[发明专利]填充水平测量设备及用于确定介电常数的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助于行进时间方法来确定容器中的过程介质的填充水平的填充水平测量设备。过程介质例如为液体。而且，本发明涉及一种用于确定容器中的介质的介电常数的设备，包括用于高频测量信号的波导和电子单元。例如，介质是液体、气体或泡沫。

背景技术

对于容器中流体或散装货物的填充水平测量，采用了利用行进时间方法确定填充水平的测量设备。这种装置的示例包括雷达测量设备。这种测量设备使用例如经由喇叭天线朝向待检测的介质辐射的微波信号。在介质上反射的信号通过电子单元在测量设备中评估。从信号的行进时间可确定距介质的距离以及由此可确定介质的填充水平。脉冲雷达系统和连续辐射雷达系统是已知的。在所谓的TDR探针的情形中，信号沿着伸入介质的信号线导向。根据行进时间原理工作的另外的测量设备是超声测量设备，其借助于超声信号确定距介质的距离。

在借助于行进时间方法测量填充水平的情形中，当在其填充水平待测量的过程介质上方，代替空气、真空或具有非常低相对介电常数的某些其它介质，存在别的介质(例如，气相)时，可能发生测量不准确，因为这影响信号的行进时间。因此，了解测量设备和待测量过程介质之间的介质是有利的。至少应已知介质的介电常数。

从Offenlegungsschrift的DE 102006045711 A1已知一种借助于微波测量区别不同填充材料的方法。为此，微波被朝向待检查的介质辐射并由空间远程传感器评估。

发明内容

本发明的目的是增加借助于行进时间方法确定填充水平的填充水平测量设备的精度。而且，本发明的目的是提供一种用于确定介质的介电常数的紧凑设备。

该目的通过一种用于借助于行进时间方法来确定容器中的过程介质的填充水平的填充水平测量设备来实现，其中所述填充水平测量设备具有用于确定第二介质的介电常数的装置，所述第二介质位于所述填充水平测量设备和过程介质之间，其中所述用于确定介电常数的装置包括用于高频测量信号的至少一个波导，其中所述波导至少部分地填充有电介质并且被实施并可布置为使得所述电介质与第二介质形成界面，经由所述波导而被供给到第二介质的测量信号的相当大部分在所述界面处被反射。例如，波导为中空导体或同轴探针。

在填充水平测量设备的第一实施例中，设置有电子单元，所述电子单元被实施为基于朝向过程介质发射并在过程介质上反射的信号的行进时间来确定填充水平的测量值并且根据第二介质的测量介电常数来确定填充水平的校正测量值。因为填充水平测量信号的行进时间取决于穿过行进的介质--相应地介质--的介电常数，所以当介质不同于空气时需要校正。应用的示例包括在高过程温度和包含灰尘的大气下形成的气相。改变的介电常数通过用于介电常数确定的补充装置是可靠地可检测的，使得能启用填充水平测量值的合适校正。

在另外的发展中，在电子单元中配备有根据第二介质的介电常数的用于填充水平的测量值的校正的至少一个校正值和/或校正公式，并且电子单元被实施为根据校正值和/或校正公式来校正填充水平的测量值。

在实施例中，填充水平测量设备被实施为超声测量设备、具有导向信号的雷达测量设备或者利用自由传播波的雷达测量设备。

借助于用于确定介电常数的设备，因为在确定填充水平时考虑了关于介电常数的信息，可增加填充水平测量设备的测量精度。根据行进时间方法工作的填充水平测量设备实施为在过程介质的方向中发射信号并接收和评估反射的信息。填充水平测量设备布置成与过程介质间隔开。无论如何，在具有导向波的雷达测量设备的情形中，存在经由波导的接触。然而，用于发射信号和接收反射信号的发生和接收元件仍然布置在距过程介质一定距离处。与此相比，在其介电常数待被确定的介质和用于确定介电常数的高频测量信号的波导之间存在直接接触。高频测量信号，优选地波导信号，没有辐射到介质内，而是相反在与介质的界面处反射。因此，与用于填充水平测量的填充水平测量设备的部件相比，波导和电介质没有实施为以尽可能低的损失将测量信号辐射到介质内，而是相反实施为使得测量信号在界面处反射。有利实施例提供了在波导中测量信号的尽可能低损失传播或在界面处尽可能低损失反射。

该目的进一步通过用于确定容器中的介质的介电常数的设备，包括用于高频测量信号的波导和电子单元，其中波导至少部分地填充有电介质并且被实施并可引入到容器内以使得电介质与介质形成界面，在波导中朝向介质传播的测量信号的相当大部分在界面处被反射，并且其中电子单元被实施为接收在界面处反射的信号并且至少参考幅度来评估该信号。