[发明专利]用于检测多重回波和底部回波的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年5月27日提交的欧洲专利申请No.EP 11 167 916.3以及于2011年5月27日提交的美国临时专利申请No.61/490,725的权益，所述两个申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及在测量各种类型的物位时确定物料表面的位置。特别地，本发明涉及：用于确定容器内的物位位置或分离层位置的物位测量设备、用于确定容器内的物位位置或分离层位置的方法、程序元件以及计算机可读介质。

背景技术

在以调频连续波(FMCW)或脉冲延迟方法工作的物位传感器中，电磁波或声波朝向物料表面发射。随后，传感器示出由物料、容器固定装置以及容器本身反射的回波信号，并根据这些回波信号得到位于容器内的物料中至少一种物料的表面位置。

当使用声波或光波时，物位测量设备所产生的信号通常朝向待测物料表面自由传播。在使用雷达波来测量物料表面的设备中，能够朝向待测介质自由传播，同样还能够在将雷达波从物位测量设备导向介质的波导装置内部传播。在基于导向微波来工作的设备中，高频信号沿着波导装置导向介质。

在待测的介质或物料的表面处，部分入射信号被反射并在相应的延迟之后再次返回到物位测量设备。未被反射的信号分量进入介质，并在所述介质内根据所述介质的物理特性进一步朝向容器基底传播。这些信号还在容器基底处被反射并在穿过介质和叠加气氛之后再次返回到物位测量设备。

物位测量设备接收在不同点处反射的信号并根据所述信号通过已知方法来确定物料的距离。

所确定的物料距离可以提供到外部。它可以以模拟形式(4...20mA接口)提供给或者以数字形式(现场总线)提供。

在Peter Devine’s book Füllstandmessung mit Radar-Leitfaden für die Prozessindustrie(ISBN 3-00-008216-6)中详细讨论了雷达物位传感器的基本结构。

所有的这些方法的共同特征在于：在从物位测量设备到物料表面的路径上，用于测量的信号位于另外的介质的影响区域中，该另外的介质在下文中称为叠加介质。该叠加介质位于物位测量设备与待测介质表面之间并通常由液体或气态气氛构成。

在绝大多数应用中，位于待测介质上方的是空气。因为电磁波在空气中的传播与在真空中的传播只是略微不同，几乎可以忽略，所以不需要对从物料、容器固定装置以及容器本身反射的穿过空气回到物位测量设备的信号进行任何特定校正。

然而，在化工行业的工艺容器中，所有类型的化学气体和气体混合物也都有可能作为叠加介质。与在真空或空气中的传播相比，电磁波的传播特性根据这些气体或气体混合物的物理特性而发生改变。

发明内容

期望的是具有一种用于检测多重回波和底部回波的健壮性方法。

本发明的方面由独立权利要求的特征限定。在从属权利要求以及对技术方案和实施例的以下描述中获得本发明的展开。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于确定容器内的物位位置和/或分离层位置的物位测量设备，所述物位测量设备包括：回波曲线检测单元(以下也称为“回波曲线检测装置”)，用于检测回波曲线；回波识别单元(以下也称为“回波识别装置”)，用于在回波曲线中识别至少两个回波；以及位置或速度检测单元(以下也称为“位置或速度检测装置)，用于检测所述至少两个回波的位置或速度值。物位测量设备被配置成通过考虑所检测到的速度值的比值对所述至少两个回波进行回波分类，回波分类将回波曲线中的至少两个所识别的回波分配以选自包括如下特征类别(feature class)的组中的特征类别：底部回波、多重回波(multiple echo)、反相关性回波(anti-correlation echo)和物料回波。

例如，可以通过执行如下步骤来分类在回波曲线中的一些或甚至所有回波：1)将回波中的一个回波假定为物位回波；2)通过确定回波的速度值与所假定的物位回波的速度值的比值的符号以及例如还通过考虑该比值的值来分类回波曲线中的另外的或所有其他的回波。

换句话说，回波分类装置基于两个回波的速度比值的符号来决定回波中的至少一个回波是底部回波、多重回波还是反相关性回波。

根据本发明的另一个方面，物位测量设备包括统计单元(也称为统计装置)。统计装置的目的是评估至少两个回波的共享特征的统计特性，所述共享特征为由位置或速度检测装置检测到两个回波的位置的比值或检测到的速度值的比值。