[发明专利]测量设备

说明书

本发明涉及一种用于测量位于容器(2)中的填装材料(3)的介电值(DK)的测量设备，所述测量设备包括下列组件：信号生成单元(12)，其被设计成借助于电AC电压信号(s_HF)驱动发射器电极(11a)，使得发射器电极(11a)在填装材料(3)的方向上发射雷达信号(S_HF)；接收器电极(11b)，其可被布置在容器(2)中，以便雷达信号(S_HF)在穿过填装材料(3)后能够被接收；以及评价单元(13)，其被配置成基于接收到的雷达信号(S_HF)查明发射器电极(11a)与接收器电极(11b)之间的幅度、相移和/或信号传播时间，并基于所确定的信号传播时间、相移和/或幅度来确定介电值(DK)。根据本发明的测量设备(1)以及随之而来的测量方法的优点在于，可以在大测量范围内以高测量分辨率确定介电值(DK)，即使是其复数值。这里，电路费用有限。

技术领域

本发明涉及一种用于确定位于容器中的填装材料的介电值的测量设备。

背景技术

在自动化技术中——尤其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，使用传感器，例如，在填充水平测量设备、极限水平测量设备、流速测量设备、压力和温度测量设备、pH测量设备、电导率测量设备或介电值测量设备中使用的传感器。它们检测相应的过程变量，诸如填充水平、极限水平、流速、压力、温度、pH值、氧化还原电势、电导率或介电值。在本发明的范围内，术语“容器”还指未封闭的容器，诸如水池、湖泊或流动的水体。恩德莱斯和豪瑟尔公司(Endress+Hauser)公司制造并销售各种此类现场设备。

介电值(也称为“介电值”或“相对诱电率”)的确定在固体和诸如推进剂、废水或化学药品的液体填充剂中都特别有意义，因为该值可以构成杂质、水分含量或物质组分的可靠指标。为了确定介电值，可以根据现有技术使用电容测量原理，尤其是在液体填装材料的情况下。在这种情况下，使用下列效果：电容器的电容与位于电容器的两个电极之间的介质的介电值成比例地变化。

可替选地，也可能在其填充水平测量期间以接近寄生方式确定容器内部内的(液体)介质的介电值。这需要制导雷达的测量原理，其中，经由导电波导将微波引导到介质中。在申请文件DE 10 2015 117 205 A1中描述了这种组合的填充水平和介电性测量。

基于电容或微波的介电值测量的进一步替选由电感测量组成。该测量原理基于下列事实：线圈的最终阻抗不仅取决于其绕组数、绕组材料和线圈芯的材料，而且还取决于填装材料，填装材料分别与线圈相邻，并且因而被线圈的磁场穿透。因而，可以通过测量复数线圈阻抗来确定介电值。

基于上述测量原理，可以在量方面非常精确地确定介电值；然而，只有在比较不精确的情况下才可能进行复数值确定。然而，复数值令人关注，以便能够对于其性质或组成更接近地表征填装材料。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供一种测量设备，借助于该测量设备还可以以复数值方式高精度地确定介电值。

本发明通过一种用于测量位于容器中的填装材料的介电值的测量设备来实现该目标。根据本发明，该测量设备至少包括：

-信号生成单元，其被设计成：

-借助于电AC电压信号驱动发射器电极，使得发射器电极在填装材料的方向上发射雷达信号，

-接收器电极，其被布置在容器中，使得在雷达信号穿过填装材料后接收雷达信号，

-评价单元，其被配置成：

o基于接收器电极接收到的雷达信号，查明发射器电极与接收器电极之间的幅度、相移和/或信号传播时间，和

o通过使用所查明的信号传播时间、相移和/或所查明的幅度来确定介电值。介电值的实部可以通过使用信号传播时间或相移来确定；虚部可以通过使用测得的信号幅度来确定。