[發明專利]電容式測量方法和料位測量設備

在審

• 申請號: 201880044840.4
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN110869720A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 安娜·卡拉拉·施奈德;拉斐爾·屈南;阿爾明·韋內特
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾歐洲兩合公司
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

本發明涉及一種用于電容式確定和/或監測介質(4)的至少一個過程變量的方法以及一種對應的裝置。根據本發明，執行了至少以下方法步驟：向探針電極(5)供應具有至少第一可預確定頻率(f₁)的至少第一電激勵信號(A₁)，從所述探針電極(5)接收第一電接收的信號(E₁)，至少基于所述第一接收的信號(E₁)而確定所述探針電極(5)的測量的電容(C_mess)或所述探針電極(5)的測量的電容(C_mess)和介質/吸積電阻(R_M,A)，以及基于所述測量的電容(C_mess)的值而確定所述至少一個過程變量。

技術領域

本發明涉及一種用于電容式確定和/或監測容器中介質的至少一個過程變量的裝置。所述過程變量例如是容器中介質的料位、容器中介質的電導率或容器中介質的電容率。料位測量既可以是連續的料位確定，也可以是可確定極限料位的檢測。

背景技術

使用電容式測量原理的現場設備本身在現有技術中是已知的，并且由申請人以許多不同的實施例生產，并且例如以商標Liquicap、Solicap或Liquipoint出售。

電容式料位測量設備通常具有基本上圓柱形的傳感器單元，所述傳感器單元具有至少一個傳感器電極，所述傳感器電極至少部分地可引入到容器中。一方面，垂直延伸到容器中的桿狀傳感器單元被廣泛使用，特別是用于連續料位測量。然而，為了檢測極限料位，已知可引入到容器的側壁中的傳感器單元。

在測量操作期間，通常以交流電流信號的形式向傳感器單元供應激勵信號。根據從傳感器單元接收的響應信號，然后可以確定料位。這取決于由傳感器電極和容器壁或由傳感器電極和第二電極形成的電容器的電容。根據介質的電導率，介質或傳感器電極的絕緣形成電容器的電介質。

為了評估關于料位從傳感器單元接收的響應信號，可以執行所謂的視在電流測量或導納測量。在視在電流測量的情況下，測量流過傳感器單元的視在電流的量級。然而，因為視在電流具有有功和無功部分，所以在導納測量的情況下，除了視在電流之外，還測量了視在電流與施加到傳感器單元的電壓之間的相位角。此外，相位角的附加確定支持提供關于可能的吸積形成的信息，諸如從DE102004008125A1中已知的信息。

針對選擇激勵信號的頻率要考慮各種因素。一方面，傳感器單元越長，由于諧振效應，所施加的交流電壓的頻率應選擇得越低。然而，另一方面，基本上對于所有傳感器單元，隨著頻率的增加，吸積形成的影響特別是來自導電介質的吸積的影響減小。對此也有介質的電導率的影響。

一方面，從現有技術中已知電容式現場設備，其適合于以一個或幾個選定恒定頻率工作。在這種情況下，對頻率進行選擇，以使得特定頻率是關于上述相反移動趨勢的最佳折衷方案。此外，從DE102011003158A1中已知的是，以掃頻的形式向傳感器單元供應可變頻率的激勵信號，并從屬于不同頻率的響應信號中選擇最適合特定應用(介質、傳感器單元的實施例等)的頻率。

從現有技術中公知的關于電容式現場設備的問題是在傳感器單元的區域中形成吸積。這種吸積形成會嚴重破壞測量結果。為了防止吸積的影響，一方面，可以為激勵信號選擇盡可能高的頻率，因為基本上吸積的破壞影響隨著激勵信號的頻率的增加而減小。然而，一方面，被適當地設計用于高頻的對應現場設備的電子元件與增加的復雜度相關聯。此外，所需部件的附加成本因素不可忽略。