elem egy, polarizációs irányban mérhető feszültségkülönbség függvényében vastagságát változtatja. Amennyiben váltakozó feszültség van jelen, úgy a vastagság oszcillál. Amennyiben a vastagság növekszik, úgy a piezoelektromos 11 elem átmérője csökken. A vastagság csökkenésével pedig az átmérő megfelelően növekszik.
A piezoelektromos 11 elem ezen rezgési tulajdonságai miatt egy feszültségkülönbség a berendezésbe beépített állapotban az 5 membrán behajlásához vezet.
Amennyiben feszültségkülönbség lép fel, amely a piezoelektromos 11 elemen önmagában véve az átmérő megnagyobbodásához vezet, úgy a behajlás középpontja, azaz a rögzítőfelületre húzott merőlegeseknek legalább egy metszéspontja a piezoelektromos 11 elemnek a membrán felé mutató oldalán helyezkedik el. Amennyiben olyan feszültségkülönbség van jelen, amely a piezoelektromos 11 elemnél önmagában véve csökkentett átmérőhöz vezet, úgy a behajlás középpontja annak a membránnal ellentétes oldalán helyezkedik el.
HU 223 359 Β1
Amennyiben a piezoelektromos 11 elemre váltakozó feszültséget kapcsolunk, úgy az 5 membrán olyan rezgéseket végez, amelyeknek rezgési amplitúdója az 5 membrán középpontjában helyezkedik el.
Az 5 membránon elrendezett 7, 9 rezgőrudak az 5 membrán rezgéseinek hatására a hossztengelyükre merőlegesen ellentétes irányú rezgéseket végeznek. A 7, 9 rezgőrudak kilengése az 1. ábrán nyilakkal van jelölve. Ezen ellentétes irányítottság miatt a 7, 9 rezgőrudak által az 5 membránra kifejtett váltakozó erők egymást kioltják. Ezáltal a befogás mechanikus igénybevétele jelentéktelen, és az 1 házra való rezgésenergia-átvitel nem valósul meg.
A piezoelektromos 11 elemen két, azonos alakú elektród van elrendezve. Az elektródok egyike 13 adóként működik. A 13 adóra kapcsolt váltakozó feszültség az 5 membránt rezgésbe hozza. A másik elektród 15 vevőként szolgál. Az 5 membrán rezgése 15 vevőn levehető E vevőjelet állít elő.
A 13 adó és a 15 vevő egy, a membrán síkjában lévő 17 tengelyhez képest szimmetrikusan van elrendezve. A 17 tengely a piezoelektromos 11 elem körfelülete egy átlójának felel meg.
A piezoelektromos 11 elem membrán felé mutató oldalán a 4. ábrán látható 19 testelektród van elrendezve.
Amennyiben az 1 ház és az 5 membrán villamosán vezetőképes anyagból vannak és villamosán vezetően a testpotencíállal vannak összekötve, úgy elegendő, ha a piezoelektromos 11 elem az 5 membránra vezetőképes ragasztóanyaggal van felragasztva vagy az 5 membránra rá van forrasztva. Ezáltal egyidejűleg a 19 testelektród csatlakoztatását és az 5 membrán és a piezoelektromos 11 elem közötti, rezgésgerjesztésre szolgáló mechanikus összeköttetést hoztunk létre.
Amennyiben viszont az 1 ház nemvezető anyagból, például műanyagból van, vagy amennyiben biztonságtechnikai okokból a piezoelektromos 11 elem és az 5 membrán, illetve az 1 ház között nem hozható létre vezető összeköttetés, úgy a 19 testelektród csatlakoztatását más módon kell megvalósítani. A berendezés alkalmazási területétől és az alkalmazási országtól függően más-más előírások érvényesek. Egy gyakori, számos országban és sok alkalmazási területen támasztott követelmény, hogy a berendezés elektronikája - a piezoelektromos 11 elem elektromos csatlakoztatását magában foglalva - és az 1 ház között galvanikus szétválasztást kell megvalósítani.
Amennyiben biztonságtechnikai okokból az 1 ház, illetve az 5 membrán és a piezoelektromos 11 elem között villamosán vezető összeköttetést nem szabad létrehozni, úgy az 5 membrán és a piezoelektromos 11 elem közé szigetelőből való 31 tárcsát kell beiktatni. Egy ilyen jellegű 31 tárcsa az 5. ábrán látható robbantott képen van bemutatva. Alapvetően számos különböző szigetelőanyag alkalmazható. Vizsgálatok viszont azt mutatták ki, hogy különösen jó rezgésátviteli tulajdonságok, különösen kis teljesítményveszteségek akkor érhetők el, ha olyan anyagot alkalmazunk, amelynek mechanikus merevsége hozzávetőlegesen a piezoelektromos 11 elem mechanikus merevségének felel meg. Az egymással korreláló mennyiségek, mint rugalmassági modulus, kompressziós modulus, hajlítási merevség, valamint nyomó- és húzószilárdság, mindenkor jellemzőek az anyag merevségét tekintve. Amennyiben a 31 tárcsa merevsége kisebb, mint a piezoelektromos 11 elem merevsége, úgy a rezgésgerjesztésre rendelkezésre álló energiának egy része veszteségbe menne, mivel a 31 tárcsa a merevebb piezoelektromos 11 elem révén deformálódna. Amennyiben a 31 tárcsa merevsége nagyobb, mint a piezoelektromos 11 elem merevsége, úgy a 31 tárcsa a piezoelektromos 11 elem rezgését akadályozza, és a rezgési energia szintén veszteségbe menne.
Különösen jó eredményeket szteatitból való 31 tárcsával értünk el. A szteatit olyan anyag, amelyet talkumból és vízből álló pasztából sajtolás és szinterezés révén nyernek. Az energiamérleg vonatkozásában jó eredmények biztosíthatók szilícium-oxid-alapú porcelánokkal is. Ezenkívül merevségük miatt alkalmazhatók 30-50%-ban üvegszállal erősített műanyagok, mint például poliéter-éterketon (PEEK) vagy poliéterimid (PEI). Ezen anyagok viszont csak a mindenkori üvegszál-erősítésű műanyag üvegátmeneti hőmérséklete alatti hőmérsékleten alkalmazhatók, ami azon területet, amelyen a berendezés alkalmazható, korlátozza. Alumínium-oxid-alapú kerámia ezzel szemben rendszerint kevésbé alkalmas, mivel alumínium-oxid-alapú kerámiával kapcsolatban vastagabb piezoelektromos elemeket kell alkalmazni. A vastagabb piezoelektromos elemek pedig kisebb kapacitásokkal rendelkeznek, ami az utánkapcsolt elektronika szempontjából hátrányosan hat.
Ezt például a rugalmassági modulusok összehasonlításával szemléltetjük. Ólom-cirkónium-titanátból (PZT kerámia) álló piezoelektromos 11 elem rugalmassági modulusa tipikusan kb. 140 x 1(P N/mm2. A szteatit rugalmassági modulusa hozzávetőleg 100 xlO3 N/mm2. Ezzel szemben alumínium-oxid-kerámiák rugalmassági modulusa 300 χ 103 N/mm2 értéket is elér.
A találmány szerint a 19 testelektród vezetően a membránnal ellentétes oldalon elrendezett 21 csatlakozóelektróddal van összekapcsolva. Ez előnyösen azzal biztosítható, hogy a 19 testelektródot képező vezetőképes réteg legalább egy 23 helyen a piezoelektromos 11 elem hengeres 25 köpenyfelületen keresztül a szemben lévő membránoldalig terjed, ahol 21 csatlakozóelektródként folytatódik. A 2. ábrán bemutatott kiviteli példa esetén két, egymással átlósan szemben lévő 23 hely van kiképezve. A 21 csatlakozóelektród a membránsíkban fekvő 17 tengelyhez képest szimmetrikusan van elrendezve, és a 13 adó és a 15 vevő között helyezkedik el. A 21 csatlakozóelektród kiszélesített átlóként van kiképezve.
Ezen elrendezés révén biztosítható, hogy a 19 testelektród a 21 csatlakozóelektródon keresztül a piezoelektromos 11 elem membránnal ellentétes oldalán villamosán csatlakoztatható legyen. Ez a találmány szerinti berendezések előállítása során jelentős előnyöket nyújt. Mivel mind a három elektród villamos csatlakoztatása mindenkor a piezoelektromos 11 elem azonos oldalán van megvalósítva, megfelelő hordozókon nagy szériatételekben rendezhetők el és egyidejűleg munkál5
HU 223 359 Β1 hatók meg. Ennek során a piezoelektromos 11 elemek megfordítása vagy kivétele nem szükséges.
Villamos csatlakoztatáshoz előnyösen három 29 eret tartalmazó, a 6. ábrán bemutatott flexibilis 27 vezetőlap van kiképezve. Ez egyetlenegy művelettel a három elektródra ráforrasztható. Ezáltal az elektródok a flexibilis 27 vezetőlap 29 ereivel villamosán vezetően vannak összekötve. Mivel a felépítés a 13 adó és 15 vevő vonatkozásában teljesen azonos, úgy a 13 adó és 15 vevő összetévesztése miatti hibás szerelés kizárt. A 21 csatlakozóelektród csatlakoztatását tekintve sem léphet fel hiba, mivel ezen 21 csatlakozóelektród a két másik elektród közötti pozíciója révén egyértelműen ki van tüntetve.
Biztonságtechnikai okokból előnyösen mind a 13 adó, mind a 15 vevő egy-egy, mind pozitív, mind negatív feszültségeket korlátozó elemen keresztül testre van kötve. Ezek előnyösen többrétegű varisztorokként vannak kiképezve, amelyek kis méretüknek köszönhetően a flexibilis 27 vezetőlapon vannak elrendezve. Előnyösen felületszerelt SMD többrétegű 28 varisztorokat alkalmazhatunk, amelyek gépi úton a flexibilis 27 vezetőlapra felületszerelés révén ráforraszthatók.
A találmány szerinti berendezés előállítása során első lépésben a piezoelektromos 11 elemet a 31 tárcsára ragasztjuk. Ahogy az 5. ábrán bemutattuk, a 31 tárcsa kismértékben nagyobb átmérővel rendelkezik, mint a piezoelektromos 11 elem. A 31 tárcsa ezért szabad, külső gyűrű alakú 33 peremmel rendelkezik. Egy következő műveletben a flexibilis 27 vezetőlapot a 13 adóhoz, a 15 vevőhöz és a 21 csatlakozóelektródhoz csatlakoztatjuk. Ezt előnyösen gépi úton végrehajtott forrasztó művelettel valósítjuk meg, amelynek során előnyösen egy egész tételt flexibilis 27 vezetőlappal látunk el és forraszfürdőn húzunk át.
Lényegében henger alakú 35 szerelőhüvelyt alkalmazunk, amelyet az 5. ábra szemléltet. Beépített állapotban a 35 szerelőhüvely az 1 házban van elrendezve, és első, membrán felé mutató 37 nyílással, valamint második, a membránnal ellenkező irányba mutató 39 nyílással van ellátva.
Az előállítás során a 35 szerelőhüvelyt egy, a membrán felé mutató 37 nyílást határoló, gyűrű alakú homlokfelülettel a 31 tárcsa 33 peremére rögzítjük, például ragasztás útján. így a 37 nyílást a piezoelektromos 11 elem lezátja. Az 5. ábrán nem látható flexibilis 27 vezetőlap a második, a membránnal ellentétes irányba mutató 39 nyíláson át van vezetve, és az 1 házban van elrendezve.
A flexibilis 27 vezetőlap rögzítésére 41 rögzítőszerkezet szolgál. Ez az 5. ábrán bemutatott kiviteli példa esetén egy 43 tartó, amely két csappanó- 45 horoggal van ellátva, amelyeknek segítségével a 35 szerelőhüvelyre rápattintható. A 35 szerelőhüvely két, egymással átlósan szemben lévő, a 39 nyílás peremén kiképzett 47 hátrametszéssel van ellátva, amelyekbe a csappanó45 horgok bepattannak.
A 43 tartóhoz a membránnal ellentétes oldalán hengeres 49 rúd van hozzáalakítva, és a flexibilis 27 vezetőlap hosszirányban annak közepén kör alakú 51 nyílással van ellátva. Rögzítés céljából a flexibilis 27 vezetőlapot a 41 rögzítőszerkezetre rátűzzük oly módon, hogy a 49 rúd az 51 nyíláson áthaladjon.
A 35 szerelőhüvely és a 41 rögzítőszerkezet membránnal ellentétes oldalán az 1 házban 53 csatlakozódugasz van elrendezve. Erre a flexibilis 27 vezetőlap 29 erei villamosán vezetően vannak csatlakoztatva. Az 53 csatlakozódugasz az 5. ábrán nem látható dugaszolóérintkezőkkel van ellátva, amelyeken keresztül a 29 erek felülről az 5. ábrán 55 nyíllal jelölt irányból érintkeztethetők.
A 41 rögzítőszerkezeten két további, a membránnal ellentétes irányba mutató csappanó- 57 horog van kiképezve. Az 53 csatlakozódugasznak a membrán felé mutató végén megfelelő 59 hátrametszések vannak kiképezve, amelyekbe a csappanó- 57 horgok az 53 csatlakozódugasznak a 35 szerelőhüvelyre rögzített 41 rögzítőszerkezetre való felhelyezése során bepattannak.
Az 5. ábrán bemutatott szerkezeti elemek: a 31 tárcsa, a piezoelektromos 11 elem, a 35 szerelőhüvely, a 41 rögzítőszerkezet, az 53 csatlakozódugasz és a 6. ábrán bemutatott flexibilis 27 vezetőlap egy szerkezeti egységet képeznek, amely kompletten előre összeszerelhető, és kész szerkezeti egységként az 1 házba bejuttatható és ott rögzíthető. A rögzítés például oly módon valósítható meg, hogy a ház belsejébe mutató membránfelületre ragasztóanyagot viszünk fel, és a szerkezeti egységet a 31 tárcsával előremutatóan az 5 membránhoz hozzászorítjuk.
Ennek során a szerkezeti egységnek az 1 házban való orientálását oly módon választjuk meg, hogy egy képzeletbeli, a membránsíkban elhelyezkedő egyenes, a 7, 8 rezgőrudakat összekötő vonal azon 17 tengelyre merőlegesen helyezkedjen el, amely 17 tengelyhez képest az elektródok a membránon szimmetrikusan vannak elrendezve. Ezáltal biztosítjuk, hogy gyakorlatilag olyan rezgéskomponens nem keletkezik, amely a 7, 8 rezgőrudak olyan síkban való kitéréséhez vezetne, amelyben a 7, 8 rezgőrudak egyensúlyi helyzetben helyezkednek el, tehát a kívánt kitérésre merőleges rezgéskomponens.
A 15 vevőn keresztül rendelkezésre álló E vevőjel A amplitúdóval és ΔΦ fázissal rendelkezik. A ΔΦ fázis az E vevőjel és a 13 adón lévő S adójel közötti fáziskülönbséget jelöli.
Az A amplitúdó annál nagyobb, minél nagyobb a 7, 8 rezgőrudak mechanikus rezgésamplitúdója. Ezen tényt kihasználva a berendezést előnyösen azok fr rezonanciafrekvenciáján működtetjük. fr rezonanciafrekvencia esetén a mechanikus rezgésamplitúdó maximális értékű.
Amennyiben ideális rezgőelemet és harmonikus oszcillátort tartalmazó rendszert vizsgálunk meg, úgy annak rezgésamplitúdója a rezgésfrekvenciától függően egyetlenegy maximummal rendelkezik. A geijesztett rezgés és az oszcillátor rezgése közötti fáziskülönbség ezen maximum tartományában 180°-os fázisváltozással jellemezhető. Rezonanciafrekvencia esetén a rezgésamplitúdó maximális, és a fáziskülönbség 90°.
Azonos fizikai alapelven alapulva a jelen berendezés esetén is rezonanciaesetben az S adójel és az E vevőjel között fix fázisösszefüggés áll fenn. A fáziskü6
HU 223 359 Β1 lönbség fix értéke a berendezés mechanikus és elektromos rezgéstulajdonságaitól függ. Mérések azt mutatták, hogy az értékek rendszerint +60°, illetve -60° és +90°, illetve -90° közötti tartományba esnek. Az előjelek a fázishelyzet meghatározásához alkalmazott vonatkoztatási pont definíciójából adódnak.
Annak érdekében, hogy egy ilyen berendezést fj. rezonanciafrekvenciájához közeli rezgésekbe hozzuk, visszacsatoló áramkör van elrendezve, amely a villamos S adójel és az E vevőjel között meglévő fáziskülönbséget egy meghatározott állandó ΔΦΚ értékre szabályozza.
Harmonikus oszcillátor esetén a csillapítás, vagy a rezgés jósági tényezőjének csökkentése a rezonanciaesetben mérhető maximális amplitúdó csökkentéséhez vezethet. A fázis ilyen esetben a frekvencia függvényében nem ugrásszerűen, hanem folyamatosan növekszik, éspedig annál lassabban, minél nagyobb a csillapítás, illetve a rezgés jósági tényezőjének csökkenése. Összességében viszont nagyon nagy csillapítás esetén is összesen 180°-os fázisváltozás valósul meg, és rezonanciafrekvencián 90°-os fáziskülönbség áll fenn. A fáziskülönbség fix, és a rezonanciának megfelelő 90°-os értéke mindenkor létezik, és a rezonanciafrekvencián ezt feltételezzük.
Az ideális oszcillátortól eltérően a fentiekben megadott berendezés esetén a piezoelektromos 11 elem, a 13 adó, a 15 vevő és a mechanikus rezgőrendszer között villamos és mechanikus jellegű csatolások valósulnak meg.
A mechanikus csatolások, mint amilyenek például mechanikus feszültségek miatt léphetnek fel, az ismertetett berendezésnél elhanyagolhatóan kicsik, és ezért az alábbiakban ezeket nem vesszük figyelembe.
Az elektromos csatolások a 13 adó és a 21 csatlakozóelektród között, a 15 vevő és a 19 testelektród között, a 15 vevő és a 21 csatlakozóelektród között, valamint a 13 adó és a 15 vevő között lépnek fel. Ezeket helyettesítő kapcsolási rajz alakjában a mindenkori elektródokat összekötő kapacitások segítségével jelölhetjük.
Ezen kapacitív csatolásnak az a hatása, hogy a 15 vevőn O-tól eltérő jel akkor is jelen van, ha a 7,8 rezgőrudak szilárdan be vannak fogva, és az 5 membrán mechanikus mozgást nem hajt végre. Ekkor a 13 adó és a 15 vevő között megvalósuló villamos csatolás nyilvánvalóan a legnagyobb hányadot biztosítja.
A 15 vevőn lévő E vevőjel két komponensből tevődik össze, éspedig EM mérőjelből és egy járulékos, a villamos csatolásra visszavezethető Ee] jelből. E=EM+Eel.
Az Em mérőjel a mechanikus rezgőrendszer rezgésén alapul, és frekvenciától függő AM(f) amplitúdóval és frekvenciától függő ΔΦΜ(ί) fázissal rendelkezik.
A 7a. ábrán az EM mérőjel AM(f) amplitúdója és a 7b. ábrán a ΔΦΜ(ί) fázisa f frekvenciától való függvényében látható. A görbék számítás útján, például szimulációs számítások segítségével, például végeselem-módszert alkalmazó számítások segítségével határozhatók meg.
A görbék kísérleti úton is kimérhetők oly módon, hogy a 13 adót frekvenciagenerátorra csatlakoztatjuk, és a 7, 9 rezgőrudak rezgésének fázisát és amplitúdóját a frekvenciagenerátor frekvenciájának függvényében például lézervibrométer (rezgésmérő) segítségével határozzuk meg.
A két 7a., 7b. ábrán a mindenkor folyamatos vonal szabadon rezgő berendezésnek, míg a szaggatott vonal erősen csillapított rezgésű berendezésnek felel meg. A mérőjel AM(f) amplitúdója és ΔΦΜ(ί) fázisa is mindkét esetben harmonikus oszcillátorra jellemző, a fentiekben már ismertetett görbével jellemezhető.
A járulékos Eel jel lényegében állandó Ael amplitúdóval és lényegében állandó ΔΦ6ι fázissal rendelkezik. A fázis alatt ebben az esetben is a villamos E jel mindenkori komponensének a villamos S adójelhez viszonyított fáziseltolását értjük.
A 8a. ábrán látható folyamatos vonal az Ael amplitúdót és a 8b. ábrán látható folyamatos vonal a járulékos Eel jel ΔΦβ| fázisát az f frekvencia függvényében jelöli. Ezen görbék szintén szimulációs számítások révén határozhatók meg. Kísérlet segítségével ezen görbéket úgy nyerhetjük, hogy egy nem polarizált piezoelektromos elemet alkalmazunk. Ezen elemnél adójel segítségével semmiféle mechanikus mozgást nem hozunk létre, és az E jel ennek következtében a villamos csatolásra visszavezethető járulékos Eel jelnek felel meg. Ez oszcilloszkóp segítségével méréssel határozható meg.
A járulékos Eel jel Ae, amplitúdója és ΔΦβ1 fázisai a mindenkori berendezés mechanikus felépítésével és villamos tulajdonságaival egyértelmű összefüggésben állnak. A bemutatott kiviteli példa esetén a járulékos Eet jel 180°-os fázissal rendelkezik.
A 9a. ábra az E jel A(f) amplitúdóját és a 9b. ábra annak ΔΦ(ί) fázisát mutatja. A két görbe az E jel fentiekben leírt két komponensének fázis- és amplitúdóhű összegzéséből adódik.
Ε = ΑΜβ*ΔΦΜ + Αβ1β·ΔΦ':Ι
Mindkét görbe négy-négy I, II, III, IV tartománnyal rendelkezik, amelyeket az alábbiakban erősen leegyszerűsítve ismertetünk.
A szélső I és IV tartományokban a járulékos Ee) jel a nagyobb Ae| amplitúdóval rendelkezik, és így domináns. Az eredő ΔΦ fázis így lényegében a járulékos jel ΔΦβ1 fázisának felel meg.
Az I és II tartományokban a jelek ellentétes fázisúak. Az I tartományban az A amplitúdó csökkenő, a felső tartományhatáron 0-val egyenlő. Ezen az alábbiakban far antirezonanciafrekvenciának nevezett frekvencián az Em mérőjel és a járulékos Eel jel azonos amplitúdóval és ellenkező fázissal rendelkezik. AII tartományban az A amplitúdó ismét növekvő. AIII és IV tartományokban a két jel azonos fázisú, és így összeadódnak. Az A amplitúdó fr rezonanciafrekvencián, amely a II és III tartományok közötti határon helyezkedik el, maximummal rendelkezik, és nagyobb frekvenciák irányában folyamatosan csökken.
A ΔΦ fázis az I tartományban 180°, a II tartományban 0° és a III és IV tartományokban ismét 180°.
Abban az esetben, ha a mechanikus rezgőrendszer csillapított, úgy a mérőjel AM(f) amplitúdója és ΔΦΜ(ί) fázisa a 7a. és 7b. ábrákon szaggatottan ábrázolt görbé7
HU 223 359 Β1 vei jellemezhető. Az AM(f) amplitúdó a frekvenciával lényegesen lassabban emelkedik vagy süllyed, és lényegesen kisebb maximális értékkel rendelkezik. A ΔΦΜ(ί) fázis nem rendelkezik fázisugrással, hanem a frekvenciával folyamatosan nő. Minél nagyobb a csillapítás, annál kisebb az amplitúdó maximális értéke, és annál kisebb a fázis emelkedése. A ΔΦΜ(ί) fázis viszont aszimptotikusan mindig a 0° és 180° értékeket éri el, és rezonanciafrekvencián 90°-os. A járulékos Eel jel változatlan marad.
A két komponens amplitúdó- és fázishű szuperponálásából adódó E vevőjel A(f) amplitúdója és ΔΦ(ί) fázisa az elsőként említett esettől, amelynél a rezgés jósági tényezője nem csökkent, lényegesen eltér. Az A(f) amplitúdó maximumai kevésbé meghatározóak, és a ΔΦ(ί) fázis a két, mindenkor 180°-os, egymással ellentétes fázisugrás helyett két ellenkező irányú folyamatos fázisváltozással jellemezhető. A maximális fáziskülönbség lényegesen kisebb, mint 180°. A rendszer csillapításától függően ez akár 90°-nál is kisebb.
Amennyiben például habban vagy viszkózus közegben a mechanikai rezgőrendszer csillapítása vagy a rendszer rezgési jóságának más jellegű csökkenése tapasztalható, úgy az elektromos adójel és az elektromos E jel közötti ΔΦ fáziskülönbség a frekvenciától függően ugyan még mindig két, egymással ellentétes folyamatos fázisváltozással jellemezhető, a maximális fáziskülönbség viszont nagyon kicsi lehet. A maximális fáziskülönbség annál kisebb, minél kisebb az fr rezonanciafrekvencia és az f^ antirezonanciafrekvencia közötti különbség.
Összehasonlítható jelelemzések az 1-6. ábrákon bemutatott, találmány szerinti berendezéstől eltérő berendezéseknél is végrehajthatók, amelyek rezgőelemet és elektromechanikus átalakítót tartalmaznak. Vizsgálatok azt mutatták, hogy a rezonanciafrekvencia és az antirezonanciafrekvencia közötti százalékos különbség a különböző közegekre jellemző, amely közegekben a berendezés kifogástalanul alkalmazható. Ebben az esetben kiderült, hogy legalább 20%-os különbség elegendő annak biztosítása érdekében, hogy a berendezés gyakorlatilag az összes alkalmazáshoz felhasználható legyen. A százalékos különbség az fr rezonanciafrekvencia és az far antirezonanciafrekvencia közötti különbségnek az fr rezonanciafrekvenciára vonatkoztatott értékét jelenti. Az összes fent említett közegben azonos berendezés alkalmazható anélkül, hogy változtatásokat vagy a közegre vonatkozóan speciális beállításokat kellene végrehajtani.
A berendezés rezonanciafrekvenciája és antirezonanciafrekvenciája közötti százalékos különbség a fentiekben leírtak szerint mérhető, és a berendezés úgy optimalizálható, hogy nagyobb százalékos különbséggel rendelkezzen. Ezen különbség növelésére az alábbi intézkedések alkalmasak:
a) a rezgőelem mechanikus rezgési jóságának növelése például megfelelő alakkiválasztással és anyagkiválasztással,
b) energiaveszteségek csökkentése például szimmetrikus felépítéssel,
c) a rezgésnek az átalakítóról a membránra vagy fordítva történő átvitele során fellépő energiaveszteségek kiküszöbölése,
d) a szerkezeti elemek számának csökkentése, és
e) mechanikus feszültségek kiküszöbölése.
Az 1-6. ábrákon bemutatott, találmány szerinti berendezésnek az az előnye, hogy egyetlenegy piezoelektromos 11 elem alkalmazásának köszönhetően - amelyet vagy közvetlenül vagy annak merevsége miatt optimálisan hozzáigazított anyagból való 31 tárcsa közbeiktatásával alkalmazunk - gyakorlatilag mechanikus feszültségek nem lépnek fel, amelyek az fr rezonanciafrekvencia és az far antirezonanciafrekvencia közötti különbség csökkenéséhez vezetnének.
Ezenkívül a 13 adó és 15 vevő szimmetriája és a homogén polarizált piezoelektromos 11 elemen való elrendezése azt biztosítja, hogy a járulékos Eel jel Ae, amplitúdója az Em mérőjel ÁM amplitúdójához képest nagyon kicsi. A 21 csatlakozóelektródnak a 13 adó és a 15 vevő közötti szimmetrikus elrendezése a 13 adó és a 15 vevő közötti elektromos csatolás további csökkenéséhez és így a járulékos Eel jel Ae) amplitúdójának további csökkenéséhez vezet.
Ennek megfelelően a találmány szerinti berendezés az fr rezonanciafrekvencia és az f^ antirezonanciafrekvencia között nagy különbséggel jellemezhető. A öf=(fr-far)/fr* 100 arány - az fr rezonanciafrekvencia és az fj,. antirezonanciafrekvencia közötti különbségnek az fr rezonanciafrekvenciára vonatkoztatott értéke - levegőben akár 40%-ot is elér. A maximális ΔΦ fáziskülönbség levegőben 180°. A 7, 8 rezgőrudaknak viszkózus habba vagy nagy viszkozitású közegbe való bemerülése során a töltőanyag tulajdonságai miatt a fentiekben leírt folyamat következik be, amely szerint a maximális ΔΦ fáziskülönbség csökken.
A 10. ábrán ezen berendezés fr rezonanciafrekvenciájának közelében lévő frekvenciák esetén a ΔΦ fáziskülönbség függvényét mutatja, ahol a rombusz alakú jelölésekkel ellátott görbe akkor keletkezik, ha a berendezés levegőben rezeg. A négyzet alakú jelölésekkel ellátott görbe akkor keletkezik, ha a 7, 9 rezgőrudak vízbe vannak bemerítve, míg a háromszög alakú jelölésekkel ellátott görbe akkor keletkezik, ha a 7, 9 rezgőrudak 1000 mPa s viszkozitású folyadékba vannak bemerítve, és a keresztekkel jelölt görbe akkor adódik, ha a 7, 9 rezgőrudak 5000 mPa s viszkozitású folyadékba vannak bementve. A levegőben való rezonanciafrekvenciát frl-gyel, a vízben mérhető rezonanciafrekvenciát frrel jelöltük.
A levegőben és vízben történő problémamentes alkalmazások esetén a maximális fáziskülönbség 180°. A berendezés találmány szerinti felépítése miatt az 1000 mPa s viszkozitású folyadékban a maximális fáziskülönbség még kb. 160°, míg az 5000 mPa s viszkozitású folyadékban még hozzávetőleg 120°. További, a
10. ábrán nem szereplő méréseknél, amelyeknél a 7, 9 rezgőrudak habba voltak bemerítve, a hab viszkozitásától függően hasonlóan nagy vagy akár még nagyobb maximális fáziskülönbségeket mutattak ki. így például viszkózus hab esetén a maximális fáziskülönbség hoz8
HU 223 359 Β1 závetőleg azonos értékű, mint azon fáziskülönbség, amelyet 5000 mPas viszkozitású közegben mértünk.
így tehát egyetlenegy érzékelőspecifikus Á<bR fáziskülönbség adható meg, amelyet az S adójel és az E vevőjel között kell beállítani, hogy a berendezés különböző közegekben legyen alkalmazható, amelyeknek viszkozitása, illetve nyúlóssága nagy tartományba esik, és kis értékektől kezdődően nagy értékekig terjed. Előnyös, ha ezen érzékelőspecifikus fáziskülönbség azon ΔΦ* fáziskülönbséggel azonos, amely a 10. ábrán látható görbék metszéspontja által van kitüntetve. Ez a metszéspont a
10. ábrán hozzávetőleg 70°-kal azon fázis alatt helyezkedik el, amely fázis akkor mérhető, ha a berendezés szabadon levegőben rezeg. Ezen kitüntetett éizékelőspecifikus ΔΦ* fáziskülönbségnél a rezgésfrekvencia bemerített állapotban a különböző közegekben azonos.
Előnyösen az S adójel és az E vevőjel közötti ΔΦ fáziskülönbséget ezen kitüntetett érzékelőspecifikus ΔΦ* értéken tartjuk, és az E vevőjel frekvenciáját kiértékeljük. Amennyiben az E vevőjel f frekvenciája a levegőben mérhető frl rezonanciafrekvenciánál az frl rezonanciafrekvencia meghatározott százalékos hányadával (frl—ί^)/ίΓΐ · 100 kisebb, úgy a 7, 9 rezgőrudak töltőanyaggal vannak lefedve. Ezen százalékos különbséget az alábbiakban kapcsolási távolságnak nevezzük.
A 11. ábrán olyan méréseket szemléltettünk, amelyek az E vevőjel f frekvenciáját a 7, 9 rezgőrudak különböző közegekbe való bemerülési mélységétől való függvényében mutatják. Az f frekvencia hertzben, a d bemerülési mélység milliméterben van megadva. A rombusz alakú jelölésekkel jelölt görbe vízbe való merülés esetén, a négyzetekkel jelölt görbe 5000 mPa · s viszkozitású folyadékba való bemerülés esetén, és a háromszögekkel jelölt görbe 12 500 mPa s viszkozitású folyadékba való bemerülés esetén mérhető. A mérések azt mutatják, hogy a vízszintes szaggatott vonallal ábrázolt, -15%-ot kitevő kapcsolási távolság esetén a három közegbe való bemerülési mélységek, amelyeknél a kapcsolási távolságot nem érjük el, csupán 1 mm-ben különböznek egymástól.
A berendezés rendkívül eltérő közegek vonatkozásában gyakorlatilag azonosan jó eredményeket szolgáltat. Ez arra vezethető vissza, hogy az fr rezonanciafrekvencia és az far antirezonanciafrekvencia közötti, az fr rezonanciafrekvenciára vonatkoztatott százalékos különbség nagyon nagy. Ezen különbség által biztosítva van, hogy olyan érzékelőspecifikus fáziskülönbség létezik, amelyet a különböző közegekbe való bemerülés során mindenkor elérhetünk. Mivel a berendezés különböző közegekbe való bemerülése esetén megközelítőleg azonos bemerülési mélységnél kapcsol, a berendezés különösen pontosan működik, ha ezen érzékelőspecifikus ΔΦλ fáziskülönbség a kitüntetett ΔΦ* fáziskülönbségnek felel meg, amelynél a vevőjel fázis-frekvencia függvényét ábrázoló görbék a különböző közegekbe bemerült 7, 9 rezgőrudak esetén egymást metszik.
A 12. ábrán olyan visszacsatoló áramkör látható, amely arra szolgál, hogy a berendezést rezgésbe hozza, és az S adójel és az E vevőjel között az érzékelőspecifikus fáziskülönbséget beállítsa.
A visszacsatoló áramkör 61 bemenetén üzem közben a 15 vevő által vett E vevőjel van jelen, míg a 63 kimenetén S adójel áll rendelkezésre. Az S adójel az állandó érzékelőspecifikus ΔΦΓ fázissal eltolt E vevőjellel egyenlő, és üzem közben a 13 adón található.
A visszacsatoló áramkör úgy van kiképezve, hogy nagy frekvenciatartományban azonos állandó érzékelőspecifikus ΔΦΓ fáziseltolást szolgáltat. A frekvenciatartomány azon frekvenciák által van meghatározva, amelyekkel az E vevőjel különböző anyagokba való bemerülés során rendelkezhet, amennyiben az S adójel és az E vevőjel között az állandó érzékelőspecifikus ΔΦΓ fáziseltolás érvényesül. A találmány szerinti berendezés fentiekben megadott előnyös rezgési tulajdonságainak köszönhetően a berendezés alkalmazási területe megfelelően nagy. Egy és ugyanazon berendezés széles tartományban található közegek esetén működik, tehát levegőtől kezdve nagy viszkozitású közegek és nyúlós habok esetén is kifogástalanul működik anélkül, hogy a berendezésnél változtatásokat és beállításokat kellene végrehajtani. Ennek megfelelően nagy az adott esetben fellépő frekvenciák sávszélessége. All. ábrán bemutatott mérések esetén azon frekvencia, amelynél a berendezés levegőben rezeg, 1000 Hz fölött volt, míg fedett állapotban a frekvencia még kb. 800 Hz-et tett ki.
A visszacsatoló áramkör 65 sáváteresztő szűrőt, ezzel sorba kapcsolt első 67 erősítőt, egy, az első 67 erősítővel sorba kapcsolt 69 fázistoló áramkört, valamint egy, a 69 fázistoló áramkörrel sorba kapcsolt második 71 erősítőt tartalmaz. A visszacsatoló áramkör összességében úgy van méretezve, hogy 61 bemenetén lévő E vevőjelek széles frekvenciatartományában 63 kimenetén szolgáltatott S adójel a fixen előírt érzékelőspecifikus ΔΦΚ fáziskülönbséggel eltolt mindenkori E vevőjellel egyenlő.
A 13. ábrán egy ilyen visszacsatoló áramkörnek egy kiviteli alakja látható.
A 65 sáváteresztő szűrő első OP1 műveleti erősítővel van ellátva. A 61 bemenet 73 vezetéken át RÍ bemeneti ellenálláson és egy, ezzel sorba kapcsolt első Cl kondenzátoron keresztül az első OP1 műveleti erősítő invertáló bemenetével van összekötve. Az első OP1 műveleti erősítő V tápfeszültséggel van táplálva. Az első OP1 műveleti erősítő neminvertáló bemenetére például a V tápfeszültség felének megfelelő VO potenciál van kapcsolva. Az első OP1 műveleti erősítő visszacsatoló ágában egymással párhuzamosan egy második R2 ellenállás és egy második C2 kondenzátor van elrendezve, ahol a visszacsatoló ág a második R2 ellenálláson keresztül az első Cl kondenzátor és az első OP1 műveleti erősítő invertáló bemenete között a második C2 kondenzátoron keresztül és az RÍ bemeneti ellenállás és az első Cl kondenzátor között a 73 vezetékkel van összekapcsolva.
A 65 sáváteresztő szűrővel sorba van kapcsolva az első 67 erősítő. Ez egy neminvertáló amplitúdókorlátozott erősítő, amely második OP2 műveleti erősítővel van ellátva. Az első OP1 műveleti erősítő kimenete a második OP2 műveleti erősítő neminvertáló bemenetével van összekötve. A második OP2 műveleti erősítő
HU 223 359 Β1 szintén V tápfeszültséggel van táplálva. A második OP2 műveleti erősítő kimenete nagy ohmos harmadik R3 ellenálláson keresztül a második OP2 műveleti erősítő invertáló bemenetére van kötve. Járulékosan a második OP2 műveleti erősítő invertáló bemenete negyedik R4 ellenálláson és ezzel sorba kapcsolt harmadik C3 kondenzátoron keresztül testpontra van kötve. A negyedik R4 ellenállás és a harmadik C3 kondenzátor alsó sávkorlátozást biztosít. Ezen alsó sávkorlátozás által adott határfrekvencia felett az első 67 erősítő erősítését lényegében a harmadik R3 ellenállásnak a negyedik R4 ellenálláshoz való viszonya határozza meg. A harmadik R3 ellenállással párhuzamosan ellenkező áteresztő irányú első és második Dl, D2 dióda van egymással párhuzamosan elrendezve. Az első és a második Dl, D2 dióda arra szolgál, hogy egy erősítendő, kváziszinusz alakú jel alakját nagy erősítés ellenére fenntartsák.
A 67 erősítőre a 69 fázistoló áramkör van csatlakoztatva. A 69 fázistoló áramkör passzív fázistolóként van kiképezve, és 75 csatolóáramkörből, valamint két, egymással sorba kapcsolt azonos, a tulajdonképpeni fázistolást biztosító 77 elemből áll. A 75 csatolóáramkör negyedik C4 kondenzátorból és egy ezzel párhuzamosan kapcsolt, szélsőségesen nagy ohmos ötödik R5 ellenállásból áll. Az ötödik R5 ellenállás arra szolgál, hogy megakadályozza, hogy a 69 fázistoló áramkör összellenállása egyenáram esetén végtelen legyen. A tényleges fázistolást biztosító 77 elemek mindenkor egy első ágból, amelyben egy hatodik R6 ellenállás és egy ötödik C5 kondenzátor egymással sorba kapcsolva van elrendezve, és egy, az első ággal párhuzamosan kapcsolt második ágból áll, amelyben egy hetedik R7 ellenállás van elrendezve, amely hatodik C6 kondenzátoron keresztül testre van kötve.
A 69 fázistoló áramkörrel sorba kapcsolt második 71 erősítő a bemutatott kiviteli példa esetén két, sorba kapcsolt 67’, 79 részáramkörből áll. Az első 67’ részáramkör az első 67 erősítővel azonos, és ezért a 13. ábrán azonos, viszont megkülönböztetés céljából aposztróffal kiegészített hivatkozási jellel van ellátva. A második 79 részáramkör nyolcadik R8 ellenállással és ezzel sorba kapcsolt kilencedik R9 ellenállással van ellátva. A nyolcadik és kilencedik R8, R9 ellenállás között leágazás van kiképezve, amely egyrészt egy harmadik OP3 műveleti erősítő invertáló bemenetével, másrészt hetedik C7 kondenzátoron keresztül testpontra van kötve. A harmadik OP3 műveleti erősítő neminvertáló bemenetére a VO feszültség van kapcsolva. A harmadik OP3 műveleti erősítő V tápfeszültséggel van táplálva. A kilencedik R9 ellenállás közvetlenül a visszacsatoló áramkör 63 kimenetére van csatlakoztatva, és a harmadik OP3 műveleti erősítő kimenete tizedik RIO ellenálláson keresztül a 63 kimenetre van kötve.
A nyolcadik R8 ellenállás és a hetedik C7 kondenzátor aluláteresztő szűrőt képez, amely arra szolgál, hogy az ultrahangfrekvencia-tartományból való zavarokat kiszűrje. A 79 részáramkör erősítését lényegében a kilencedik R9 ellenállás értékének a nyolcadik R8 ellenállás értékéhez való viszonya határozza meg.
Az áramkör úgy van méretezve, hogy a visszacsatoló áramkör által elért fáziseltolás a kívánt értékkel rendelkezzen. Ez például az áramkör kiszámításával vagy az áramkör szimulálásával valósítható meg. Ennek során az áramkör összes komponensének fáziseltolását kell figyelembe venni, hogy a végén a visszacsatoló áramkör kimeneti jele a visszacsatoló áramkör bemeneti jeléhez képest a frekvenciatartományban a kívánt fázisviszonnyal rendelkezzen.
Claims (13)
1. Berendezés tartály előre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére, amely berendezés tartalmaz:
- házat (1),
- egy, a tartályba nyúló rezgőelemet,
- egy, peremén szilárdan a házba (1) befogott membránt (5), amelyre a rezgőelem van rögzítve, valamint
- elektromechanikus átalakítót, amely az átalakítón lévő adójel (S) függvényében a membrán (5) rezgésbe hozatalára és annak rezgéseinek vételére és villamos vevőjellé (E) való átalakítására alkalmasan van kiképezve, azzal jellemezve, hogy a berendezés úgy van kiképezve, hogy a rezgőelem levegőben való rezgése esetén
- a rezgőelem mechanikus rezgési jóságának - például megfelelő alak- és anyagkiválasztással biztosítható - növelésével, vagy
- energiaveszteségek - például szimmetrikus felépítés révén biztosítható - csökkentésével, vagy
- az átalakító és a membrán közötti rezgésátvitel során fellépő energiaveszteségek kiküszöbölésével, vagy
- a szerkezeti elemek számának csökkentésével, vagy
- mechanikus feszültségek kiküszöbölésével fr rezonanciafrekvencia és f^ antirezonanciafrekvencia között, az fr rezonanciafrekvenciára vonatkoztatva 20%nál nagyobb százalékos különbség van megvalósítva.
2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az elektromechanikus átalakító egyetlenegy, a membránon (5) elrendezett homogén polarizált tárcsa alakú piezoelektromos elem (11), amelyen két azonos alakú elektród egy, membránsíkban fekvő tengelyhez (17) képest szimmetrikusan van elrendezve, amelyik közül az egyik elektród adóként (13), a másik pedig vevőként (15) van kiképezve.
3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a membrán (5) és a piezoelektromos elem (11) között tárcsa (31) van elrendezve, amely a piezoelektromos elem (11) merevségével lényegében azonos mechanikus merevségű anyagból van.
4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a membrán (5) és a piezoelektromos elem (11) között szteatitból való tárcsa (31) van elrendezve.
5. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a piezoelektromos elem (11) membrán felé mu10
HU 223 359 Β1 tató oldalán testelektród (19) van elrendezve, amely egy, a membránnal ellentétes oldalon elrendezett csatlakozóelektróddal (21) villamosán vezetően van összekötve, amely csatlakozóelektród (21) a membránsíkban fekvő tengelyhez (17) képest szimmetrikusan van kiképezve.
6. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az elektródok flexibilis vezetőlap (27) ereivel (29) villamosán vezetően vannak összekötve.
7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a flexibilis vezetőlapon (27) feszültségkorlátozásra szolgáló, felületszerelten ráforrasztott többrétegű varisztorok (28) vannak elrendezve.
8. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a rezgőelem két, egymástól távköznyire a membránra rögzített - a membrán rezgései által hossztengelyükre merőleges, egymással ellentétesen irányított rezgésekre gerjesztett - rezgőrúddal (7, 9) van ellátva, ahol egy, a membránsíkban elhelyezkedő, a rezgőrudakat (7,9) összekötő egyenes vonal azon tengelyre (17) merőlegesen helyezkedik el, amely tengelyhez (17) képest az elektródok szimmetrikusan a membránon (5) vannak elrendezve.
9. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a házban (1) szerelőhüvely (35) van elrendezve, amely egy első, membrán felé mutató nyílással (37), valamint egy második, a membránnal ellentétes irányba mutató nyílással (39) van ellátva, ahol az első nyílás (37) a piezoelektromos elemmel (11) van lezárva, és a második nyíláson (39) a flexibilis vezetőlap (27) van átvezetve.
10. A 9. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szerelőhüvelyen (35) a flexibilis vezetőlap (27) rögzítésére szolgáló rögzítőszerkezet (41) van elrendezve.
11. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szerelőhüvelynek (35) és rögzítőszerkezetnek (41) a membránnal ellentétes oldalán a házban (1) csatlakozódugasz (53) van elrendezve, amelyre a flexibilis vezetőlap (27) erei (29) villamosán vezetően vannak csatlakoztatva, és amely az erek (29) érintkeztetését lehetővé tevő dugaszolóérintkezőkkel van ellátva.
12. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy visszacsatoló áramkörrel van ellátva, amelynek bemenetére (61) üzem közben az elektromechanikus átalakító által vett vevőjel (6) van vezetve, és amelynek kimenete (63) üzem közben adójelet (S) szolgáltató kimenet, ahol az adójel (S) érzékelőspecifikus fázissal (ΔΦΚ) eltolt vevőjellel (4) azonos, és amely üzem közben az elektromechanikus átalakítóra van kapcsolva, ahol a létrehozott érzékelőspecifikus fáziseltolás (Ad>R) egy frekvenciatartományon belül elhelyezkedő frekvenciájú bemeneti jelek (E) számára megközelítően azonos mértékű, és ahol a frekvenciatartomány azon frekvenciák által van meghatározva, amelyekkel a berendezés a különböző közegekbe való bemerülése esetén rendelkezik.
13. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az érzékelőspecifikus fáziseltolás azon fáziskülönbséggel azonos, amelynél a berendezés által felvett - az adójel (S) és a vevőjel (E) közötti fáziskülönbségnek az adójel (S) frekvenciájától való függvényét különböző közegbe bemerített rezgőelemek számára képviselő - görbék egymást metszik.
HU 223 359 Β1 Int. Cl.7: GOI F23/296
1. ábra
HU 223 359 Β1 Int. Cl.7: GOI F23/296
2. ábra
5l k 3. ábra x17
HU 223 359 Β1
Int. Cl.7: G 01 F 23/296
HU 223 359 Β1
Int. Cl.7: G 01 F 23/296
6. ábra
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98117077A EP0985916B1 (de) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9903021D0 HU9903021D0 (en) | 1999-11-29 |
| HUP9903021A2 HUP9903021A2 (hu) | 2000-04-28 |
| HUP9903021A3 HUP9903021A3 (en) | 2000-06-28 |
| HU223359B1 true HU223359B1 (hu) | 2004-06-28 |
Family
ID=8232599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9903021A HU223359B1 (hu) | 1998-09-09 | 1999-09-07 | Berendezés tartály elõre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0985916B1 (hu) |
| JP (1) | JP3217770B2 (hu) |
| CA (1) | CA2281455C (hu) |
| DE (1) | DE59814061D1 (hu) |
| HU (1) | HU223359B1 (hu) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102472728A (zh) * | 2009-07-27 | 2012-05-23 | 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 | 用可振荡单元确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的方法 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7383727B2 (en) * | 1999-05-20 | 2008-06-10 | Seiko Epson Corporation | Liquid cotainer having a liquid consumption detecting device therein |
| DE10022891A1 (de) * | 2000-05-10 | 2001-11-15 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter |
| DE10023302C2 (de) * | 2000-05-15 | 2003-11-13 | Grieshaber Vega Kg | Piezoelektrisch erregbares Schwingelement |
| DE10161071A1 (de) | 2001-12-12 | 2003-06-18 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Feldgeräteelektronik mit einer Sensoreinheit für die Prozessmesstechnik |
| DE10203461A1 (de) | 2002-01-28 | 2003-08-14 | Grieshaber Vega Kg | Schwingungsgrenzstandsensor |
| DE10344741A1 (de) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Schall- oder Ultraschallwandler |
| DE102004036359B4 (de) * | 2004-04-19 | 2008-11-06 | Uwt Gmbh | Verfahren zur Ermittlung einer Aussage über die Sicherheit einer mit einer Schwingsonde in einem Behälter durchgeführten Flüssigkeits-Füllstandsmessung |
| JP2006029918A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Seiko Epson Corp | 液体検出方法及び液体検出システム |
| DE102006033819A1 (de) * | 2006-07-19 | 2008-01-24 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums |
| DE102011089010A1 (de) | 2011-12-19 | 2013-06-20 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co Kg | Schwingsonde |
| DE102012102589A1 (de) | 2012-03-26 | 2013-09-26 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Überwachung eines vorbestimmten Füllstands |
| DE102012112577A1 (de) | 2012-12-18 | 2014-06-18 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße |
| DE102012112576A1 (de) | 2012-12-18 | 2014-06-18 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße |
| US10046252B2 (en) * | 2013-04-29 | 2018-08-14 | Micro Motion, Inc. | Sand separator interface detection |
| DE102013109331A1 (de) | 2013-08-28 | 2015-03-05 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße der Automatisierungstechnik |
| DE102014118393A1 (de) | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße |
| DE102015112055A1 (de) | 2015-07-23 | 2017-01-26 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vibronischer Sensor zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße |
| DE102015112544A1 (de) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße |
| DE102015114286A1 (de) | 2015-08-27 | 2017-03-02 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Vibronische Vorrichtung zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße |
| DE102016113447B4 (de) * | 2016-07-21 | 2018-07-19 | Vega Grieshaber Kg | Vibrationssensor und Verfahren zur Optimierung eines Piezoantriebs |
| DE102017103001A1 (de) * | 2017-02-15 | 2018-08-16 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Verbesserte Klebeverbindung durch Mikrostrukturierung einer Oberfläche |
| DE102021133927A1 (de) | 2021-12-20 | 2023-06-22 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit oder zur Plausibilitätsprüfung eines vibronischen Sensors |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1052644A (hu) * | 1963-08-12 | |||
| GB1512233A (en) * | 1974-03-20 | 1978-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric presence sensitive apparatus |
| GB2054853B (en) * | 1979-07-12 | 1983-06-29 | Bestobell Mobrey Ltd | Device for sensing the presence of contents at a certain level in a container |
| DE3601704A1 (de) * | 1986-01-22 | 1987-07-23 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur feststellung und/oder ueberwachung eines vorbestimmten fuellstands in einem behaelter |
| DE4419617C2 (de) * | 1994-06-03 | 1998-07-02 | Endress Hauser Gmbh Co | Anordnung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
| DE19523461C1 (de) * | 1995-06-28 | 1996-07-11 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter |
| EP0875742B1 (de) * | 1997-04-30 | 2007-12-19 | Endress + Hauser GmbH + Co. KG | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
| EP0875739B1 (de) * | 1997-04-30 | 2006-10-18 | Endress + Hauser GmbH + Co. KG | Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter |
-
1998
- 1998-09-09 DE DE59814061T patent/DE59814061D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-09 EP EP98117077A patent/EP0985916B1/de not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-07 HU HU9903021A patent/HU223359B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1999-09-08 CA CA002281455A patent/CA2281455C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-09-09 JP JP25576199A patent/JP3217770B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102472728A (zh) * | 2009-07-27 | 2012-05-23 | 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 | 用可振荡单元确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的方法 |
| CN102472728B (zh) * | 2009-07-27 | 2014-05-14 | 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 | 用可振荡单元确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2281455A1 (en) | 2000-03-09 |
| HU9903021D0 (en) | 1999-11-29 |
| JP3217770B2 (ja) | 2001-10-15 |
| JP2000131118A (ja) | 2000-05-12 |
| HUP9903021A3 (en) | 2000-06-28 |
| EP0985916A1 (de) | 2000-03-15 |
| DE59814061D1 (de) | 2007-08-30 |
| HUP9903021A2 (hu) | 2000-04-28 |
| EP0985916B1 (de) | 2007-07-18 |
| CA2281455C (en) | 2002-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU223359B1 (hu) | Berendezés tartály elõre meghatározott töltési szintjének meghatározására és/vagy megfigyelésére | |
| US6236322B1 (en) | Apparatus for establishing and/or monitoring a predetermined filling level in a container | |
| US4193010A (en) | Sensor device using piezoelectric coating subjected to bending | |
| JP3831665B2 (ja) | 容器内の予め規定された充填レベルを検出しかつ／または監視するための装置 | |
| JP2918102B2 (ja) | 超音波変換器 | |
| RU2239794C2 (ru) | Устройство для определения и/или контроля уровня загруженного материала в емкости | |
| US4628734A (en) | Angular rate sensor apparatus | |
| JPH0571888B2 (hu) | ||
| US5966983A (en) | Assembly for sensing and/or monitoring a predetermined level in a vessel | |
| JPS6098315A (ja) | 容器内の予め定められた充填レベルを検出および／または監視するための装置 | |
| US4594891A (en) | Resonating rod | |
| JPH0765919B2 (ja) | 容器の所定充填レベルを確認／監視する装置 | |
| GB2200211A (en) | Vibration-type transducer for measuring fluid density or pressure | |
| JPH09243447A (ja) | 振動検出センサー | |
| HU224859B1 (en) | Method and arrangement for detecting overfilling of a liquid in a vessel by pulse propation time during measuring of level | |
| US4102195A (en) | Hot spot temperature sensor | |
| WO1999014562A1 (fr) | Capteur a ultrasons permettant de mesurer le niveau d'un liquide | |
| US4811593A (en) | Viscosity detector | |
| JP2880501B2 (ja) | 容器内の前もって決められた充填レベルを測定および／または監視するための装置 | |
| RU169297U1 (ru) | Накладной преобразователь электроакустический к ультразвуковым расходомерам | |
| US6429571B2 (en) | Method to control piezoelectric drives | |
| GB1581291A (en) | Sensor device | |
| WO1989005445A1 (en) | An acoustic emission transducer and an electrical oscillator | |
| JP2880502B2 (ja) | 容器内において所定の充填レベルを達成及び／又は監視する装置 | |
| EP3670005A1 (en) | Ultrasonic transducer device, air suspension device comprising an ultrasonic transducer device and method for controlling an ultrasonic transducer device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HFG4 | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20040416 |
|
| MM4A | Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees |