WO1998053282A1 - Vibrations-füllstands-grenzschalter und verfahren zur feststellung und/oder überwachung eines füllstands eines mediums in einem behälter - Google Patents

Vibrations-füllstands-grenzschalter und verfahren zur feststellung und/oder überwachung eines füllstands eines mediums in einem behälter Download PDF

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WO1998053282A1
WO1998053282A1 PCT/DE1998/001348 DE9801348W WO9853282A1 WO 1998053282 A1 WO1998053282 A1 WO 1998053282A1 DE 9801348 W DE9801348 W DE 9801348W WO 9853282 A1 WO9853282 A1 WO 9853282A1
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output signal
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vibrating
vibration
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PCT/DE1998/001348
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Hardi VÖLKEL
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Pepperl + Fuchs Gmbh
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a vibration level limit switch and a method for determining and / or monitoring a level of a medium in a container according to the preamble of claims 1 and 16, respectively.
  • DE 17 73 815 A1 discloses a device for determining the fill level of a container, which has a probe with an oscillating rod protruding into the container, a device for exciting mechanical vibrations of the oscillating rod and a display device.
  • a second oscillating rod is provided in parallel with the oscillating rod, both rods being set into oscillations in opposite directions.
  • two electromechanical transducers are provided which convert the vibrations of the bars into electrical signals, the amplitude of which depends on the vibration amplitude of the bars.
  • a device for determining and / or monitoring a fill level of a medium in a container which has a mechanical oscillation structure consisting of two oscillating rods, which are excited by a piezoelectric excitation device to mechanical vibrations, the frequency of which is from the environment the vibrating rods depends, in particular on the level of the level.
  • the mechanical oscillation of the vibratory structure is converted back into an electrical signal with a piezoelectric receiving transducer, which is amplified and the frequency of which is evaluated in a transducer circuit.
  • the amplified signal serves as an input signal to the excitation device.
  • the converter circuit is designed in such a way that it converts the output signal of the receive converter into a square-wave signal, the period of which is compared in a time comparison circuit with a predetermined reference duration. If this comparison is negative over a longer period of several periods, an electrical switching element emits an output signal.
  • a vibration level switch with a vibrating device for level detection, which is connected in the feedback branch of a feedback amplifier, and a frequency evaluation circuit, which evaluates the output signal of the feedback amplifier.
  • the output signal of the oscillation device and a weakened output signal of a resonance element connected in parallel to the oscillation device from the output of the feedback amplifier are added and fed to the input of the feedback amplifier in order to avoid safety-related conditions in the case of defective resonators of such a vibration level limit switch.
  • a disadvantage of the known devices for level monitoring is that the mechanical structure with excitation device and separate receiving transducer is complex and expensive. Due to the mechanical structure, the power consumption of such a device is also relatively high, because high signal levels are required to excite a mechanical oscillation with such a high amplitude that the oscillation can still be reliably detected by the reception transducer, since the excitation device and the reception transducer are used for Share the available contact surface to the vibrating structure. This worsens the signal-to-noise ratio.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device of the type mentioned at the outset, with which changes in the oscillation frequency or the amplitude of the induced oscillation can be reliably detected when the level changes, while reducing the outlay on the mechanical structure and the operating costs.
  • the object is achieved according to the invention in a vibration level limit switch of the type mentioned, in which the excitation device and the receiving transducer are essentially identical, thus agree in their essential components, in particular the same piezo element or the same piezo elements is / are used for excitation and for the detection of the vibration.
  • An AC voltage thus lies over the piezo element, the signal form of which is determined by the input signal and the response voltage of the oscillation structure, and is generally the sum of the input signal and the response voltage.
  • the input signal of the excitation device is additionally given to a reference element which is connected in parallel with the excitation device, the reference element being designed in such a way that its output signal is proportional to the output signal of the excitation device in the event that an oscillatory structure is not coupled.
  • the difference between the output signal of the excitation device and the output signal of the reference element is amplified in the converter circuit and serves to generate an output signal of the converter or evaluation circuit, which is used as the input signal of the excitation device and the reference element, so that an electrically oscillatable system is created.
  • the frequency or the amplitude of the output signal of the converter circuit is compared in a logic circuit with a predetermined reference frequency or amplitude, a switching element then generating a signal when the actual frequency or amplitude exceeds or exceeds the reference frequency or amplitude for a predetermined time falls below.
  • a method according to the preamble of claim 1 is also specified, in which the following steps are carried out in order to generate a switching signal and to re-excite the oscillatable system: a) the mechanical oscillation of the oscillating structure is detected with the same piezo element that the oscillating structure closes
  • a reference voltage U ref is generated which corresponds to the voltage tapped at the piezo element U er r if the
  • Vibratory structure is proportional; c) the voltages U ref and / or U er r are amplified and / or attenuated that the respective amplitudes are approximately the same if the vibrating structure is not coupled d) in the operating state, the difference between U e rr and U re f is amplified and on the one hand to re-excite the vibrating structure and by comparison with a predetermined amplitude and / or oscillation frequency for determination the level used.
  • the invention has the advantage that the oscillation excitation of the oscillation structure and the detection of the mechanical oscillation is carried out with the same piezo element, that is to say that the excitation device and the reception transducer are integrated in one component.
  • a piezo element is always assumed, but an array of piezo elements can also be used to excite and to detect the vibration.
  • excitation device and receiving transducer in one component has the result that the available contact area, limited by the mechanical design of the device, for transmitting the mechanical oscillation of the piezo element to the oscillating structure and for transmitting the oscillation of the oscillating structure to the piezo element both for the Excitation as well as for reception can be fully exploited.
  • the excitation takes place by applying a time-varying electrical voltage as an input signal to the excitation device.
  • the piezo element deforms with the frequency of the input signal and excites the vibrating structure to vibrate at the same frequency.
  • the frequency of the input signal advantageously already matches the natural frequency of the vibrating structure when the vibrating structure is first excited by a pulse generator. Then the amplitude of the excited mechanical vibration is greatest with the same excitation power and the detection of the vibration is less prone to errors. After the pulse generator has been decoupled, the feedback of the output signal of the converter circuit to the excitation device basically ensures that the oscillating structure is always excited with its natural frequency.
  • This natural frequency depends on the design of the vibratory structure, in particular on the length and mass of the vibrating rods and the Spring stiffness of the attachment point of the vibrating rods. It is modified by the medium surrounding the vibrating rods and is therefore influenced by the immersion depth or the fill level and by the type of medium, in particular by the mass carried by the movement of the vibrating rods.
  • the natural frequency is therefore a suitable measurement variable for determining the fill level of liquid media, in which mass is carried along by the movement of the oscillating rods if the damping does not largely prevent oscillation.
  • the amplitude of the forced oscillation of the vibratory structure also contains information about the level of the fill level.
  • media with strong damping such as viscous liquids or granular solids
  • the amplitude of the vibration changes greatly with the level and can therefore be evaluated for a reliable level analysis.
  • the device To evaluate the response signal of the vibrating structure, this must first be separated from the response signal of the excitation device or the reception transducer combined therewith, preferably realized by a piezo element connected in series with a resistor.
  • the device according to the invention provides for a reference element to be connected in parallel with the combined excitation and reception element.
  • the reference element supplies an output signal which is proportional, preferably the same, to the output signal of the combined excitation and reception element in the case of a decoupled oscillation structure, that is to say without the superimposed response signal of the oscillation structure.
  • the vibration frequencies must match.
  • the response signal is then determined within the converter circuit by forming a difference, preferably using a differential amplifier, the output signals of the combined excitation and reception element and the reference element.
  • the amplitudes of the signals do not match in the case of a decoupled oscillation structure, they are preferably matched to one another by means of an amplifier or attenuator.
  • the output signal of the converter circuit has the same frequency as the response signal of the oscillation structure, the pulse shape is determined by the design of the converter circuit, especially by reinforcing them.
  • the output signal of the converter circuit serves as an input signal for the excitation device and for the reference element.
  • the converter circuit can be designed differently depending on whether the amplitude or the frequency of the response signal of the converter circuit is to be evaluated as a relevant variable.
  • the highest possible loop gain of the oscillatory electromechanical system consisting of the oscillation structure, which is excited with its feedback and amplified output signal is advantageous.
  • the vibration should not be brought to a standstill by damping the vibrating structure.
  • a high loop gain is preferably realized by overdriving an amplifier within the converter circuit or by means of a NuU pengangs comparator, so that the output signal of the converter circuit is an almost rectangular signal. Such a signal is suitable for controlling the excitation device and replaces the pulse generator. Linear amplification of the response signal with a sinusoidal output signal is also possible as long as the amplitude of the output signal is still sufficient to maintain an undamped oscillation of the oscillation structure.
  • the frequency or period of the output signal can be evaluated using known frequency evaluation methods.
  • a logic circuit consisting of at least four monostable flip-flops is advantageous, two flip-flops generating a time window with a predetermined width and adjustable delay to the negative edge of the comparator, a third A flip-flop generates a pulse if the positive edge of the comparator lies within the time window, and a fourth flip-flop extends the duration of this pulse.
  • the delay is preferably set such that the positive edge of the comparator lies in the middle of the time window when the oscillating structure oscillates in air. This compares the period with a predetermined reference time interval, which corresponds, for example, to the frequency at the level to be detected. An electrical switching element switches with a delay when the pulse of the fourth flip-flop is present.
  • the excitation device is operated with an output signal from the converter circuit which is proportional to the amplitude of the forced oscillation of the oscillating structure. If the vibration structure is strongly damped by the medium, the vibration amplitude decreases due to the weakening feedback when a predetermined fill level is reached, and the vibration may break off. The falling below or exceeding a predetermined amplitude is determined by means of a comparator and indicated with a delay due to the switching of an electrical switching element.
  • Figure 1 shows a vibration level switch with two parallel vibrating rods
  • FIG. 2 is a block diagram showing the functional principle
  • FIG. 3 shows a block diagram of a vibration level limit switch with frequency evaluation.
  • FIG. 4 shows the course over time of various pulses
  • Figure 1 shows schematically the mechanical components of a vibration level switch for level monitoring with two parallel vibrating rods 2 as vibrations.
  • the device is usually attached to a container, the vibrating rods projecting into the interior of the container and being completely or partially covered with medium. If the level exceeds or falls below a certain level, the device should emit a switching signal.
  • An essential component of the excitation device 3 is a single piezo element 5 which is insulated with an insulating layer 8 and glued to the bottom 9 of the vibratory structure. The piezo element is connected at its contact surfaces 6 and 7 by means of electrodes to an input signal generator.
  • the piezoelectric effect is exploited: an electrical voltage is applied to the contact surfaces 6, 7 of the piezoelectric element 5. This changes the diameter of a circular disk-shaped piezo element or the dimensions of a piezo plate. When using an alternating voltage, the dimensions are alternately increased and decreased. This also changes the dimensions of the bottom 9 of the vibratory structure.
  • the vibrating rods attached to the side of the base facing away from the piezo element vibrate at the frequency of the AC voltage applied to the piezo element for excitation.
  • the vibrating rods 2 vibrate at their natural frequency when the vibration is started.
  • This natural frequency is u. a. depending on the length and mass of the vibrating rods, the spring stiffness of the floor and the medium that is moved when the vibrating rods vibrate.
  • the frequency of the vibration thus contains information about the level and can be evaluated accordingly. Due to the level-related damping, the amplitude of the vibration is also suitable for evaluation and level analysis.
  • the dimensions of the floor change due to the vibration. This also changes the dimensions of the piezo element glued to the floor, which also functions here as a reception transducer 4.
  • the piezoelectric effect is used to convert the mechanical deformation into an electrical signal: by changing the dimensions of the piezo element, an electrical voltage is generated at the contact surfaces 6, 7. This voltage is sinusoidal, since the vibrating rods vibrate in good approximation only at their fundamental frequency even when excited with non-sinusoidal pulse shapes and higher harmonics do not excite this fundamental frequency.
  • Figure 2 shows schematically a block diagram to illustrate the functional principle of the device according to the invention.
  • Excitation device 11 and receive converter 12 are integrated in one component.
  • the vibrational structure 10 mechanically connected to this is schematically indicated.
  • the excitation device is operated with an input signal which is either generated by a pulse generator 18 or which is an output signal of a converter circuit 14 which is fed back via a feedback line 15.
  • the vibrating structure When starting up the device, the vibrating structure must first be set in vibration.
  • the pulse generator can be used, which preferably excites the oscillation structure with its natural frequency, since the amplitude of the forced oscillation is then greatest.
  • this natural frequency changes with the level and is usually the size that is evaluated for level analysis. Permanent excitation with a fixed frequency is therefore not advisable. Rather, it must be ensured that the vibrating structure is always excited resonantly, since only then does the response signal of the vibrating structure carry the information about the natural frequency and thus the level.
  • the resonant excitation is ensured by a feedback of the output signal of the converter circuit to the input of the excitation device.
  • the converter circuit is designed so that it generates a signal with the frequency of the response signal. After the mechanical vibration has been started, the pulse generator is disconnected.
  • the output signal of the combined excitation and reception transducer represents a superimposition of the pure output signal of the excitation device without a coupled oscillation structure and the response signal of the oscillation structure.
  • the vibratory structure is the quantity that carries the information about the vibration behavior of the vibrating rods and thus about the fill level.
  • the reference element 13 which is connected in parallel to the combined excitation and reception converter. It is operated with the same input signal as this.
  • the reference element is designed in such a way that it delivers an output signal which corresponds as closely as possible to the output signal which the excitation device can produce without coupling to an oscillatory structure, i.e. without the superimposition of their response signal, or would be proportional to this signal.
  • FIG. 3 A specific example of the implementation of such a reference element is shown in FIG. 3, the input and output signals measured in this way being explained in FIG.
  • the output signals from the receive converter 12 and reference element 13 are linked and modified in the converter circuit 14. Since the output signal of the receive transducer is composed of the undisturbed output signal without coupling the oscillation structure and its response signal, the difference between the output signals of elements 12 and 13 is evaluated in the transducer circuit. This difference corresponds to the response signal sought.
  • the response signal is amplified and modified in the converter circuit.
  • Figure 3 shows i.a. an example of the converter circuit if the frequency is the quantity of interest. It preferably generates a square-wave signal, the frequency of the response signal being maintained. Such a signal is suitable as an input signal for the excitation device and reference element, as a result of which the electromechanical resonant circuit is closed when it is fed back to the input of these elements. The pulse generator can then be disconnected. If the attenuation-dependent amplitude of the response signal is evaluated, e.g. for the detection of the fill level of very viscous liquids or granular solids, the converter circuit is primarily linearly amplified and this output signal is given to the input of the excitation device and the reference element.
  • the output signal is evaluated in a logic circuit 16.
  • the frequency or amplitude of the output signal is compared with a predetermined reference frequency or amplitude, which, for example. the Vibration frequency or the amplitude at the level whose exceeding or falling below should be displayed. If this comparison turns out to be positive, the logic circuit sends an electrical pulse to an electrical switching element 17, which switches with a delay and indicates that a certain fill level has been exceeded or fallen below.
  • Figure 3 shows an example of the electronic components of a device according to the invention, which are linked according to the principle shown in Figure 2.
  • the basic time course of the electrical pulses is shown in FIG. 4.
  • a single piezo element 20 is connected in series with a resistor
  • the rectangular generator generates a rectangular AC voltage U; n with a fixed frequency, which is the natural frequency of the vibrating structure f 0 in any
  • the signal of the square wave generator 19 is replaced by the output signal of the converter circuit 14 ', which is also rectangular in shape and oscillates at the instantaneous, actual natural frequency f of the oscillation structure.
  • the piezo element 20 has a capacitance C, which is dependent on its dimensions and the dielectric constant.
  • C capacitance
  • the piezo element initially behaves like a capacitor when a voltage is applied.
  • the voltage across the piezo element is a charge-discharge curve, as shown in FIG. 4 with Ure f.
  • Vibration device in any condition, e.g. when swinging in air, is. This ensures that the voltage across the piezo element can follow the applied input voltage within the duration of the stretching pulse.
  • the oscillation of the oscillation device generates a sinusoidal alternating voltage at the contact surfaces of the piezo element, which additively overlaps the charging-discharging voltage.
  • This sum voltage lies on the contact surfaces of the piezo element and is designated U err in FIG.
  • the pure charge-discharge voltage that is to say the output signal of the excitation device in the event that a vibration device is not coupled, is shown in FIG. 4 and is denoted by U ref . It is the output signal of the reference element.
  • the reference element is formed by a capacitor 22 in connection with a further resistor 23 connected in series therewith, which are also connected to the rectangular generator 19 or fed back to the output of the converter circuit 14 '.
  • the time constant of the two components is the same as in the series connection of piezo element 20 and resistor 21 described above. For example, both the capacitance and the resistance value of the components are chosen to be the same.
  • the voltage U ref across the capacitor is the typical charge-discharge curve for one with a square wave signal, here U; n , driven capacitor.
  • the charge-discharge voltage U ref of the capacitor 22 is subtracted from the total voltage U er r at the contact surfaces of the piezo element 20.
  • the difference between the output signals of the combined excitation / reception converter and the reference element is formed.
  • the result U d i ff corresponds to the sinusoidal AC voltage which is generated by the oscillation of the oscillation device on the contact surfaces of the piezo element 20.
  • the output of the differential amplifier 24 is connected to a NuU pengangs comparator 26, which generates a rectangular signal with the frequency of the response signal and a fixed amplitude.
  • An overdriven amplifier 24 has a similar effect. Both produce a high loop gain in the electromechanical oscillating circuit from excitation and reception transducers, oscillation structures and amplifiers.
  • the converter circuit 14 'shown here therefore has a suitable low-pass filter 25 between the amplifier and the comparator.
  • the low pass continues to filter out higher harmonics of the fundamental frequency, so that the excitation of the mechanical vibratory structure always takes place with its basic natural frequency.
  • the circuit shown is suitable for the cases in which the frequency of the vibration device is to be evaluated in order to obtain information about the fill level. This is a particularly suitable measuring method for the detection of the fill level of liquids, since the natural frequency of the oscillation depends strongly on the fill level due to the mass carried by the vibrating rods, but the amplitude of the oscillation is hardly damped.
  • An electrical switching element 32 switches depending on whether the frequency of the vibration device either exceeds or falls below a fixed frequency.
  • a logic circuit 16 'consisting of four monostable flip-flops 27, 28, 29, 30 is used for this.
  • the first two monostable flip-flops 27, 28 generate a time window which has a fixed width and an adjustable delay to the negative edge of the comparator output, that is to say to the negative edge of Uj n from FIG. 4.
  • the delay is set in such a way that that the positive edge of the comparator output lies in the middle of the time window when the vibrating device vibrates in air or in another defined state.
  • the third monostable flip-flop 29 generates a pulse if the positive edge of the comparator output is within the time window in the operating situation.
  • the fourth monostable flip-flop 30 extends the time of this pulse.
  • the electrical switching element 32 switches with a further delay, which is generated by a component 31.
  • the evaluation of the amplitude of the oscillation is suitable if the covering of the oscillatory structure with solids or with highly viscous liquids is to be detected. If the vibrating rods are covered with a solid, the oscillation amplitude of the rods is strongly damped. The overall loop gain of the oscillatory system is thereby greatly reduced. The loop gain is no longer sufficient to excite the vibrating rods at their natural frequency. The vibration breaks off or occurs at a different frequency. The amplitude of the vibration is very low in both cases.
  • An electric one Switching element switches depending on how large the amplitude of the output of the differential amplifier, which in this case - possibly together with a low-pass filter - forms the converter circuit. For this purpose, a comparator with a permanently set switching threshold is used as the logic circuit.
  • the invention is commercially applicable in all areas in which fill levels of various materials, such as liquids in containers or bulk goods on stockpiles or in containers, are to be monitored.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vibrations-Füllstands-Grenzschalter und ein Verfahren zur Feststellung und/oder Überwachung eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter. Ein mechanisches Schwingungsgebilde (1, 10) wird mit einer piezoelektrischen Erregungseinrichtung (3, 11) zu Schwingungen angeregt, welche mit einem mit der Erregungseinrichtung (3, 11) im wesentlichen identischen Empfangswandler (4, 12) detektiert werden. Das Antwortsignal des Schwingungsgebildes wird in einer Wandlerschaltung (14, 14') durch Vergleich des Ausgangssignals des Empfangswandlers (4, 12) mit dem Ausgangssignal eines Referenzelements (13) ermittelt. Das Antwortsignal wird verstärkt und, gegebenenfalls in Rechteckpulse umgewandelt, mit dem Eingang von Erregungseinrichtung (3, 11) und Referenzelement (13) rückgekoppelt, so daß die Schwingung des Schwingungsgebildes (1, 10) stets auf dessen momentaner Eigenfrequenz stailisiert wird. Je nach Einsatzweise der Erfindung wird diese Eigenfrequenz mit einer vorbestimmten, einem bestimmten Füllstand entprechenden Frequenz verglichen oder die Amplitude des Antwortsignals ausgewertet. Die Erfindung hat insbesondere den Vorteil, daß der mechanische Aufbau vereinfacht sowie der Stromverbrauch reduziert wird.

Description

Vibrations-Füllstands-Grenzschalter und Verfahren zur Feststellung und/oder Überwachung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter
Technisches Gebiet: Die Erfindung betrifft einen Vibrations-Füllstands-Grenzschalter und ein Verfahren zur Feststellung und/oder Überwachung eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 16.
Stand der Technik: Durch die DE 17 73 815 AI ist eine Vorrichtung zur Feststellung des Füllstandes eines Behälters bekannt geworden, der eine Sonde mit einem in den Behälter ragenden Schwingstab, eine Einrichtung zur Erregung von mechanischen Eigenschwingungen des Schwingstabes und eine Anzeigeeinrichtung aufweist. Zum Schwingstab ist parallel ein zweiter Schwingstab vorgesehen, wobei beide Stäbe in gegensinnige Schwingungen versetzt werden. Des weiteren sind zwei elektromechanische Wandler vorgesehen, die die Schwingungen der Stäbe in elektrische Signale umwandeln, deren Amplitude von der Schwingungsamplitude der Stäbe abhängt.
Durch die DE 33 48 119 ist eine Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter bekannt geworden, welche ein mechanisches Schwingungsgebilde aus zwei Schwingstäben aufweist, die von einer piezoelektrischen Erregungseinrichtung zu mechanischen Schwingungen angeregt werden, deren Frequenz von der Umgebung der Schwingstäbe abhängt, insbesondere von der Höhe des Füllstandes. Die mechanische Schwingung des Schwingungsgebildes wird mit einem piezoelektrischen Empfangswandler wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt, das verstärkt wird und dessen Frequenz in einer Wandlerschaltung ausgewertet wird. Das verstärkte Signal dient als Eingangssignal der Erregungseinrichtung. Die Wandlerschaltung ist so gestaltet, daß sie das Ausgangssignal des Empfangswandlers in ein Rechtecksignal umwandelt, dessen Periodendauer in einer Zeitvergleichsschaltung mit einer vorbestimmten Referenzdauer verglichen wird. Fällt dieser Vergleich über einen längeren Zeitraum von mehreren Perioden negativ aus, so gibt ein elektrisches Schaltelement ein Ausgangssignal ab.
Durch die DE 44 39 879 Cl ist ein Vibrations-Füllstands-Grenzschalter mit einer Schwingvorrichtung zur Füllstandserfassung, die in den Rückkopplungszweig eines Rückkopplungsverstärkers geschaltet ist, und einer Frequenzauswerteschaltung, die das Ausgangssignal des Rückkopplungsverstärkers auswertet, bekannt. Das Ausgangssignal der Schwingvorrichtung und ein abgeschwächtes Ausgangssignal eines vom Ausgang des Rückkopplungsverstärkers parallel zur Schwingvorrichtung geschalteten Resonanzelements werden addiert und dem Eingang des Rückkopplungsverstärkers zugeführt, um sicherheitsgefährdende Zustände bei defekten Resonatoren eines derartigen Vibrations-Füllstands- Grenzschalters zu vermeiden.
Aus der DE 43 27 167 C2 ist bekannt, der Erregungseinrichtung einen Pulsgenerator zum Erzeugen von Zusatzimpulsen zuzuschalten, die dazu dienen, eventuell auf der Schwingvorrichtung vorhandene Ablagerungen abschütteln zu können.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen zur Füllstandsüberwachung ist, daß der mechanische Aufbau mit Erregungseinrichtung und separatem Empfangswandler aufwendig und teuer ist. Bedingt durch den mechanischen Aufbau ist auch der Stromverbrauch einer derartigen Vorrichtung relativ hoch, denn es sind hohe Signalhöhen zur Erregung einer mechanischen Schwingung mit so hoher Amplitude nötig, daß die Schwingung noch zuverlässig mit dem Empfangswandler detektiert werden kann, da sich Erregungseinrichtung und Empfangswandler die zur Verfügung stehende Kontaktfläche zum Schwingungsgebilde teilen. Dadurch wird das Signal- Rausch-Verhältnis verschlechtert.
Technische Aufgabe:
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der unter Verringerung des Aufwands des mechanischen Aufbaus und der Betriebskosten Änderungen der Schwingungsfrequenz oder der Amplitude der induzierten Schwingung bei Änderungen des Füllstandes zuverlässig detektiert werden können.
Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile:
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß in einem Vibrations- Füllstands-Grenzschalter der genannten Gattung, bei welcher Erregungseinrichtung und Empfangswandler im wesentlichen identisch sind, also in ihren wesentlichen Bestandteilen übereinstimmen, insbesondere das gleiche Piezoelement oder die gleichen Piezoelemente zur Erregung und zur Detektion der Schwingung verwendet ist/sind. Damit liegt über dem Piezoelement eine Wechselspannung, deren Signalform vom Eingangssignal und von der Antwortspannung des Schwingungsgebildes bestimmt ist, im allgemeinen die Summe aus Eingangssignal und Antwortspannung ist. Erfindungsgemäß wird das Eingangssignal der Erregungeinrichtung zusätzlich einem Referenzelement aufgegeben, welches der Erregungseinrichtung parallel geschaltet ist, wobei das Referenzelement so gestaltet ist, daß sein Ausgangssignal zu dem Ausgangssignal der Erregungeinrichtung im Falle der Nichtankopplung eines Schwingungsgebildes proportional ist,. Die Differenz zwischen dem Ausgangssignal der Erregungeinrichtung und dem Ausgangssignal des Referenzelements wird in der Wandlerschaltung verstärkt und dient zur Erzeugung eines Ausgangssignals der Wandler- bzw. Auswerteschaltung, welches als Eingangssignal der Erregungeinrichtung und des Referenzelements verwendet wird, so daß ein elektrisch schwingfähiges System entsteht. Die Frequenz oder die Amplitude des Ausgangssignals der Wandlerschaltung wird in einer Logikschaltung mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz bzw. -amplitude verglichen, wobei ein Schaltelement dann ein Signal erzeugt, wenn die tatsächliche Frequenz oder Amplitude die Referenzfrequenz bzw. -amplitude für eine vorbestimmte Zeit über- oder unterschreitet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben, bei welchem zur Erzeugung eines Schaltsignals und zur Wiederanregung des schwingfähigen Systems folgende Schritte durchgeführt werden: a) die mechanische Schwingung des Schwingungsgebildes wird mit demselben Piezoelement detektiert, das das Schwingungsgebilde zu
Schwingungen anregt, b) eine Referenzspannung Uref wird erzeugt, die der am Piezoelement abgegriffenen Spannung Uerr Falle der Nichtankopplung des
Schwingungsgebildes proportional ist; c) die Spannungen Uref und/oder Uerr werden derart verstärkt und/oder abgeschwächt, daß die jeweiligen Amplituden im Falle der Nichtankopplung des Schwingungsgebildes etwa gleich sind d) im Betriebszustand wird die Differenz zwischen Uerr und Uref verstärkt und zur Wiedererregung des Schwingungsgebildes einerseits und durch Vergleich mit einer vorbestimmten Amplitude und/oder Schwingungsfrequenz zur Bestimmung des Füllstandes verwendet.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß die Schwingungserregung des Schwingungsgebildes und die Detektion der mechanischen Schwingung mit demselben Piezoelement durchgeführt wird, daß also Erregungseinrichtung und Empfangswandler in einem Bauelement integriert sind. Im folgenden wird stets von einem Piezoelement ausgegangen, es kann jedoch auch ein Array von Piezoelementen zur Anregung und zur Detektion der Schwingung verwendet werden.
Die Integration von Erregungseinrichtung und Empfangswandler in einem Bauelement hat zur Folge, daß die zur Verfügung stehende, durch die mechanische Gestaltung der Vorrichtung begrenzte Kontaktfläche zur Übertragung der mechanischen Schwingung des Piezoelements auf das Schwingungsgebilde sowie zur Übertragung der Schwingung des Schwingungsgebildes auf das Piezoelement sowohl für die Erregung als auch für den Empfang voll ausgenutzt werden kann. Die Erregung erfolgt durch das Anlegen einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung als Eingangssignal an die Erregungseinrichtung. Das Piezoelement verformt sich mit der Frequenz des Eingangssignals und regt das Schwingungsgebilde zu Schwingungen mit ebendieser Frequenz an.
Vorteilhaft stimmt die Frequenz des Eingangssignals schon bei der ersten Erregung des Schwingungsgebildes durch einen Pulsgenerator mit der Eigenfrequenz des Schwingungsgebildes überein. Dann ist die Amplitude der erregen mechanischen Schwingung bei gleicher Erregungsleistung am größten und die Detektion der Schwingung weniger fehleranfällig. Nach Abkopplung des Pulsgenerator ist durch die Rückkopplung des Ausgangssignals der Wandlerschaltung auf die Erregungseinrichtung grundsätzlich sichergestellt, daß das Schwingungsgebilde stets mit seiner Eigenfrequenz erregt wird.
Diese Eigenfrequenz hängt von der Gestaltung des Schwingungsgebildes, insbesondere von der Länge und Masse der Schwingstäbe und der Federsteifigkeit der Ansatzstelle der Schwingstäbe ab. Sie wird durch das die Schwingstäbe umgebende Medium modifiziert, und wird also von der Eintauchtiefe bzw. dem Füllstand und von der Art des Mediums, insbesondere von der durch die Bewegung der Schwingstäbe mitgeführten Masse, beeinflußt. Daher ist die Eigenfrequenz eine geeignete Meßgröße zur Bestimmung des Füllstandes von flüssigen Medien, in welchen durch die Bewegung der Schwingstäbe Masse mitgeführt wird, falls die Dämpfung nicht eine Schwingung weitgehend verhindert.
Neben der Frequenz enthält auch die Amplitude der erzwungenen Schwingung des Schwingungsgebildes Informationen über die Höhe des Füllstandes. Die Amplitude ist umso kleiner, je größer die Dämpfung der Schwingstäbe durch das Medium ist, sie nimmt daher im allgemeinen ab, je tiefer das Schwingungsgebilde in das Medium eintaucht. Bei Medien mit starker Dämpfung wie zähen Flüssigkeiten oder körnigen Feststoffen ändert sich die Amplitude der Schwingung stark mit dem Füllstand und kann daher zu einer zuverlässigen Füllstandsanalyse ausgewertet werden.
Zur Auswertung des Antwortsignals des Schwingungsgebildes muß dieses zunächst von dem Antwortsignal der Erregungseinrichtung bzw. des damit zusammengefaßten Empfangs wandlers, vorzugsweise realisiert durch ein mit einem Widerstand in Reihe geschaltetes Piezoelement, getrennt werden. Dazu sieht die erfindungemäße Vorrichtung vor, dem kombinierten Erregungs- und Empfangselement ein Referenzelement parallelzuschalten. Das Referenz- element liefert ein Ausgangssignal, welches zum Ausgangssignal des kombinierten Erregungs- und Empfangselements im Falle eines abgekoppelten Schwingungsgebildes proportional, vorzugsweise gleich, ist, also ohne das überlagerte Antwortsignal des Schwingungsgebildes. Insbesondere müssen die Schwingungsfrequenzen übereinstimmen. Das Antwortsignal wird dann innerhalb der Wandlerschaltung durch Differenzbildung, vorzugsweise mit einem Differenzverstärker, der Ausgangssignale des kombinierten Erregungs- und Empfangselements und des Referenzelements ermittelt. Falls die Amplituden der Signale im Falle eines abgekoppelten Schwingungsgebildes nicht übereinstimmen, werden sie vorzugsweise mittels eines Verstärkers oder auch Abschwächers aneinander angepaßt. In jedem Fall hat das Ausgangssignal der Wandlerschaltung die gleiche Frequenz wie das Antwortsignal des Schwingungsgebildes, die Pulsform wird durch die Gestaltung der Wandlerschaltung bestimmt, insbesondere durch deren Verstärkung.
Das Ausgangssignal der Wandlerschaltung dient als Eingangssignal für die Erregungseinrichtung sowie für das Referenzelement. Ist die Schwingung mit dieser Rückkopplung einmal in Gang gesetzt worden, kann der Pulsgenerator abgekoppelt werden. Die Schwingung des Schwingungsgebildes wird somit durch die Rückkopplung auf ihrer momentanen Eigenfrequnez stabilisiert.
Abhängig davon, ob die Amplitude oder die Frequenz des Antwortsignals der Wandlerschaltung als relevante Größe ausgewertet werden soll, kann die Wandlerschaltung verschieden gestaltet werden.
Bei Auswertung der Frequenz ist eine möglichst hohe Schleifenverstärkung des schwingfähigen elektromechanischen Systems bestehend aus dem Schwingungsgebilde, das mit seinem rückgekoppelten und verstärkten Ausgangssignal erregt wird, von Vorteil. Die Schwingung sollte nicht durch Dämpfung des Schwingungsgebildes zum Erliegen gebracht werden können. Eine hohe Schleifenverstärkung wird vorzugsweise durch Übersteuern eines Verstärkers innerhalb der Wandlerschaltung oder durch einen NuUdurchgangs-Komparator realisiert, so daß das Ausgangssignal der Wandlerschaltung ein nahezu rechteckfόrmiges Signal ist. Ein derartiges Signal eignet sich zur Ansteuerung der Erregungseinrichtung und ersetzt den Pulsgenerator. Auch lineare Verstärkung des Antwortsignals mit einem sinusförmigen Ausgangssignal ist möglich, solange die Amplitude des Ausgangssignals noch ausreicht, eine nicht gedämpfte Schwingung des Schwingungsgebildes aufrecht zu erhalten. Sicherer und zuverlässiger ist jedoch, durch Erzeugung eines Ausgangssignals der Wandlerschaltung mit fester Amplitude eine gleichbleibende Erregung zu gewährleisten, um ein Abklingen der Schwingung zu verhindern. Um höhere Harmonische der Eigenfrequenz herauszufiltern und zur Phasendrehung für eine optimale Rückkopplung ist es von Vorteil, innerhalb der Wandlerschaltung einen Tiefpaß vorzusehen.
Die Frequenz bzw. Periodendauer des Ausgangssignals kann mit bekannten Frequenzauswertemethoden ausgewertet werden. Vorteilhaft ist dazu eine Logikschaltung bestehend aus wenigstens vier monostabilen Flipflops, wobei zwei Flipflops ein Zeitfenster mit vorbestimmter Breite und einstellbarer Verzögerung zur negativen Flanke des Komparators generieren, ein drittes Flipflop einen Impuls generiert, wenn die positive Flanke des Komparators innerhalb des Zeitfensters liegt, und ein viertes Flipflop die Dauer dieses Impulses verlängert. Vorzugsweise ist die Verzögerung so eingestellt, daß die positive Flanke des Komparators in der Mitte des Zeitfensters liegt, wenn das Schwingungsgebilde in Luft schwingt. Damit wird die Periodendauer mit einem vorbestimmten Referenz-Zeitintervall verglichen, das z.B. der Frequenz beim zu detektierenden Füllstand entspricht. Ein elektrisches Schaltelement, schaltet mit einer Verzögerung beim Vorliegen des Impulses des vierten Flipflops.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nicht die Frequenz der Schwingung des Schwingungsgebildes ausgewertet, sondern deren Amplitude. In diesem Fall wird die Erregungseinrichtung mit einem Ausgangssignal der Wandlerschaltung betrieben, welches proportional zur Amplitude der erzwungenen Schwingung des Schwingungsgebildes ist. Wird das Schwingungsgebilde durch das Medium stark gedämpft, so nimmt die Schwingungsamplitude durch die schwächer werdende Rückkopplung bei Erreichen eines vorbestimmten Füllstandes ab, gegebenenfalls bricht die Schwingung ab. Das Unter- oder Überschreiten einer vorbestimmten Amplitude wird mittels eines Komparators ermittelt und mit einer Verzögerung durch das Schalten eines elektrischen Schaltelements angezeigt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:
Figur 1 einen Vibrations-Füllstands-Grenzschalter mit zwei parallelen Schwingstäben
Figur 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Funktionsprinzips
Figur 3 ein Blockschaltbild eines Vibrations-Füllstands-Grenzschalters mit Frequenzauswertung Figur 4 die Darstellung des zeitlichen Verlaufs verschiedener Impulse
Bevorzugte Ausführungsformen:
Figur 1 zeigt schematisch die mechanischen Komponenten eines Vibrations- Füllstands-Grenzschalters zur Füllstandsüberwachung mit zwei parallelen Schwingstäben 2 als Schwingungsgebilde. Die Vorrichtung ist üblicherweise an einem Behälter befestigt, wobei die Schwingstäbe ins Behälterinnere ragen und ganz oder teilweise mit Medium bedeckt sind. Falls der Füllstand eine bestimmte Höhe über- oder unterschreitet, soll die Vorrichtung ein Schaltsignal abgeben. Wesentlicher Bestandteil der Erregungseinrichtung 3 ist ein einzelnes Piezoelement 5, welches mit einer Isolierschicht 8 isoliert auf den Boden 9 des Schwingungsgebildes aufgeklebt ist. Das Piezoelement wird an seinen Kontaktflächen 6 und 7 mittels Elektroden mit einem Eingangssignalgeber verbunden.
Der piezoelektrische Effekt wird ausgenutzt: An die Kontaktflächen 6, 7 des piezoelektrischen Elements 5 wird eine elektrische Spannung angelegt. Dadurch verändert sich der Durchmesser bei einem kreisscheibenförmigen Piezoelement oder die Maße einer Piezoplatte. Bei Verwendung einer Wechselspannung werden die Maße wechselweise vergrößert und verkleinert. Dadurch verändern sich auch die Maße des Bodens 9 des Schwingungsgebildes. Die auf der dem Piezoelement abgewandten Seite des Bodens angebrachten Schwingstäbe schwingen mit der Frequenz der zur Erregung an das Piezoelement angelegten Wechselspannung.
Ohne äußere Erregung schwingen die Schwingstäbe 2 bei in Gang gesetzter Schwingung mit ihrer Eigenfrequenz. Diese Eigenfrequenz ist u. a. abhängig von der Länge und Masse der Schwingstäbe, der Federsteifigkeit des Bodens und dem Medium, welches bei der Schwingung der Schwingstäbe mitbewegt wird. Damit enthält die Frequenz der Schwingung Informationen über die Füllstandshöhe und kann dahingehend ausgewertet werden. Auch die Amplitude der Schwingung eigent sich aufgrund der füllstandbedingten Dämpfung zur Auswertung und Füllstandsanalyse.
Durch die Schwingung verändern sich die Maße des Bodens. Dadurch verändern sich auch die Maße des auf den Boden aufgeklebten Piezoelements, das hier gleichzeitig als Empfangswandler 4 fungiert. Wie auch bei der Erregung der Schwingung wird der piezoelektrische Effekt zur Wandlung der mechanischen Verformung in ein elektrisches Signal ausgenutzt: Durch die Veränderung der Maße des Piezoelements wird eine elektrische Spannung an den Kontaktflächen 6, 7 erzeugt. Diese Spannung ist sinusförmig, da die Schwingstäbe auch bei Erregung mit nicht sinusförmigen Pulsformen in guter Näherung nur mit ihrer Grundfrequenz schwingen und höhere Harmonische diese Grundfrequenz nicht angeregt werden.
Die Verwendung desselben Piezoelements als wesentlichen Baustein der Erregungseinrichtung 11 sowie des Empfangswandlers 12 hat den großen Vorteil, daß der Boden 9 der Schwingungseinrichtung voll für die Erregung und für die Detektion genutzt werden kann. Damit kann die zur Erlangung eines Antwortsignals gegebener Amplitude notwendige Spannung bzw. Leistung vermindert werden.
Figur 2 zeigt schematisch ein Blockschaltbild zur Darstellung des Funktionsprinzips der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Erregungseinrichtung 11 und Empfangswandler 12 sind in einem Bauelement integriert. Schematisch ist das damit mechanisch verbundene Schwingungsgebilde 10 angedeutet. Die Erregungseinrichtung wird mit einem Eingangssignal betrieben, welches entweder von einem Pulsgenerator 18 erzeugt wird oder das über eine Rückkopplungsleitung 15 rückgekoppelte Ausgangssignal einer Wandlerschaltung 14 ist.
Bei Inbetriebnahme der Vorrichtung muß das Schwingungsgebilde zunächst in Schwingung versetzt werden. Dazu kann der Pulsgenerator verwendet werden, der das Schwingungsgebilde vorzugsweise mit dessen Eigenfrequenz erregt, da dann die Amplitude der erzwungenen Schwingung am größten ist. Diese Eigenfrequenz ändert sich jedoch mit der Höhe des Füllstandes und ist meist die Größe, die zur Füllstandsanalyse ausgewertet wird. Eine dauerhafte Erregung mit fester Frequenz ist daher nicht zweckmäßig. Vielmehr muß sichergestellt sein, daß das Schwingungsgebilde stets resonant erregt wird, da nur dann das Antwortsignal des Schwingungsgebildes die Information über die Eigenfrequenz und damit die Füllstandshöhe trägt. Die resonante Erregung wird durch eine Rückkopplung des Ausgangssignals der Wandlerschaltung auf den Eingang der Erregungseinrichtung gewährleistet. Dabei ist die Wandlerschaltung so gestaltet, daß sie ein Signal mit der Frequenz des Antwortsignals erzeugt. Nach dem Ingangsetzen der mechanischen Schwingung wird der Pulsgenerator abgekoppelt.
Aus der Verwendung desselben Piezoelements als wesentlichen Baustein der Erregungseinrichtung 11 sowie des Empfangswandlers 12 ergibt sich das Problem, daß das Ausgangssignal des kombinierten Erregungs- und Empfangswandlers eine Überlagerung aus dem reinen Ausgangssignal der Erregungseinrichtung ohne angekoppeltes Schwingungsgebilde und dem Antwortsignal des Schwingungsgebildes darstellt. Das Antwortsignal des Schwingungsgebildes ist jedoch diejenige Größe, die die Information über das Schwingungsverhalten der Schwingstäbe und damit über den Füllstand trägt.
Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist daher das Referenzelement 13, welches dem kombinierten Erregungs- und Empfangswandler parallel geschaltet ist. Es wird mit demselben Eingangssignal wie dieser betrieben. Das Referenzelement ist so gestaltet, daß es ein Ausgangssignal liefert, welches mit dem Ausgangssignal so gut wie möglich übereinstimmt, das die Erregungseinrichtung ohne Ankopplung eines Schwingungsgebildes, d.h. ohne die Überlagerung von deren Antwortsignal, abgeben würde, oder zu diesem Signal proportional ist. Ein konkretes Beispiel für die Realisation eines derartigen Referenzelements ist in Figur 3 gezeigt, wobei in Figur 4 die dabei gemessenen Eingangs- und Ausgangssignale erläutert werden.
Die Ausgangssignale von Empfangswandler 12 und Referenzelement 13 werden in der Wandlerschaltung 14 verknüpft und modifiziert. Da sich das Ausgangssignal des Empfangswandlers aus dem ungestörten Ausgangssignal ohne Ankopplung des Schwingungsgebildes und aus dessen Antwortsignal additiv zusammensetzt, wird in der Wandlerschaltung die Differenz aus den Ausgangssignalen der Elemente 12 und 13 ausgewertet. Diese Differenz entspricht dem gesuchten Antwortsignal.
Das Antwortsignal wird in der Wandlerschaltung verstärkt und modifiziert. Figur 3 zeigt u.a. ein Beispiel der Wandlerschaltung, falls die Frequenz die interessierende Größe ist. Sie erzeugt vorzugsweise ein Rechtecksignal, wobei die Frequenz des Antwortsignals beibehalten wird. Ein derartiges Signal eignet sich als Eingangssignal für Erregungseinrichtung und Referezelement, wodurch der elektromechanische Schwingkreis geschlossen ist, wenn es auf den Eingang diese Elemente rückgekoppelt wird. Der Pulsgenerator kann dann abgekoppelt werden. Wird die dämpfungsabhängige Amplitude des Antwortsignals ausgewertet, z.B. zur Detektion des Füllstandes von sehr viskosen Flüssigkeiten oder körnigen Feststoffen, so wird in der Wandlerschaltung vor allem linear verstärkt und dieses Ausgangssignal auf den Eingang von Erregungseinrichtung und Referenzelement gegeben.
Das Ausgangssignal wird in einer Logikschaltung 16 ausgewertet. Die Frequenz oder Amplitude des Ausgangssignals wird mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz oder -amplitude verglichen, welche z.B . der Schwingungsfrequenz oder der Amplitude bei dem Füllstand entspricht, dessen Über- oder Unterschreiten angezeigt werden soll. Fällt dieser Vergleich positiv aus, so gibt die Logikschaltung einen elektrischen Impuls an ein elektrisches Schaltelement 17, ab welches mit einer Verzögerung schaltet und das Über- oder Unterschreiten eines bestimmten Füllstandes anzeigt.
Figur 3 zeigt ein Beispiel der elektronischen Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche nach dem in Figur 2 dargestellten Prinzip verknüpft sind. Der prinzipielle zeitliche Verlauf der elektrischen Impulse ist in Figur 4 dargestellt.
Ein einzelnes Piezoelement 20 ist in Reihenschaltung mit einem Widerstand
21 an einen Rechteckgenerator 19 angeschlossen. Der Rechteckgenerator erzeugt eine rechteckförmigen Wechselspannung U;n mit fester Frequenz, welche der Eigenfrequenz des Schwingungsgebildes f0 in einem beliebigen
Zustand der Vorrichtung entspricht. Nach dem Anschwingen der Schwingungsvorrichtung wird das Signal des Rechteckgenerators 19 durch das Ausgangssignal der Wandlerschaltung 14' ersetzt, welches ebenfalls rechte ckförmig ist und mit der momentanen, tatsächlichen Eigenfrequenz f des Schwingungsgebildes schwingt.
Das Piezoelement 20 hat eine Kapazität C, welche abhängig von seinen Abmessungen und der Dielektrizitätskonstanten ist. Bei der Reihenschaltung von Widerstand und Piezoelement verhält sich das Piezoelement beim Anliegen einer Spannung zunächst wie ein Kondensator. Die Spannung über dem Piezoelement ist eine Auflade-Entladekurve, wie in Figur 4 mit Uref bezeichnet dargestellt. Vorzugsweise ist die Zeitkonstante für die charakteristische Anstiegs- und Abfallzeit, das Produkt aus Kapazitätswert C des Piezoelements und Widerstandswert R, durch folgenden Ausdruck gegeben: RC == (2πf0)"' , wob ei f0 die Eigenfrequenz der
Schwingungsvorrichtung in einem beliebigen Zustand, z.B. beim Schwingen in Luft, ist. Dies stellt sicher, daß die Spannung über dem Piezoelement der anliegenden Eingangsspannung innerhalb der Dauer des Reckteckpulses folgen kann.
Die Schwingung der Schwingungsvorrichtung erzeugt eine sinusförmige Wechselspannung an den Kontaktflächen des Piezoelements, welche sich additiv der Auflade-Entladespannung überlagert. Diese Summenspannung liegt an den Kontaktflächen des Piezoelements und ist in Figur 4 mit Uerr bezeichnet. Die reine Auflade-Entladespannung, also das Ausgangssignal der Erregungseinrichtung im Falle der Nichtankopplung einer Schwingungsvorrichtung, ist in Figur 4 dargestellt und mit Uref bezeichnet. Sie ist das Ausgangssignal des Referenzelements.
Das Referenzelement wird durch einen Kondensator 22 in Verbindung mit einem dazu in Reihe geschalteten weiteren Widerstand 23 gebildet, welche ebenfalls an den Rechteckgenerator 19 angeschlossen bzw. mit dem Ausgang der Wandlerschaltung 14' rückgekoppelt sind. Die Zeitkonstante der beiden Bauteile ist die gleiche wie bei der oben beschriebenen Reihenschaltung aus Piezoelement 20 und Widerstand 21. Beispielsweise werden sowohl Kapazität als auch Widerstandswert der Komponenten übereinstimmend gewählt. Die Spannung Uref über dem Kondensator ist die typische Auflade-Entladekurve für einen mit einem Rechtecksignal, hier U;n, angesteuerten Kondensator.
Mit einem Differenzverstärker 24 wird die Auflade-Entladespannung Uref des Kondensators 22 von der Summenspannung Uerr an den Kontaktflächen des Piezoelements 20 abgezogen. Es wird die Differenz der Ausgangssignale des kombinierten Erregungs-Empfangswandlers und des Referenzelements gebildet. Das Ergebnis Udiff entspricht der sinusförmigen Wechselspannung, welche durch die Schwingung der Schwingungsvorrichtung an den Kontaktflächen des Piezoelements 20 erzeugt wird.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 24 ist mit einem NuUdurchgangs- Komparator 26 verbunden, welcher ein rechteckförmiges Signal mit der Frequenz des Antwortsignals und fester Amplitude erzeugt. Ähnliche Wirkung hat ein übersteuerter Verstärker 24. Beides stellt eine hohe Schleifenverstärkung im elektromechanischen Schwingkreis aus Erregungs- und Empfangswandler, Schwingungsgebilde und Verstärker her.
Da das Schwingungsgebilde im allgemeinen eine Phasendrehung des Ausgangssignals relativ zu den Eingangssignalen erzeugt, ist es von Vorteil, die Phase des verstärkten Antwortsignals mit einem Tiefpaß zu drehen, so daß die Rückkopplung phasenrichtig erfolgt. Die hier dargestellte Wandlerschaltung 14' weist zwischen Verstärker und Komparator daher einen geeigneten Tiefpaß 25 auf. Der Tiefpaß filtert weiterhin höhere Harmonische der Grundfrequenz heraus, so daß die Erregung des mechanischen Schwingungsgebildes stets mit dessen GrundVEigenfrequenz erfolgt.
Die dargestellte Schaltung ist für die Fälle geeignet, in denen die Frequenz der Schwingungsvorrichtung ausgewertet werden soll, um eine Information über den Füllstand zu erhalten. Dies ist insbesondere bei der Detektion des Füllstandes von Flüssigkeiten eine geeignete Meßmethode, da die Eigenfrequenz der Schwingung aufgrund der von den Schwingstäben mitgeführten Masse stark vom Füllstand abhängt, die Amplitude der Schwingung jedoch kaum gedämpft wird.
Ein elektrisches Schaltelement 32 schaltet in Abhängigkeit davon, ob die Frequenz der Schwingungsvorrichtung eine fest eingestellte Frequenz entweder über- oder unterschreitet. Hierfür wird eine Logikschaltung 16' bestehend aus vier monostabilen Flip-Flops 27, 28, 29, 30 verwendet. Die ersten beiden monostabilen Flip-Flops 27, 28 generieren ein Zeit-Fenster, welche eine feste Breite und eine einstellbare Verzögerung zur negativen Flanke des Komparator-Ausgangs hat, also zur negativen Flanke von Ujn aus Figur 4. Die Verzögerung wird so eingestellt, daß die positive Flanke des Komparator-Ausgangs in der Mitte des Zeit-Fensters liegt, wenn die Schwingungsvorrichtung in Luft bzw. in einem anderen definierten Zustand schwingt.
Das dritte monostabile Flip-Flop 29 generiert einen Impuls, wenn die positive Flanke des Komparator-Ausgangs in der Betriebssituation innerhalb des Zeit- Fensters liegt. Das vierte monostabile Flip-Flop 30 verlängert die Zeit dieses Impulses. Das elektrische Schaltelement 32 schaltet mit einer weiteren Verzögerung, die durch ein Bauelement 31 erzeugt wird.
Alternativ dazu ist die Auswertung der Amplitude der Schwingung geeignet, wenn die Bedeckung des Schwingungsgebildes mit Feststoffen oder mit stark viskosen Flüssigkeiten detektiert werden soll. Bei Bedeckung der Schwingstäbe mit einem Feststoff wird die Schwingungsamplitude der Stäbe stark bedämpft. Die gesamte Schleifenverstärkung des schwingungsfähigen Systems wird dadurch stark reduziert. Die Schleifenverstärkung reicht nicht mehr aus um die Schwingstäbe in ihrer Eigenfrequenz zu erregen. Die Schwingung reißt ab oder erfolgt auf einer anderen Frequenz. Die Amplitude der Schwingung ist in beiden Fällen sehr gering. Ein elektrisches Schaltelement schaltet in Abhängigkeit davon, wie groß die Amplitude des Ausgangs des Differenzverstärkers, der in diesem Fall - gegebenenfalls zusammen mit einem Tiefpaß - die Wandlerschaltung bildet. Hierfür wird als Logikschaltung ein Komparator mit fest eingestellter Schaltschwelle verwendet.
Gewerbliche Anwendbarkeit:
Die Erfindung ist in allen Bereichen, in denen Füllstände verschiedener Materialien, wie Flüssigkeiten in Behältnissen oder Schüttgüter auf Halde oder in Behältnissen, zu überwachen sind, gewerblich anwendbar.
Liste der Bezugszeichen:
1, 10 Schwingungsgebilde
2 Schwingstab
3, 11 Erregungseinrichtung
4, 12 Empfangswandler
5, 20 Piezoelement
6, 7 Kontaktflächen
8 Isolationsschicht
9 Boden des Schwingungsgebildes
13 Referenzelement
14, 14' Wandlerschaltung
15 Rückkopplungsleitung
16, 16' Logikschaltung
17, 32 Schaltelement
18, 19 Pulsgenerator
21, 23 Widerstand
24 Differenzverstärker
25 Tiefpaß
26 Komparator
27, 28, 29, 30 Flipflop
31 Verzögerungselement

Claims

Patentansprüche :
1. Vibrations-Füllstands-Grenzschalter zur Feststellung und/oder Überwachung eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter, mit einem mechanischen Schwingungsgebilde (1, 10), bestehend aus wenigstens einem Schwingstab (2), das von einer piezoelektrischen Erregungseinrichtung (3, 11) zu mechanischen Schwingungen anregbar ist, mit einem piezoelektrischen Empfangswandler (4, 12) zum Detektieren der vom Schwingstab (2) ausgehenden Schwingungsimpulse und einer an den Empfangswandler (4, 12) angeschlossenen Wandlerschaltung (14, 14'), die die Signale des Empfangswandlers auszuwerten imstande ist, wobei das Ausgangssignal der Wandlerschaltung als Eingangssignal der Erregungeinrichtung aufgegeben wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Erregungseinrichtung (3, 11) und Empfangswandler (4, 12) stimmen in ihren wesentlichen Bestandteilen überein, wobei insbesondere dasselbe
Piezoelement (5, 20) oder dieselben Piezoelemente zur Erregung und zur Detektion der Schwingung des Schwingungsgebildes verwendet ist/sind, b) ein Referenzelement (13), welches der Erregungseinrichtung parallel geschaltet ist und dem das Eingangssignal der Erregungeinrichtung aufgegeben wird, wobei das Referenzelement (13) so gestaltet ist, daß sein Ausgangssignal im Falle der Nichtankopplung des Schwingungsgebildes (1, 10) zum Ausgangssignal der Erregungeinrichtung (3,11) proportional ist, c) einen Differenzverstärker bzw. Wandlerschaltung (14, 14'), welche die Differenz zwischen dem Ausgangssignal der Erregungeinrichtung (3,11) und dem Ausgangssignal des Referenzelements (13) bildet und verstärkt, und d) die Frequenz oder die Amplitude des Ausgangssignals der Wandlerschaltung mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz bzw. -amplitude verglichen wird, wobei ein Schaltelement (17, 32) dann ein
Signal erzeugt, wenn die tatsächliche Frequenz oder Amplitude die Referenzfrequenz bzw. -amplitude über- oder unterschreitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung wenigstens einen Verstärker und/oder Abschwächer aufweist, mit welchem das Ausgangssignal des Referenzelements (13) und/oder das Ausgangssignal der Erregungeinrichtung (3,11) gegebenenfalls derart aufeinander abgestimmt werden, daß die Amplituden beider Signale im Falle der Nichtankopplung des Schwingungsgebildes (1, 10) etwa gleich sind,
3. Vorrichtung nach Anspruch loder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Widerstand R' und Kapazität C des Referentelements (13) so gewählt sind, daß die Zeitkonstante τ' = R' C des Ausgangssignals des Referenzelements mit der Zeitkonstante τ des über dem Piezoelement (20) gemessenen Ausgangssignals bei Nichtankopplung eines Schwingungsgebildes (1, 10) übereinstimmt.
4. Vorrichtung nach Anspruch loder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand R (21) mit dem Piezoelement (20) in Reihe geschaltet ist und das Referenzelement (13) aus einem Widerstand R' (23) und einem dazu in Reihe geschalteten Kondensator C (22) besteht, wobei die Produkte aus Kapazität C des Kondensators und Widerstandswert R' bzw. Kapazität C des Piezoelements und Widerstandswert R übereinstimmen, d.h. RC « R' C .
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Kapazität C des Piezoelements und die Kapazität C des Kondensators sowie die Widerstandswerte R und R' übereinstimmen, d.h. C « C und R « R'
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kapazität C des Piezoelements (20), den Widerstandswert R (21) des in Reihe geschalteten Widerstands und die Eigenfrequenz f0 des Schwingungsgebildes (1,10) näherungsweise der Zusammenhang f0 ~ (2πRC)~' gilt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zuschaltbaren Pulsgenerator (18,19) aufweist, welcher bei Inbetriebnahme das Eingangssignal der Erregungeinrichtung (3, 11) und des Referenzelements ( 13) liefert und damit die Schwingung des Schwingungsgebildes (1, 10) und die Rückkopplung der Erregungeinrichtung (3, 11) mit dem Ausgangssignal der Wandlerschaltung (14, 14') in Gang setzt, wobei der Pulsgenerator (18, 19) nach Anschwingen des Schwingungsgebildes (1,10) abgekoppelt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsgenerator Rechteckpulse mit näherungsweise der Eigenfrequenz f0 des Schwingungsgebildes erzeugt, d.h. für die Erregungsfrequenz gilt ferr ~ f0, vorzugsweise auch ferτ ~ (2πRC)~' .
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Erregungeinrichtung und das Ausgangssignal des Referenzelements die über dem Piezoelement bzw. dem Kondensator gegen Masse gemessene Spannung ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Ausgangssignals der Wandlerschaltung mit einem Komparator mit vorbestimmter Schaltschwelle ausgewertet wird, welcher mit einer zeitlichen Verzögerung das elektrische Schaltelement ansteuert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerschaltung einen Differenzverstärker (24) mit nachgeschaltetem Tiefpaß (25) enthält, welcher die Phase der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers dreht und höhere Harmonische der tatsächlichen Schwingungsfrequenz des Schwingungsgebildes herausfiltert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerschaltung einen NuUdurchgangs-Komparator (26) enthält, welcher dem Tiefpaß nachgeschaltet ist, so daß das Ausgangssignal der Wandlerschaltung ein rechteckförmiger Spannungspuls mit der tatsächlichen Schwingungsfrequenz des Schwingungsgebildes und mit konstanter Amplitude ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker oder eine weitere nachgeschaltete Verstärkerstufe übersteuert ist, so daß das Ausgangssignal der Wandlerschaltung ein nahezu rechteckförmiger Spannungspuls mit der tatsächlichen Schwingungsfrequenz des Schwingungsgebildes und mit konstanter Amplitude ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Ausgangssignals der Wandlerschaltung mit einer Logikschaltung bestehend aus wenigstens vier monostabilen Flipflops (27, 28, 29, 30) ausgewertet wird, wobei zwei Flipflops ein Zeitfenster mit vorbestimmter Breite und einstellbarer Verzögerung zur negativen Flanke des Komparators generieren, ein drittes Flipflop einen Impuls generiert, wenn die positive Flanke des Komparators innerhalb des Zeitfensters liegt, und ein viertes Flipflop die Dauer dieses Impulses verlängert.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung so eingestellt ist, daß die positive Flanke des Komparators in der Mitte des Zeitfensters liegt, wenn das Schwingungsgebilde in Luft schwingt.
16. Verfahren zur Feststellung und/oder Überwachung eines Füllstandes eines Mediums in einem Behälter mit einem Vibrations-Füllstands-Grenzschalter, insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Schwingungsgebilde in einem elektromechanischen Rückkopplungskreis geschaltet ist, piezoelektrisch zu mechanischen Schwingungen erregt wird, die auf piezoelektrischen Weg detektiert und, in ein elektrisches Signal umgewandelt, zur Wiedererregung des Schwingungsgebildes einerseits und durch Vergleich mit einer vorbestimmten Amplitude und/oder Schwingungsfrequenz zur Bestimmung des Füllstandes verwendet werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die mechanische Schwingung des Schwingungsgebildes wird mit demselben Piezoelement (5, 20) detektiert, das das Schwingungsgebilde zu Schwingungen anregt, b) eine Referenzspannung Uref wird erzeugt, die der am Piezoelement abgegriffenen Spannung Uerr im Falle der Nichtankopplung des
Schwingungsgebildes (1, 10) proportional ist; c) die Spannungen Uref und/oder Uerr werden derart verstärkt und/oder abgeschwächt, daß die jeweiligen Amplituden im Falle der Nichtankopplung des Schwingungsgebildes (1, 10) etwa gleich sind d) im Betriebszustand wird die Differenz zwischen Uerr und Uref verstärkt und zur Wiedererregung des Schwingungsgebildes einerseits und durch Vergleich mit einer vorbestimmten Amplitude und/oder Schwingungsfrequenz zur Bestimmung des Füllstandes verwendet.
PCT/DE1998/001348 1997-05-16 1998-05-14 Vibrations-füllstands-grenzschalter und verfahren zur feststellung und/oder überwachung eines füllstands eines mediums in einem behälter WO1998053282A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU83328/98A AU8332898A (en) 1997-05-16 1998-05-14 Vibration filling level limit switch and method for determining and/or monitoring the filling level of a medium in a container

Applications Claiming Priority (2)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104024811A (zh) * 2011-12-28 2014-09-03 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定和/或监视至少一个过程变量的设备
US9989398B2 (en) 2010-08-20 2018-06-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for determining and/or monitoring at least one predetermined fill level
US10429229B2 (en) * 2014-09-18 2019-10-01 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Electrical device with a housing holding insulation oil and a sensor and method of monitoring the device

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10056353A1 (de) * 2000-11-14 2002-05-23 Grieshaber Vega Kg Verfahren und Anordnung zur Füllstandsmessung
CN1214237C (zh) * 2001-03-28 2005-08-10 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定和/或监控容器内预定填充液面的装置
US6938475B2 (en) 2001-03-28 2005-09-06 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for establishing and/or monitoring a predetermined fill level in a container
DE10153937A1 (de) * 2001-03-28 2003-02-27 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter
DE10203461A1 (de) 2002-01-28 2003-08-14 Grieshaber Vega Kg Schwingungsgrenzstandsensor
DE10331428B4 (de) * 2003-07-10 2005-07-28 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102008039549A1 (de) 2008-08-25 2010-03-04 OCé PRINTING SYSTEMS GMBH Sensoranordnung zur Überwachung des Füllstandes eines ein Füllgut aufweisenden Behälters mit Hilfe eines Schwingkörpers
DE102008050266A1 (de) 2008-10-07 2010-04-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums
DE102010030791A1 (de) 2010-07-01 2012-01-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums
EP2592397B1 (de) * 2011-11-09 2015-08-05 VEGA Grieshaber KG Vibrationsgrenzschalter
DE102011090014A1 (de) * 2011-12-28 2013-07-04 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße
DE102020127077A1 (de) * 2020-10-14 2022-04-14 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zum Betreiben eines vibronischen Sensors

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2949162A1 (de) * 1979-12-06 1981-06-11 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Vorrichtung zur feststellung eines vorbestimmten fuellstandes
DE3516200A1 (de) * 1985-05-06 1986-11-06 Schittek, Margarete, 2805 Stuhr Verfahren zur fuellstandskontrolle und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3808481A1 (de) * 1988-03-14 1989-09-28 Vega Grieshaber Gmbh & Co Vorrichtung zur feststellung eines bestimmten fuellstandes in einem behaelter
EP0580483A1 (de) * 1992-07-20 1994-01-26 Pasteur Sanofi Diagnostics Verfahren und Vorrichtung zur Flüssigkeitsoberflächenermittlung unter Anwendung eines Ultraschallwandlers
WO1995029388A1 (en) * 1994-04-25 1995-11-02 Sensor Systems (Jersey) Limited Piezoelectric sensing systems

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1773815C3 (de) * 1968-07-10 1984-05-30 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Vorrichtung zur Feststellung des Erreichens eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter
DE3348119C2 (en) * 1983-10-11 1989-12-28 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7864 Maulburg, De Device for ascertaining and/or monitoring a predetermined filling level in a container
DE4327167C2 (de) * 1993-08-13 1996-07-04 Grieshaber Vega Kg Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behältnis
DE4439879C1 (de) * 1994-11-08 1996-02-01 Grieshaber Vega Kg Vibrations-Füllstand-Grenzschalter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2949162A1 (de) * 1979-12-06 1981-06-11 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Vorrichtung zur feststellung eines vorbestimmten fuellstandes
DE3516200A1 (de) * 1985-05-06 1986-11-06 Schittek, Margarete, 2805 Stuhr Verfahren zur fuellstandskontrolle und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3808481A1 (de) * 1988-03-14 1989-09-28 Vega Grieshaber Gmbh & Co Vorrichtung zur feststellung eines bestimmten fuellstandes in einem behaelter
EP0580483A1 (de) * 1992-07-20 1994-01-26 Pasteur Sanofi Diagnostics Verfahren und Vorrichtung zur Flüssigkeitsoberflächenermittlung unter Anwendung eines Ultraschallwandlers
WO1995029388A1 (en) * 1994-04-25 1995-11-02 Sensor Systems (Jersey) Limited Piezoelectric sensing systems

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9989398B2 (en) 2010-08-20 2018-06-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for determining and/or monitoring at least one predetermined fill level
CN104024811A (zh) * 2011-12-28 2014-09-03 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定和/或监视至少一个过程变量的设备
CN104024811B (zh) * 2011-12-28 2018-01-26 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定和/或监视至少一个过程变量的设备
US9995617B2 (en) 2011-12-28 2018-06-12 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Measuring device with a mechanically oscillatable unit and an electrodynamic transducer unit
US10429229B2 (en) * 2014-09-18 2019-10-01 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Electrical device with a housing holding insulation oil and a sensor and method of monitoring the device

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