專利名稱：用于測量容器中填料填充位置的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于測量容器中填料填充位置的裝置。
為了確定容器中填料的填充位置，設置了測量系統，可用來測量不同的物理量。根據這些物理量可推導出與填充位置相關的信息。這里除機械探測器外，還可采用電容式、電感式或流體靜力學測量探測器，以及基于超聲波、微波或輻射的檢測器。
在利用電容法確定容器中填料填充位置時，電容式探測器與容器壁形成了電容器的電極。如容器壁不可導，需要在容器內或容器外設置一個分立的第二電極。容器中介質的填充位置決定了兩個電極之間是空氣還是介質，因為這兩種物質的介電常數不同，這也體現在測量電容值的變化中。顯然，每次的測量電容值還取決于容器中介質的填充位置，因為“填充位置”與“測量電容值”兩者之間存在函數關系。因而電容式探測器不僅可測量填充位置臨界值，還可用于連續地確定填充位置。一種電容式填充位置探測器例如由DE 195 36 199 C2已知。
在利用所傳導的電磁高頻脈沖(如TDR方法或脈沖雷達方法)或調頻連續微波(例如FMCW雷達方法)的延時方法中，將測量信號耦合輸入到可導元件或波導上，并借助于波導引入裝有填料的容器中。人們已知可采用不同的波導根據Sommerfeld或Goubau的表面波導，以及Lecher波導。
這種測量方法利用了這種物理效應兩種不同的介質，在例如空氣和油或者空氣和水之間的臨界面上，由于兩種介質的介電常數突變(非連續地改變)，導致所引入的高頻脈沖或微波發生部分反射，并經過可導元件反向引入到接收裝置中。兩種介質的介電常數差別越大，所反射的部分(有效回波信號)就越大。根據高頻脈沖或CN信號中反射部分(回波信號)的延時可確定到填料表面的距離。
電容式測量系統與利用所傳導的電磁測量信號的測量系統相比各有利弊對于填料的表面晃動，電容式傳感器的測量幾乎不受影響。即便是起泡的填料或電容式傳感器上附著物的成分對其影響也不大。然而為了實現高精度的填充位置測量，需要對電容式測量系統在至少兩個水平位置進行校正，這樣會因為容器大小和填料性質而造成時間浪費，在極端情況下，電容式傳感器會發生斷路。電容式測量系統的另一缺點是，對不可導填料的測量會受到介電常數的影響。
利用高頻測量信號的測量系統的缺點在于填充位置測量在被稱為阻塞測距的區域內不能進行，因為在此區域內有效回波信號淹沒在干擾信號中。例如，在將測量信號引入到可導元件的區域中，測量信號的反射會導致干擾信號，或者干擾信號可能在測量信號與用于固定測量系統的套接管(在阻塞測距之上)之間的相互作用中產生。另一種限制測量區域的干擾信號來自可導元件的自由端(在阻塞測距之下)。
利用高頻測量信號的測量系統也有其優越之處能得到高精度的測量結果，并且通常無需校正，更不需要電容式測量系統中必需的二點校正。此外，借助于所引入的測量信號的測量過程不受填料介電常數影響，即便介電常數比較小，仍保持良好的測量性能。
本發明的目的是提供一種可實現容器中的優化填充位置確定和/或填充位置監控的裝置。
該目的這樣來實現，該裝置包括傳感器和控制/分析單元。其中這樣來設計傳感器，使得它能夠與至少兩種不同的測量方法相關地工作，或者在至少兩種不同的驅動模式下工作，其中控制/分析單元分別根據兩種測量方法中的一種或在兩種驅動模式中的一種下驅動傳感器，并且其中控制/分析單元借助于傳感器通過至少一種測量方法或者在至少一種驅動模式下得到的測量數據來確定容器中填料填充位置。根據本發明提供的方案，可在任意時間選擇使用電容式測量方法或利用高頻測量信號的測量方法來得到測量數據，也可同時使用兩種方法，即并行地得到數據。這樣例如可根據待測填料的特性實現測量系統的最優匹配，在給定條件下也可得到最好的測量結果。如果由電容式測量系統和利用所傳導的測量信號的測量系統所得到的測量值集中位于很短的時間內，則可以進行似然校驗。
本發明所述裝置的特別有利之處在于，可以在整個容器高度上進行高精度填充位置測量，其中分別得到的測量值幾乎不受被測填料的特性和種類的影響。在整個容器高度上的高精度測量由此來實現當一種測量系統測量性能較差時，就可用另一種方法來代替。此外，其中一種系統所得到的測量值也可根據另一種測量系統得到的測量值進行校正。例如，電容式測量系統測量值可通過利用所傳導的測量信號的測量系統得到的測量值來校正。
根據本發明所述裝置的一種優選改進型，傳感器為至少一個插入到容器中的可導元件。該可導元件例如可以是至少一根桿或是至少一根線纜。
根據本發明所述裝置的一種具有優點的實施例，采用至少一個可導元件，有選擇性地用于實施電容式測量方法或延時測量法，其中在電容式測量方法中，至少一個可導元件形成了電極；在延時方法中，高頻測量信號沿著至少一個可導元件被傳導。
根據本發明所述裝置的一種具有優點的改進型，設置了一個輸入/輸出單元，通過它分別輸入所希望的傳感器驅動模式。操作人員就可使所采用的測量系統最優地匹配待測或待監控的填料的特性。
可選地，設置了一個開關單元，使傳感器可在兩種運行模式之間切換。特別地，開關單元為一個電子開關，優選地為一個MOSFET晶體管。如上所述，通過開關可交替地啟動兩種測量系統，從而可為填充位置的確定/監控獲取兩種測量系統的測量值。
此外根據本發明所述裝置的一種優選改進型，控制/分析單元中設置了用于控制傳感器的程序，通過它傳感器可以交替地或者根據預先給定的開關規則在至少兩種不同的驅動模式之間切換。特別地，控制/分析單元可根據至少兩種不同測量方法得到的填充位置值進行似然校驗。
此外，根據本發明所述裝置的一種具有優點的實施方式，可以這樣來控制傳感器，使得它可同時或近似于同時測量或準備好根據至少兩種方法得到的測量值。
下面借助
圖1對本發明做更詳細的說明。
圖1為本發明所述裝置的原理圖。
填料12位于容器11內。其中填料12可以為固體或液體。傳感器3插入到容器11中，傳感器在容器11的蓋14上的一個孔13中，例如一個套接管中被固定。傳感器2的主要部件是可導元件3。可導元件3可以設計為線纜或桿。可導元件3最好伸到容器11的整體高度以上。
這里的傳感器2可以交替地或同時通過電容式測量或利用高頻測量信號的延時測量得到填充位置值。如果傳感器3在“延時法”驅動模式下工作，高頻測量信號沿傳感器3引入或引出容器11。
圖1所示為發明所示裝置1的一種實施例，在這里可以有選擇性地通過兩種可能的測量方法中的一種來得到填充位置值。這種有選擇性的控制可以通過控制/分析單元4與開關單元7來實現。在圖中所示的情況下，電容式傳感器的控制電路5恰好通過開關單元7與傳感器2相連接，即通過電容式測量測得填充位置值。在經過一段給定的時間之后，例如由控制/分析單元4進行控制之后，將用于利用所傳導的測量信號的傳感器2的控制電路6通過開關單元7與傳感器2相連接。這樣就可通過測量所傳導的高頻測量信號的延時來得到容器11中填料12的填充位置。
這兩種測量技術無論交替使用還是同時使用，都可進行似然校驗。如兩種測量方法所得到的測量值之間的偏差超出了預先給定的容差范圍，輸入/輸出單元10例如將向操作人員給出相應提示。附帶地可啟動警報。
此外，這樣來應用這兩種測量系統，使得它們可以相互彌補缺點。例如，借助于利用所傳導的信號的測量系統來補償電容式測量系統。另外在利用所傳導的測量信號的測量系統中的阻塞測距區域，就可通過電容式測量系統來確定填充位置值。
顯然，這里傳感器2可采用通用的傳感器。由于電容式與確定所傳導的高頻測量信號的延時這兩種測量方法的相互補充，可根據實際應用的情況利用這兩種測量方法得到更好的測量結果。例如，與待測填料12的特性相關地，僅根據兩種可能的測量技術之一來進行工作。傳感器2所希望的功能可由操作人員通過輸入/輸出單元10來設置。
附圖標記列表1本發明所述裝置2傳感器3可導元件4控制/處理單元5電容式傳感器的控制電路6利用所傳導的測量信號的傳感器的控制電路7開關單元8連接導線9輸入耦合10輸入/輸出單元11容器12填料13孔14蓋
權利要求
1.用于測量容器中填料填充位置的裝置，由傳感器和控制分析單元構成，其特征在于，這樣來設計傳感器(2)，使得它與至少兩種不同的測量方法相關地工作，或者使傳感器(2)在至少兩種驅動模式下工作，控制/分析單元(4)分別根據兩種測量方法中的一種，或者在兩種驅動模式中的至少一種驅動模式下驅動傳感器(2)，并且控制/分析單元(4)借助于傳感器(2)通過至少一種測量方法或者在至少一種驅動模式下得到的測量值來確定容器(11)中填料(12)的填料。
2.如權利要求1所述的裝置，特征在于，傳感器(2)為至少一個插入到容器(11)中的可導元件(3)。
3.如權利要求2所述的裝置，特征在于，可導元件(3)為至少一根桿或至少一根線纜。
4.如權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，至少一個可導元件(3)有選擇性地用于電容式測量方法或用于延時方法，其中在電容式測量方法的情況下，至少一個可導元件(3)形成電極，在延時方法的情況下，高頻測量信號沿著至少一個可導元件(3)被傳導。
5.如權利要求1、2、3或4所述的裝置，其特征在于，設置了輸入單元(10)，通過它可分別輸入所希望的傳感器(2)的驅動模式。
6.如權利要求3、4或5所述的裝置，其特征在于，設置了開關單元(7)，通過它傳感器(2)可在兩種驅動模式之間切換。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，開關單元(7)為電子開關，優選地為MOSFET晶體管。
8.如權利要求1或4所述的裝置，其特征在于，在控制/分析單元(4)中設置了用于控制傳感器(2)的程序，通過它傳感器(2)可以有選擇性地、或者根據預先給定的開關規則在至少兩種不同的驅動模式之間連續地切換。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，控制/分析單元(4)利用根據至少兩種不同的測量方法所得到的填充位置的值進行似然校驗。
10.如以上權利要求中的一項或幾項所述的裝置，其特征在于，控制/分析單元(4)這樣來控制傳感器(2)，使得可以同時或者近似于同時地測量根據至少兩種測量方法所得到的測量數據。
全文摘要
本發明涉及一種用于測量容器(11)中填料(12)的填充位置的裝置，包括傳感器(2)和控制/分析單元(4)。本發明的目的是提供一種在容器(11)中進行優化填充位置確定和/或填充位置監控的裝置。為此，傳感器(2)能夠至少在兩種不同的測量過程中相關地使用，或者至少在兩種不同操作模式下工作，而控制/分析單元(4)在至少一個測量過程中，或在至少一個操作模式中，利用由傳感器(2)所獲取的測量數據來確定容器(11)中填料(2)的填充位置。
文檔編號G01F23/26GK1443302SQ01813170
公開日2003年9月17日 申請日期2001年7月25日 優先權日2000年8月2日
發明者約奇穆·紐豪斯, 邁克·克勞斯, 尤都·格瑞特克, 歌德·沃特曼 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司