[發明專利]用于確定介電常數的測量裝置

在審

• 申請號: 201980090129.7
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN113330301A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 托馬斯·布勒德特
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾歐洲兩合公司
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00
• 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填充物質(3)的介電值(DK)的測量裝置(1)和對應方法。該測量裝置包括以下部件：信號產生單元(11)，該信號產生單元用于通過高頻電信號(s_HF)控制發射單元(12)，以使得雷達信號(S_HF)朝向填充物質(3)發射；接收單元(13)，該接收單元用于隨后接收該雷達信號(S_HF)；以及評估單元(14)，該評估單元基于接收信號(e_HF)確定接收信號(e_HF)的幅值、雷達信號(S_HF)的相移和/或信號傳播時間。使用所確定的信號傳播時間、相移和/或所確定的幅值，能夠確定介電值(DK)。根據本發明，該發射單元(12)和/或接收單元(13)分別包括至少兩個輻射元件(100)，該至少兩個輻射元件相對于彼此以對應數量的行(201、202、203)布置。由于按照行(201、202、203)增大相位延遲，能夠確定介電值(DK)的測量范圍得以增大。

技術領域

本發明涉及一種用于確定填充物質的介電值的測量裝置以及一種用于操作該測量裝置的方法。

背景技術

在自動化技術、尤其是過程自動化技術中，通常會采用現場裝置，這些現場裝置用于記錄和/或影響過程變量。為了記錄過程變量，采用傳感器，這些傳感器例如用在料位測量裝置、極限液位測量裝置、流量測量裝置、壓力和溫度測量裝置、pH測量裝置、電導率測量裝置或介電值測量裝置中。這些傳感器記錄對應的過程變量、料位、極限液位、流量、壓力、溫度、pH值、氧化還原電位、電導率或介電值。在這種情況下，在本發明范圍內的“容器”還指代開口的容器，例如大桶、湖泊或海洋或流動的水體。大量這些現場裝置由Endress+Hauser公司生產和銷售。

介電值(也稱為“介電常數”、“介電數”或“相對介電常數”)的確定在固體情況下以及還在液體填充物質(例如，燃料、廢水或化學品)的情況下都非常重要，這是因為該值可以是用于雜質、水分含量或物質成分的可靠指標。為了根據現有技術、尤其是在液體填充物質的情況下確定介電值，可以使用電容測量原理。在這種情況下，利用這樣的效果，電容器的電容與位于電容器的兩個電極之間的介質的介電值成比例地變化。

替代地，還可以在(液體)介質的料位測量期間幾乎寄生地共同確定該介質在容器內部中的介電值。這要求制導雷達的測量原理，在這種情況下，微波經由導電波導在介質中引導。在公開文獻DE 10 2015117 205A1中描述了這種組合的料位和介電測量。

電容式或基于微波的介電值測量的替代方案是電感式測量。這種測量原理基于這樣的事實，即線圈的阻抗不僅取決于其匝數、繞組材料和線圈芯的材料，還取決于填充物質，該填充物質與線圈交界并且由此由該線圈的磁場穿透。在這種情況下，可以通過測量復線圈阻抗來確定介電值。

基于上述測量原理，在給定情況下，可以非常精確地確定介電值。然而，通常，電介質可確定的值范圍減小程度越大，就能夠越精確地測量該值。因此，本發明的目的是提供一種測量裝置，利用該測量裝置可以在盡可能大的值范圍內確定該介電值。

發明內容

本發明通過一種用于測量填充物質的介電值的測量裝置來實現該目的，該測量裝置包括：

-信號產生單元，該信號產生單元被設計成驅動：

-發射單元，以使得通過電高頻信號，該發射單元沿填充物質的方向發射雷達信號，

-接收單元，該接收單元能夠布置在容器中，使得該接收單元接收通過填充物質之后的雷達信號作為接收信號，以及

-評估單元，該評估單元被設計為至少基于該接收信號，

o確定接收信號的幅值、接收信號相對于高頻信號的相移和/或雷達信號在發射單元和接收單元之間的信號傳播時間，以及

o基于所確定的信號傳播時間、相移和/或所確定的幅值來確定介電值。