测量位于容器中的填充物质的料位的方法技术

本发明专利技术涉及一种测量位于容器(2)中的填充物质的料位(L)的方法，该方法基于脉冲雷达方法。根据本发明专利技术的方法以如下事实为特征：微波脉冲的重复频率(fpuls)不是恒定的，而是相反，以下述方式根据行进时间(t)来控制：重复频率(fpuls)在行进时间(t)变得更短的情况下增加，并且在行进时间(t)变得更长的情况下减小。根据本发明专利技术，料位(L)因此不是基于测量到的行进时间(t)，而是相反，是基于所得到的重复频率(fpuls)来确定的。因此，本发明专利技术提供了一种用于料位测量的基于脉冲雷达的方法，相较于典型脉冲雷达方法和FMCW方法，基于脉冲雷达的方法可以以降低的电路复杂性来实施。这是由于仅仅需要记录重复频率来进行料位测量这一事实。与典型脉冲雷达方法不同，既不需要复杂的模拟评估电路，也不需要高度精确的时间测量。同样，不存在复杂的数字数据处理——诸如进行料位测量所需要的基于FMCW的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量位于容器中的填充物质的料位的方法
本专利技术涉及一种通过微波脉冲测量位于容器中的填充物质的料位的方法，并且涉及一种适合执行这种方法的料位测量装置。
技术介绍
在自动化技术中，尤其是在过程自动化技术中，通常应用用于记录和/或影响过程变量的现场装置。用于记录过程变量的现场装置是传感器，该传感器集成在例如料位测量装置、流量测量装置、压力和温度测量装置、pH和氧化还原电位测量装置、导电率测量装置等中，其记录对应的过程变量、料位、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电位和导电率。用于影响过程变量的现场装置是致动器，诸如，例如，阀门或者泵，经由其可以改变管段中的液体的流量或者容器中的料位。提到的现场装置在原则上是在过程附近应用并且递送或者处理过程相关信息的所有装置。结合本专利技术，术语“现场装置”因此也指远程I/O、无线电适配器并且一般而言是在现场级别下设置的电子组件。大量这种现场装置由公司Endress+Hauser生产和销售。非接触式测量方法越来越多地用于料位测量，因为它们是鲁棒的和易于维护的。进一步的优点是它们进行无级测量的能力。此处，根据脉冲行进时间原理工作的特殊的基于雷达的测量方法已经普及。在也被称为脉冲雷达的这种测量方法的情况下，按照预定义重复频率，例如，按照1MHz至2MHz的量级、以及千兆赫兹范围内的本征频率来周期性地向填充物质发送短微波脉冲。然后，在取决于容器中的行进路径的行进时间之后接收短微波脉冲在发送和接收系统的方向上反射回的信号部分。然而，由于脉冲按照光速的高传播速度，需要与在电路方面的复杂统计数据结合的非常快并且非常复杂的计数器，因为行进时间在纳秒至微秒的范围内很小。例如，在专利DE102004035757B3中描述了根据这种原理运行的料位测量装置。为了能够省略相当复杂的计数器，可以通过对接收到的信号进行取样来执行反射信号的时间扩展。因此，接收到的信号的时间扩展在高达105的因数下是有效的。以这种方式，可以大大减少对计数器的需求。这种时间扩展方法同时代表在基于脉冲雷达的料位测量领域内的标准方法。例如，在公开EP1324067A2中描述的对应方法。如能够从该公开案了解到的，随后，通常经由低通滤波器和模数转换器对所得到的信号进行调整并且将其馈送给评估单元。基于所得到的信号来确定微波脉冲的行进时间。然而，这种方法的缺点是其复杂的电路系统，在该复杂的电路系统的情况下，最重要的是，时间扩展和对包络曲线的评估是相当大的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供了一种用于料位测量的基于雷达的方法，其可以利用不太复杂的电路系统来实施。本专利技术通过借助微波脉冲测量位于容器中的填充物质的料位的方法来实现此目的。该方法包括如下方法步骤：朝向填充物质发送微波脉冲，微波脉冲在填充物质的表面被反射，在取决于料位的行进时间之后接收反射的微波脉冲。在这种情况下，按照重复频率来周期性地重复本方法的方法步骤，其中，以下述方式来根据行进时间控制重复频率：重复频率在行进时间变得更短的情况下增加，并且在行进时间变得更长的情况下减小。根据重复频率来确定料位。与典型脉冲雷达方法相反，在本专利技术的方法的情况下，不基于测量到的行进时间而是基于所得到的发送微波脉冲的重复频率来确定料位。根据本专利技术，通过借助于最后接收到的微波脉冲触发微波脉冲的发送来设置重复频率。由此，产生仅仅需要记录重复频率来进行料位测量这一优点。与典型脉冲雷达方法不同，既不需要高度精确的时间测量，也不需要复杂的模拟评估电路。同样，可以省略复杂的数字数据处理，诸如在基于FM的方法的情况下执行料位测量所需的复杂的数字数据处理。在第一实施例中，重复频率与行进时间的倒数成正比。以这种方式，在接收到在填充物质的表面被反射的上个微波脉冲时，在没有时间延迟的情况下触发微波脉冲的发送。在料位测量装置内的信号行进时间被忽视的程度上，在该实施例的情况下直接从与传播速度相乘的确定的频率的倒数确定距离。可替代地，重复频率与行进时间和预定义时间延迟的总和的倒数成比例。以这种方式，可以掩蔽料位测量装置的近程。因此，可以掩蔽来自于此的扰动回波。在这种情况下，被掩蔽的近程的深度取决于时间延迟的长度。以本专利技术方法的有利形式，为了开始测量或者针对在预定的最大时间间隔内没有接收到在填充物质的表面被反射的微波脉冲的情况，朝向填充物质发送启动微波脉冲。以这种方式，防止测量在这种情况下停止。因此，同样在没有接收到微波脉冲的情况下，启动附加微波脉冲的触发。另外，有利的是补充检查接收到的微波脉冲是否是在填充物质的表面被反射的微波脉冲。这通过确定接收到的微波脉冲的信号强度来完成。在这种情况下，当信号强度超出预定义范围时，滤除接收到的微波脉冲。例如，可以通过一次或者多次校准测量来确定该预定义范围，在该情况下，例如在完全空的或者完全满的容器的情况下测量信号强度。而且，在本方法的实施例的附加形式中，可以检查接收到的微波脉冲是否是在填充物质的表面被反射的微波脉冲，其中，在朝向填充物质发送第一微波脉冲的同时发送第二微波脉冲，第二微波脉冲在填充物质的表面被反射，在取决于料位的行进时间之后接收反射的微波脉冲，将第二微波脉冲的行进时间与第一微波脉冲的行进时间进行比较。在这种情况下，当第二微波脉冲的行进时间不与第一微波脉冲的行进时间大体上对应时，滤除接收到的微波脉冲。例如，待滤波的这种微波脉冲可能由容器内的扰动体或者通过多回波引起。对应滤波防止了因为这种微波脉冲而确定不正确的料位值。为了在强烈反射的微波脉冲的情况下抑制过驱动并且为了在微弱反射的微波脉冲的情况下确保足够的信号强度，另外有利的是以下述方式来放大待发送的微波脉冲和/或反射的微波脉冲：在重复频率变得更低的情况下增加放大，并且在重复频率变得更高的情况下减小放大。而且，这种类型的控制有助于减小料位测量装置的功耗。尤其在对爆炸安全有非常高的要求的过程自动化中的现场装置的情况下这是有重大关系的，从而强烈限制了最大允许功耗。因此，这种有利类型的放大可以因此例如明确地确保料位测量装置遵循根据有关标准系列EN60079-0:2009防爆规定。另外，本专利技术的目的通过用于执行根据前述权利要求中至少一项所述的方法的料位测量装置来实现。为此，料位测量装置包括：脉冲产生单元，该脉冲产生单元用于产生微波脉冲，至少一个天线单元，该至少一个天线单元用于发送和/或接收微波脉冲，检测器单元，该检测器单元用于检测反射的微波脉冲，触发器，该触发器用于根据行进时间来对脉冲产生单元进行定时触发，以及评估单元，该评估单元用于确定重复频率。有利地，料位测量装置进一步包括调制单元，该调制单元将脉冲产生单元的触发延迟一延迟时间。通过调制单元，可以掩蔽近程，其中，近程的深度符合时间延迟的长度。在这种情况下，时间延迟可以是预定义时间延迟。然而，调制单元也可以基于以延迟时间的形式掩蔽发送周期内的呈接收到的信号的形式的某些时间段。技术上，可以通过线部分的对数连接或者通过数字转换按照模拟的方式来实施预定义时间延迟。可替代地，可以通过基于触发电路(flip-flop)的电路或者基于脉冲门的电路来实施调制单元。这使得能够定时衰减或者完全掩蔽从天线单元4接收到的接收信号。为了启动脉冲产生单元的触发，料位测量装置以进一步的实施例形式包括初始触发器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种借助微波脉冲来测量位于容器(2)中的填充物质的料位(L)的方法，包括以下方法步骤：‑朝向所述填充物质(2)发送微波脉冲，‑所述微波脉冲在所述填充物质(2)的表面被反射，‑在取决于所述料位(L)的行进时间(t)之后接收反射的微波脉冲，其中，按照重复频率(fpuls)来周期性地重复所述方法步骤，其中，以下述方式来根据行进时间(t)控制所述重复频率(fpuls)：重复频率(fpuls)在行进时间(t)变得更短的情况下增加，并且在行进时间(t)变得更长的情况下减小，以及其中，基于所述重复频率(fpuls)来确定料位(L)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.14 DE 102015115462.51.一种借助微波脉冲来测量位于容器(2)中的填充物质的料位(L)的方法，包括以下方法步骤：-朝向所述填充物质(2)发送微波脉冲，-所述微波脉冲在所述填充物质(2)的表面被反射，-在取决于所述料位(L)的行进时间(t)之后接收反射的微波脉冲，其中，按照重复频率(fpuls)来周期性地重复所述方法步骤，其中，以下述方式来根据行进时间(t)控制所述重复频率(fpuls)：重复频率(fpuls)在行进时间(t)变得更短的情况下增加，并且在行进时间(t)变得更长的情况下减小，以及其中，基于所述重复频率(fpuls)来确定料位(L)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重复频率(fpuls)与行进时间(t)的倒数成比例。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重复频率(fpuls)与行进时间(t)和延迟时间(tdelay)的总和的倒数成比例。4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，为了开始测量或者针对在预定的最大时间间隔(Δtmax)内没有接收到在所述填充物质(2)的表面被反射的微波脉冲的情况，朝向所述填充物质(2)发送启动微波脉冲。5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，检查接收到的微波脉冲是否是在所述填充物质(2)的表面被反射的微波脉冲，其中-确定接收到的微波脉冲的信号强度，其中，当所述信号强度超出预定义范围时，滤除接收到的微波脉冲。6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，检查接收到的微波脉冲是否是在所述填充物质(2)的表面被反射的微波脉冲，其中-在朝向所述填充物质(2)发送第一微波脉冲的同时发送第二微波脉冲，-所述第二微波脉冲在所述填充物质(2)的表面被反射，-在取决于所述料位(L)的行进时间(tref)之后接收反射的第二微波脉冲，-将所述第二微波脉冲的行进时间(tref)与所述第一微波脉冲的行进时间(t)进行比较，其中，针对所述第二微波脉冲的行进时间(tref...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·布洛特，彼得·克勒费尔，迈克·魏斯哈尔，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE