[发明专利]阻抗限位传感器

说明书

本发明涉及一种阻抗限位传感器(100)，其具有：探头(102)，其测量电容(110)能够被环绕所述探头(102)的介质影响，其中，所述探头(102)包括测量电极(106)和与所述测量电极(106)隔离的参考电极(108)，其中，所述测量电容(110)形成在所述测量电极和所述参考电极之间；测量振荡电路，所述探头(102)作为电容确定元件布置在所述测量振荡电路中；电子单元(101)，其具有用于激励所述测量振荡电路的信号发生器(103)；用于生成测量信号的评估控制单元(105)，其连接到所述电子单元(101)，其特征在于，所述电子单元(101)包括用于检测所述信号发生器(103)的输入端处的电流的电流计(402)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的阻抗限位传感器。

背景技术

例如测量极限物位或填充物位的阻抗限位传感器在现有技术中是众所周知的。用于检测预定填充物位(极限物位)的典型应用例如包括诸如处理工业中的处理罐、储罐、筒仓或管路等处理容器。在此，阻抗限位传感器经常在不同液体以及颗粒状和粉状的散装材料中用作所谓的限位开关，即用于确定填充介质是否超过或未到达一定的填充物位(所谓的极限物位)。

根据应用领域、处理条件和填充介质的特性选择的其他类型的限位开关或限位传感器也是已知的。除阻抗限位传感器之外，还使用根据时域反射(TDR：Time DomainReflectometry)原理工作的传感器或者振动式限位传感器或电容式传感器。例如，限位开关的切换命令能够启动或停止填充设备或排空设备以避免各个处理容器的溢出或空转。

在本申请中，出于简化的原因，也使用阻抗传感器、限位开关或限位传感器这些术语作为同义词，以代替阻抗限位传感器这一术语。

图1中示出已知的阻抗传感器100。

图1示出根据现有技术的阻抗传感器100的开关块的简化图。基本上，根据现有技术的阻抗传感器100包括电子单元101和探头102。探头102在本示例性实施例中被设计为串联振荡电路。在测量电极106和参考电极108之间形成有测量电容110，测量电容110连接到分立电感109以形成作为串联振荡电路的测量振荡电路。

测量电极106被设计为关于阻抗传感器100的纵向轴线A旋转对称，并且通过绝缘体107与处理室90分离。在本阻抗传感器100中，参考电极108也被实施为关于纵向轴线A旋转对称。在本示例性实施例中，参考电极108形成为管，且同时形成传感器壳体的一部分。在从纵向轴线A的方向看时，测量电极106布置在管的上游并且被布置在管上的绝缘体107环绕。绝缘体107同时形成壳体的前端。

有利地，对分立电感109进行选择，使得针对各种介质和/或覆盖条件(空的、满的和被沾染)在100MHz和200MHz之间设置振荡电路的谐振频率fres。

有利地，在100MHz和200MHz之间分析该测量振荡电路的由于频率而变化的复值敏感的阻抗|Z|的值，即通过频率生成器103利用具有100MHz与200MHz之间的频率的频率扫描来激励测量振荡电路，并且利用频率检测器104来检测测量振荡电路的响应信号(频率响应)。如果介质在探头102附近，那么测量振荡电路的阻抗特性改变，即特别地，测量振荡电路在形成阻抗最小值时的谐振频率fres发生偏移。

频率扫描被理解为利用频率范围内的多个连续频率的顺序激励，由此，频率范围理想地包含测量振荡电路的所有可能的谐振频率。

测量振荡电路的阻抗的变化用于评估控制单元105中的分析。具体地，对与频率变化Δf有关的频率响应以及阻抗Z的最小值的振幅变化(也称为振幅变化)进行评估，并据此生成切换命令。替代地，也可以在阻抗Z的最大值处进行评估。

根据现有技术的阻抗传感器在-40℃至+115℃的处理温度下使用。这些温度差对频率发生器103和频率检测器104的特性有很大影响，从而能够导致测量误差，并因而导致错误的切换命令。这被认为是现有技术的缺点。