电容式料位测量制造技术

本发明专利技术涉及一种装置，用于电容式确定和／或监控容器（２）中介质（１）的料位，其具有至少一个料位探头（５）并且具有至少一个电子现场仪表（１０），该电子现场仪表与料位探头（５）连接，生成用于触发料位探头（５）的电压触发信号（ｓｉｇ↓［１］）以及接收并分析料位探头（５）的测量电流（Ｉ↓［２］）。根据本发明专利技术，在电子现场仪表（１０）中提供至少一个微处理器（１５），该微处理器至少生成电压触发信号（ｓｉｇ↓［１］）并且／或者该微处理器至少分析测量电流（Ｉ↓［２］）和／或与其成比例的测量量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种装置，用于电容式确定和/或监控容器中介质的料位，其具有至少一个料位探头并且具有至少一个电子现场仪表，该电子现场仪表与料位探头连接，生成用于触发料位探头的电压触发信号(sig1)并且接收并分析料位探头的测量电流(I2)。用于测量料位的电容式测量仪表多年来已为人所知。突出伸入容器和容器壁的探头，或者突出伸入容器的两个传感器形成电容器。这个电容C1依赖于待测介质的料位和介电常数。于是，从电容可以得到料位。一种已知的测量这个电容C1的可能方法是视在电流测量。例如，利用现有的整流电路在待测电容C1测量以一定频率和电压流经构成传感器的电容器、介质和容器壁的交变电流的量。然而，视在电流IS不仅依赖于电容C1，而且还依赖于待测介质的电导率R1。特别地对于松散材料，电导率R1依赖于多种因素，例如温度或湿度，因而获得的结果不精确。一种用于抑制这种并行电导率的影响的方法是以相对较高的频率测量。视在电流IS的流经电容C1的部分与频率成比例，相反，由电导率R1引起的部分保持恒定。于是，在高频率处，容性部分总是占主导地位的。然而，经验说明，利用具有高寄生电感的长探头，以高频率(＞100kHz)测量是困难的。测量电容C1的另一种方法是不测量视在电流IS，而是测量在电流和电压之间相差角为90°的无功电流，其等效于测量纯电容。这可以例如利用同步整流电路(参见专利DE 42 44 739 C2)完成。对于某些介质，这种方法具有缺点。在具有低介电常数和高电导率的介质中，由于无功电流基本消失而发生困难，而这种介质可以使用视在电流测量方法而被很好的测量。另外，已知这种现有的同步整流电路易受电磁干扰的影响。测量中的问题例如来自使用的元件的公差以及来自在测量探头上可能发生的来自待测介质的沉积物。这个沉积物有时严重影响测量信号并因而影响测量值。因此，本专利技术的任务是尽可能精确地电容式测量料位。根据本专利技术这样实现这个任务在电子现场仪表中提供至少一个微处理器，该微处理器生成电压触发信号(sig1)并且/或者该微处理器至少分析测量电流(I2)和/或与其成比例的测量量。与测量电流(I2)成比例的测量量例如是与这个电流I2成比例的电压，其可以例如利用欧姆电阻器获得。于是，基本思想是，微处理器生成电压触发信号(sig1)并因而预先给定测量频率，并且/或者微处理器分析测量信号，即测量电流(I2)。微处理器也可以独立地设置测量及激励方法，例如通过根据来自不同采样测量方法的结果选择最优方法，并且根据需要还可以在工作期间例如在不同的现场条件下分别设置最优测量方法。这例如对于介电常数或电导率值随时间变化的介质是有意义的。于是，微处理器根据需求，执行视在电流测量和/或无功电流测量和/或有功电流测量。因为探头分析电流的相位角可以由软件在较宽范围中任意选择，所以这是有可能的。于是，可以进行电导率测量。于是这些不同的测量方法可以相互结合，并且可以有更多的分析可能以及信息获取。微处理器还执行线性化以及缩放信号的功能。由于使用微处理器，进一步有可能生成不同的输出信号，它们依赖于输出信号的进一步使用或者依赖于所用的传输协议。例如，可以生成4～20mA信号、0～10V信号、PFM信号(脉冲调频信号)、或二进制开关信号。然而，还可以想象，对于不同传输协议或使用目的，生成并输出多个输出信号(4～20mA、0～10V、PFM信号、二进制开关信号等)。如果在单个测量周期之间合并了间隔，在该间隔期间将微处理器切换至节能模式并且没有电流流经探头，那么电流消耗也可以减少为电容式传感器的通常值的几分之一。这特别对于NAMUR应用是有优点的。于是，微处理器对于测量方法以及进一步的处理提供了一定的灵活性。由于在使用模拟电路在现有技术中获得的大多数功能现在切换到微处理器或它的软件中，所以经济地制造基于平台的变型大大简化。在一个实施方式中，微处理器可调节测量频率和/或电压触发信号(sig1)的形状。于是，例如如果由于给定条件而使得无功电流测量不很合适而且高频的视在电流测量更为有效，那么可以设置较高的频率。利用微处理器，很容易生成时钟频率以下的几乎任一频率。相应地，优点是利用微处理器对于测量条件最优地设置频率。在一个实施方式中，电压触发信号(sig1)是比特模式的。典型地，以2或3比特的分辨率输出这个比特模式。在一个实施方式中，提供至少一个数/模转换器，其将数字电压触发信号(sig1)转换为模拟电压触发信号(sig1a)。微处理器生成数字信号，该数字信号为了进一步处理必须为模拟形式。这个转换可以利用例如简单的电阻网络实现。在一个实施方式中，提供至少一个滤波器，其将模拟电压触发信号(sig1a)转换为正弦波触发电压(U1)。滤波器例如是低通或带通滤波器。然而，还可以使用具有特定谐波成分的任何其它信号形状用于测量。为此，正弦波信号应当被看作仅仅是个例子。本领域技术人员可以看到其它实现方法。对于滤波器，同样也证实了，如果电压触发信号(sig1)是比特模式是有益的。如果很好地选择了滤波器的极限频率和电阻网络的分度，可以由每一电压触发信号(sig1)以任意测量频率生成正弦波信号而无需切换滤波器的极限频率，因为需要平滑的仅仅是单独的分度。因此频率转换可以通过微处理器中的软件容易地实现，并且不需要模拟滤波器中的转换。在一个实施方式中，提供至少一个流/压转换器，其将测量电流(I2)转换为与测量电流(I2)成比例的电压信号(U2)。与电流信号不同，这种电压信号例如可以用于数字扫描。在最简单的实施方式中，流/压转换器是欧姆电阻器。在一个实施方式中，提供至少一个模/数转换器，其将与测量电压(I2)成比例的电压信号(U2)数字化。以数字形式，微处理器可以分析测量电流(I2)或与其成比例的电压信号(U2)。在一个具有优点的实施方式中，电子现场仪表中的微处理器直接扫描测量电流(I2)和/或与测量电流(I2)成比例的电压信号(U2)。于是不需要同步整流器或类似的分析。微处理器直接扫描测量信号和/或与其成比例的信号(在这个情况中是电压)。这减少了成本并且还例如防止由插入的电子仪器引起的误差或不精确。特别地，利用现有的整流电路整流否则将干扰测量的外部辐射。这使得这个分析方法基本上非常不易受到干扰辐射和入射的攻击。在一个具有优点的实施方式中，提供至少一个模/数转换器，其将正弦波触发电压(U1)转换为数字化的正弦波触发电压(U1d)。这对于在微处理器中的分析是很重要的。以这种方式，测量探头经受的信号也发送给微处理器。通过模拟电子部分能够出现触发信号的改变，这个改变在分析测量信号时通过反馈而引入。因为在分析中引入触发信号，所以还有可能例如检测、报告或计算出干扰、误差等。可以比较电压触发信号(sig1)和正弦波触发电压(U1)。如果触发信号和测量信号都由参考同一参考电压(例如处理器的电源电压)的模/数转换器处理，那么不需要调节激励电压/操作电压，这使得在模拟电路上的花费大为减少。在一个具有优点的实施方式中，在电子现场仪表中的微处理器直接扫描正弦波触发电压(U1)。于是，两个信号都被直接扫描，并且也可以例如直接通过两个信号之间的相位差而确定相应的测量量(无功电流、视在电流和有功电流)。这个实施方式和前面的具有分析激励信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电容式确定和／或监控容器（２）中介质（１）的料位的装置，具有至少一个料位探头（５）并且具有至少一个电子现场仪表（１０），该电子现场仪表与料位探头（５）连接，生成用于触发料位探头（５）的电压触发信号（ｓｉｇ↓［１］）以及接收并分析料位探头（５）的测量电流（Ｉ↓［２］），其特征在于，在电子现场仪表（１０）中提供至少一个微处理器（１５），该微处理器至少生成电压触发信号（ｓｉｇ↓［１］）并且／或者至少分析测量电流（Ｉ↓［２］）和／或与其成比例的测量量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔明韦内特，克莱门斯海利希，卡伊乌彭坎普，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]