技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于测量管道中流动的介质(尤其是含
水液体、
浆液、糊剂或其他流动材料)的
粘度和/或
雷诺数的测量系统。测量系统包括振动型测量换能器以及与其相连的变送器件。
背景技术
[0002] 在用于测量物理参数(例如在管道中流动的介质的
质量流量、
密度和/或粘度)的过程测量和自动化技术领域中，常常使用形成为紧凑型构造的在线测量装置的测量系统，该测量系统利用介质流经的振动型测量换能器和与换能器相连的变送器件在介质中产生反作用
力，例如，与质量流量相对应的
科里奥利力、与介质密度相对应的
惯性力、和/或与介质粘度相对应的
摩擦力，并且源自这些力，产生表示介质的各质量流量、密度和/或粘度的测量
信号。这样的测量换能器也部分地实施为多变量科里奥利质量流量/
粘度计或科里奥利质量流量/密度/粘度计，并且在例如下列
专利中有详细描述：EP-A 1 001254、EP-A 553 939、US-A 4,793,191、US-A 2002/0157479、US-A 2006/0150750、US-A
2007/0151368、US-A 2010/0050783、US-A 5,370,002、US-A 5,602,345、US-A 5,796,011、US-B 6,308,580、US-B 6,415,668、US-B 6,711,958、US-B 6,920,798、US-B 7,134,347、US-B 7,392,709、WO-A 96/08697、WO-A 03/027616、WO-A 2008/059262、WO-A 2009/120222或WO-A 2009/120223。
[0003] 每个测量换能器包括换能器壳体，所述换能器壳体由入口侧第一壳体端和出口侧第二壳体端形成，其中入口侧第一壳体端至少部分地由具有彼此隔开的圆筒形或圆锥形流通口的两个或四个第一分流器形成，出口侧第二壳体端至少部分地由具有彼此间隔开的流通口的两个或四个第二分流器形成。在US-A 5,602,345、US-A 5,796,011、US-B 7,350,421或US-A 2007/0151368中示出的测量换能器中的至少一些的情况下，换能器壳体包括壁很厚的圆筒形管段，圆筒形管段形成换能器壳体的至少中段。
[0004] 为了输送至少有时流动的介质，测量换能器在每种情况下还包括相连以平行流动的至少两个测量管，其在每种情况下为平直的，或者在每种情况下具有相同
曲率；测量管由金属，尤其是
钢或
钛制成；测量管被置于换能器壳体内；并且利用前述分流器可振荡地保持在换能器壳体内。具有相同构造的测量管中的第一测量管平行于另一测量管延伸，利用入口侧第一测量管端开口到入口侧第一分流器的第一流通口，利用出口侧第二测量管端开口到出口侧第二分流器的第一流通口。第二测量管利用入口侧第一测量管端开口到第一分流器的第二流通口，并且利用出口侧第二测量管端开口到第二分流器的第二流通口。在每种情况下，每个分流器另外包括具有密封表面的
法兰，密封表面用于将测量换能器
流体密封地连接到用来向测量换能器供应介质或从测量换能器带走介质的管道的管段。
[0005] 前述类型的已知测量系统的测量管在运行期间被使得振动以产生前述反作用力，并且由用来产生或保持测量管的机械振荡的激励机构以所谓的从动模式或期望的模式驱动，在这种情况下机械振荡为围绕假想地连接各第一测量管端和第二测量管端的假想振荡轴的弯曲振荡。特别是在形成为科里奥利质量流量和/或密度测量装置的测量系统内的测量换能器的应用中，需要模式下的振荡发展为侧向弯曲振荡，并且在介质流过测量管的情况下，由于在其中引发的科里奥利力，而在侧向弯曲振荡之上
叠加了所谓的科里奥利模式下的附加的等频振荡。因此，在直测量管的情况下，以下述方式实施通常为电动型的激励机构：两测量管在需要模式下至少部分地(但往往为绝大部分地)能够被有区别地激励为在公共振荡平面内的反相弯曲振荡；也就是说，通过借助于仅链接到两测量管的至少一个振荡激励器引入同时地沿着公共作用线但作用在相反方向上的激励力来进行上述激励。此外，从所提及的US-A 2006/0150750中可明显看出，基于两测量管的反相弯曲振荡，除了质量流量和密度之外，例如基于从变送器件馈送到激励机构的电激励功率，还能够确定在测量换能器内输送的介质的粘度，其中电激励功率用来克服特别是由位于测量管内的介质引起的测量管振荡的衰减。
[0006] 为了记录振动，尤其是由激励机构激励的测量管的振荡，并且为了产生用作振动表示的振荡测量信号，即测量换能器的主要信号，测量换能器在每种情况下另外具有
传感器布置，多数情况下常常同样为电动型，其对测量管的相对运动做出反应。通常，传感器布置由入口侧振荡传感器和出口侧振荡传感器形成，其中入口侧振荡传感器有区别地记录测量管的振荡，因而仅记录测量管的相对运动，并且出口侧振荡传感器也有区别地记录测量管的振荡。每个通常构造相同的振荡传感器都由保持在第一测量管内的永久磁体和保持在第二测量管内且被永久磁体的
磁场穿透的筒形线圈形成。
[0007] 在操作中，由至少两个测量管形成的上述管布置，在每种情况下与测量换能器的激励机构和传感器布置保持在一起至少有时以需要模式由机电激励机构激励，以便以至少一种主要的需要振荡
频率进行机械振荡。在这种情况下，通常选择管布置的瞬时固有频率或共振频率作为需要模式下的振荡的振荡频率，该频率又基本上取决于测量管的尺寸、形状和材料以及介质的瞬时密度。由于待测介质的密度
波动，和/或由于在操作期间介质发生变化，导致在测量换能器运行期间，需要的振荡频率通常可至少在标定的并且因而预定的需要的频带内变化，该频带相应地具有预定的频率下限和预定的频率上限。
[0008] 为了限定测量管的自由振荡长度，并且与之相关地，为了调节需要的频带，上述类型的测量换能器往往还包括至少一个入口侧耦合元件和至少一个出口侧耦合元件，其中，入口侧耦合元件用于形成用于两个测量管的反相振动(尤其是弯曲振荡)的入口侧振荡
节点，并且附接到与两分流器隔开的测量管；出口侧耦合元件用于形成用于反相振动(尤其是测量管的弯曲振荡)的出口侧振荡节点，并且附接到与两分流器隔开并且与入口侧耦合元件隔开的两测量管。在直测量管的情况下，入口侧耦合元件和出口侧耦合元件(只要都属于管布置)之间的最小距离对应于在该情况下的测量管的自由振荡长度。利用耦合元件，另外也可以在整体上以下述方式影响管布置的振荡质量因子例如测量换能器的灵敏度，其中所述方式为对于测量换能器的最低要求的灵敏度，将提供至少一个最小自由振荡长度。
[0009] 与此同时，振动型测量换能器领域的发展已经达到某种水平，使得对于流体测量技术领域的多种应用来说，从实用
角度讲，所述类型的现代测量换能器能够满足在测量结果的
精度和再现性方面的最高要求。因此，此类测量换能器在实践中用于质量流量从仅有几g/h(克/小时)直到几t/min(吨/分)、压力直到100巴(液体)甚至300巴以上(气体)的应用。由于其应用面广，使得工业级振动型测量换能器可具有1mm和250mm之间的标称直径中的标称直径(相当于将连接到测量换能器的管道的口径或在连接法兰处测量的测量换能器的口径)，并且专用于小于1巴的压力损失和2200t/h的最大标称质量流量。在这种情况下，测量管的口径例如在80mm和100mm之间的范围内。
[0010] 如前所述，使用具有执行弯曲振荡的测量管的测量系统，还可确定粘度或随粘度变化的测量变量，例如雷诺数，这些变量可基于粘度来测量，事实上也可基于弯曲振荡来测量(另见US-A 2006/0150750)。然而，在该方法的情况下，尤其是由于需要的振荡的幅度往往非常小，使得测量换能器的灵敏度在一定程度上依赖于标称直径，事实上，灵敏度随着标称直径的增加而降低。因此，测量精度也会随着标称直径的增加而降低，或者随着在
信号处理技术和计算能力方面的要求的不断提高而出现了相应的变送器件。尽管如此，与此同时，还存在用于在质量流率很高并且与此相关联地，50mm以上的很大的管径的管道内测量粘度的测量换能器；在例如石化行业应用中或运输和处理石油、
天然气、
燃料等的领域中，对于用于在例如100mm或以上的更大管径或质量流率1200t/h或以上的管道内测量粘度的高精度、低压损的测量换能器，存在很大的兴趣。在本领域已知的已建立的测量换能器概念，尤其是在EP-A 1 001 254、EP-A 553 939、US-A 4,793,191、US-A 2002/0157479、US-A2007/0151368、US-A 5,370,002、US-A 5,796,011、US-B 6,308,580、US-B 6,711,958、US-B
7,134,347、US-B 7,350,421或WO-A 03/027616中提出的概念相应地成倍扩大的情况下，这导致几何尺寸，尤其是与两法兰的密封表面之间的距离相对应的安装长度，并且在弯曲测量管的情况下，与测量换能器的最大侧向膨胀相对应的安装长度，将变得非常大，这尤其是由想要的振荡特性、需要的负荷能力、以及最大允许压力损失所导致的。与之相关地，测量换能器的空载质量也会不可避免地增加，并且已经实现具有例如400kg的空载质量的大标称直径的常规测量换能器。对于具有两个弯曲测量管的测量换能器，例如，根据US-B
7,350,421或US-A 5,796,011，已经对将其标称直径放大至更大后的情况进行了研究。这些研究表明，例如，对于300mm以上的标称直径，尺寸放大后的常规测量换能器的空载质量将大大超过500kg，并具有3000mm以上的安装长度和1000mm以上的最大侧向膨胀。因此，可以理解的是，出于技术可行性和经济上的考虑，在可预见的未来，还不会出现采用常规设计和材料并且标称直径大大超过300mm的工业级的，甚至可系列制造的测量换能器。
发明内容
[0011] 因此，根据上述
现有技术，本发明的目的是提供一种测量换能器，该换能器适于精确测量粘度或雷诺数，并且在超过1200t/h的大质量流率并且于此关联地，100mm以上的大标称直径的情况下具有高的测量精度，同时表现出尽可能紧凑的构造。
[0012] 为了实现此目的，本发明涉及一种用于在管道内流动的介质(例如，含水液体、浆液、糊剂或其他流动性材料)的测量系统。该测量系统(例如，实施为紧凑型测量装置和/或科里奥利质量流量/粘度测量装置)包括振动型测量换能器和电连接到测量换能器的变送器件，其中测量换能器在运行期间介质流经它，并用于根据流动介质的粘度和/或雷诺数产生振荡信号，变送器件用于驱动测量换能器和评估测量换能器递送的振荡信号。测量换能器包括具有至少两个彼此隔开的流通口的入口侧第一分流器、具有至少两个彼此隔开的流通口的出口侧第二分流器和彼此平行布置的至少两个直测量管，直测量管用于输送流动介质并连接到分流器，形成具有相连用于平行流动的至少两个流体路径的管布置。测量换能器还包括机电激励机构，该激励机构用于激励和保持至少两个测量管的机械振荡，尤其是扭转振荡或扭转/弯曲振荡，例如，通过作用在至少两个测量管上的第一振荡激励器和作用在至少两个测量管上的第二振荡激励器来进行所述机械振荡。在至少两个测量管中，第一测量管利用入口侧第一测量管端开口到第一分流器的第一流通口，并且利用出口侧第二测量管端开口到第二分流器的第一流通口；在形状、尺寸和材料方面与第一测量管构造相同的第二测量管利用入口侧第一测量管端开口到第一分流器的第二流通口，并且利用出口侧第二测量管端进入第二分流器的第二流通口。变送器件通过提供给激励机构的可变和/或至少有时周期性的第一电驱动信号(例如，具有与管布置的振荡的自然模式的本征频率相对应的至少一个信号频率的第一电驱动信号)将电激励功率(例如，具有可变最大
电压电平和/或可变最大
电流电平的第一电驱动信号)馈送到激励机构，同时，激励机构将电激励功率(尤其至少有时也取决于第一驱动信号的电压电平和电流电平)至少部分地转
化成第一测量管的扭转振荡和与第一测量管的扭转振荡相反且相等(以下简称反向相等)的第二测量管的扭转振荡。
[0013] 根据本发明的第一
实施例，激励机构以适当的方式将变送器件提供的电激励功率转化成第一测量管的扭转振荡和与第一测量管的扭转振荡反向相等的第二测量管的扭转振荡，使得：第一测量管的中段围绕与所述管段的横截面垂直的假想扭转振荡轴线进行旋转振荡，第二测量管的中段围绕与所述管段的横截面垂直的假想扭转振荡轴线进行旋转振荡，和/或至少两个测量管以具有单个振荡
波腹的扭转振荡基本模式进行反向相等的扭转振荡。
[0014] 根据本发明的第二实施例，管布置被实施为具有假想纵剖面，第一测量管的纵向轴线和第二测量管的纵向轴线在假想纵剖面中延伸，第一测量管的纵向轴线假想地连接所述第一测量管的第一末端和第二末端，第二测量管的纵向轴线假想地连接所述第二测量管的第一末端和第二末端，并且平行于第一测量管的纵向轴线延伸。
[0015] 根据本发明的第三实施例，第一测量管具有与第二测量管的口径相等的口径。
[0016] 根据本发明的第四实施例，第一振荡激励器被实施和布置在测量换能器内，使得将由第一振荡激励器产生的激励力引入管布置的作用线具有到管布置的第一假想纵剖面的垂直距离，该距离大于第一测量管的口径的四分之一，尤其大于第一测量管的口径的35％，和/或小于第一测量管的口径的200％，尤其小于第一测量管的口径的100％。
[0017] 根据本发明的第五实施例，激励机构通过以下特征引起测量管的振荡，尤其是至少两个测量管的反向相等的扭转振荡或至少两个测量管的反向相等的弯曲/扭转振荡：由第一振荡激励器产生且作用在第一测量管上的激励力与由第一振荡激励器同时产生且作用在第二测量管上的激励力的作用反向，尤其是反向相等。
[0018] 根据本发明的第六实施例，激励机构(例如，与扭转振荡同时地)引起第一测量管围绕其纵向轴线的弯曲振荡，并引起第二测量管围绕其纵向轴线的弯曲振荡，该弯曲振荡与第一测量管的弯曲振荡反向相等。
[0019] 根据本发明的第七实施例，管布置被实施为第一测量管的自然弯曲振荡的至少一个本征频率(尤其是以具有单个振荡波腹的弯曲振荡基本模式)等于第一测量管的自然扭转振荡的本征频率(尤其是以具有单个振荡波腹的扭转振荡基本模式)，并且第二测量管的自然弯曲振荡的至少一个本征频率(尤其是以具有单个振荡波腹的弯曲振荡基本模式)等于第二测量管的自然扭转振荡的本征频率(尤其是以具有单个振荡波腹的扭转振荡基本模式)。
[0020] 根据本发明的第八实施例，由激励机构激励的至少两个测量管中的每一个进行反向相等的弯曲振荡(尤其是以具有单个振荡波腹的弯曲振荡基本模式进行的弯曲振荡)，所述弯曲振荡在每种情况下与等频扭转振荡(尤其是以具有单个振荡波腹的扭转振荡基本模式进行的反向相等的扭转振荡)耦合。
[0021] 根据本发明的第九实施例，由激励机构激励的至少两个测量管中的每一个进行具有下述振荡频率的反向相等的弯曲振荡，该振荡频率与至少两个测量管进行的反向相等的扭转振荡(尤其是与所述弯曲振荡同时的)的振荡频率不同，尤其相差10％以上和/或50Hz以上。
[0022] 根据本发明的第十实施例，第一驱动信号包括具有各种信号频率的多个信号分量，并且其中第一驱动信号的至少一个信号分量(例如在信号功率方面占优势的信号分量)具有与管布置的振荡的自然模式(例如管布置的自然扭转振荡模式，在该模式下至少两个测量管进行反向相等的扭转振荡)的本征频率相对应的信号频率。
[0023] 根据本发明的第十一实施例，根据在激励机构内转化(尤其是至少部分地转化成至少两个测量管的扭转振荡或至少部分地转化成至少两个测量管的扭转/弯曲振荡)的电激励功率(尤其是取决于第一驱动信号的电压电平和电流电平的电激励功率)，变送器件产生表示流动介质的粘度的测量值和/或表示流动介质的雷诺数的测量值。
[0024] 根据本发明的第十二实施例，除了第一测量管和第二测量管之外，测量换能器不具有用来传送流动介质和在运行期间振动的额外的测量管。
[0025] 根据本发明的第一进一步发展，激励机构具有至少一个第一振荡激励器(例如电动型第一振荡激励器)，该振荡激励器例如区别地作用于至少两个测量管，以将提供给激励机构的电激励功率转化成变化和/或周期性的机械激励力，例如，具有与管布置的振荡的自然模式的本征频率相对应的至少一个信号频率的力，以引起第一测量管的扭转振荡和与第一测量管的扭转振荡反向相等的第二测量管的扭转振荡。
[0026] 根据本发明的第一进一步发展的第一实施例，第一振荡激励器具有永久磁体和被永久磁体的磁场穿透的筒形线圈，永久磁体例如通过附接到第一测量管的耦合元件保持在第一测量管上，该耦合元件作为杠杆臂来产生作用在第一测量管上的
扭矩；筒形线圈例如通过附接到第二测量管的耦合元件保持在第二测量管上，该耦合元件作为杠杆臂来产生作用在第二测量管上的扭矩。
[0027] 根据本发明的第一进一步发展的第二实施例，第一驱动信号被供应给由第一驱动信号提供的可变的第一激励器电压驱动的第一振荡激励器(尤其是以第一激励器电流流过其筒形线圈的方式)。
[0028] 根据本发明的第一进一步发展的第三实施例，第一振荡激励器将例如由第一驱动信号提供的在其内转化的电激励功率转化成例如周期性的激励力，该激励力用来激励测量管的振荡，例如至少两个测量管的反向相等的扭转振荡，或至少两个测量管的反向相等的弯曲/扭转振荡。激励力沿与管布置的假想纵剖面隔开且大致平行的作用线引入管布置，所述作用线例如也是基本上横向于第一测量管的纵向轴线和第二测量管的纵向轴线延伸的作用线。
[0029] 根据本发明的第二进一步发展，变送器件也通过提供到激励机构的可变和/或至少有时周期性的第二电驱动信号将电激励功率馈送到激励机构，其中第二电驱动信号是：例如具有与管布置的振荡的自然模式的本征频率相对应的至少一个信号频率的驱动信号；
并且例如在至少一个信号频率方面与第一驱动信号相等的第二驱动信号，和/或相对于第一驱动信号
相位偏移的第二驱动信号，例如也具有可变最大电压电平和/或可变最大电流电平的第二驱动信号。
[0030] 根据本发明的第二进一步发展的第一实施例，激励机构也将通过第二驱动信号提供的电激励功率(尤其是也取决于第二驱动信号的电压电平和电流电平的电功率)至少有时转化成第一测量管的扭转振荡和与第一测量管的扭转振荡反向相等的第二测量管的扭转振荡，例如，转化方式为：第一测量管的中段围绕与所述管段的横截面垂直的假想扭转振荡轴线进行旋转振荡，第二测量管的中段围绕与所述管段的横截面垂直的假想扭转振荡轴线进行旋转振荡，和/或至少两个测量管以具有单个振荡波腹的扭转振荡基本模式进行反向相等的扭转振荡。
[0031] 根据本发明的第二进一步发展的第二实施例，第二驱动信号具有信号频率彼此不同的多个信号分量，并且第二驱动信号的至少一个信号分量(例如在信号功率方面占优势的信号分量)具有与管布置的振荡的自然模式(例如管布置的自然扭转振荡模式，在该模式下至少两个测量管进行反向相等的扭转振荡)的本征频率相对应的信号频率。
[0032] 根据本发明的第二进一步发展的第三实施例，第二驱动信号被提供给由第二驱动信号提供的可变的第二激励器电压驱动的激励机构的振荡激励器，其方式例如为使第二激励器电流流过所述振荡激励器的筒形线圈。
[0033] 根据本发明的第三进一步发展，激励机构还具有第二振荡激励器(例如电动型和/或与第一振荡激励器构造相同的振荡激励器)，该振荡激励器区别地作用于至少两个测量管，以将提供给激励机构的电激励功率转化成可变和/或周期性的机械激励力，例如，具有与管布置的振荡的自然模式的本征频率相对应的至少一个信号频率的激励力，以引起第一测量管的扭转振荡和与第一测量管的扭转振荡反向相等的第二测量管的扭转振荡。
[0034] 根据本发明的第三进一步发展的第一实施例，第二振荡激励器由永久磁体和被永久磁体的磁场穿透的筒形线圈形成，永久磁体例如通过附接到第一测量管的耦合元件保持在第一测量管上，该耦合元件作为杠杆臂来产生作用在第一测量管上的扭矩；筒形线圈例如通过附接到第二测量管的耦合元件保持在第二测量管上，该耦合元件作为杠杆臂来产生作用在第二测量管上的扭矩。
[0035] 根据本发明的第三进一步发展的第二实施例，第二振荡激励器被置于测量换能器内的管布置的第一假想纵剖面背向第一振荡激励器的一侧上。
[0036] 根据本发明的第三进一步发展的第三实施例，管布置具有垂直于假想纵剖面的假想横截面，由第一振荡激励器产生的激励力的作用线和由第二振荡激励器产生的激励力的作用线在该横截面中延伸。
[0037] 根据本发明的第三进一步发展的第四实施例，激励机构通过以下特征引起测量管的振荡，例如，至少两个测量管的反向相等的扭转振荡或至少两个测量管的反向相等的弯曲/扭转振荡：由第二振荡激励器产生且作用在第一测量管上的激励力与由第二振荡激励器同时产生且作用在第二测量管上的激励力方向相反，例如反向相等。
[0038] 根据本发明的第三进一步发展的第五实施例，激励机构通过以下特征引起至少两个测量管的反向相等的扭转振荡，例如，反向相等的弯曲/扭转振荡：由第一振荡激励器产生且作用在第一测量管上的激励力与由第二振荡激励器同时产生且作用在第一测量管上的激励力方向相反；并且由第一振荡激励器产生且作用在第二测量管上的激励力与由第二振荡激励器同时产生且作用在第二测量管上的激励力方向相反。根据本发明的第三进一步发展的第六实施例，第二振荡激励器将由驱动信号提供的在其内转化的电激励功率转化成例如周期性的激励力，该激励力用来激励测量管的振荡，例如至少两个测量管的反向相等的扭转振荡，或至少两个测量管的反向相等的弯曲/扭转振荡。激励力沿与管布置的假想纵剖面隔开且大致平行的作用线引入管布置，该作用线例如也基本上平行于由第一振荡激励器产生的激励力的作用线，和/或基本上横向于第一测量管的纵向轴线和第二测量管的纵向轴线延伸。
[0039] 根据本发明的第四进一步发展，测量换能器还包括传感器布置，该传感器布置例如由第一振荡传感器和构造相同的第二振荡传感器形成，用于例如区别地记录至少两个测量管的机械振荡(例如扭转振荡或扭转/弯曲振荡)，并至少产生表示至少两个测量管的机械振荡(例如扭转振荡或扭转/弯曲振荡)的第一振荡信号。
[0040] 根据本发明的第四进一步发展的第一实施例，由传感器布置递送的第一振荡信号至少部分地表示第一测量管的扭转振荡，例如，相对于反向相等的第二测量管的扭转振荡的第一测量管的扭转振荡。
[0041] 根据本发明的第四进一步发展的第二实施例，通过第一振荡信号，例如根据第一振荡信号的信号电压和/或信号频率，变送器件产生表示流动介质的粘度的测量值，和/或表示流动介质的雷诺数的测量值。
[0042] 根据本发明的第四进一步发展的第三实施例，传感装置至少包括第一振荡传感器，第一振荡传感器尤其为电动型和/或在入口侧置于测量换能器内，以用于例如区别地记录例如入口侧机械振荡，尤其是至少两个测量管的扭转振荡或扭转/弯曲振荡，并用于产生第一振荡信号。该实施例的进一步发展为：第一振荡传感器具有永久磁体和被永久磁体的磁场穿透的筒形线圈，永久磁体尤其是通过耦合元件保持在第一测量管上，筒形线圈例如通过耦合元件保持在第二测量管上，以产生用于形成传感器布置的第一振荡信号的电压。
[0043] 根据本发明的第四进一步发展的第四实施例，传感器布置还包括两个(例如电动的和/或构造相同的)振荡传感器，和/或下述振荡传感器：在每种情况下与第一振荡激励器等间距和/或在管布置的假想纵剖面的不同侧置于测量换能器内和/或在出口侧置于测量换能器内，该传感器用于记录，例如区别地记录例如出口侧机械振荡，尤其是至少两个测量管的扭转振荡或扭转/弯曲振荡，并用于产生表示传感器布置的至少两个测量管的机械振荡(尤其是扭转振荡或扭转/弯曲振荡)的至少一个振荡信号。该实施例的进一步发展为：两个振荡传感器中的每一个都具有永久磁体和被永久磁体的磁场穿透的筒形线圈，永久磁体例如通过耦合元件保持在一个测量管上，筒形线圈例如通过耦合元件保持在另一个测量管上，以产生用于形成传感器布置的振荡信号的电压。
[0044] 根据本发明的第四进一步发展的第五实施例，传感装置还包括四个例如电动型和/或构造相同的振荡传感器，和/或下述振荡传感器：在每种情况下与第一振荡激励器等间距和/或在管布置的假想纵剖面的不同侧置于测量换能器内，该传感器用于记录(例如有区别地记录)机械振荡，尤其是至少两个测量管的扭转振荡或扭转/弯曲振荡，并用于产生表示传感器布置的至少两个测量管的机械振荡(尤其是扭转振荡或扭转/弯曲振荡)的至少一个振荡信号。该实施例的进一步发展为：四个振荡传感器中的每一个都具有永久磁体和被永久磁体的磁场穿透的筒形线圈，永久磁体例如通过耦合元件保持在一个测量管上，筒形线圈例如通过耦合元件保持在另一个测量管上，以产生用于形成传感器布置的振荡信号的电压。
[0045] 根据本发明的第五进一步发展，测量换能器还包括：附接到第一测量管的第一类型的第一(例如板状)耦合元件，用于保持第一振荡激励器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并用于将第一振荡激励器产生的激励力引入第一测量管，和/或用于将第一振荡激励器产生的激励力转化成作用在第一测量管上的扭矩；以及附接到第二测量管的第一类型例如板状的第二耦合元件和/或与第一类型的第一耦合元件构造相同的第一类型的第二耦合元件，用于保持第一振荡激励器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并将第一振荡激励器产生的激励力引入第二测量管，和/或用于将第一振荡激励器产生的激励力转化成作用在第二测量管上的扭矩。
[0046] 根据本发明的第五进一步发展的第六实施例，激励机构的振荡激励器在每种情况下都保持在两个第一类型的耦合元件上，这两个耦合元件彼此相对地设置，尤其是以下述方式：保持在相同振荡激励器上的两个耦合元件之间的最小距离大于第一测量管的管外径的两倍。
[0047] 根据本发明的第五进一步发展的第七实施例，第一振荡激励器的永久磁体附接到第一类型的第一耦合元件，尤其是在从第一测量管移除的第一类型的第一耦合元件的远侧第一末端上；并且第一振荡激励器的筒形线圈附接到第一类型的第二耦合元件，例如在从第二测量管移除的第一类型的第二耦合元件的远侧第一末端上，尤其以下述方式：第一类型的第一耦合元件充当杠杆臂，该杠杆臂将第一振荡激励器产生的激励力至少部分地转化成引起第一测量管的扭转振荡的扭矩，并且第一类型的第二耦合元件充当杠杆臂，该杠杆臂将第一振荡激励器产生的激励力至少部分地转化成引起第二测量管的扭转振荡的扭矩。
[0048] 根据本发明的第五进一步发展的第八实施例，第一类型的第一和第二耦合元件彼此相对地布置在测量换能器内。
[0049] 根据本发明的第五进一步发展的第九实施例，第一类型的第一和第二耦合元件布置在测量换能器内，使得第一类型的第一耦合元件的质心和第一类型的第二耦合元件的质心都位于横截面内，第一振荡激励器产生的激励力的作用线和第二振荡激励器产生的激励力的作用线在该横截面内延伸。
[0050] 根据本发明的第五进一步发展的第十实施例，测量换能器还包括：
[0051] -附接到第一测量管的第一类型的第三例如板状耦合元件，该耦合元件用于保持第一振荡传感器的部件(尤其是筒形线圈或永久磁体)，并用于将第一测量管进行的振荡移动发送至振荡传感器，和/或用于将第一测量管进行的扭转振荡移动转化成与其相关的平移移动；
[0052] -附接到第二测量管的第一类型的第四耦合元件，例如板状的第一类型的第四耦合元件和/或与第一类型的第三耦合元件构造相同的第一类型的第四耦合元件，该耦合元件用于保持第一振荡传感器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并用于将第二测量管进行的振荡移动发送至振荡传感器，和/或用于将第二测量管进行的扭转振荡移动转化成与其相关的平移移动；
[0053] -附接到第一测量管的第一类型的第五例如板状耦合元件，该耦合元件用于保持第一振荡传感器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并用于将第一测量管进行的振荡移动发送至振荡传感器，和/或用于将第一测量管进行的扭转振荡移动转化成与其相关的平移移动；
[0054] -附接到第二测量管的第一类型的第六耦合元件，例如板状的第一类型的第六耦合元件和/或与第一类型的第五耦合元件构造相同的第一类型的第六耦合元件，该耦合元件用于保持第二振荡传感器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并用于将第二测量管进行的振荡移动发送至振荡传感器，和/或用于将第二测量管进行的扭转振荡移动转化成与其相关的平移移动。该实施例的另一个发展为：例如构造相同的传感装置的振荡传感器中的每一个在每种情况下都保持在两个第一类型的耦合元件上，这两个耦合元件设置为彼此相对，尤其以下述方式：保持在相同的第一类型耦合元件上的两个振荡传感器之间的最小距离大于第一测量管的管外径的两倍。
[0055] 根据本发明的第五进一步发展的第十一实施例，测量换能器还包括：第二类型的第一例如板状耦合元件，该耦合元件附接到第一测量管和第二测量管，并且在入口侧与第一分流器和第二分流器隔开，以形成至少用于第一测量管的振动(例如，扭转振荡或弯曲振荡或扭转/弯曲振荡)和与第一测量管的振动反相的第二测量管的振动(例如，扭转振荡或弯曲振荡或扭转/弯曲振荡)的入口侧振荡节点；以及例如板状的第二类型耦合元件，该耦合元件附接到第一测量管和第二测量管，并且在出口侧与第一分流器和第二分流器隔开，以形成至少用于第一测量管的振动(例如，扭转振荡或弯曲振荡或扭转/弯曲振荡)和与第一测量管的振动反相的第二测量管的振动(例如，扭转振荡或弯曲振荡或扭转/弯曲振荡)的出口侧振荡节点。
[0056] 根据本发明的第六进一步发展，测量换能器还包括换能器壳体，例如，基本
上管状和/或外部圆筒形换能器壳体，其中，入口侧第一壳体端由第一分流器形成，出口侧第二壳体端由第二分流器形成。
[0057] 与通常使用介质从中流过的单个直测量管或两个平行的弯曲测量管测量粘度的常规测量系统不同，本发明的基本思想是：使用两个平行的直测量管，这两个直测量管中流过介质，并且在运行期间进行至少部分地反向相等的扭转振荡；并且能够实现高精度的粘度测量，同时一方面，在整体上实现了测量系统的节省空间的构造，并且另一方面，在较宽的测量范围内具有可接受的压力损失，尤其是在大大超过1200t/h的非常高的质量流率的情况下。
[0058] 此外，本发明的测量换能器的优点还在于：在例如所用材料、连接技术、制造步骤等方面被广泛采用的结构设计可以被采用或只需略微
修改，从而整体制造成本也与常规测量换能器的非常接近。就此而言，由以下事实可以看到本发明的另一个优点：不但能够提供相对紧凑的粘度测量系统，该测量系统具有100mm以上的较大标称直径，尤其是120mm以上的较大标称直径，并具有可控的几何尺寸和空载质量；而且能够以经济上合理的方式实现。因此，本发明的测量换能器尤其适合测量流动介质，该介质在具有大于100mm，尤其是150mm或以上的口径的管道中传送。此外，该测量换能器也适于测量下述质量流量：该质量流量至少有时大于1200t/h，尤其至少有时大于1400t/h，例如在测量石油、天然气或其他石化物质的应用中可以遇到的情况。
附图说明
[0059] 下面将基于附图中给出的实施例详细说明本发明及其它有利实施例。在所有附图中，相同的部件具有相同的附图标记；为了避免附图混乱或让附图更清楚易懂，在后面的附图中省去了已经提及的附图标记。根据附图及本发明的随附
权利要求，其他有利实施例或进一步的发展，特别是最初只单独说明的本发明的方面的组合，将变得显而易见。在附图中：
[0060] 图1是例如实施为具有紧凑构造的科里奥利质量流量/密度/粘度测量装置的测量系统的局部透明的侧视透视图，图中示出了振荡型测量换能器和连接到其的变送器件；
[0061] 图2以
框图形式示意性地示出了变送器件，该变送器件连接有振荡型测量换能器，以形成根据图1的测量系统；
[0062] 图3以局部剖面图或透视图方式示出了振荡型测量换能器的实施例的例子，尤其是适合根据图1或2的测量系统的例子；
[0063] 图4、5、6以不同的侧视图示出了根据图3的测量换能器的管布置的投影。
具体实施方式
[0064] 图1、2示意性地示出了测量系统1，尤其是实施为科里奥利质量流量/粘度和/或密度/粘度测量装置的测量系统，该测量系统用来记录在管道(未示出)中流动的介质的粘度η，并以瞬时表示所述粘度η或由其衍生的测量变量，例如流体的雷诺数Re的测量值Xη或XRE的形式表示。介质实际上可以为任何可流动材料，例如含水液体或油状液体、浆液、糊剂等。替代地或者补充地，在给定的情况下，也可以使用在线测量装置1来测量介质的密度rho和/或质量流量m。特别地，提供在线测量装置以测量在具有大于100mm的口径，尤其是150mm或以上的口径的管道内流动的介质，例如石油或其他石化物质。特别地，在线测量装置也被提供用于测量前述类型的流动介质，该介质被使得以大于1200t/h、尤其大于1500t/h的质量流率流动。此处以举例方式实施为具有紧凑构造的在线测量装置的测量系统包括：通过入口端和出口端连接到加工管线的振动型测量换能器11，运行期间，例如低粘度液体和/或高粘度糊剂的待测介质流过所述测量换能器；以及变送器件12，该变送器件12通过例如多芯连接
电缆或对应的单独线路电连接到测量换能器11，并且在运行期间经连接电缆从外部和/或通过内部蓄能装置供电，以驱动测量换能器和评估测量换能器递送的振荡信号。
[0065] 如图2中以框图形式示意性地示出的，变送器件12包括：驱动
电路Exc，其用来驱动测量换能器；和测量评估电路μC，其用来处理测量换能器11的主信号，并且由例如微型计算机形成和/或在运行期间与驱动电路Exc通信。在运行期间，测量评估电路μC发送测量值，该测量值表示至少一种测量变量(例如粘度和/或雷诺数)，并且在给定情况下，表示其他测量变量(例如流动介质的密度和/或瞬时或累计质量流量)。在此处所示出的实施例的例子中，驱动电路Exc和评估电路μC以及用于测量系统的运行的变送器件的其他
电子器件，例如，用于提供内部电压UN的内部供电电路ESC，和/或用于连接到上级测量
数据处理系统和/或
现场总线的通信电路COM额外地容纳在器件壳体72内，器件壳体在这里为单个壳体，尤其是抗冲击和/或防爆和/或气密的壳体。为了就地看到测量系统内部产生的测量值和/或在给定情况下看到测量系统内部产生的状态报告(例如错误报告或报警)，测量系统还可具有至少有时与变送器件通信的显示器和交互元件HMI，例如，布置在器件壳体内部相应地设置的窗口之后的LCD、OLED或TFT显示器，以及相应的输入
键盘和/或
触摸屏。以有利的方式，例如，可(再)编程和/或可远程参数化的变送器件12还可设计成：在在线测量装置运行期间，其可通过数据传输系统(例如现场总线系统和/或以通过无线电的无线方式)与其上级电子
数据处理系统(例如可编程逻辑
控制器(PLC)、个人计算机和/或工作站)交换测量数据和/或其他运行数据，例如，用于控制在线测量装置的当前测量值或调谐值和/或诊断值。在这种情况下，变送器件12可具有例如内部供电电路ESC，该电路在运行期间通过前述现场总线系统从设置在数据处理系统内的外部电源供电。在本发明的实施例中，变送器件还被实施为：其可通过双线连接2L(被构造为例如4-20mA电流的回路)与外部电子数据处理系统电连接，并且因此可以向数据处理系统传输测量值；此外，在给定情况下，也被至少部分地或完全地供以
电能。对于将能够连接到现场总线或其他通信系统的测量系统的情况，变送器件12可具有相应的通信
接口COM，以用来根据相关的工业标准之一来进行数据通信。
[0066] 作为图1或2的补充，在图3、4、5和6中以不同的视图示出了测量换能器11，该测量换能器适于使本发明的测量系统更加实用，并且在给定情况下还适用于质量流量和/或密度测量。该测量换能器11在运行期间插入管道(未示出)中，并待测介质从中流过。如上所述，测量换能器11用来在流过其中的介质内产生机械反作用力，并将反作用力转化成相应的主信号(此处实施为振荡信号)，其中反作用力尤其是指随介质粘度变化的摩擦力，在给定情况下，也指随质量流量变化的科里奥利力和/或随介质密度变化的惯性力，并且可测量地(尤其是可被传感器记录地)作用于测量换能器。根据这些描述流动介质的反作用力或由其衍生出的参数，可以通过在变送器件中相应地实施的评估方法来测量测量换能器的主信号例如，介质的粘度η、质量流量、密度和/或由其衍生出的测量变量，例如雷诺数Re。
[0067] 如从组合的附图中可明显看出的，测量换能器11包括换能器壳体71，该壳体在此处为基本上管状的外部圆筒形状，并且除了别的功能以外，还用作支承
框架。在壳体中容纳有用来记录至少一个测量变量的测量换能器11的其他部件，以使其不受外部环境的影响。在此处所示实施例的例子中，换能器壳体71的至少中段由直(尤其是圆筒形)管形成，使得对于例如制造换能器壳体，也可以使用高性价比的
焊接或
铸造的标准管，例如铸钢或锻钢管。换能器壳体71的入口侧第一壳体端由入口侧第一分流器201形成，换能器壳体71的出口侧第二壳体端由出口侧第二分流器202形成。在此处所示实施例的例子中，这样形成为壳体的一体部分的两个分流器201、202中的每一个分别包括两个流通口201A、201B和202A、
202B，这两个流通口在每种情况下都彼此隔开，并且实施为例如圆筒形或圆锥形，或者在每种情况下实施为内锥体。此外，由例如钢制成的分流器201、202中的每一个分别设有例如钢的法兰61或62，用来将测量换能器11连接到用于向测量换能器供应介质的管道的管段，或用于从测量换能器移除介质的管道的管段。为了将测量换能器与管道的在每种情况下相应的管段无
泄漏地(尤其是流体密封地)连接，每个法兰还包括对应的密封表面61A或62A，每个密封表面都尽可能平坦。因此，出于实用的目的，两个法兰的两密封表面61A和62A之间的距离限定了测量换能器11的安装长度L11。在法兰的内径、其各自的密封表面和用来容纳对应的连接
螺栓的法兰孔方面，法兰被加工成合适的尺寸，以与为测量换能器11设定的标称直径D11相对应，并且在给定情况下符合适用于在其中使用测量换能器的管道的口径的相关工业标准。由于测量换能器具有100mm或以上的相对较大的最终期望标称直径，因此根据本发明的实施例，其安装长度L11达到800mm以上。但此外，前提是测量换能器11的安装长度保持尽可能小，尤其小于3000mm。如从图1可明显看出的，并且如此类测量换能器中所常见的，法兰61、62可以布置成尽量靠近分流器201、202的流通口，以便在分流器内提供尽可能短的入口区域或出口区域，从而整体上提供尽可能短的安装长度L11的测量换能器，尤其小于3000mm的测量换能器。根据本发明的另一实施例，对于尽量紧凑且具有1200t/h以上的期望高质量流率的测量换能器，测量换能器的安装长度和标称直径设计成彼此匹配，使得测量换能器的标称直径与安装长度的比率D11/L11(由测量换能器的标称直径D11与测量换能器的安装长度L11的比率定义)小于0.3，尤其小于0.2和/或大于0.1。在测量换能器的另一实施例中，换能器壳体具有基本上管状的中段。另外，将换能器壳体的尺寸设置成测量换能器的壳体内径与标称直径的比率(由测量换能器的最大壳体内径与标称直径的比率定义)实际上大于0.9，但小于1.5，但尽量小于1.2。
[0068] 在此处示出的实施例的例子的情况下，在入口侧和出口侧的中段上分别邻接有换能器壳体的同样为管状的末端段。对于在实施例的例子中示出的情况，其中中段和两个末端段以及在入口区域和出口区域用对应的法兰连接的分流器在每种情况下都具有相同的内径，并且换能器壳体还可以有利地由单件(例如铸造或
锻造)管形成，在其末端形成或焊接有法兰，并且其中分流器由板形成，尤其是与法兰隔开一定间距并环形焊接到内壁和/或通过
激光焊接的板，该板具有流通口。特别地，对于将所提及的测量换能器的壳体内径与标称直径的比率选为等于1的情形，为了制造换能器壳体，例如可以使用这样的管：该管在口径、壁厚和材料方面与所连接的管道相对应，并且也在允许操作压力方面相适应，并长度相应地匹配选择的测量管长度。为了简化测量换能器或由之形成的整个在线测量装置的运输，如例如上文提及的US-B 07350421中提出的那样，可以提供固定在换能器壳体外部的入口侧和出口侧的运输吊装环。
[0069] 为了输送至少有时流过管道和测量换能器的介质，本发明的测量换能器还包括可振荡地保持在换能器壳体10内的至少(在此处所示实施例的例子中确切地)两个(在此处所示实施例的例子中，确切地两个)互相平行的直测量管181、182。在运行期间，测量管181、182在每种情况下都与管道连通，并且至少有时被主动激励并且被使得以至少一种适于确定物理测量的变量的振荡模式(所谓的被驱动或需要模式)振动。在至少两个测量管(此处基本上为圆筒形，并且彼此平行且与换能器壳体的上述中间管段平行)中，第一测量管181利用入口侧第一测量管端开口到第一分流器201的第一流通口201A中，利用出口侧第二测量管端开口到第二分流器202的第一流通口202A中；并且第二测量管182利用入口侧第一测量管端开口到第一分流器201的第二流通口201B中，利用出口侧第二测量管端开口到第二分流器202的第二流通口202B中。因此，在具有提供平行的介质流的两个流体路径的管布置中，两测量管181、182连接到分流器201、202(特别是构造相同的分流器)，并且实际上连接的方式为测量管能够相对于彼此并相对于换能器壳体振动(尤其是弯曲振荡)，其中所述管布置具有假想纵剖面，在该假想纵剖面中延伸有第一测量管的测量管纵向轴线和第二测量管的测量管纵向轴线，第一测量管的测量管纵向轴线假想地连接其第一和第二测量管端，第二测量管的测量管纵向轴线假想地连接其第一和第二测量管端，并平行于第一测量管的测量管纵向轴线。特别地，额外地设置的是，如在此类测量换能器很常见的情况下那样，测量管181、182仅通过所述分流器201、202可振荡地保持在换能器壳体71内，因此除了电
连接线之外，测量管与换能器壳体之间没有其他可提及的机械连接。此外，根据本发明的另一实施例，第一测量管具有与第二测量管的口径相等的口径。
[0070] 如图1、3、4和5的组合所直接且明显示出的，并且如此类测量换能器中常见的，测量换能器11的测量管181、182或由其形成的管布置被换能器壳体71所包围，在图示示例中，实际上完全地包围。因此，换能器壳体71不仅充当测量管181、182的支承框架或
固定器，而且还用来针对外部环境(例如灰尘或水喷雾)保护布置在测量换能器的换能器壳体71内的这些和其他部件。此外，换能器壳体71还可以被实施和加工为在对于测量管中的一个或多个的可能的损坏(例如形成贯穿裂缝或破裂)的情况下，可以将流出的介质保持为最多需要的最大
正压并且尽可能长时间地保持在换能器壳体71内部，其中，如上文引用的US-B7,392,709中所述，可以通过相应的
压力传感器和/或基于所提及的变送器件在运行期间内部产生的运行参数记录此类
临界状态并发出信号。因此，换能器壳体71所用材料可以特别地为钢，例如结构钢或
不锈钢，或者也可以是其他合适的高强度材料或通常适于此用途的高强度材料。
[0071] 测量管的管壁材料也特别地为钛、锆或钽。此外，用作测量管181、182的材料实际上也可以是任何其他常用材料或至少合适的材料，尤其是具有尽可能小的
热膨胀系数和尽可能高的屈服点的材料。因此，对于工业测量技术(尤其石化业)的大多数应用来说，不锈钢(例如
双相钢或超级双相钢)测量管将满足机械强度、耐化学性方面的要求以及热学要求，使得在多种应用中，换能器壳体71、分流器201和202、以及测量管181、182的管壁在每种情况下可以由足够高质量的钢制成，这可以是有利的，尤其是在材料成本和制造成本方面，以及在测量换能器11运行期间的热相关膨胀行为方面。根据实施例，本发明的测量管181、182还以有利的方式实施和安装在测量换能器11内，使得第一测量管181和第二测量管182的至少最小扭转振荡共振频率ft181和ft182彼此基本相等。此外，还可以有利的是将测量管
181、182以适当方式构造和安装在测量换能器11内，使得第一测量管181和第二测量管182的至少最小弯曲振荡共振频率fb181和fb182彼此基本相等。此外，管布置还被适当地实施为第一测量管的自然弯曲振荡的至少一个本征频率或共振频率(例如以具有单个振荡波腹的弯曲振荡基本模式)等于第一测量管的自然扭转振荡的本征频率(例如以具有单个振荡波腹的扭转振荡基本模式)，并且使得第二测量管的自然弯曲振荡的至少一个本征频率(例如以具有单个振荡波腹的弯曲振荡基本模式)等于第二测量管的自然扭转振荡的本征频率(例如以具有单个振荡波腹的扭转振荡基本模式)。
[0072] 如上所述，在测量换能器11的情况下，测量(尤其是
对流动介质的粘度和/或雷诺数的测量)所需的反作用力使测量管181、182以所谓的需要模式或被驱动模式振荡，从而在待测介质中产生作用。在本发明的测量系统的情况下，选择作为需要模式的是振荡模式：其中每个测量管至少部分地围绕在每种情况下相关的假想测量管纵向轴线进行扭转振荡，所述纵向轴线假想地将测量管的特定测量管端与例如对应的测量管固有的对应自然扭转振荡共振频率相关联。
[0073] 为了激励管布置的机械振荡，从而激励测量管的扭转振荡或扭转/弯曲振荡，测量换能器还包括激励机构5，激励机构5由作用(例如有区别地作用)在测量管181、182上的至少第一机电(例如电动)振荡激励器形成，并用来使每个测量管至少有时可操作地以需要模式进行适当的机械振荡，即例如具有测量管的最小扭转振荡共振频率的扭转振荡，和/或围绕特定假想测量管纵向轴线的扭转/弯曲振荡，所述纵向轴线(此处也充当假想振荡轴线)假想地将各测量管端与在每种情况下的振荡幅度相关联，所述振荡幅度足够大以用于产生和记录介质中的上述反作用力，并分别地保持所述振荡。前述扭转/弯曲振荡可以是例如耦合振荡(因而是具有相等频率且彼此处于固定相位关系的振荡)，或者是具有不同扭转振荡频率和弯曲振荡频率的同时或间歇地进行的扭转振荡和弯曲振荡。因此，根据本发明的另一实施例，激励机构也设计成引起从而主动地激励(在给定情况下，也与所提及的两测量管的扭转振荡同时地)第一测量管围绕其测量管纵向轴线的弯曲振荡；以及第二测量管围绕其测量管纵向轴线的弯曲振荡，该弯曲振荡与第一测量管的弯曲振荡反向相等。
[0074] 在这种情况下，激励机构的至少一个振荡激励器相应地用来将电激励功率Pexc转化成相应周期性的(在给定情况下也为简谐的)激励力Fexc1，其中电激励功率被变送器件通过提供给激励机构的第一电驱动信号iexc1馈送到激励机构，并且特别地为根据第一驱动信号iexc1的电压电平和电流电平的功率，而激励力则尽可能同时且均匀地(但以相反的方向)作用在测量管181和182上。
[0075] 在本发明的测量系统的情况下，由至少一个振荡激励器形成的激励机构(此处由例如基本上构造相同的两个振荡激励器形成，二者分别布置在所述管布置的纵剖面上方和下方)被特别地实施为将如上所述馈送的电激励功率至少有时和/或至少部分地转化成第一测量管181的扭转振荡和与该扭转振荡反向相等的第二测量管182的扭转振荡(以激励模式或需要模式)。在本发明的实施例中，在这种情况下，另外设置为，将从变送器件馈送给激励机构的电激励功率以适当的方式转化成相应的测量管振荡使得至少两个测量管以具有单个振荡波腹的扭转振荡基本模式进行反向相等的扭转振荡，然而，第一测量管的至少中间管段围绕与所述管段的横截面垂直的假想扭转振荡轴线进行旋转振荡，并且第二测量管的中间管段围绕与所述管段的横截面垂直的假想扭转振荡轴线进行旋转振荡。
[0076] 另外，根据本发明的实施例，至少一个振荡激励器被构造为有区别地作用于两个测量管的振荡激励器，也就是说，激励机构通过以下特征引起测量管的振荡，从而引起至少两个测量管的反向相等的扭转振荡或至少两个测量管的反向相等的弯曲/扭转振荡，所述特征为由第一振荡激励器产生且作用在第一测量管上的激励力与由第一振荡激励器同时产生且作用在第二测量管上的激励力反向，特别是反向相等。另外，在这种情况下，激励机构和至少一个驱动信号iexc1可以以下述方式实施和彼此匹配，使得第一测量管181和第二测量管182在运行期间至少几次(例如，也与扭转振荡同时)被激励，以在公共振荡平面(此处为与所述管布置的纵剖面共面的振荡平面)内产生反相弯曲振荡，即基本上共平面的弯曲振荡。替代地或作为其补充，第一振荡激励器另外被实施为电动型振荡激励器。因此，在本实施例的情况下，振荡激励器包括保持在第一测量管181上的永久磁体和保持在第二测量管182上且被永久磁体的磁场穿透的筒形线圈；特别地，振荡激励器被实施为线圈型
柱塞布置，在这种情况下，筒形线圈与永久磁体同轴布置，并且永久磁体被实施为在所述筒形线圈内移动的钻入(plunge)电枢。另外，在这种情况下，第一驱动信号iexc1被馈送至第一振荡激励器，或者在所述振荡激励器内，馈送相应地将在其中转化的电激励功率，其中第一激励器电流流过由通过驱动信号提供的可变的第一激励器电压驱动的振荡激励器的筒形线圈。
[0077] 在本发明的另一实施例中，至少一个振荡激励器被实施和设置在管布置上，使得由其产生的(此处为基本上平移的)激励力Fexc1沿着假想作用线引入到管布置中，该假想作用线与所述假想纵剖面隔开，并且除了与作用原理相关的微小弯曲和与部件公差相关的微小偏移之外，假想作用线与假想纵剖面至少大致平行地(例如也基本上横向于第一测量管的测量管纵向轴线和第二测量管的测量管纵向轴线)延伸；因此，可以在每个测量管内产生围绕测量管纵向轴线的相应的扭矩M181、M182。特别地，在这种情况下，第一振荡激励器51被实施和布置在测量换能器内，使得将由第一振荡激励器产生的激励力引入管布置的作用线具有到管布置的假想纵剖面的垂直距离，该垂直距离大于第一测量管的口径的四分之一，尤其大于第一测量管的口径的35％，和/或小于第一测量管的口径的200％，尤其小于第一测量管的口径的100％。
[0078] 特别地，也为了实现至少一个振荡激励器与第一测量管和第二测量管的前述间隔，尤其是用于将至少一个振荡激励器上产生的基本上平移的激励力转化成扭矩的间隔，根据本发明的另一实施例，测量换能器还包括：仅附接到第一测量管的第一类型的第一耦合元件251(例如大致板状的第一类型的第一耦合元件251)，其用于保持第一振荡激励器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并用于将第一振荡激励器产生的激励力引入第一测量管和/或将第一振荡激励器产生的激励力转化成作用在第一测量管上的扭矩；以及仅附接到第二测量管的第一类型的第二耦合元件251(例如大致板状的第一类型的第二耦合元件251和/或与第一类型的第一耦合元件251构造相同的第一类型的第二耦合元件251)，其用于保持第一振荡激励器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并用于将第一振荡激励器产生的激励力引入第二测量管，和/或用于将第一振荡激励器产生的激励力转化成作用在第二测量管上的扭矩。如从图1、3和4的组合可明显看出的，第一类型的第一耦合元件251和第一类型的第二耦合元件252尽可能彼此相对地布置，但在测量换能器11内以使得测量管能够进行相对振荡移动的方式彼此间隔地布置。此外，在此处示出的实施例的例子中，第一类型的第一和第二耦合元件(以及由它们保持的振荡激励器)布置在例如对应的测量管的自由振荡长度的一半的区域内。利用保持至少一个振荡激励器的两个第一类型的耦合元件
251和252，可以以非常有效并且同样也非常简单的方式确保由振荡激励器51产生的激励力能够引起测量管的等频率的扭转振荡和弯曲振荡，并且这些振荡相对于彼此具有固定相位关系。
[0079] 另外，在本发明的另一实施例中，尤其对于振荡激励器为电动型的所述情况，通过第一类型耦合元件(此处也用作产生作用于第一测量管的扭矩的杠杆臂)，将充当振荡激励器的部件的永久磁体保持到第一测量管，其中第一类型耦合元件例如在从第一测量管移除的第一类型的第一耦合元件251的远侧第一末端处附接到第一测量管。此外，也通过第一类型耦合元件(此处也用作引起作用于第二测量管的扭矩的杠杆臂)，将筒形线圈保持到第二测量管，其中筒形线圈被所述永久磁体的磁场穿透且充当振荡激励器的另一个部件，并且第一类型耦合元件在例如从第二测量管移除的第一类型的第二耦合元件252的远侧第一末端处附接到第二测量管。
[0080] 根据本发明的另一个实施例，至少一个驱动信号iexc1还被实施为：其至少有时(因而至少在足以确定至少一个粘度测量值的时间段内)周期性地变化和/或以与管布置的振荡的自然模式的本征频率相对应的至少一个信号频率变化，从而以被选择用于测量的需要模式的扭转振荡的共振频率变化。在这种情况下，可以以本领域的技术人员公知的方式对至少一个驱动信号和用该信号产生的激励力Fexc1进行调谐，例如，通过设置在已提及的测量器件和操作器件内的电流和/或电压控制电路对振幅进行调谐，通过同样设置在变送器件内的相位控制回路(PLL)对其频率进行调谐(参照例如US-A 4,801,897或US-B6,311,136)，从而使驱动信号具有可变最大电压电平和/或可变最大电流电平，尤其是与实际所需激励功率相应地匹配的电压电平或电流电平。在这种情况下，第一驱动信号iexc1也可以被实施为具有多个信号频率互不相同的信号分量，并且其中至少一个信号分量，例如在信号功率方面占优势的信号分量，作为主要信号分量。第一驱动信号iexc1具有这样的信号频率：该信号频率对应于例如管布置的振荡的自然模式的本征频率，因而对应于所选的需要模式的本征频率，从而也对应于管布置的自然扭转振荡模式的本征频率，在该本征频率下，所述至少两个测量管进行反向相等的扭转振荡。
[0081] 根据本发明的进一步发展，变送器件还设计成通过可变和/或至少有时周期性的第二电驱动信号iexc2(例如，具有与管布置的振荡的自然模式的本征频率相对应的至少一个信号频率)向激励机构供应电激励功率，从而使激励机构将电激励功率转化成提及的第一测量管的扭转振荡和与该振荡反向相等的第二测量管的扭转振荡，其中电激励功率在通过第二驱动信号馈送时根据第二驱动信号的电压电平和电流电平变化。在这种情况下，第二驱动信号同样可以具有多个信号频率互不相同的信号分量，其中至少一个信号分量(例如信号功率占优势的信号分量)具有这样的信号频率：该信号频率对应于与管布置的振荡的自然模式的本征频率，尤其对应于管布置的自然扭转振荡模式的本征频率，在该本征频率下，所述至少两个测量管进行反向相等的扭转振荡。根据本发明的另一实施例，第二电驱动信号iexc2(尤其是与第一驱动信号同时产生的第二电驱动信号)在至少一个信号频率方面等于第一驱动信号，尤其是以这样的方式：第一驱动信号在电流电平方面占优势的信号分量具有与第二驱动信号在电流电平方面占优势的信号分量相同的频率。作为补充的是，第二电驱动信号馈送到激励机构内，所述第二电驱动信号至少有时相对于第一驱动信号相位偏移，例如，偏移的相位角在90°至180°的范围内或准确地为180度；或者关于相对于彼此的相位关系，至少两个驱动信号至少有时被布置成：第一驱动信号的电流电平占优势的信号分量相对于第二驱动信号的最大电流电平占优势的信号分量具有例如在90°至180°范围内或准确地180°的相位角，或者换言之，关于信号功率占优势的信号分量进行相位偏移。此外，可以非常有利的是，使第二电驱动信号变化，并且在给定情况下，还使第二电驱动信号在运行期间可以调节其最大电压水平和/或最大电流电平。作为施加相对于彼此相位偏移的驱动信号的替代或补充，根据本发明的另一个实施例，尤其是为了激励测量管的耦合的扭转/弯曲振荡，将第二电驱动信号供应到激励机构，至少有时该第二电驱动信号相对于第一驱动信号具有较小的最大电流电平，然而，至少两个驱动信号相对于彼此匹配，使得第一驱动信号的电流电平占优势的信号分量至少有时具有这样的信号功率：该信号功率比第二驱动信号的电流电平占优势的信号分量的信号功率大30％以上，使得由第一振荡激励器产生的激励力Fexc1至少有时具有与由第二振荡激励器产生的激励力Fexc2不同的大小，和/或通过第一振荡激励器最后同样在第一和第二测量管内产生的扭矩分别至少有时具有与通过第二振荡激励器同时在第一或第二测量管内产生的扭矩不同的大小。
[0082] 根据本发明的另一个实施例，实施了管和作用在其上的激励机构，并且将至少一个馈送的驱动信号iexc1至少有时与管和激励机构相匹配，使得由激励机构激励的至少两个测量管中的每一个在运行期间至少有时进行反向相等的弯曲振荡，例如在具有单个振荡波腹的弯曲振荡基本模式下的弯曲振荡，在给定情况下，也与主动激励的扭转振荡同时进行。在这种情况下，弯曲振荡可以例如耦合到与其等频率的扭转振荡，例如，在具有单个振荡波腹的扭转振荡基本模式下的反向相等的扭转振荡。作为其替代，管和激励机构以及至少一个驱动信号可以被实施为彼此匹配，使得由激励机构激励的至少两个测量管中的每一个进行反向相等的弯曲振荡，弯曲振荡的振荡频率与至少两个测量管的振荡(尤其是与所述弯曲振荡同时进行的反向相等的扭转振荡)的振荡频率不同，例如，相差10％以上和/或
50Hz以上。在本发明的另一个实施例中，测量管181、182在运行期间被激励机构5激励，以至少部分地产生具有弯曲振荡频率的弯曲振荡，所述弯曲振荡频率约等于测量管181、182或由其形成的管布置的瞬时机械共振频率，或者至少接近此类本征频率或共振频率。如公知的，瞬时机械弯曲振荡共振频率在一定程度上取决于测量管181、182的尺寸、形状和材料，但特别地也取决于流过测量管的介质的瞬时密度，并且在测量换能器运行期间可以在若干赫兹的所需频带内变化。在把测量管激励至弯曲振荡共振频率的情况下，一方面，根据瞬时激励的振荡频率，还可以容易地确定瞬间流过测量管的介质的平均密度。另一方面，通过这种方式，还可以将保持激励的振荡瞬间需要的电力最小化。
[0083] 特别地，额外地使得由激励机构5驱动的测量管181、182振荡，该振荡至少有时具有基本相等的振荡频率，尤其是管布置的公共的固有机械本征频率。此处尤其适合的是测量管181或182中每一个固有的弯曲振荡基本模式的频率，并且在最小弯曲振荡共振频率f181或f182下仅具有一个弯曲振荡波腹。例如，在运行期间，可以用保持在测量管181、182上的机电激励机构对测量管进行激励，以产生弯曲振荡，尤其是具有由测量管181、182形成的管布置的瞬时机械本征频率的弯曲振荡，在这种情况下，该弯曲振荡至少主要是在对应的振荡平面内侧向偏离地进行，并且如图1、3、4和5的组合中显而易见的，在公共振荡平面XZ1内具有彼此基本上相反的相位。这尤其是以每个测量管181、182在运行期间同时进行振动，该振动在每种情况下至少有时和/或至少部分地被实施为围绕测量管纵向轴线的弯曲振荡，所述纵向轴线假想地连接各测量管的第一测量管端和在每种情况下相关联的第二测量管端，其中，在此处示出的具有相互平行的测量管181和182的实施例的例子中，测量管181、182的测量管纵向轴线同等地彼此平行地延伸；此外，也与假想地连接两个分流器并延伸穿过管布置的质心的总测量换能器的假想纵向轴线基本上平行。换句话讲，如振动型测量换能器中所常见的，可以使测量管振荡，该振荡在每种情况下至少部分地以弯曲振荡模式并且以夹在两侧处的弦的方式进行。因此，根据另一个实施例，在每种情况下使第一测量管181和第二测量管182进行弯曲振荡，该弯曲振荡在公共的振荡平面XZ1内进行，并且被实施为基本上共平面的。由于介质流过被激励为产生弯曲振荡的测量管，使得在测量管内还产生随质量流量变化的科里奥利力，科里奥利力继而又使测量管产生额外的
变形，这种变形对应于测量管较高的振荡模式(所谓的科里奥利模式)，并可以被传感器记录。以有利的方式，在这种情况下，由测量管181、182形成的管布置与激励机构和传感装置一起的振荡行为以及控制激励机构的驱动信号可以另外地彼此匹配，使得如上文所指出的那样，至少测量管181和182的主动激励的振荡被实施为第一测量管181和第二测量管182进行彼此基本反相从而具有相对的相位偏移(例如180度)的反向相等的扭转振荡，以及相位基本上彼此相反的弯曲振荡。
[0084] 根据本发明的另一进一步的发展，如上所述，尤其是为了增加用来实际上激励需要模式的振荡的鲁棒性或
稳定性，和/或为了同时或交替地激励扭转振荡和弯曲振荡，激励机构还包括作用于(此处同样是有差别地)至少两个测量管的第二振荡激励器，例如电动型或与第一振荡激励器构造相同的第二振荡激励器，该振荡激励器用于将馈送到激励机构的电激励功率转化成机械激励力Fexc2，该激励力引起第一测量管181的扭转振荡和与第一测量管181的扭转振荡反向相等的第二测量管182的扭转振荡。根据本发明的另一实施例，由第二振荡激励器产生的激励力(此处以至少足以确定粘度测量值的长的时间段周期性地)以与管布置的振荡的自然模式的本征频率相对应的至少一个信号频率变化。此外，第二振荡激励器也可以有利的方式实施和布置在管布置上，使得由其产生的激励力Fexc2沿着假想作用线引入管布置，该假想作用线与所述假想纵剖面隔开，并且与假想纵剖面至少大致平行地(例如也基本上横向于第一测量管的测量管纵向轴线和第二测量管的测量管纵向轴线)延伸；从而在每个测量管内产生围绕特定测量管纵向轴线的相应的扭矩。如图1、3和4的组合所明显示出的，第二振荡激励器52布置在测量换能器内，在本例中布置在管布置的假想纵剖面背向第一振荡激励器51的一侧上。
[0085] 特别地，根据另一实施例，至少第一振荡激励器51被另外实施和布置在测量换能器内，使得将由所述振荡激励器51产生的激励力引入管布置的作用线具有到管布置的假想纵剖面的垂直距离，该距离大于第一测量管的口径的四分之一，尤其大于第一测量管的口径的35％，和/或小于第一测量管的口径的200％，尤其小于第一测量管的口径的100％。在此处所示实施例的例子中，两振荡激励器另外布置在测量换能器内，使得第一振荡激励器布置在管布置的纵剖面的上方，从而也与管布置的质心隔开；第二振荡激励器布置所述纵剖面的下方，从而同等地与管布置的所述质心隔开，此处，在每种情况下与纵剖面的距离相等。然而，为了产生大小不同的扭矩，例如也为了激励耦合的扭转/弯曲振荡，两振荡激励器也可以设置成到管布置的纵剖面或质心的距离不同。
[0086] 对于测量换能器具有第一类型的耦合元件251和252的所述情形，除了第一振荡激励器51之外，第二振荡激励器52也可以例如以适当的方式相应地保持在耦合元件上，使得如图1或4所明显示出的，第一振荡激励器51和第二振荡激励器52之间的最小距离总计大于测量管181、182的管道外径的1.5倍，但至少为第一测量管181的管道外径。这样，总体上可以实现对换能器壳体71内部可用空间的优化利用，并可获得振荡激励器51和52的高效率。在本发明的另一实施例中，特别是对于第二振荡激励器为电动型或两振荡激励器51、52中的每一个都是电动型的所述情形，充当第二振荡激励器的部件的永久磁体通过第一类型的第一耦合元件附接到第一测量管，第一耦合元件在此处也充当用于产生作用在第一测量管上的扭矩的杠杆臂；筒形线圈通过第一类型的第二耦合元件附接到第二测量管，其中筒形线圈充当第二振荡激励器的另一个部件，并且被所述永久磁体的磁场穿透，第二耦合元件在此处也充当用于产生作用在第二测量管上的扭矩的杠杆臂。在这种情况下，第一类型的第一耦合元件251和第一类型的第二耦合元件252以有利的方式另外布置在测量换能器内，使得第一类型的第一耦合元件251的质心和第一类型的第二耦合元件252的质心位于管布置的假想横截面内，由第一振荡激励器产生的激励力的作用线和由第二振荡激励器产生的激励力的作用线在该平面内延伸。因此，在这种情况下，每个尤其构造相同的振荡激励器51、52在每种情况下同等地保持在两个彼此相对的第一类型的耦合元件251和252上，使得测量换能器与在上文引用的WO-A 2009/120223或US-A 2007/0151368中所示出的很相似，但是还具有以下主要区别：对于本发明的测量系统的测量换能器来说，相对于由第二振荡激励器产生的激励力Fexc2，由第一振荡激励器产生的激励力Fexc1至少部分地和/或至少有时相反地和/或以不同的强度作用在管布置上，从而主动激励测量管的扭转振荡。另外，在采用第二振荡激励器的情况下，根据本发明的另一个实施例，由于第二激励器电流流过第二振荡激励器的由第二驱动信号所提供的可变的第二激励器电压驱动的筒形线圈，将第二驱动信号iexc2馈送至第二振荡激励器，或者馈送将在其中相应地转化的电激励功率。
[0087] 如图1、2、3和5中明显示出并且在所讨论的类型的测量换能器中常见的，在测量换能器11中另外设置有传感器布置19，传感器布置19由至少第一振荡传感器(例如电动型第一振荡传感器)形成，该传感器对例如入口侧或出口侧振动做出反应，特别是对由激励机构5激励的测量管181和182的反向相等的扭转振荡或扭转/弯曲振荡做出反应。传感器布置19例如有差别地记录至少两个测量管181和182的机械振荡(尤其是扭转振荡或扭转/弯曲振荡)，并且为了表示测量管的机械振荡(尤其是扭转振荡，在给定情况下也为弯曲振荡)，产生至少一个振荡测量信号usens1，该信号至少部分地表示第一测量管181的扭转振荡，特别地还表示相对于第二测量管182的扭转振荡反向相等的第一测量管的激励的扭转振荡，并且关于至少一个信号参数(例如，频率、信号幅度、从而信号电压和/或相对于至少一个驱动信号iexc1的相位关系)，该信号受将记录的测量变量(例如介质的粘度、密度和质量流率)的影响。
[0088] 在本发明的另一实施例中，传感器布置由第一振荡传感器191(例如电动型第一振荡传感器)和第二振荡传感器192(例如电动型第二振荡传感器)形成，第一振荡传感器有差别地记录第一测量管181相对于第二测量管182的扭转振荡或扭转/弯曲振荡；第二振荡传感器有差别地记录第一测量管181相对于第二测量管182的扭转振荡或扭转/弯曲振荡。这两个振荡传感器分别对测量管181和182的移动尤其是其与扭转振荡相关的扭曲或变形作出反应，但在给定情况下，还对测量管的侧向偏转作出反应，并且传输第一振荡测量信号Usens1或第二振荡测量信号Usens2。这还可以例如以下述方式实现：由传感器布置19传输的至少两个振荡测量信号Usens1、Usens2具有相对于彼此的相位偏移，该相位偏移对应于或取决于流过测量管的介质的瞬时质量流率，并且所述至少两个振荡测量信号分别具有随在测量管中流动的介质的瞬时密度的信号频率。在这种情况下，第一振荡传感器191可以布置在例如测量管的入口侧。同样地，第二振荡传感器192可以布置在测量管的入口侧，例如以下述方式：第一振荡传感器布置在管布置的假想纵剖面的上方，第二振荡传感器与第一振荡传感器相对，并且在所述纵剖面的下方。然而，作为其替代，第二振荡传感器192也可以布置在至少两个测量管的出口侧，例如以下述方式：两个(例如彼此构造相同的)振荡传感器191和192(如在所讨论的类型的测量换能器中很常见的)与至少一个振荡激励器51基本等距地设置在测量换能器11内，从而在每种情况下同样远地从所述振荡激励器51上移除。为了确保测量换能器的尽可能高的灵敏度，特别是当在给定情况下通过测量管的弯曲振荡来记录质量流量时，根据本发明的另一个实施例，在这种情况下，测量管和振荡传感器以适当的方式布置在测量换能器内，使得与第一振荡传感器191和第二振荡传感器192之间的最小距离相对应的测量换能器的测量长度L19为500mm以上，尤其是600mm以上。
[0089] 此外，传感器布置19的振荡传感器可以与激励机构5中的至少一个振荡激励器具有相同构造，至少二者的作用原理相似，例如，同样为电动型，和/或均通过充当杠杆臂的第一类型耦合元件保持在测量管上和从管布置纵剖面移除。因此，尤其是在至少一个振荡激励器通过两个第一类型的耦合元件251、252保持在至少两个测量管上的所述情况下，测量换能器另外包括：第一类型的第三耦合元件253(例如板状第三耦合元件)，其附接到第一测量管，用于保持第一振荡传感器的部件(例如，用于产生用来形成第一振荡信号的电压的筒形线圈或永久磁体)，并用于将第一测量管进行的振荡运动传输至振荡传感器，尤其是用于将第一测量管进行的振荡运动转化成与其相关的平移运动；第一类型的第四耦合元件254(例如板状第四耦合元件或与第一类型的第三耦合元件253构造相同的第四耦合元件)，其附接到第二测量管，用于保持第一振荡传感器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并用于将第二测量管进行的振荡移动传输至振荡传感器，或用于将第一测量管进行的扭转振荡移动转化成与其相关的平移移动；第一类型的第五耦合元件255(例如板状第五耦合元件)，其附接到第一测量管，用于保持第二振荡传感器的部件(例如，用于产生用来形成第二振荡信号的电压的筒形线圈或永久磁体)，并用于将第一测量管进行的振荡移动传输至振荡传感器，或用于将第一测量管进行的扭转振荡移动转化成与其相关的平移移动；以及第一类型的第六耦合元件256(例如板状第六耦合元件或与第一类型的第五耦合元件255构造相同的第六耦合元件)，其附接到第二测量管，用于保持第二振荡传感器的部件(例如筒形线圈或永久磁体)，并用于将第二测量管进行的振荡移动传输至振荡传感器，或用于将第一测量管进行的扭转振荡移动转化成与其相关的平移移动。
[0090] 在本发明的进一步发展中，传感器布置19另外由入口侧第三振荡传感器193和出口侧第四振荡传感器194形成，入口侧第三振荡传感器尤其是电动型第三振荡传感器和/或有差别地记录相对于第二测量管184的第一测量管183的振荡的第三振荡传感器；出口侧第四振荡传感器尤其是电动型第四振荡传感器和/或有差别地记录相对于第二测量管184的第一测量管183的振荡的第四振荡传感器。此外，为了进一步提高信号质量，并且为了简化接收测量信号的变送器件12，在电动型振荡传感器的情况下，第一振荡传感器191和第三振荡传感器193可具有其各自的筒形线圈，这些筒形线圈彼此电气
串联，使得例如公共振荡测量信号表示第一测量管181相对于第二测量管182的入口侧振荡。作为其替代或者补充，在电动型振荡传感器的情况下，第二振荡传感器192和第四振荡传感器194可具有其各自的筒形线圈，这些筒形线圈彼此电气串联，使得振荡传感器192和194的公共振荡测量信号表示第一测量管181相对于第二测量管182的出口侧振荡。另外，在这种情况下，传感器布置被实施为191、192、193和194(例如彼此构造相同的振荡传感器)中的每一个保持在彼此相对布置的两个第一类型的耦合元件253和254以及255和256上。
[0091] 对于前述情形，即在给定情况下，传感器布置19的构造相同的振荡传感器用来有差别且电动地记录测量管的振荡，另外，每个振荡传感器在每种情况下由永久磁体和筒形线圈形成，其中，永久磁体通过例如所述第一类型耦合元件中的一个保持在其中一个测量管上，筒形线圈被永久磁体的磁场穿透，并且在每种情况下通过例如所述第一类型耦合元件中的一个保持在另一个测量管上。在四个振荡传感器191、192、193和194的情况下，这些振荡传感器可以另外以有利方式布置在测量换能器内，使得如图1、4和6的组合中明显示出的，第一振荡传感器191和第三振荡传感器193之间的最小距离或第二振荡传感器192和第四振荡传感器194之间的最小距离大于第一测量管的管道外径或第二测量管的管道外径。
[0092] 此外，应当注意的是，虽然在实施例的例子中示出的传感器布置19的振荡传感器在每种情况下为电动型，从而在每种情况下由附接到一个测量管的筒形
磁性线圈和插入其中且附接到反向放置的测量管的永久磁体形成，但作为其替代或者补充，也可以用本领域的技术人员已知的其他振荡传感器(例如光电振荡传感器)来形成传感器布置。此外，如在所讨论的类型的测量换能器中十分常见的，除了振荡传感器之外，可以在测量换能器内设置其他传感器(尤其是辅助或干扰量记录传感器)，例如
加速度传感器、压力传感器和/或
温度传感器，利用这些传感器，可以例如监测并在给定情况下相应地补偿测量换能器的工作能力和/或测量换能器由于交叉灵敏度或外部干扰而导致待记录的主要测量变量(尤其是粘度、密度，在给定情况下也为质量流率)的灵敏度的变化。
[0093] 如在此类测量换能器中常见的，特别是为了传输至少一个驱动信号iexc1或至少一个振荡测量信号usens1，激励机构5和传感器布置19另外以适当的方式(例如通过对应的电缆连接)连接到均设置在变送器件内的驱动电路Exc和测量评估电路μC，同时在运行期间也彼此相连，以用于数据通信。如上所述，一方面，驱动电路Exc用来产生例如在激励器电流和/或激励器电压方面受控的驱动信号iexc1，并最终驱动激励机构5。另一方面，测量评估电路μC接收传感器布置19的至少一个振荡测量信号usens1，并根据该信号产生期望的测量值，从而产生表示流动介质的待测粘度η和/或雷诺数Re的值(Xη、XRe)，或者诸如待测介质的质量流率、总质量流量和/或密度rho的测量值。由此得到的测量值在给定情况下可以例如通过所述显示器和操作元件HMI显示，和/或以数字测量数据形式(在给定情况下，适当包封在相应的电报中)发送到上级测量系统、数据处理系统，然后在那里进行相应的进一步处理。在本发明的测量系统的另一实施例中，变送器件尤其设计成根据在激励机构内转化的电激励功率产生表示流动介质的粘度的测量值和/或表示流动介质的雷诺数的测量值，所述电激励功率尤其是取决于第一驱动信号iexc1(当然也是变送器件“已知的”)的电压电平和电流电平的功率，因而是至少部分地转化成至少两个测量管的扭转振荡或至少部分地转化成至少两个测量管的扭转/弯曲振荡的所述激励功率的部分。为了进一步提高利用测量系统测量粘度或雷诺数的精度，作为补充的是，变送器件利用第一振荡信号，尤其是根据第一振荡信号的信号电压和/或信号频率，产生表示流动介质的粘度的测量值和/或表示流动介质的雷诺数的测量值。对于激励机构如上所述由同时送入的两个驱动信号iexc1和iexc2(在给定情况下，这两个信号在信号幅度和/或相位关系方面彼此不同)驱动的情形，或者对于传感器布置传输表示测量管的振荡的两个或更多个振荡信号usens1和usens2的情形，当然，可以相应地利用可补充地获得的有关管布置的当前振荡行为的信息(从而有关对所述振荡行为产生决定性影响的介质的信息)来确定粘度或雷诺数或想确定的其他测量变量。
[0094] 对于传感器布置19具有四个振荡传感器的所述情形，为了充分达到所期望的测量精度，可以将单独的振荡传感器例如成对地连接到一起，以便相应地减少供应到变送器件的振荡测量信号的数量并相应地缩小进行处理所需的电路的程度。同样地，可以将在给定情况下的当前两个振荡激励器相应地连接到一起(例如通过串联两个筒形线圈)，并且相应地用单个振荡信号来操作。因此，也可以将本领域的技术人员熟知的驱动电路(尤其是采用一个通道，从而为激励机构仅传输一个驱动信号的驱动电路)用作驱动激励机构的操作电路。然而，必要时，由两个或更多个振荡传感器传输的振荡测量信号可以在单独的测量通道内独立地预处理和相应地数字化；同样地，必要时，可以利用单独产生或输出的驱动信号对在给定情况下的当前两个振荡激励器进行单独操作。
[0095] 测量换能器与变送器件的电连接可通过相应的连接线路实现，该连接线路可以例如通过电缆从器件壳体72中引出，该电缆至少部分地在换能器壳体内穿过和导向。在这种情况下，连接线路可以至少部分地实施为至少部分地包封在电绝缘物内的电线，例如，以双绞线、平带缆和/或同轴电缆形式存在的电线。作为其替代或补充，连接线路可以至少部分地由
电路板(尤其是柔性电路板，在给定情况下为喷漆电路板)的导电迹线形成；关于这一点，可参照上文引用的US-B 6,711,958或US-A 5,349,872。如上所述，所述模
块化实施的变送器件12可以容纳在例如一体式或多部件式的单独的器件壳体72内，该器件壳体被布置成从测量换能器中移除或如图1所示直接附接到例如换能器壳体71外部的测量换能器1上，以形成单个紧凑型装置。因此，对于此处示出的实施例的例子，在换能器壳体71上另外设置有用来保持器件壳体72的颈状过渡件73。在过渡件内，可以另外布置贯通件，例如由玻璃和/或塑性灌注胶形成的气密和/或耐压型贯穿件，以用于测量换能器11(及其中布置的振荡激励器和传感器)和所述变送器件12之间的电连接线路。
[0096] 如上文多次提及的，测量换能器11和本发明的测量系统被设置为尤其用于在100mm或以上的大口径管道内在1200t/h以上的高质量流量下进行测量。考虑到这一点，根据本发明的另一实施例，如上所述，测量换能器11的标称直径对应于将在其中使用测量换能器11的管道的口径，并且被选择为等于至少100mm，但优选地大于120mm。另外，根据测量换能器的另一个实施例，测量管181和182中的每一个都具有60mm以上的口径D18，即管内径。特别地，测量管181和182还被实施为都具有50mm以上(尤其是80mm以上)的口径D18。作为其替代或补充，根据本发明的另一个实施例，测量管181和182还被加工成合适的尺寸，从而使其分别具有至少800mm的测量管长度L18。在此处示出的具有等长测量管181、
182的实施例的例子中，测量管长度L18对应于第一分流器201的第一流通口201A和第二分流器202的第一流通口202A之间的最小距离。特别地，在这种情况下，测量管181、182设计成使其测量管长度L18大于1000mm。因此，对于测量管181、182为钢的上述情形，会出现这样的情况：当通常所用的壁厚为0.6mm以上时，两种测量管的质量为至少10kg，尤其是20kg以上。然而此外，希望将测量管181和182中的每一个的空载质量保持在40kg以下。
[0097] 如上所述，对于本发明的测量换能器来说，测量管181和182中的每一个质量都远超过10kg，在这种情况下，如从上文的尺寸规格可明显看出的，测量管可以容易地具有5L或以上的容量，鉴于上述情况，包括测量管181和182的管布置至少在高密度介质流过时可以达到远远超过40kg的总质量。然而，尤其是在采用具有相对较大的口径D18、较大壁厚和较大测量管长度L18的测量管的情况下，由测量管181和182形成的管布置的质量也可以大于50kg或者在介质(如油或水)流过时超过60kg。因此，测量换能器的空载质量M11总体上远远超80kg，并且在标称直径D11基本大于100mm的情况下甚至超过100kg。因此，对于本发明的测量换能器，测量换能器的总空载质量M11与第一测量管的空载质量M18的质量比率M11/M18可以容易地大于5，尤其大于10。
[0098] 为了在上述测量换能器空载质量M11较高的情况下，总体上尽量最优地使用应用于测量换能器的材料，并且为了总体上尽量有效地利用通常也很昂贵的材料，根据另一个实施例，与其空载质量M11相匹配的测量换能器的标称直径D11被加工成合适的尺寸，使得测量换能器11的质量与标称直径的比率M11/D11(由测量换能器11的空载质量M11与测量换能器11的标称直径D11的比率限定)小于1kg/mm，尤其尽可能小于0.8kg/mm。然而，为了确保测量换能器11具有足够高的稳定性，至少在使用上述常规材料的情况下，将测量换能器11的质量与标称直径的比率M11/D11尽量选择为大于0.3kg/mm。另外，为了进一步提高安装材料的效率，根据本发明的另一个实施例，将所述质量比率M11/M18保持为小于20。为了形成具有足够高的振荡质量因子和尽量小的压降的尽可能紧凑的测量换能器，根据本发明的另一个实施例，与测量换能器11的上述安装长度L11相匹配的测量管被加工成合适的尺寸，使得测量换能器的口径与安装长度的比率D18/L11(由至少第一测量管的口径D18与测量换能器11的安装长度L11的比率限定)大于0.02，尤其大于0.05和/或小于0.1。作为其替代或补充，与测量换能器11的上述安装长度L11相匹配的测量管181、182被加工成合适的尺寸，使得测量管长度与测量换能器的安装长度的比率L18/L11(由至少第一测量管的测量管长度L18与测量换能器的安装长度L11的比率限定)大于0.5，尤其大于0.6和/或小于0.95，和/或使得测量换能器的振荡长度与测量管长度的比率L18x/L18(由第一测量管的自由振荡长度L18x与第一测量管的测量管长度L18的比率限定)大于0.55，尤其大于0.6和/或小于0.95，尤其小于0.9。
[0099] 必要时，通过将测量管181、182在入口侧和出口侧使用充当所谓的节点板的耦合元件241和242(以下称为第二类型的耦合元件)彼此机械相连，可以将可能或至少潜在地由振动的特别是位于换能器壳体的入口侧或出口侧，并且以所提及的方式被加工成相对较大的尺寸的测量管引起的机械
应力和/或振动最小化。此外，利用这种第二类型的耦合元件，不论是通过其尺寸加工和/或在测量管上的
定位，可以总体上有针对性地影响测量管的机械本征频率和由管布置以及设置在管布置上的测量换能器的其他部件形成的内部部件(例如振荡传感器和振荡激励器)的机械本征频率及振荡行为。充当节点板的第二类型的耦合元件可以例如为薄板或
垫圈，尤其是用与测量管相同的材料制成的板或垫圈，其上面设有孔，这些孔分别与将要彼此连接的测量管的数量和外部尺寸相对应，并且在给定情况下还被切割到边缘，使得首先将垫圈紧贴地布置在对应的测量管181或182上，并且在给定情况下，随后再通过
硬钎焊或焊接连接到对应的测量管。此外，为了更简单而精确地调节测量换能器的振荡行为，可以十分有利的是，当测量换能器(例如US-A 2006/0150750中所提出的)具有前述类型的其他耦合元件，例如，总体上4个、6个或8个这样的第二类型耦合元件，这些耦合元件用来形成用于第一测量管的振动(尤其是弯曲振荡)和与第一测量管的振动反相的第二测量管的振动(尤其是弯曲振荡)的入口侧或出口侧振荡节点。
[0100] 为了在压降尽量小的情况下形成具有足够高的振荡质量因子和足够高灵敏度的尽可能紧凑的测量换能器，根据本发明的另一个实施例，关于上述自由振荡长度相匹配的测量管181和182被加工成合适的尺寸，使得测量换能器的口径与振荡长度的比D18/L18x(由第一测量管的口径D18与第一测量管的自由振荡长度L18x的比率限定)大于0.07，尤其大于0.09和/或小于0.15。为此，作为其替代或者补充，根据本发明的另一个实施例，与测量换能器的上述安装长度L11相匹配的测量管181和182被加工成合适的尺寸，使得测量换能器的振荡长度和安装长度的比率L18x/L11(由第一测量管的自由振荡长度L18x和测量换能器的安装长度L11的比率限定)大于0.55，尤其大于0.6和/或小于0.9。根据本发明的另一个实施例，关于自由振荡长度匹配的振荡传感器被适当布置在测量换能器内，使得测量换能器的测量长度和振荡长度的比率(由测量换能器的上述测量长度和第一测量管的自由振荡长度的比率限定)大于0.6，尤其大于0.65和/或小于0.95。根据本发明的另一实施例，关于测量换能器的安装长度匹配的振荡传感器被适当布置在测量换能器内，使得测量换能器的测量长度和安装长度的比率(由测量换能器的测量长度和安装长度的比率限定)大于0.3，尤其大于0.4和/或小于0.7。作为其替代或者补充，在本发明的另一实施例中，与测量管匹配的振荡传感器被适当地布置在测量换能器内，使得测量换能器的口径和测量长度的比率D18/L19(由第一测量管的口径D18和测量换能器的测量长度L19的比率限定)大于
0.05，尤其大于0.09。在本发明的另一个实施例中，将上述测量长度L19保持为小于1200mm。
[0101] 与以前的单个直测量管不同，通过使用平行流向的两个测量管来记录测量变量或用于诊断测量装置的操作参数(例如粘度、雷诺数或振荡衰减，这些参数很大程度上取决于介质内的内部摩擦力，尤其是由于可产生的扭转振荡而引起的内部摩擦力)，能够低成本地制造上述类型的测量换能器，对于较大质量流率或远超过100mm的较大标称直径来说，一方面可进行具有可接受压降(尤其是例如1巴或以下)的高精度测量，另一方面，为了将此类测量换能器的安装后的质量以及空载质量充分保持在极限范围内，使得虽然标称直径较大，但仍然能够始终以经济上合理的方式进行制造、运输、安装和运行。特别地通过实施进一步发展本发明的前述措施，对于较大的标称直径，单独或组合地，所讨论类型的测量换能器也可以被适当实施和加工成合适的尺寸，使得可以将测量换能器的质量比率保持为小于3，尤其是小于2.5，其中测量换能器的质量比率定义为：测量换能器的上述空载质量与管布置(由测量管形成)和固定到其并且影响管布置的振荡行为的所有其他部件的总质量的比率。
