[发明专利]用于电位测量在容器中的液面高度的传感器设备

说明书

本发明示出一种用于电位测量在容器(3)中的液面高度(2)的传感器设备(1)，该传感器设备包括用于产生交流电压的振荡装置(5)，其中，振荡装置(5)至少部分设置在电磁屏蔽的屏蔽装置(7)中，该屏蔽装置的电位与容器(3)的电位有关，其中，所述屏蔽装置(7)经由阻抗变换器(6)与容器(3)连接，其中，所述传感器设备(1)具有与振荡装置(5)连接的、可引入容器(3)中的电极(4)，该电极从屏蔽装置(7)伸出，并且所述电极(4)的远端(42)与阻抗变换器(6)的内部参考接地(17)连接。

技术领域

本发明涉及一种用于电位测量在容器中液面高度的传感器设备。

背景技术

这样的传感器设备从长期以来便是已知的，并且例如用于在化学工业或食品工业中测量容器容积。在这样的测量原理的情况下，测量在一个电极端与容器壁或对应电极之间的电压同馈入在两个电极端之间的电压之间的比例。对此的前提条件是填充物的至少低的导电能力。

如果以足够高的频率的交流电压工作，那么所述电位测量方法也可以通过填充物的介电性能、亦即利用其电容的作用而纯物理地实现。

然而不利的是，产生交流电压的振荡装置具有相对于电极装置和相对于环境的一定的寄生电容并且由于实际上总是存在的不对称性将交流电压的共模部分过耦合到测量电压中。在对具有小介电常数并因此具有小电容的填充物的测量中，测量非常不准确，因为振荡装置的寄生电容变为可与填充物的电容相比拟，并且因此误差特别是在液面下降时非常强烈地增大。此外，例如通过屏蔽措施产生的寄生电容增加负担地作用于测量信号上。除了寄生电容效应之外，感应干扰也可以耦合到测量信号中、尤其是在应用感应构件的情况下。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种解决方案，利用该解决方案尤其是在液面低的情况下也可以可靠地测量具有小的介电常数的、实际上不导电的填充物、例如纯酒精或去离子水。

按照本发明，这通过一种用于电位测量在容器中的液面高度的传感器设备解决，该传感器设备包括用于产生交流电压的振荡装置，其中，振荡装置至少部分设置在电磁屏蔽的屏蔽装置中，该屏蔽装置的电位与容器的电位有关，其中，所述屏蔽装置经由阻抗变换器与容器连接，其中，所述传感器设备具有与振荡装置连接的、可引入容器中的电极，该电极从屏蔽装置伸出，并且所述电极的远端与阻抗变换器的内部参考接地连接。

基于按照本发明的解决方案，可以在容器与屏蔽装置之间不构成电压差，从而可能存在的寄生电容可以变为不起作用的，所述容器由于其尺寸而良好地代表环境。

按照本发明的解决方案可以通过以下分别本身有利的且可任意相互组合的设计方案和进一步改进方案来进一步改善。

所述屏蔽装置的电位可以跟随容器的电位。这样的解决方案是特别简单且有效的。为此可以存在跟随装置，该跟随装置使得屏蔽装置的电位跟随容器的电位。跟随在此意味着：屏蔽装置的电位通过预先确定的等式或预先确定的规律性与容器的电位耦合。尤其是可以在这两者之间存在恒定的差。

尤其是，当测量信号是零时，所述屏蔽装置可以位于容器的电位上。当振荡装置不运行时或者当容器具有确定液面、例如是完全满的或完全空的时，那么测量信号例如可以是零。为了验证，测量信号自然也可以人为设置为零。

所述振荡装置可以包括交流电压源，其中，交流电压源设置在屏蔽装置中，以便实现好的屏蔽效果。

此外，所述振荡装置可以包括变压器装置，其中，变压器装置设置在屏蔽装置中，以便实现好的屏蔽效果。

尤其是，所述振荡装置可以完全设置在屏蔽装置中。由此，向外的耦合是最小的。

为了实现尽可能最好的屏蔽，所述传感器设备的全部电子器件设置在屏蔽装置中。