[发明专利]用于填充水平测量的方法

说明书

本发明涉及一种用于测量位于容器(2)中的填充物质(3)的填充水平(L)的方法，其中，所述方法包括以下方法步骤：朝向填充物质(3)发送第一信号(S₁)；在第一信号(S₁)在容器(2)的内部反射之后，接收对应的第一接收信号(E₁)；朝向填充物质(3)发送第二信号(S₂)，该第二信号(S₂)具有偏离于第一信号(S₁)的至少一个限定特性；在第一信号(S₁)在容器(2)的内部反射之后，接收对应的第二接收信号(E₂)；使用第一接收信号(E₁)确定第一填充水平值，并且使用第二接收信号(E₂)确定第二填充水平值；以及假定第一填充水平值和第二填充水平值一致，则将第一填充水平值或第二填充水平值识别为填充水平(L)。由此，以冗余地方式识别填充水平(L)。因此，该填充水平测量装置(1)可以提供高度的装置可靠性。

技术领域

本发明涉及一种用于进行安全的填充水平测量的方法以及用于执行此类方法的基于雷达的填充水平测量装置。

背景技术

在过程自动化技术中，通常会采用现场装置，这些现场装置用于记录或影响过程变量。为此，这些现场装置的功能分别基于合适的测量原理，从而记录对应的过程变量，诸如填充水平、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电势以及电导率。Endress+Hauser公司制造和销售了最多类型的此类现场装置。

对于容器中填充物质的填充水平测量，非接触式测量方法已被证明是可靠的，因为此类方法可靠并且只需要较低的维护。在这种情况下，在本发明范围内的“容器”还指代未封闭的容器，例如大桶、湖泊或海洋或流动的水体。此类测量方法的主要优点是它们能够几乎持续地测量填充水平。在本发明的上下文中，术语“雷达”指代频率在0.03GHz和300GHz之间的信号。通常的频带位于2GHz、6GHz、26GHz或79GHz处，在这些频带内执行基于雷达的填充水平测量。术语“光学信号”涉及频率在300GHz(红外)和3000THz(紫外线)之间的电磁波。术语“超声波”涉及频率在12kHz和10MHz之间的声学信号。

在基于雷达和超声波的填充水平测量的情况下，脉冲传播时间原理是已经被确立的测量原理。在这种情况下，沿填充物质的方向周期性地发送脉冲状信号，并且测量脉冲状接收信号的传播时间。基于该测量原理，可以以相对较小的电路复杂性来实施填充水平测量装置。

当在基于雷达的填充水平测量的情况下可以允许更复杂的电路技术时，也可以使用FMCW(“调频连续波”)作为测量原理来执行填充水平测量。这种测量原理取决于连续地发射雷达信号(然而，该雷达信号具有调频)。在这种情况下，信号的频率位于标准化中心频率的区域中的固定频带内。FMCW的特征在于，发射频率不是恒定的，而是在固定频带内周期性变化。在79GHz的中心频率处，频带例如达到2GHz，因此从78GHz到80GHz。此外，在FMCW的情况下，信号的发送和接收被分成一个接一个的测量周期。

根据标准，在FMCW的情况下，频率随时间的变化是线性的，并且呈锯齿形或三角形。然而，原则上也可以使用正弦变化。与脉冲传播时间方法不同，在FMCW方法的情况下，基于所发送信号和当前接收信号之间的瞬时频率差来确定距离或填充水平。例如在“雷达水平检测，PeterDevine，2000”中描述FMCW的测量原理和脉冲传播时间方法。

每一种上述测量原理以及由此的每一种信号类型都具有优点和缺点。虽然使用具有高带宽的信号(由此，高频信号)意味着可以实现潜在地更高精度的测量，但由于低频信号具有更宽的信号锥，从而在晃动或起泡填充物质的情况下实现填充水平的确定。取决于填充水平物质的特征，所发送的信号根据信号类型(超声波、雷达或光学)在填充物质表面处会发生散射、吸收或通过，而不是根据需要被反射。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于填充水平测量的方法，利用该方法可以独立于边界条件安全地确定填充水平。