用于检测多重回波和底部回波的方法技术

本发明专利技术涉及用于检测多重回波和底部回波的健壮性方法和设备，其中评估在回波曲线中所识别的两个回波的共享特征的统计特性。该共享特征对应于所识别的两个回波的位置或速度值的比值。以此方式，可以将回波分类。

【技术实现步骤摘要】
用于检测多重回波和底部回波的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2011年5月27日提交的欧洲专利申请No.EP11167916.3以及于2011年5月27日提交的美国临时专利申请No.61/490,725的权益，所述两个申请通过引用并入本文。
本专利技术涉及在测量各种类型的物位时确定物料表面的位置。特别地，本专利技术涉及：用于确定容器内的物位位置或分离层位置的物位测量设备、用于确定容器内的物位位置或分离层位置的方法、程序元件以及计算机可读介质。
技术介绍
在以调频连续波(FMCW)或脉冲延迟方法工作的物位传感器中，电磁波或声波朝向物料表面发射。随后，传感器示出由物料、容器固定装置以及容器本身反射的回波信号，并根据这些回波信号得到位于容器内的物料中至少一种物料的表面位置。当使用声波或光波时，物位测量设备所产生的信号通常朝向待测物料表面自由传播。在使用雷达波来测量物料表面的设备中，能够朝向待测介质自由传播，同样还能够在将雷达波从物位测量设备导向介质的波导装置内部传播。在基于导向微波来工作的设备中，高频信号沿着波导装置导向介质。在待测的介质或物料的表面处，部分入射信号被反射并在相应的延迟之后再次返回到物位测量设备。未被反射的信号分量进入介质，并在所述介质内根据所述介质的物理特性进一步朝向容器基底传播。这些信号还在容器基底处被反射并在穿过介质和叠加气氛之后再次返回到物位测量设备。物位测量设备接收在不同点处反射的信号并根据所述信号通过已知方法来确定物料的距离。所确定的物料距离可以提供到外部。它可以以模拟形式(4...20mA接口)提供给或者以数字形式(现场总线)提供。在PeterDevine’sbookFüllstandmessungmitRadar-LeitfadenfürdieProzessindustrie(ISBN3-00-008216-6)中详细讨论了雷达物位传感器的基本结构。所有的这些方法的共同特征在于：在从物位测量设备到物料表面的路径上，用于测量的信号位于另外的介质的影响区域中，该另外的介质在下文中称为叠加介质。该叠加介质位于物位测量设备与待测介质表面之间并通常由液体或气态气氛构成。在绝大多数应用中，位于待测介质上方的是空气。因为电磁波在空气中的传播与在真空中的传播只是略微不同，几乎可以忽略，所以不需要对从物料、容器固定装置以及容器本身反射的穿过空气回到物位测量设备的信号进行任何特定校正。然而，在化工行业的工艺容器中，所有类型的化学气体和气体混合物也都有可能作为叠加介质。与在真空或空气中的传播相比，电磁波的传播特性根据这些气体或气体混合物的物理特性而发生改变。
技术实现思路
期望的是具有一种用于检测多重回波和底部回波的健壮性方法。本专利技术的方面由独立权利要求的特征限定。在从属权利要求以及对技术方案和实施例的以下描述中获得本专利技术的展开。根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于确定容器内的物位位置和/或分离层位置的物位测量设备，所述物位测量设备包括：回波曲线检测单元(以下也称为“回波曲线检测装置”)，用于检测回波曲线；回波识别单元(以下也称为“回波识别装置”)，用于在回波曲线中识别至少两个回波；以及位置或速度检测单元(以下也称为“位置或速度检测装置)，用于检测所述至少两个回波的位置或速度值。物位测量设备被配置成通过考虑所检测到的速度值的比值对所述至少两个回波进行回波分类，回波分类将回波曲线中的至少两个所识别的回波分配以选自包括如下特征类别(featureclass)的组中的特征类别：底部回波、多重回波(multipleecho)、反相关性回波(anti-correlationecho)和物料回波。例如，可以通过执行如下步骤来分类在回波曲线中的一些或甚至所有回波：1)将回波中的一个回波假定为物位回波；2)通过确定回波的速度值与所假定的物位回波的速度值的比值的符号以及例如还通过考虑该比值的值来分类回波曲线中的另外的或所有其他的回波。换句话说，回波分类装置基于两个回波的速度比值的符号来决定回波中的至少一个回波是底部回波、多重回波还是反相关性回波。根据本专利技术的另一个方面，物位测量设备包括统计单元(也称为统计装置)。统计装置的目的是评估至少两个回波的共享特征的统计特性，所述共享特征为由位置或速度检测装置检测到两个回波的位置的比值或检测到的速度值的比值。回波识别单元、位置和/或速度检测单元和/或统计单元也可以是被相应地配置成使得执行在上文或下文中描述的步骤和功能的共享单元。根据本专利技术的另一个方面，物位测量设备还能够在回波曲线中识别多于两个的回波、检测这些回波的相应位置和/或速度值以及评估共享特征的相应统计特性。根据另一个方面，物位测量设备被配置成使得对所述回波曲线中的至少两个所识别的回波进行回波分类，作为评估所识别的回波的共享特征的统计特性的结果，回波分类将回波曲线中所识别的至少两个或每一个回波分配以选自包括如下特征类别的组中的特征类别：底部回波、多重回波、反相关性回波和物料回波。物位测量设备还可以包括跟踪单元(跟踪装置)，所述跟踪单元将所识别的回波置于与之前识别的回波的逻辑关系中。跟踪装置还可以被设置成使得在回波曲线中缺失回波的情况下估计该回波的可能位置。在缺失回波的情况下，可以例如通过将不可见路径引入到迹线中来执行该估计。换句话说，物位测量设备包括如下跟踪单元：该跟踪单元将由容器内的相同点处的反射所产生的并且描述由物位测量设备产生的信号的相同传播路径的回波分为一组。跟踪装置还被配置成使得检测和处理在回波曲线中之前观测到的反射点的反射或回波的缺失。根据另一个方面，物位测量设备能够确定和发送回波甚至是所识别的全部回波的分类、位置和阶数。根据本专利技术的另一个方面，统计单元可以检测所识别的回波对中的至少一个或所有回波对的特征。根据本专利技术的另一个方面，统计单元将回波分类表示为直方图，在所述直方图中，所识别的每一个回波的每一个可能特征类别被分配以表示相应的回波实际上属于相应的特征类别的统计概率有多大的概率。根据本专利技术的另一个方面，速度检测单元基于回波迹线的之前分组的回波的位置和时间差异来执行分析。根据本专利技术的另一个方面，物位测量设备被配置成使得通过检测和评估另外的回波曲线来确认或修改回波分类。换句话说，进行连续的速度分析，借助于该连续的速度分析，在统计估计中将考虑到新的速度值和特征从而对旧的评估和分类进行重新评估。以此方式，可以在每次物位测量之后重新计算相应的回波分类是正确的回波分类的概率。根据本专利技术的另一个方面，物位测量设备被配置成用于同时识别多重回波和底部回波。这可以被理解成在单个处理步骤中识别底部回波和多重回波。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于确定容器内的物料的物位回波的位置和/或分离层的位置的方法，其中，检测到至少一条回波曲线，随后在回波曲线中识别两个回波。接下来，检测所述至少两个回波的位置和/或速度值。接下来，通过考虑所检测到的速度值的比值的符号对所述至少两个回波进行回波分类，将在回波曲线中所识别的每个回波的回波分类分配以选自包括如下特征类别的组中的特征类别：底部回波、多重回波、反相关性回波和物料回波。还可以评估所述两个或更多个回波的共享特征的统计特性(也就是说，例如可以评估在回波曲线中多个所识别回波的所有回波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定容器内的物位位置和/或分离层位置的物位测量设备，所述物位测量设备包括：回波曲线检测单元，用于检测回波曲线；回波识别单元，用于在所述回波曲线中识别至少两个回波；以及速度检测单元，用于检测所述至少两个回波的速度值；其中，所述物位测量设备被配置成将所识别回波中的一个回波假定为物位回波，接着，通过考虑所检测到的速度值的比值的符号对至少一个其他回波进行回波分类，其中，所述回波分类将所述回波曲线中的至少两个所识别的回波分配以选自包括如下特征类别的组中的特征类别：底部回波、多重回波、反相关性回波和物料回波。

【技术特征摘要】
2011.05.27 EP 11167916.3;2011.05.27 US 61/490,7251.一种用于确定容器内的物位位置和/或分离层位置的物位测量设备，所述物位测量设备包括：回波曲线检测单元，用于检测回波曲线；回波识别单元，用于在所述回波曲线中识别至少两个回波；以及速度检测单元，用于检测所述至少两个回波的速度值VE，通过如下公式根据所述物位测量设备的两个不同测量周期之间的回波的位置变化来确定所述速度值：其中，DE(t2)是在第二测量周期中回波的电气距离，DE(t1)是在第一测量周期中的回波的电气距离，t2是执行所述第二测量周期的时刻，t1是执行所述第一测量周期的时刻；其中，所述物位测量设备被配置成将所识别回波中的一个回波假定为物位回波，接着，通过考虑所检测到的速度值的比值的符号对至少一个其他回波进行回波分类，其中，所述回波分类将所述回波曲线中的至少两个所识别的回波分配以选自包括如下特征类别的组中的特征类别：底部回波、多重回波、反相关性回波和物料回波。2.根据权利要求1所述的物位测量设备，还包括：统计单元，所述统计单元用于评估至少两个回波的共享特征的统计特性，所述共享特征为所述至少两个回波中的两个回波的所检测到的速度值的比值；其中，所述物位测量设备被配置成对所述回波曲线中的至少两个所识别的回波进行回波分类，作为评估所识别的回波的共享特征的统计特性的结果。3.根据前述权利要求中任一项所述的物位测量设备，还包括：跟踪单元，所述跟踪单元将所识别的回波置于与之前识别的回波的逻辑关系中；以及所述跟踪单元在所述回波曲线中缺失回波的情况下估计所述回波的可能位置。4.根据权利要求2所述的物位测量设备，其中，所述统计单元确定至少一对所识别的回波的特征。5.根据权利要求2所述的物位测量设备，其中，所述统计单元将所述回波分类表示为直方图，在所述直方图中，每个可能的特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·韦勒，
申请(专利权)人：VEGA格里沙贝两合公司，
类型：发明
国别省市：