确定容器中边界表面的位置的特征变量的评估设备和方法技术

描述了用于确定容器（109、501、601）中的边界表面（105、108）的位置的特征变量（dL）的评估设备（701）和方法，其中，在回波曲线（204、427）中识别具有至少为一的阶（N、N1、N2）的多重回波（207、209、405、611），并且其中，基于该多重回波的位置（DML1、DML2、DMB1）和该多重回波的阶（N、N1、N2）来确定该容器中的该边界表面的位置的特征变量（dL）。

【技术实现步骤摘要】
确定容器中边界表面的位置的特征变量的评估设备和方法对相关申请的引用本申请要求2011年5月27日提交的欧洲专利申请号EP11167924.7以及2011年5月27日提交的美国临时专利申请号61/490760的提交日的权益，通过引用将这两个专利申请的公开内容并入本文中。
本专利技术涉及测量技术的领域；特别地，本专利技术涉及使用渡越时间方法进行液位测量的领域。描述了用于确定边界表面的位置的特征变量的用于液位计的评估设备、用于确定容器中的边界表面的位置的特征变量的方法、用于执行根据本专利技术的方法的计算机可读存储介质以及用于执行根据本专利技术的方法的程序单元。
技术介绍
液位计具有评估电子系统和液位传感器。信号处理在评估电子系统中发生。在根据频率调制连续波（FMCW）渡越时间方法或脉冲渡越时间方法工作的液位传感器中，朝着填充材料表面的方向发射信号，例如电磁波或声波。液位传感器常常具有用于信号的有目标的发射的天线。在信号被发射之后，传感器将发射信号的反射记录为回波信号。回波可以是由来自填充材料、容器内部中的结构和容器自身的反射引起的。基于检测到的常常可作为回波曲线获得的回波信号，传感器推断存在于容器中的填充材料中的至少一个的表面或边界表面的定位或位置。当使用声波或光波时，由液位计、特别是其传感器产生的信号通常朝着要测量的填充材料表面的方向自由地传播。在使用雷达波来测量填充材料表面的仪器中，将朝着要测量的介质的方向的自由传播以及在将雷达波从液位计传导至介质的空心导体的内部之内的传播纳入考虑。在根据导微波原理工作的仪器中，高频信号沿着波导朝着介质传导。到达信号的一部分、特别是信号能量的一部分在要测量的介质或块体材料的表面上或者通常在要测量的边界表面上被反射，并在适当的渡越时间之后返回到液位计，在那里，其可以被液位计的传感器检测。未被反射的信号分量、特别是包含在信号中的能量的未被反射分量透入介质或填充材料中，并朝着容器底部的方向在介质中进一步传播，与介质的物理性质相对应。容器底部通常与液位计相对地定位。透入介质中的信号以与在边界表面上相同的方式在容器底部上被反射，并在再一次通过介质并且可能通过上覆空气之后返回到液位计，在那里，其可以被液位计的传感器记录。液位计接收在各种位置处被反射的信号，并且根据各种方法、基于这些信号来确定液位计与填充材料之间的距离。PeterDevine的标题为“RadarLevelMeasurement:theUser’sGuide”、ISBN为0-9538920-0-X的书描述了雷达液位传感器的设计原理。公布文献DE102004052110A1描述了一种用于测量填充液位的方法，其中，基于回波的至少一个性质（比如渡越时间的变化）来确定特征变量，基于该方法将回波分类。公布文献DE102006019191描述了一种用于确定和监视容器中的填充液位的方法。公布文献WO2010/071564A1描述了波导上的已知位置处的参考阻抗以便反射电磁信号的一部分。公布文献US2008/0060431描述了在距底部的距离已知的情况下经由底部反射来确定填充液位。公布文献DE19824267A1描述了一种用于识别有用回波和乱真回波的方法，其中，针对各单独回波确定速度量度，并比较各种回波的速度量度以便在回波评估中使用比较的结果。公布文献US5,438,867描述了一种用于测量容器中的液体的液位的方法，其中，乱真信号、特别是在底部上被反射的信号被滤出或者被测量技术纳入考虑。公布文献WO03/016835描述了一种用于通过将测量曲线与参考信号数据相比较来评估测量信号的方法。公布文献WO2009/037000描述了使用跟踪方法进行回波跟踪。公布文献EP2166320A2描述了使用高阶模式的反射来估计主模式的反射位置。然而，这些文献都没有描述分界面位置的高效测量。
技术实现思路
本专利技术涉及具有以下特征的主题。描述了一种用于确定容器中的边界表面的位置的特征变量的用于液位计的评估设备、一种用于确定容器中的边界表面的位置的特征变量的方法、一种在其上存储了用于执行根据本专利技术的方法的程序的计算机可读存储介质以及一种用于执行根据本专利技术的方法的程序单元。根据本专利技术的一方面，为液位计提供了一种评估设备来确定容器中的边界表面的位置的特征变量。该评估设备具有用于接收并评估回波曲线的回波曲线评估装置。该评估设备还具有用于提供分界面的位置的特征变量的输出装置。在一个例子中，该评估设备可以具有用于输入环境参数的输入装置。此输入装置可以被设计为参数确定单元并且自动地确定参数的至少一部分。根据一方面，特征变量可以是回波位置和/或边界表面的位置的量度。特别地，特征变量可以是例如被表达为在每种情况下距参考表面的物理距离或电气距离的回波位置。输出装置连接到回波曲线评估装置。另外，回波曲线评估装置被配置成识别回波曲线中的至少一个多重回波（multipleecho）并确定该至少一个多重回波的位置，以及确定该多重回波的阶。要识别的多重回波具有至少为一的阶。因此，在评估设备中被用作用于确定边界表面的位置的特征变量的基础的多重回波可以是至少一个一阶多重回波或高于一阶的多重回波。换言之，回波曲线评估装置有可能可以不将零阶回波纳入考虑。回波曲线评估装置还被配置成基于多重回波的位置和所确定的此多重回波的阶以及（如果存在的话）所提供的一个或多个环境参数来确定容器中的边界表面的位置的特征变量。这种根据已认定的和/或输入的参数对特征变量的确定可以通过计算来执行。可以将所确定的特征变量提供给输出装置以供进一步处理。在本专利技术的另一例子中，可以将边界表面的位置的特征变量提供为回波特征值，条件是该回波特征值与多重回波相关联。因此，可能已针对该回波特征值确定了该回波特征值与该多重回波相关联。多重回波的这种回波特征值可以是例如距参考位置的距离、多重回波的起点和末尾、多重回波的幅度或者还有多重回波的近似位置。回波特征值可以被现有测量装置用于测量回波，该现有测量装置能够作出根据为至少一阶的准则多重回波来获得经滤波的回波特征值的假设。根据本专利技术的又一方面，提供了一种方法来确定容器中的边界表面的位置的特征变量。该方法包括接收回波曲线、识别回波曲线中的多重回波、以及确定多重回波的位置并确定此多重回波的阶。在一个例子中，该方法可以包括环境参数的输入。所确定的多重回波是至少一阶的，使得低于一阶的多重回波、例如零阶多重回波不被纳入考虑、被滤出或被丢弃。基于所确定的多重回波的位置和所确定的多重回波的阶以及环境参数或多个输入的和/或习知的环境参数来确定容器中的边界表面的位置的特征变量，该特征变量可以随后提供。根据本专利技术的另一方面，提供了一种在其上存储了程序的计算机可读存储介质，该程序当在处理器上被执行时执行所述用于确定容器中的分界面的位置的特征变量的方法。计算机可读存储介质可以是存储芯片、CD或DVD，或者还可以是计算机网络，可以从该计算机网络检索所存储的程序。根据本专利技术的另一方面，提供了一种程序单元，其当在处理器上被执行时执行所述用于确定容器中的边界表面的位置的特征变量的方法。多重回波可以是反射信号，其在被接收到之前已在顶篷表面上被反射了至少一次。顶篷表面可以与要确定其位置的边界表面基本上相对地定位。换言之，顶篷表面可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定容器（109、501、601）中的边界表面（105、108）的位置的特征变量（dL）的用于液位计（401）的评估设备（701），包括：回波曲线评估装置（704），其用于接收并评估回波曲线（204、427、514、612）；输出装置（112、113），其用于提供所述边界表面（105、108）的位置的所述特征变量（dL）；其中，所述输出装置（112、113）连接到所述回波曲线评估装置（704）；其中，所述回波曲线评估装置（704）被配置成识别所述回波曲线（204、427）中的多重回波（207、209、405、611）、确定所述多重回波的位置（DML1、DML2、DMB1）、并确定所述多重回波的阶（N、N1、N2）；其中，所述多重回波（207、209、405、611）具有至少为一的所述阶（N、N1、N2）；并且其中，所述回波曲线评估装置（704）被配置成基于所述多重回波的所述阶（N、N1、N2）并基于所述多重回波的所述位置（DML1、DML2、DMB1）来确定所述容器中的所述边界表面的位置的所述特征变量（dL）、并经由所述输出装置（112、113）提供所述特征变量（dL）。

【技术特征摘要】
2011.05.27 EP 11167924.7;2011.05.27 US 61/490,7601.一种用于确定容器中的边界表面的位置的特征变量的用于液位计的评估设备，包括：回波曲线评估装置，其用于接收并评估由电磁波生成的回波曲线；以及输出装置，其用于提供所述边界表面的位置的所述特征变量，所述输出装置连接到所述回波曲线评估装置；其中，所述回波曲线评估装置被配置成识别所述回波曲线中的多重回波、确定所述多重回波的电气距离、并确定所述多重回波的阶；其中，所述多重回波具有至少为一的阶；其中，所述多重回波的阶对应于所述边界表面上的反射次数减去值1；并且其中，所述回波曲线评估装置被配置成将所述容器中的所述边界表面的位置的所述特征变量确定为包括所述多重回波的阶、所述多重回波的电气距离以及上覆空气的相对电容率的函数、并经由所述输出装置提供所述特征变量。2.根据权利要求1所述的评估设备，其中，所述回波曲线评估装置被配置成基于所述回波曲线来确定又一个多重回波、其电气距离以及其阶；并且其中，所述回波曲线评估装置被配置成通过将所述又一个多重回波的电气距离和所述又一个多重回波的阶与所述多重回波的电气距离和所述多重回波的阶相联系来确定所述容器中的所述边界表面的位置的所述特征变量、并经由所述输出装置提供所述特征变量。3.根据权利要求1所述的评估设备，其中，在所述至少一个多重回波的产生中涉及至少一个底表面。4.根据权利要求1所述的评估设备，其中，所述回波曲线评估装置将至少一个附加环境参数纳入考虑；其中，所述附加环境参数是选自于由[i]穹顶轴长度和[ii]负穹顶轴长度构成的环境参数组的至少一个环境参数。5.根据权利要求1所述的评估设备，还包括：参数确定装置，其用于确定至少一个环境参数。6.根据权利要求1所述的评估设备，还包括：跟踪装置，其用于在多个测量周期内跟踪回波。7.根据权利要求1所述的评估设备，其中，所述输出装置还包括用于提供信号的至少一个接口；其中，所述信号被配置成显示被识别出的多重回波的类型和/或回波损耗。8.一种用于检测回波曲线的液位计，包括：评估设备，包括：(a)回波曲线评估装置，其用于接收并评估由电磁波生成的回波曲线；以及(b)输出装置，其用于提供边界表面的位置的特征变量，所述输出装置连接到所述回波曲线评估装置，其中，所述回波曲线评估装置被配置成识别所述回波曲线中的多重回波、确定所述多重回波的电气距离、并确定所述多重回波的阶；其中，所述多重回波具有至少为一的阶；其中，所述多重回波的阶对应于所述边界表面上的反射次数减去值1；并且其中，所述回波曲线评估装置被配置成将容器中的所述边界表面的位置的所述特征变量确定为包括所述多重回...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·韦勒，卡尔·格里斯鲍姆，约瑟夫·费伦巴赫，
申请(专利权)人：VEGA格里沙贝两合公司，
类型：发明
国别省市：