物位测量方法和物位测量设备技术

本发明专利技术涉及用于利用至少一个雷达传感器(1,13,15)和至少一个评估电子器件来测量填料的物位的方法，所述方法包括以下步骤：接收回波曲线(7,10)；接收多普勒频谱(18‑21)；通过所述评估电子器件评估所述多普勒频谱(18‑21)；以及在考虑到通过所述评估电子器件对所述多普勒频谱(18‑21)评估的结果的同时，通过所述评估电子器件评估所述回波曲线(7,10)。本发明专利技术还涉及包括至少一个雷达传感器(1,13‑15)和用于执行上述方法的控制和评估电子元件的物位测量设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物位测量方法以及物位测量设备。
技术介绍
在当今的工业生产中，对容器中的填料(例如流体或者颗粒填料)的物位的监控在经常高度自动化的工艺过程中以及较小的仓库存储中基本上有助于成本效率的提高，并在许多应用领域中成为标准措施。在此尤其是利用雷达传感器进行操作的物位测量方法和物位测量设备非常普及，这些物位测量方法和设备测量评估回波曲线并由此推导出物位。在此要注意的是，雷达传感器的定义如其在本公开中所使用的那样并不强制性地限定为纯探测器部件，其当然需要信号输出端或者通信接口。也就是说，本公开的范畴中的雷达传感器也可以包括用于发射雷达信号的主动组件和/或电子控制装置。在此，在这类测量的基本原理中，信号被发射到容器中，并且例如记录反射的雷达回波的穿行时间分布，由此可以得到填料面至雷达传感器的间隔。这通常通过评估电子器件自动地实现，该评估电子器件根据定义的标准将填料面指定到回波曲线中的结构，并且根据该结构的位置计算出物位。评估电子器件不必强制性地被配置成单独的部件，且也可以被集成在雷达传感器中，尤其是雷达传感器的电子控制装置中。然而，利用该措施在不能确保通过评估电子器件识别回波曲线中的正确结构时总是出现问题。例如特别在如下情况下明显地出现问题：因为容器的几何形状的原因，雷达传感器布置成使得在装填容器时不能避免填料流侵入到雷达传感器的发射雷达束的发射器的发射区域中或者横穿该区域。这必然导致在回波曲线中产生额外的结构，当该结构与通过真实的填料面引发的回波曲线的结构相比类似地较强或者甚至更强地形成时，该结构会被评估电子器件错误地识别为填料面，这当然会导致极端错误的物位输出。为了避免这样的问题，由EP1283412B1公开了一种用于检测填充过程的方法，在该方法中回波曲线通过评估电子器件检验其是否处于预期的范围内并且当不是这种情况时，推断出填充过程的存在。但是由此仅实现了没有填充过程的有意义的测量结果和填充过程中的无意义的测量结果之间的区分。EP2824431A1公开了通过多普勒方法来测定流动速度和至流动的介质的间距。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供改进的物位测量方法和物位测量设备，其中，回波曲线的评估能够匹配于当前引发的条件-例如正在进行的填充过程，但还包括排空或者搅动器的操作。本专利技术的目的是通过具有权利要求1的特征的物位测量方法和具有权利要求10的特征的物位测量设备实现的。从属权利要求的目的在于提供本专利技术的优选实施例。根据本专利技术的利用至少一个雷达传感器和至少一个评估电子器件来测量例如处于容器内部的填料的物位的方法包括如下步骤：接收回波曲线；接收多普勒频谱；通过所述评估电子器件评估所述多普勒频谱；以及在考虑到通过所述评估电子器件对所述多普勒频谱评估的结果的同时，通过所述评估电子器件评估所述回波曲线。本专利技术是以如下认识为基础的：通过多普勒频谱能够自动地提取关于当前存在的条件的详细信息，利用该信息能够显著地改善通过评估电子器件对回波曲线的评估。需要注意的是，可以使用不同的雷达技术、雷达信号和调制形式，例如脉冲雷达、FMCW雷达、脉冲多普勒雷达、脉冲压缩雷达、FSK雷达和连续波雷达。在该方法的一个优选实施例中，在通过评估电子器件评估多普勒频谱时确定填料面是否发生变化，例如，因为容器中的搅动设备正在操作。由于这样的变化随着填料颗粒或者流体组分的运动一同发生，因此包含速度信息的多普勒频谱适于识别出这样的运动。这尤其可以在评估电子器件也能够访问填料的有关信息时加以使用，从而在从回波曲线中确定物位时考虑在流体中操作的搅动器的影响，例如抛物线形表面的形成。根据该方法的另一个优选实施例，使用包括速度信息的多普勒频谱，确定是否出现填料的流入或者流出。该信息不仅能用于对从可能由填充过程造成错误的回波曲线中获得的物位信息进行鉴定，而且也用于校正从回波曲线中获得的物位信息的可能影响或者通过以此为基础的流入率或者流出率的估测从最后未受影响的物位出发实现对真实的当前物位的估测。特别地，这被证明是有利的：取决于对多普勒频谱评估的结果，在通过评估电子器件评估回波曲线时动态地调整被使用的平均因子。特别地，在填充流在填充容器时侵入到雷达传感器的监控区域中(也就是雷达传感器的天线的发射区域中)从而在回波曲线出现了对应于填充流的结构的情况下，可以使用来自多普勒频谱的指示(即存在这样的填充流)来确定对回波曲线中的与填料的物位相对应的结构的识别。例如，当在雷达传感器的监控区域中存在强烈的填充流时，在许多情况下起作用的标准将具有最高振幅的回波曲线的结构与物位相关联，从而导致了错误的结果。通过替换或者利用额外条件来补充该标准，在回波曲线中跳跃性出现的结构被排除在用于物位的可能的候选资格之外。特别优选地，回波曲线和多普勒频谱被同时接收，因为这两个测量在系统的相同状态下实现。在一些常见的雷达技术和调制形式中强制性地要求以不同的雷达传感器接收回波曲线和多普勒频谱。但是这也当在原则上可能使用唯一的雷达传感器时带来优点。此外优选地，当流量计被布置在流入口或者流出口中时，流量计的测量值被提供至雷达传感器中的信号评估装置，以作为额外的输入参数。根据本专利技术的物位测量设备具有至少一个雷达传感器和至少一个控制和评估电子器件，但是其也能够由多个组件组成。物位测量设备的特征在于，控制和评估电子器件用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。尤其由此可以确保控制和评估电子器件的处理器对存储器中存储的用于执行上述方法的程序进行处理，也就是通过相应地控制属于雷达传感器的雷达发射器来执行对回波曲线和多普勒频谱的测量并且将利用雷达传感器的雷达探测器测定的数据作为回波曲线或者多普勒频谱进行分析，其中通过多普勒频谱的分析获得参数，评估电子器件然后在评估回波曲线时使用该参数。附图说明接下来根据示例性的图示对本专利技术进一步说明。图中示出：图1示出了具有一个雷达传感器的容器，其中填料流入到该容器中。图2示出了如利用图1所示的布置测定的回波曲线的第一示例。图3示出了如利用图1所示的布置测定的回波曲线的第二示例。图4示出了具有两个雷达传感器的容器，其中填料流入到该容器中，图5示出了具有一个雷达传感器的容器的替代方案，其中填料流入到该容器中，且流量测量设备被布置在供应管道上。图6a示出了在未被干扰的填料表面的情况下的多普勒频谱。图6b示出了在填充流处于雷达传感器的监控区域之外的情况下的多普勒频谱。图6c示出了在填充流进入雷达传感器的监控区域中的情况下的多普勒频谱。图6d示出了在容器处于排空状态的情况下的多普勒频谱。具体实施方式图1示出了雷达传感器1，该雷达传感器1包括未示出的雷达发射器、雷达接收器以及控制和评估电子元件。雷达传感器1被布置在具有供应管道5和排放管道6的容器2上并用于确定填料面4的位置，由此推导出物位。在图示的情况下，通过供应管道5，填料流3流入到容器2中，该填料流进入雷达传感器1的监控区域中。由于填料流3的存在而出现了干扰，该干扰视位置和振幅而不利地影响对填料面4的位置的确定。即使填料流3处于雷达传感器1的由雷达发射器的发射区域定义的监控区域之外的填充状态下，也会不利地影响对位置的确定，例如当填料是液体时，从而填料流3在填料面4上的出现会导致波浪的形成。图2示出了填充过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于利用至少一个雷达传感器(1,13,15)和至少一个评估电子器件来测量填料的物位的方法，所述方法包括以下步骤：接收回波曲线(7,10)；接收多普勒频谱(18‑21)；通过所述评估电子器件评估所述多普勒频谱(18‑21)；以及在考虑到通过所述评估电子器件对所述多普勒频谱(18‑21)评估的结果的同时，通过所述评估电子器件评估所述回波曲线(7,10)。

【技术特征摘要】
2015.07.02 EP 15175162.51.一种用于利用至少一个雷达传感器(1,13,15)和至少一个评估电子器件来测量填料的物位的方法，所述方法包括以下步骤：接收回波曲线(7,10)；接收多普勒频谱(18-21)；通过所述评估电子器件评估所述多普勒频谱(18-21)；以及在考虑到通过所述评估电子器件对所述多普勒频谱(18-21)评估的结果的同时，通过所述评估电子器件评估所述回波曲线(7,10)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过所述评估电子器件评估所述多普勒频谱(18-21)时确定填料面(4)是否发生移动。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在通过所述评估电子器件评估所述多普勒频谱(18-21)时确定所述填料面的移动速度。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在通过所述评估电子器件评估所述多普勒频谱(18-21)时确定是否出现所述填料的流入或者流出。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，取决于对所述多普勒频谱(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩哈德·科尔贝，迈克尔·菲舍尔，曼努埃尔·考夫曼，
申请(专利权)人：VEGA格里沙贝两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE