[發明專利]用于填充水平測量的方法

在審

• 申請號: 201980080712.X
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN113167629A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 曼紐爾·紹特邁斯特;丹尼爾·米勒;埃里克·比格爾;托馬斯·布勒德特;克勞斯·潘克拉茨;德克·多澤
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾歐洲兩合公司
• 主分類號: G01F23/28
• 分類號: G01F23/28;G01F23/284;G01F23/296
• 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測量位于容器(2)中的填充物質(3)的填充水平(L)的方法，其中，所述方法包括以下方法步驟：朝向填充物質(3)發送第一信號(S₁)；在第一信號(S₁)在容器(2)的內部反射之后，接收對應的第一接收信號(E₁)；朝向填充物質(3)發送第二信號(S₂)，該第二信號(S₂)具有偏離于第一信號(S₁)的至少一個限定特性；在第一信號(S₁)在容器(2)的內部反射之后，接收對應的第二接收信號(E₂)；使用第一接收信號(E₁)確定第一填充水平值，并且使用第二接收信號(E₂)確定第二填充水平值；以及假定第一填充水平值和第二填充水平值一致，則將第一填充水平值或第二填充水平值識別為填充水平(L)。由此，以冗余地方式識別填充水平(L)。因此，該填充水平測量裝置(1)可以提供高度的裝置可靠性。

技術領域

本發明涉及一種用于進行安全的填充水平測量的方法以及用于執行此類方法的基于雷達的填充水平測量裝置。

背景技術

在過程自動化技術中，通常會采用現場裝置，這些現場裝置用于記錄或影響過程變量。為此，這些現場裝置的功能分別基于合適的測量原理，從而記錄對應的過程變量，諸如填充水平、流量、壓力、溫度、pH值、氧化還原電勢以及電導率。Endress+Hauser公司制造和銷售了最多類型的此類現場裝置。

對于容器中填充物質的填充水平測量，非接觸式測量方法已被證明是可靠的，因為此類方法可靠并且只需要較低的維護。在這種情況下，在本發明范圍內的“容器”還指代未封閉的容器，例如大桶、湖泊或海洋或流動的水體。此類測量方法的主要優點是它們能夠幾乎持續地測量填充水平。在本發明的上下文中，術語“雷達”指代頻率在0.03GHz和300GHz之間的信號。通常的頻帶位于2GHz、6GHz、26GHz或79GHz處，在這些頻帶內執行基于雷達的填充水平測量。術語“光學信號”涉及頻率在300GHz(紅外)和3000THz(紫外線)之間的電磁波。術語“超聲波”涉及頻率在12kHz和10MHz之間的聲學信號。

在基于雷達和超聲波的填充水平測量的情況下，脈沖傳播時間原理是已經被確立的測量原理。在這種情況下，沿填充物質的方向周期性地發送脈沖狀信號，并且測量脈沖狀接收信號的傳播時間。基于該測量原理，可以以相對較小的電路復雜性來實施填充水平測量裝置。

當在基于雷達的填充水平測量的情況下可以允許更復雜的電路技術時，也可以使用FMCW(“調頻連續波”)作為測量原理來執行填充水平測量。這種測量原理取決于連續地發射雷達信號(然而，該雷達信號具有調頻)。在這種情況下，信號的頻率位于標準化中心頻率的區域中的固定頻帶內。FMCW的特征在于，發射頻率不是恒定的，而是在固定頻帶內周期性變化。在79GHz的中心頻率處，頻帶例如達到2GHz，因此從78GHz到80GHz。此外，在FMCW的情況下，信號的發送和接收被分成一個接一個的測量周期。

根據標準，在FMCW的情況下，頻率隨時間的變化是線性的，并且呈鋸齒形或三角形。然而，原則上也可以使用正弦變化。與脈沖傳播時間方法不同，在FMCW方法的情況下，基于所發送信號和當前接收信號之間的瞬時頻率差來確定距離或填充水平。例如在“雷達水平檢測，PeterDevine，2000”中描述FMCW的測量原理和脈沖傳播時間方法。

每一種上述測量原理以及由此的每一種信號類型都具有優點和缺點。雖然使用具有高帶寬的信號(由此，高頻信號)意味著可以實現潛在地更高精度的測量，但由于低頻信號具有更寬的信號錐，從而在晃動或起泡填充物質的情況下實現填充水平的確定。取決于填充水平物質的特征，所發送的信號根據信號類型(超聲波、雷達或光學)在填充物質表面處會發生散射、吸收或通過，而不是根據需要被反射。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種用于填充水平測量的方法，利用該方法可以獨立于邊界條件安全地確定填充水平。