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Rheonics Vibrationssensortechnologie: entmystifiziert

Der Rheonics Vorteil

Rheonics-Sensoren verwenden patentierte symmetrische Torsionsresonatoren.

Temperatur, Druck und äußere Vibrationen sind die größten Herausforderungen für eine genaue und wiederholbare Dichte- und Viskositätsmessung. Rheonics ausbalancierte Torsionsresonatoren zusammen mit der proprietären Elektronik und den Algorithmen der 3rd-Generation machen unsere Sensoren unter härtesten Betriebsbedingungen genau, zuverlässig und wiederholbar.

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Rheonics-Sensorsysteme sind aufgrund zweier Vorteile die besten ihrer Klasse
  • Hochstabile Resonatoren, die auf mehr als 30 Jahren Erfahrung in den Bereichen Materialien, Schwingungsdynamik und Modellierung von Fluid-Resonator-Wechselwirkungen basieren und zu den robustesten, wiederholbarsten und genauesten Sensoren der Branche zählen.
  • Ausgereifte, patentierte Elektronik der 3rd-Generation zur Ansteuerung unserer Sensoren und Auswertung ihrer Reaktion. Hervorragende Elektronik kombiniert mit einem umfassenden Rechenmodell machen unsere Auswerteeinheiten zu den schnellsten und genauesten der Branche.

Herzstück eines jeden Rheonics-Sensors ist ein Resonator. Rheonics Sensoren sind immer auf die Flüssigkeiten abgestimmt, die sie messen!

Der Resonator schwingt in der Flüssigkeit; Die Flüssigkeit beeinflusst die Schwingungen des Resonators. Indem wir die Wirkung auf den Resonator messen, können wir die Dichte und Viskosität des Fluids bestimmen.

DV-Gabel-Resonanz
Rheonics-Resonatoren werden auf zwei Arten von Flüssigkeiten beeinflusst:

Je dichter die Flüssigkeit ist, desto niedriger ist die Resonanzfrequenz. Eine dichtere Flüssigkeit erhöht die Massenbelastung des Resonators.

Massenladen (1)

Je viskoser das Fluid ist, desto breiter und kleiner ist die Resonanzspitze des Sensors. Die Reibung zwischen dem Resonator und dem Fluid erhöht dessen Dämpfung.

viskose Dämpfung (1)

Die messbaren Eigenschaften des Resonators - seine Resonanzfrequenz und Dämpfung - werden beide von den Eigenschaften des Fluids beeinflusst.

Der Torsionsvorteil

Viele Arten von Fluidsensoren verwenden seitliche Vibrationen. Vibrierende Drahtviskosimeter sind beispielsweise auf die Verschiebung des Drahts senkrecht zu seiner Längsachse angewiesen. Biegestimmgabelresonatoren haben zwei Zinken, die als freitragende Träger schwingen und sich senkrecht zur Symmetrieebene der Stimmgabel bewegen.

Seitlich vibrierende Sensoren sind im Allgemeinen schwerer von den Strukturen zu isolieren, in denen sie montiert sind. Montagekräfte, die Masse der Montagestrukturen und sogar die Temperatur können das Verhalten der Resonatoren auf unvorhersehbare Weise beeinflussen und somit die Wiederholbarkeit von Messungen beeinflussen.

Rheonics-Sensoren vibrieren in Torsion. Ihre aktiven Elemente drehen sich um ihre eigenen Achsen, anstatt seitlich zu vibrieren. Torsionssensoren sind leichter von den Strukturen zu isolieren, in denen sie montiert sind. Sie werden auch weniger durch Umgebungsschwingungen gestört als laterale Resonatoren

Form des Resonators - bestimmt die Messungen

Die Form des Resonators bestimmt, wie er auf die Flüssigkeit anspricht, in die er eingetaucht ist. Die Sensoren der Serie SRV von Rheonics sind zylindrisch und schwingen parallel zu ihren eigenen Oberflächen. Sie werden hauptsächlich durch Scherkräfte beeinflusst und sind daher relativ unempfindlich gegen Massenbelastungseffekte. Sie sind nützlich zur Messung der Viskosität, aber nicht der Dichte.

DV-Kopf (1)

Die DV-Sensoren von Rheonics haben abgeflachte Endmassen. Teile ihrer Oberflächen schwingen parallel zu sich selbst und scheren daher die Flüssigkeit. Diese tragen zur Dämpfung des Resonators bei und bestimmen dessen Viskositätsempfindlichkeit. Andere Teile der Oberfläche vibrieren senkrecht zu sich selbst und verdrängen daher die Flüssigkeit. Dies führt zu einer Massenbelastung des Sensors und bestimmt dessen Empfindlichkeit gegenüber der Dichte.

Der Vorteil des symmetrischen Resonators

Resonanzsensoren lassen sich in zwei weitere geometrische Kategorien einteilen - symmetrisch und unsymmetrisch.

Eine Stimmgabel ist ein typischer ausbalancierter Resonator. Die beiden Zinken vibrieren in entgegengesetzte Richtungen und gleichen Biegekräfte aus, die ansonsten auf die Sensorhalterung übertragen werden.

Im Vergleich dazu übt ein einzelner transversal schwingender Balken (eine "halbe Stimmgabel") große Reaktionskräfte auf seine Lagerung aus, was zu einem großen Energieverlust im Vergleich zur ausgeglichenen Stimmgabelgeometrie führt.

Ein vibrierender Draht ist andererseits ein unausgeglichener Resonator und übt erhebliche Kräfte auf seine Montagestrukturen aus.

Um die Auswirkungen der Montagebedingungen auf unsymmetrische Resonatoren zu verringern, müssen deren Anker im Vergleich zur Größe des tatsächlichen Messfühlers relativ groß und massiv sein.

symmetrischer Resonator (1)

Unempfindlich gegen Montagebedingungen

Rheonics Sensoren verwenden symmetrische Resonatoren (Patente angemeldet). Die DV-Serie verwendet eine Torsionsgabelkonfiguration, bei der sich die beiden Zinken in entgegengesetzte Richtungen drehen. Die SRV-Serie verwendet einen einzigartigen patentierten Koaxialresonator, bei dem sich die beiden Enden des Sensors in entgegengesetzte Richtungen verdrehen und die Reaktionsmomente bei ihrer Montage aufheben.

Genaue Sensoren benötigen eine genaue Elektronik

Rheonics-Fluidsensorsysteme basieren auf einer patentierten Technologie, die die Verwendung einer einzigen Elektronikplattform - der Auswerteeinheit - für alle unsere Sensorprodukte ermöglicht.

Kernaufgabe der Auswerteeinheit ist es, den Resonanzsensor anzusteuern und abzufragen, um dessen Resonanzfrequenz und dessen Dämpfung zu bestimmen. Sobald diese beiden Größen ermittelt wurden, müssen diese Messungen mit einem ausgeklügelten Algorithmus in Werte für Dichte und Viskosität umgewandelt werden.

Unsere Elektronikplattform basiert auf der Phasenverschiebungsmethode zur Auswertung der Resonanzfrequenz und der Dämpfung des Resonanzsensors in Verbindung mit der patentierten Phase-Locked-Loop-Technologie von Rheonics.

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