专利名称：包括改进的振动构件的振动密度计的制作方法
技术领域：
本发明涉及密度计，且更特定而言涉及具有改进的振动构件的振动密度计。
背景技术：
密度计为本领域中公知的，且用来测量流体的密度。流体可包括液体、气体、具有悬浮微�：�/或所夹带气体的液体、或者其组合。虽然存在根据不同原理操作的各种类型的密度计，已取得巨大商业成功的一种类型的密度计为振动密度计。振动密度计可包括向被测试的流体暴露的振动构件，诸如圆筒/缸、管道、管路、管等。振动密度计的一个示例包括管道，管道悬臂安装有联接到现有管线或其它结构的入口端和自由振动的出口端。替代地，入口和出口二者都可被固定，且在入口与出口之间管道的部分振动。管道可在共振状态振动，且可测量出共振频率。如本领域中所公知的那样，通过测量管道的减小的共振频率可确定受测试的流体的密度。根据熟知的原理，管道的共振频率将与接触着管道的流体的密度相反地变化。因此，虽然某些振动密度计能测量液体的密度，由圆筒/缸外侧上的液体所造成的粘滞减振可减小振动密度计的测量能力。液体振动密度计因而使用仅在内侧上具有流体的振动管路或管，而气体振动密度计通常被浸没在流体中，在圆筒的内侧和外侧上都具有气体。因此，通常，振动密度计用来测量气体的密度。图1示出了现有技术的浸没的密度计10。例如，现有技术密度计10可被配置成用以测量诸如液体或气体这样的流体的密度。密度计10包括外壳11，且振动构件12至少部分地位于外壳11内。外壳11的一部分被剖视以示出振动构件12。密度计10可例如在现有管线中被串列放置。备选地，外壳11可包括闭合端，闭合端具有孔口以例如接收流体样品。因此，虽然未示出凸缘，在许多情况下，外壳11或振动构件12可包括凸缘、或用于以不透流体的方式将密度计10在操作上联接到管线或类似流体输送装置的其它构件。根据图示实例，振动构件12被悬臂安装到外壳11上。振动构件12被示出在入口端13处联接到外壳11，且出口端14自由振动。根据图示实例，振动构件12还包括在入口端13附近的多个流体孔口 15。流体孔口 15可被设置为用以允许进入密度计10的流体种的某些在外壳11与振动构件12之间流动。因此,流体接触着振动构件12的内侧以及外侧表面。当被测试的流体包括气体时,这是特别有帮助的，因为更大的表面积向气体暴露。在其它示例中，可在外壳11中设置孔口以使被测试的流体向振动构件12的外表面暴露且因此，在振动构件12中不需要孔口 15。在图1中还示出位于圆筒50内的驱动器16和振动传感器17。驱动器16和振动传感器17被示出为包括线圈，这是本领域熟知的。如果向线圈提供电流，那么在振动构件12中感应出磁�。斐烧穸辜�12发生振动。相反地，振动构件12的振动在振动传感器17中感应出了电压。驱动器16从计量电子装置18接收驱动信号，以便使振动构件12以多种振动模式(包括例如简单弯曲、扭转、径向或联接类型)之一中的其共振频率之一而振动。振动传感器17检测了振动构件12的振动，包括振动构件12振动的频率，且将振动信息发送给计量电子装置18以用于进行处理。在振动构件12振动时，接触着振动构件壁的流体随着振动构件12 —起振动。接触着振动构件12的流体的增加的质量降低了共振频率。振动构件12的新的较低共振频率用来确定流体的密度，如本领域中所公知的那样，例如根据先前所确定的相互关系。如所公知的那样，为了获得准确的密度测量，用于测量流体密度的共振频率必须很稳定。当流体包括气体时尤为如此，因为共振频率与液体相比以更小量改变。实现所需稳定性的一种现有技术方案是使用径向振动模式来使振动构件12振动。与弯曲振动模式形成对照，例如，在振动构件的纵向轴线远离其闲置位置平移和/或旋转的情况下，在径向振动模式，振动构件的纵向轴线保持基本上不动，而振动构件壁的至少一部分远离其闲置位置平移和/或旋转。在直管道密度计中，例如图1所示的现有技术密度计10中，优选的是径向振动模式，因为径向振动模式为自平衡的，且因而，振动构件的安装特征并不像与某些其它振动模式相比那样关键。一种示例径向振动模式为三瓣径向振动模式。在图3中示出了在三瓣径向振动模式期间，振动构件的壁形状的变化的示例。如果振动构件12完全为圆形的、且具有完全均匀的壁厚，仅存在一个三瓣径向振动模式。但是，由于设计公差，这通常并不实用。因此，当制造商试图制造具有完全均匀壁厚的完全圆形的振动构件12时，较小缺陷导致以两个彼此很接近的不同共振频率振动的两个三瓣径向振动。具有低共振频率的三瓣径向振动模式将如图3中所示以与较薄壁部对准的峰和谷来振动，而较高频率将以较厚壁部的峰和谷振动。在两种模式之间的频率分隔通常很小且可能小于一赫兹。在两个共振频率如此接近的情况下，密度确定是不现实的，因为操作者将常常不能区分振动频率来确定哪种模式被驱动振动、以及因而不能确定正确的
山/又ο在某些现有技术密度计中，通过调谐所述径向模式从而使得其在两个三瓣径向振动模式之间、以及与诸如两瓣模式或四瓣模式这样的其它振动模式具有至少一种最小频率分隔来解决这个问题。虽然可根据多种技术来实现调谐，一种现有技术方案调谐方法是以轴向对准的条带来研磨振动构件壁从而使得振动构件在不同的周向区域中具有不同的厚度。这在图1中示出，但在图2中更详细地示出。图2示出了沿着图1的线2-2所截取的振动构件12。图2也示出具有参考角。在驱动器16和振动传感器17定位成0°的情况下取得参考角。但是，角度仅作为示例示出，且可使用其它参考坐标角。如图所示,振动构件12包括绕管道的圆周变化的壁厚。例如,振动构件12可最初包括大约0.005英寸(0.125mm)的厚度。驱动器16和振动传感器17在这些厚壁区域之一上居中。始于大约15°、且以大约30°间隔而绕振动构件12的圆周均匀地间隔开，振动构件12的壁的六个区域被研磨为大约0.004英寸(0.100mm)。通常，通过使用心轴来减小壁厚，心轴具有通过液压而移动到适当位置的可移动的区段。当心轴被加压时，可移动的区段向外移动所需的量以接触所述振动构件12，且研磨较薄的区域。通过在各个圆周区域中研磨振动构件壁厚，使两个三瓣径向振动模式的共振频率彼此分隔开。在较薄区域之间的间距为大约30°的情况下，较高频三瓣径向模式将以大约15°与较低频率三瓣径向模式偏移。在一个示例中，较低频三瓣振动模式将以在较薄部分和较厚部分上居中的峰和谷振动，而较高频三瓣振动径向模式将具有在较薄区域与较厚区域之间半途的峰和谷。上文所提到的过程具有若干问题。液压心轴处于其尺寸能力的极限。换言之，研磨为极其精确的，且常常接近或甚至超过液压式操作的心轴的设计能力。另外，振动构件的壁厚的非破坏性测量极其困难。因此，可接受的产品良率/产量(product yield)较低，导致与调谐方法相关联的有所增加的成本。此外，为了驱动较低频三瓣径向振动模式，驱动器16需要与厚壁部相反定位。但是，在厚壁部分与薄壁部分之间的差异通常极�。�0.001英寸(0.025_)。因此，适当放置是很困难的。另外，如在图2中所示的那样，使得薄壁部分中每一个的研磨彼此匹配也是极其困难的。因此，存在着用于改进振动密度计的方法和设备的需要。具体而言，存在着用于具有增加的振动模式分隔而同时维持较高产品良率的振动密度计的需要。本发明解决了这些和其它问题，且实现了在本领域中的进步。
发明内容
根据本发明的一实施例提供了包括用于振动密度计的振动构件的设备。根据本发明的一实施例，振动构件包括，一个或多个孔口，孔口在振动构件中的大小和位置被确定为增加了在所需的振动驱动模式的共振频率与一个或多个不希望振动模式的共振频率之间的频率分隔。根据本发明的一实施例提供了用于形成一种振动密度计的方法。根据本发明的一实施例，振动密度计包括振动构件，振动构件适于以一个或多个共振频率振动。该方法包括以下步骤:在振动构件中形成一个或多个孔口以增加在所需的振动驱动模式的共振频率与至少一种第二不希望振动模式的共振频率之间的频率分隔。方面
根据本发明的一方面，一种设备包括:
用于振动密度计的振动构件，包括一个或多个孔口，孔口在振动构件中的大小和位置被确定为增加了在所需的振动驱动模式的共振频率与一个或多个不希望的振动模式的共振频率之间的频率分隔。优选地，该设备还包括:外壳，其中振动构件至少部分地位于外壳内。优选地，振动构件还包括:悬臂安装到外壳上的第一端，从而使得与第一端相反的
第二端自由振动。优选地，一个或多个孔口延伸到振动构件的第二端。优选地，一个或多个孔口形成于第二端附近，但并不延伸穿过第二端。优选地，该设备还包括驱动器和一个或多个振动传感器。优选地，所需的振动驱动模式包括第一三瓣径向振动模式，且一个或多个不希望的振动模式包括第二三瓣径向振动模式。根据本发明的另一方面，一种用于形成包括振动构件的振动密度计的方法，振动构件适于在一个或多个共振频率进行振动，包括以下步骤:
在振动构件中形成一个或多个孔口以增加在所需的振动驱动模式的共振频率与至少一种第二不希望的振动模式的共振频率之间的频率分隔。优选地，该方法还包括以下步骤:
使振动构件以所需的振动驱动模式和至少一种第二不希望的振动模式振动；以及 确定在振动驱动模式的共振频率与所述至少第二不希望的振动模式的共振频率之间的频率分隔。优选地，所述一个或多个孔口包括了所具有大小比所希望大小更小的初步孔口，且其中在振动构件中形成一个或多个孔口的步骤之后，该方法还包括以下步骤:
使振动构件以所需的驱动模式振动；
确定所需的驱动模式的共振频率；以及
基于在孔口大小与频率之间的相互关系来确定所需的孔口大小。优选地，该方法还包括步骤:将振动构件的第一端联接到外壳，从而使得振动构件的至少一部分位于外壳内。优选地，将振动构件的第一端联接到外壳的步骤包括对第一端进行悬臂安装到外壳，从而使得与第一端相反的振动构件的第二端自由振动。优选地，一个或多个孔口形成于第二端附近，但并不延伸穿过第二端。优选地，一个或多个孔口延伸穿过振动构件的第二端。优选地，该方法还包括以下步骤:将驱动器和一个或多个振动传感器靠近振动构件定位，以感应且感测在振动构件中的振动。优选地，所需的振动驱动模式包括第一三瓣径向振动模式，且一个或多个不希望的振动模式包括第二三瓣径向振动模式。
图1示出了现有技术的振动密度计。图2示出了现有技术振动构件。图3示出了三瓣径向振动。图4示出了根据本发明的一实施例的振动密度计。图5示出了孔口深度与频率之间关系的曲线图。图6示出了孔口宽度与频率之间关系的曲线图。图7示出了根据本发明的另一实施例的振动密度计。图8示出了根据本发明的一实施例用于形成振动密度计所用的振动构件的过程。
具体实施例方式图4至图8和下文的描述描绘了具体实例以教导本领域技术人员如何来做出和使用本发明的最佳方式。出于教导本发明原理的目的，已简化或省略了某些常规方面。本领域技术人员将意识到属于本发明范围内的这些实例的变化。本领域技术人员将意识到下文所述的特征可以用各种方式组合以形成本发明的多种变型。因此，本发明并不限于下文所述的具体实例，而是本发明仅受权利要求书及其等效物限制。图4示出了根据本发明的一实施例的振动密度计400。振动密度计400可被配置成用以确定流体，诸如气体、液体、具备夹带气体的液体、具有悬浮微粒的液体、或其组合的密度。由于粘滞减振，振动密度计400通常用来测量气体密度而不是液体密度。根据图示实施例，振动密度计400包括外壳401和至少部分地位于外壳401内的振动构件402。振动构件402被图示为包括圆柱形管；然而，振动构件402可包括其它配置，诸如矩形管道。振动构件402被图示为悬臂安装，且振动构件402在第一端403处联接到外壳401、且第二端404在外壳401内自由振动。在一些实施例中，振动构件402的第一端403的一部分可延伸超过外壳401。这可允许振动构件402以不透流体的方式联接到管线或其它流体输送系统。备选地，在图示实施例中，外壳401可包括凸缘(未图示)或类似物以做出不透流体的联接。而且，在一些实施例中，外壳401在靠近第二端404处可被密封/封闭以保持被测试的样品流体在外壳401内。根据本发明的一种实施例，被测试的样品流体可在第一端403处进入振动密度计400。例如，被测试的流体可经由流体孔口 405流入到振动构件402内部，或沿着振动构件402的外部流动。备选地，被测试的样品流体可通过在外壳401中所形成的一个或多个任选的流体孔口 406而进入到振动密度计400。虽然示出了一个流体孔口406，外壳401可包括多于一个流体孔口 406，或者可不包括任何流体孔口 406。这种流体孔口可允许外壳401的第一端和第二端都以不透流体的方式被密封/封闭。在另一替代实施例中，流体可在第二端404处进入振动密度计400。根据本发明的一种实施例，振动密度计400可包括一个或多个驱动器407。驱动器407可适于以一种或多种振动模式来使该振动构件402振动。虽然驱动器407被示出更靠近第一端403定位，应意识到驱动器407可位于沿着振动构件402的任何所需的点处。而且，虽然驱动器407被示出在位于振动构件402内的中央塔450内，在一些实施例中，驱动器407例如被定位于外壳401与振动构件402之间。在图示实施例中，驱动器407包括线圈。线圈可从计量电子装置20在路径110上接收呈驱动信号形式的电信号来以所需的振动驱动模式使得该振动构件402振动。根据本发明的一种实施例，振动密度计400还可包括振动传感器408。虽然振动传感器408被示出与驱动器407同轴地对准，在其它实施例中，振动传感器408可在其它位置联接到振动构件402。振动传感器408可经由路径111向计量电子装置20传输信号。计量电子装置20可处理由振动传感器408所接收的信号以确定振动构件402的共振频率。如果存在着被测试的流体，振动构件402的共振频率将与流体密度成反比变化，如本领域中已知的那样。可例如在初始校准期间确定该比例变化。在图示实施例中，振动传感器408还包括线圈。振动传感器408类似于驱动器407 ;但是，尽管驱动器407接收电流以在振动构件402中引起振动，振动传感器408使用由驱动器407所造成的振动构件402的运动来感应电压。线圈驱动器和传感器为本领域中熟知的，且为了说明的简要/简洁性起见，省略了对它们的操作的进一步讨论。而且，应意识到，驱动器407和振动传感器408并不限于线圈，而是可包括多种其它熟知的振动部件，诸如压电传感器为例。因此，本发明绝不应限于线圈。而且，本领域技术人员将易于认识到驱动器407和传感器408的特定位置是可改变的，而同时仍保留于本发明的范围内。根据本发明的一种实施例，振动构件402还包括一个或多个孔口 420。根据本发明的一实施例，孔口 420基本上完全延伸穿过振动构件402的壁。这与现有技术振动构件12中存在的减小厚度的区域形成对照。根据本发明的一种实施例，孔口 420可使用激光切割程序而形成，但本领域技术人员将易于认识到其它方法可用于形成孔口 420，且所用的特定方法绝不以任何方式限制本发明的范围。在图示实施例中，孔口 420形成于振动构件402的第二端404中。但应意识到在其它实施例中，孔口 420可形成于第二端404附近，但可不一直延伸到第二端404(例如，参看图7)。图7中所示的孔口 420被形成于第二端404附近，但并不一直延伸到第二端404且因而，第二端404绕振动构件402的圆周基本上为连续的。
返回图4，根据本发明的一种实施例，孔口 420被形成为分隔所述振动构件402的所需的振动驱动模式的共振频率与一个或多个不希望的振动频率。例如，如关于现有技术振动密度计10所提到的那样，一种希望的振动模式为三瓣径向振动模式。更特别地，所需的振动模式的共振频率为较低频三瓣径向振动模式。因此，根据本发明的一种实施例，提供了孔口 420以分隔两个三瓣径向振动模式共振频率。然而，应意识到在其它实施例中，所需的振动频率可不包括较低频三瓣径向振动模式，且因此，本发明不应限于此特定振动模式。但是，在本申请中作为一个特定示例使用了三瓣径向振动频率。本领域技术人员将易于认识到如何来修改本申请以便分隔其它所需的振动模式的共振频率。另外，孔口 420也可分隔所需的驱动模式频率与其它振动模式，诸如弯曲模式，而不仅是较高频三瓣径向振动模式。根据本发明的一种实施例，振动构件402包括六个孔口 420。在一个实施例中，孔口 420围绕振动构件402的圆周在中心以每60°隔开。根据本发明的一种实施例，六个孔口 420绕振动构件402的圆周而基本上均匀地间隔开。例如，参看图2中所描绘的角，孔口420可被形成为始于15°处、且每60°间隔开，其中驱动器407和/或振动传感器408与0°相反地靠近振动构件402而被定位。根据本发明的一种实施例，孔口 420的大小和位置被确定为以便使得增加在所需的驱动模式振动频率与至少一种第二振动频率之间的频率分隔。如上文所讨论的那样，作为一个示例，孔口 420的大小和位置被确定为以便使得增加了在较低频三瓣径向模式与较高频三瓣径向模式之间的频率分隔。有利地，可使振动构件402的壁厚基本上均匀(或者尽可能如制造公差将会允许的那样接近)且孔口 420可替换如在现有技术圆筒12中所看到的减小厚度的轴向条带。根据本发明的一种实施例，孔口 420基本上为矩形。因此，在图示实施例中，孔口420包括深度D和宽度W。孔口 420还包括一定高度，但该高度简单地取决于振动构件壁的厚度。根据本发明的一种实施例，孔口的深度D基本上平行于振动构件402的纵向轴线L延伸。根据本发明的一种实施例，孔口 420的宽度W基本上沿着振动构件402的圆周延伸。虽然可使用其它方位，在本申请中所用的方位将有助于理解如何来形成一个或多个孔口 420以实现根据本发明实施例的所需的频率分隔。如下文所解释的那样，当形成孔口深度和孔口宽度时，常常存在着在频率分隔与计量仪表灵敏度之间的权衡。随着深度增加，振动构件402的共振频率减�。以诹礁鋈昃断蛘穸德手涞姆指粲兴黾�。但是，随着深度增加，振动构件402的表面积减小。这种表面积减小导致振动密度计的灵敏度降低，因为更少的被测试的流体可接触所述振动构件402的表面。同样，随着宽度增加，频率最初减小且一旦宽度到达阈值宽度，则频率增加。这在下文中结合关于图6的描述而详细地解释。图5示出了根据本发明的实施例的孔口深度与频率之间关系的曲线图。使用大约
0.03英寸(0.75mm)的孔口宽度生成图5中所示的曲线图。在图5和图6 二者中，fI为较低三瓣径向振动频率(在此示例中所需的驱动模式)且f2为较高三瓣径向振动频率。但是，可使用其它孔口宽度来生成类似的曲线图。而且，应意识到，在曲线图上所提供的特定值将取决于多种变量，包括(但不限于)圆筒402的圆周半径、长度、厚度、材料等。因此，所描绘的特定值决不应以任何方式限制本发明的范围。如在图5中可看出，随着孔口深度增加，在较低三瓣径向振动频率与较高三瓣径向振动频率之间的分隔增加。因此，可设置深度从而使得实现了所需的频率分隔。替代地，可设置深度，从而使得，例如，较低三瓣径向振动频率处于所需的标称振动驱动频率。在此情况下，标称驱动频率被设置为大约1950Hz。这种所需的驱动频率导致大约0.14英寸的孔口深度(3.6mm)。利用这种孔口深度，两种模式以大约65Hz分隔。图6示出了根据本发明实施例的孔口宽度与频率之间关系的曲线图。如可了解的，图6的曲线图可以按类似于图5的曲线图的方式使用来确定所需的孔口宽度。使用大约0.14英寸(3.6_)的孔口深度生成图6的曲线图；但是，使用不同的孔口深度生成类似的曲线图。如可以看出的，在两个三瓣径向振动模式之间的频率分隔减小、直到大约0.03英寸(0.75mm)，在这点处，随着较低频径向模式增加，则频率分隔减小。这种频率分隔的减小是由于以下事实:最初，加宽所述孔口 420减小了在较低频三瓣径向模式的最大弯曲的位置处的刚度。但是，孔口 420的位置也靠近最大振动振幅的点。因此，最终，加宽所述孔口 420具有减小振动质量的效果，由此增加了振动频率。根据本发明的一种实施例，可选择孔口宽度以使得在较高三瓣径向振动频率与较低三瓣径向振动频率之间的分隔最大。如上文所提到的那样，图5和图6中所示的图表只是在孔口 420的深度和宽度与频率之间可生成的可能相互关系的示例。可例如以查找表或方程式的形式来储存其它相互关系。因此，如果已知了所需的驱动频率，则可基于先前所得到的相互关系来确定孔口 420的相关的深度和宽度。由于多种原因，这可以是有利的。一个原因在于，与现有技术方案相t匕，可接受的制造良率显著地增加。在现有技术方案中，可不对振动构件12进行测试直到已经减小了壁厚。相比而言，根据本发明的实施例，可在振动构件402中形成初步孔口。根据本发明的一种实施例，初步孔口可小于孔口 420的预期最终大小。因此，在振动构件402中形成初步孔口的情况下，当振动构件402在孔口切割工具内(未图示)时，可在所需的振动驱动模式与不希望的振动模式中将振动构件402驱动到共振频率。在确定了共振频率和与一个或多个不希望的模式的频率分隔的情况下，可通过将先前确定的相互关系外推到所需的频率或频率分隔来确定最终孔口深度和宽度。因此，可更准确地确定最终所需的孔口大小。图8示出了根据本发明的一实施例用于形成所述振动构件402的过程800。过程800始于步骤801，其中，在振动构件402中形成一个或多个孔口 420。可例如使用激光切割程序来形成孔口 420。根据本发明的一种实施例，孔口 420被形成于振动构件402的第二端404附近。孔口 420可一直延伸到第二端404，但并非必须要一直延伸到第二端。在形成了一个或多个孔口的情况下，该过程800判断出所述孔口 420是否包括初步孔口或最终孔口。初步孔口为被形成为小于预期最终大小的孔口。如果孔口 420并不包括初步孔口且因此包括最终孔口大�。霉�800进行到步骤802，其中确定在所需的驱动模式与至少第二振动模式之间的频率分隔。根据本发明的一种实施例，为了确定频率分隔，以所需的驱动模式来使该振动构件402振动。可测量所需的驱动模式的共振频率。驱动器407与振动传感器408然后可重新定位于介于孔口 420与第二端404的一部分的中心之间的半途。在一个实施例中，重新定位将会为大约15°。在重新定位所述驱动器407和振动传感器408的情况下，可以用至少第二振动模式来使该振动构件402振动。例如，在驱动器407和振动传感器408旋转大约15°的情况下，计量电子装置20可以用较高频三瓣径向振动模式来使该振动构件402振动。可确定不希望的振动模式的共振频率以判断所述频率分隔是否已达到阈值水平，阈值水平可基于所需的频率分隔而被预定。根据本发明的一种实施例，如果在步骤801中所形成的孔口包括初步孔口(并非预期孔口的完全大小的孔口)，则过程进行到步骤803，其中以所需的模式使该振动构件402振动。在振动构件402以所需的模式振动的情况下，在步骤804中确定了该振动模式的共振频率。在步骤805，基于初步孔口、振动模式的共振频率、和先前所确定的在孔口大小与频率之间的相互关系，来确定所需的孔口大小。先如所确定的相互关系可呈例如图5和图6中所示的图表、查找表、方程式等形式。例如，如果初步孔口的大小为大约0.03英寸(0.75mm)宽且具有大约0.12英寸(3mm)的深度，根据图5中所示的相互关系，如果所需的驱动频率为1950Hz，孔口的深度应增加额外0.02英寸(0.6mm)。即使若具有初步孔口的振动构件402的所测量的频率并不确切地对应于该相互关系，可基于所测量的频率来外推该相互关系。例如，如果基于先前所生成的相互关系，则所测量的频率接近于预期频率，例如图5中所示的线的斜率可用于确定所需的驱动频率的所需的孔口深度。在步骤806，将孔口 420形成为如步骤805中所确定的所需的深度和宽度。在步骤807，以与上面的步骤802中所概述的步骤类似的方式来确定了频率分隔。本发明提供一种用于振动密度计400的振动构件402，其具有在所需的驱动模式频率与一个或多个不希望的振动模式频率之间的频率分隔的增加。与用以分隔所述振动构件402的振动频率的现有技术方案形成对照，现有技术方案导致难以制造零件和较低的可接受的生产良率，本发明在振动构件402的自由端附近形成了一个或多个孔口 420。一个或多个孔口 420提供了在哪里放置所述驱动器407和振动传感器408以便以所需的振动模式来使该振动构件402振动的清楚指示。而且，孔口 420允许在完成所述孔口 420之前测试所述振动构件402的振动特征。这可增加可接受的生产良率。上述实施例的详细描述并非是由本发明者所构想到的本发明范围内的所有实施例的详尽描述。实际上，本领域技术人员将会认识到上述实施例的某些元件可不同地组合或者被排除以形成另外的实施例，且这些另外的实施例属于本发明的教导和范围内。对于本领域技术人员将会显而易见的是，上述实施例可全部或部分地组合以形成在本发明的教导和范围内的额外实施例。因而，尽管出于说明目的描述了本发明的具体实施例和示例，在本发明的范围内各种等效修改是可能的，如相关领域的技术人员将会认识到的那样。本文所提供的教导内容可适用于其它振动密度计，且并不仅限于上文所述且附图中所示的实施例。因此，本发明的范围应由下列权利要求所确定。
权利要求
1.一种设备，包括: 用于振动密度计(400)的振动构件(402)，包括一个或多个孔口(420)，所述孔口(420)在所述振动构件(402)中的大小和位置确定为增加了在所需的振动驱动模式的共振频率与一个或多个不希望的振动模式的共振频率之间的频率分隔。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其还包括:外壳(401)，其中所述振动构件(402)至少部分地位于所述外壳(401)内。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述振动构件(402)还包括悬臂安装到所述外壳(401)上的第一端(403)，从而使得与所述第一端(403)相反的第二端(404)自由振动。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述一个或多个孔口(420)延伸到所述振动构件(402)的第二端(404)。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述一个或多个孔口(420)形成于所述第二端(404)附近，但并不延伸穿过所述第二端(404)。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括:驱动器(407)和一个或多个振动传感器(408)。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所需的振动驱动模式包括第一三瓣径向振动模式，且所述一个或多个不希望的振动模式中的一种不需要的振动模式包括第二三瓣径向振动模式。
8.一种用于形成包括振动构件的振动密度计的方法，所述振动构件适于以一个或多个共振频率振动，包括以下步骤: 在所述振动构件中形成一个或多个孔口以增加在所需的振动驱动模式的共振频率与至少一种第二不希望的振动模式的共振频率之间的频率分隔。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤: 使所述振动构件以所需的振动驱动模式和至少第二不希望的振动模式振动；以及确定在所述振动驱动模式的共振频率与所述至少第二不希望的振动模式的共振频率之间的频率分隔。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述一个或多个孔口包括初步孔口，初步孔口所具有的大小比所希望大小更�。移渲性谒稣穸辜行纬梢桓龌蚨喔隹卓诘牟街柚螅龇椒ɑ拱ㄒ韵虏街�: 使所述振动构件以所需的驱动模式振动； 确定所需的驱动模式的共振频率；以及 基于在所述孔口大小与频率之间的相互关系来确定所需的孔口大小。
11.根据权利要求8所述的方法，其还包括以下步骤:将所述振动构件的第一端联接到外壳，从而使得所述振动构件的至少一部分位于所述外壳内。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述振动构件的所述第一端联接到所述外壳的步骤包括将所述第一端悬臂安 装到所述外壳，从而使得与所述第一端相反的所述振动构件的第二端自由振动。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述一个或多个孔口形成于所述第二端附近，但并不延伸穿过所述第二端。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述一个或多个孔口延伸穿过所述振动构件的第二端。
15.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤:将驱动器和一个或多个振动传感器靠近所述振动构件而定位，以感应且感测在所述 振动构件中的振动。
16.根据权利要求8所述的方法，其中，所需的驱动模式包括第一三瓣径向振动模式，且所述一个或多个不希望的振动模式中的一种不希望的振动模式包括第二三瓣径向振动模式。
全文摘要
提供一种包括振动构件(402)的设备。振动构件(402)用于振动密度计(400)。振动构件(402)包括一个或多个孔口(420)。一个或多个孔口(420)在振动构件(402)中的大小和位置被确定为增加在所需的振动驱动模式的共振频率与一个或多个不希望振动模式的共振频率之间的频率分隔。
文档编号G01N9/00GK103189733SQ201080068898
公开日2013年7月3日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年9月1日
发明者C.B.范克利夫, G.麦克唐纳 申请人:微动公司
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