[發(fā)明專利]阻抗限位傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910407831.3
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110501051A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 克里斯蒂安·溫齊爾勒;于爾根·哈斯
• 申請（專利權）人: VEGA格里沙貝兩合公司
• 主分類號: G01F23/22
• 分類號: G01F23/22;G01F23/26
• 代理公司: 11290 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 曹正建;陳桂香<國際申請>=<國際公布>

本發(fā)明涉及一種阻抗限位傳感器(100)，其具有：探頭(102)，其測量電容(110)能夠被環(huán)繞所述探頭(102)的介質影響，其中，所述探頭(102)包括測量電極(106)和與所述測量電極(106)隔離的參考電極(108)，其中，所述測量電容(110)形成在所述測量電極和所述參考電極之間；測量振蕩電路，所述探頭(102)作為電容確定元件布置在所述測量振蕩電路中；電子單元(101)，其具有用于激勵所述測量振蕩電路的信號發(fā)生器(103)；用于生成測量信號的評估控制單元(105)，其連接到所述電子單元(101)，其特征在于，所述電子單元(101)包括用于檢測所述信號發(fā)生器(103)的輸入端處的電流的電流計(402)。

技術領域

本發(fā)明涉及一種根據權利要求1的前序部分的阻抗限位傳感器。

背景技術

例如測量極限物位或填充物位的阻抗限位傳感器在現有技術中是眾所周知的。用于檢測預定填充物位(極限物位)的典型應用例如包括諸如處理工業(yè)中的處理罐、儲罐、筒倉或管路等處理容器。在此，阻抗限位傳感器經常在不同液體以及顆粒狀和粉狀的散裝材料中用作所謂的限位開關，即用于確定填充介質是否超過或未到達一定的填充物位(所謂的極限物位)。

根據應用領域、處理條件和填充介質的特性選擇的其他類型的限位開關或限位傳感器也是已知的。除阻抗限位傳感器之外，還使用根據時域反射(TDR：Time DomainReflectometry)原理工作的傳感器或者振動式限位傳感器或電容式傳感器。例如，限位開關的切換命令能夠啟動或停止填充設備或排空設備以避免各個處理容器的溢出或空轉。

在本申請中，出于簡化的原因，也使用阻抗傳感器、限位開關或限位傳感器這些術語作為同義詞，以代替阻抗限位傳感器這一術語。

圖1中示出已知的阻抗傳感器100。

圖1示出根據現有技術的阻抗傳感器100的開關塊的簡化圖。基本上，根據現有技術的阻抗傳感器100包括電子單元101和探頭102。探頭102在本示例性實施例中被設計為串聯振蕩電路。在測量電極106和參考電極108之間形成有測量電容110，測量電容110連接到分立電感109以形成作為串聯振蕩電路的測量振蕩電路。

測量電極106被設計為關于阻抗傳感器100的縱向軸線A旋轉對稱，并且通過絕緣體107與處理室90分離。在本阻抗傳感器100中，參考電極108也被實施為關于縱向軸線A旋轉對稱。在本示例性實施例中，參考電極108形成為管，且同時形成傳感器殼體的一部分。在從縱向軸線A的方向看時，測量電極106布置在管的上游并且被布置在管上的絕緣體107環(huán)繞。絕緣體107同時形成殼體的前端。

有利地，對分立電感109進行選擇，使得針對各種介質和/或覆蓋條件(空的、滿的和被沾染)在100MHz和200MHz之間設置振蕩電路的諧振頻率fres。

有利地，在100MHz和200MHz之間分析該測量振蕩電路的由于頻率而變化的復值敏感的阻抗|Z|的值，即通過頻率生成器103利用具有100MHz與200MHz之間的頻率的頻率掃描來激勵測量振蕩電路，并且利用頻率檢測器104來檢測測量振蕩電路的響應信號(頻率響應)。如果介質在探頭102附近，那么測量振蕩電路的阻抗特性改變，即特別地，測量振蕩電路在形成阻抗最小值時的諧振頻率fres發(fā)生偏移。

頻率掃描被理解為利用頻率范圍內的多個連續(xù)頻率的順序激勵，由此，頻率范圍理想地包含測量振蕩電路的所有可能的諧振頻率。

測量振蕩電路的阻抗的變化用于評估控制單元105中的分析。具體地，對與頻率變化Δf有關的頻率響應以及阻抗Z的最小值的振幅變化(也稱為振幅變化)進行評估，并據此生成切換命令。替代地，也可以在阻抗Z的最大值處進行評估。

根據現有技術的阻抗傳感器在-40℃至+115℃的處理溫度下使用。這些溫度差對頻率發(fā)生器103和頻率檢測器104的特性有很大影響，從而能夠導致測量誤差，并因而導致錯誤的切換命令。這被認為是現有技術的缺點。