[发明专利]用于检测基于FMCW的填充水平测量设备处的故障状态的方法

说明书

本发明涉及用于在基于FMCW的填充水平测量设备处检测故障状态的方法。出于此目的，在时间上连续发生的至少两次参考测量中，分别确定第一参考测量信号(S_ref1,S_ZF1)和至少一个第二参考测量信号(S_ref2,S_ZF2)，其中，参考测量由填充水平测量设备(1)在一个和相同的预定参考测量条件下执行。在至少两个参考测量信号(S_ref1,S_ZF1S_ref2,S_ZF2)中，在每种情况下确定至少一个特征参数(A_peak,A_HüII,f_peak,f_mean,Φ)，其中，随时间推移的特征参数的变化(ΔA_peak,ΔA_HüII,Δf_peak,Δf_mean,)通过比较所述至少两个参考测量信号(S_ref1,S_ZF1S_ref2,S_ZF2)来确定。根据本发明，如果特征参数的变化(ΔA_peak,ΔA_HüII,Δf_peak,Δf_mean,)超过预定的最大特征参数变化(例如，ΔA_peak,max)，则检测到故障状态。因此，能够通过根据本发明的方法检测到在填充水平测量设备(1)处的可能故障状态。由此实现的是，即使在具有高要求可靠性的关键应用中，填充水平测量设备(1)还能够被使用。

技术领域

本发明涉及一种用于检测基于FMCW的填充水平测量设备的误差状态的方法，以及一种适于执行该方法的填充水平测量设备。

背景技术

在自动化技术中，特别是在过程自动化技术中，经常使用用于检测和/或修改过程变量的现场设备。为了检测过程变量，传感器被使用，例如，传感器被使用在填充水平测量设备、流量测量设备、压力和温度测量设备、pH氧化还原电位测量设备、电导率测量设备等中。它们检测相应的过程变量，诸如填充水平、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电位、或电导率。各种这样的现场设备由恩德斯豪斯公司制造和销售。

无接触测量方法已经被建立用于容器中填充材料的填充水平测量，因为它们是鲁棒性且维修费用低(在本发明的上下文中，术语“容器”还意指非密封容器，诸如例如水池、湖泊或水体)。无接触测量方法的另一个优点在于它们能够几乎不断地，换句话说，以非常高的分辨率测量填充水平(L)。因此，基于雷达的测量方法主要用于这一目的。建立的测量原理是FMCW测量原理(“调频连续波”)。其是基于以下事实：连续的雷达发射信号被发射，并且将在填充材料的表面处反射的所反射的雷达接收信号与该发射信号的瞬时频率进行比较。这里，雷达发射信号的频率位于标准化中心频率(f₀)范围中的固定频带内。这里使用的标准频带是6GHz频带、26GHz频带、或79GHz 频带。这里FMCW方法的特征是传输频率不是恒定的，而在频带内周期性是变化的。在这种情况下，变化可以是线性的，并且具有锯齿或三角形形状；然而，还能够根据应用使用正弦变化。

在基于FMCW的填充水平测量方法的情况中，一个特殊的挑战是确定将测量信号与干扰信号区分开。由于填充水平测量设备的可操作性受到损害，因此由于来自误差的相对应的源的干扰信号，而能够生成错误的测量值。在这种情况下，一个主要原因是接收到由发射信号反射到干扰体上引起的干扰信号，所述干扰体为诸如容器内的搅拌器或内部配件。然而，例如，如果误差的源是天线单元中的反馈，则干扰信号还能够出现在设备内。

同时，在基于FMCW的填充水平测量的情况中，现在存在用于过滤干扰信号的许多技术方法，以便使校正所接收的信号成为可能。因此，国际公布WO 2012/139852 A1公开了一种用于校准基于FMCW的填充水平测量设备的方法，其中，即使在正常测量操作期间，也能够利用定位在测量设备和填充材料之间的振荡参考反射器来生成唯一的参考测量信号。