[发明专利]温度补偿的介电常数测量设备

说明书

本发明涉及一种用于确定介质(2)的温度补偿的介电常数的基于高频的测量设备(1)，该测量设备的测量探头(11)包括导电内导体(111)和外导体。内导体(111)至少在沿着轴线(a)的部分中是棒状的。外导体(112)的内壁关于内导体(111)的轴线(a)对称，使得内壁沿着轴线(a)朝向介质延展。针对温度补偿，测量设备(1)包括温度传感器(113)，根据本发明，该温度传感器(113)被定位在内导体(111)的第一端部区域中，外导体(112)的内壁朝向该端部区域延展。多个传感器端子(1131)中的一个处于内导体(111)的电位。作为根据本发明的温度传感器(113)的这种一体化的结果，介质(2)的温度被直接测量，而不损害介电常数的基于高频的测量。由此，介电常数的高准确度测量和高准确度温度补偿成为可能。

技术领域

本发明涉及一种用于确定介质的温度补偿的介电常数的测量设备。

背景技术

在自动化技术中，尤其是对于过程自动化，经常使用用来检测各种被测变量的现场设备。被测变量例如可以是过程工厂中介质的填充料位、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电位、电导率或介电常数。为了检测对应的被测值，现场设备分别包括合适的传感器或基于合适的测量方法。Endress+Hauser集团公司生产和销售各种不同类型的现场设备。

各种介质的介电常数(也称为“比电感容量”或“相对电容率”)的确定对于固体负载以及对于液体负载和气体负载，诸如燃料、废水、气体、气体相或化学品，都非常重要，这是因为该常数能够是污染物、水分含量、材料浓度或材料组成的可靠指标。确定介电常数的可能测量原理是测量高频信号的振幅、相移或信号渡越时间。具有定义的频率或在定义的频带内的高频信号由此被耦合到介质中，并且关于所发射的高频信号，相对于对应的接收信号的振幅、相位位置或信号渡越时间来评估该对应的接收信号。在本专利申请的上下文中，术语“高频信号”涉及频率在10MHz与100GHz之间的对应信号。

例如，在所公开的文献DE 10 2017 130728A1中描述了基于相位的介电常数测量设备。在这种情况下，利用的效果是，高频信号的信号速度以及因此沿着测量探头的相位位置取决于沿着测量探头普遍存在的介质的介电常数。原则上，在相对相位测量与绝对相位测量之间进行区分，其中，在绝对相位测量的情况下，另外执行所谓的象限校正。

例如，TDR(“时域反射测量”)原理可以被应用于借助于脉冲渡越时间测量来确定介电常数。在该测量原理中，传感器沿着导电的测量探头传输频率在0.1GHz与150GHz之间的脉冲高频信号并且测量脉冲的渡越时间，直到接收到反射的高频信号为止。在这里，利用的效果是，脉冲渡越时间取决于测量探头周围的物质的介电常数。例如在公开文献EP 0622628A2中描述了TDR传感器的功能原理。例如，TDR传感器由IMKO Micromodultechnik GmbH公司以若干实施例销售。此外，TDR传感器的优点在于，除了介电常数之外，还能够潜在地确定物质的介电损耗因子。

在过程自动化中，介电常数通常要在不是在室温下运行的应用——诸如食品行业中的水分测量——中确定。然而，由于介电常数尤其是在含水介质的情况下强烈依赖于温度，介电常数测量因此需要根据应用进行温度补偿。特别地，为了能够经由介电常数确定介质的水分含量，因此需要非常精确且可重复的温度测量。然而，在介质上进行适当的温度测量通常是不可能的，这是因为在实践中很难将温度传感器一体化到介电常数测量设备中：如果温度传感器直接一体化到介常数测量设备的测量探头中并且因此在待检查的介质的位置处，那么这至少在基于高频的测量设备的情况下使介电常数测量显著失真。然而，远离测量探头的温度传感器的实现进而能够具有的结果是，例如，介质所位于的容器处的外部温度而不是待检查的介质的温度被测量。

发明内容

因此，本发明基于提供一种用于确定介电常数的测量设备的目的，借助于该测量设备，能够尽可能准确地测量介电常数以及进行温度补偿。

本发明经由一种用于确定介质的温度补偿的介电常数的测量设备实现这个目的，该测量设备包括以下部件：