专利名称：物位测量装置中的幅度轮廓的制作方法
技术领域：
本发明涉及所有类型的物位的测量方法，例如基于超声波信号、雷达信号、微波信号或振动的方法。具体地，本发明涉及用于物位测量装置的电子单元，涉及具有电子单元的物位测量装置，涉及物位测量装置的使用，以及涉及用于物位测量的方法。
背景技术：
Peter Devine “ Fii 11 s t an dme s sun g mi t Radar-Leitfaden f iir dieProzessindustrie"描述了民用雷达物位测量装置的基本设计。DE 10 2005 003 152 Al描述了检查物位测量装置的正常机能的方法。US 7，098，843 B3描述了接收放大器的放大倍数随着距信号源的距离变化的方法。WO 2009/037000A1描述了用于提取回波的方法和用于跟踪的方法。Meinke/Gundlach :"Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" ( ΜΜ^^ΨΨΜ (handbook of high-frequency engineering))描述了依靠雷达方程预测预期的回波幅度的方法。DE 102 60 962 Al描述了存储回波函数的方法。已知的方法常常是昂贵的并且有时不准确。
发明内容
可以期望有一种可以按高精度确定物位的方法和相关装置。根据本发明的第一方面，陈述了一种用于物位测量装置的电子单元，物位测量装置用于确定物位。该电子单元包括运算单元，其被设计为确定填充材料表面(也被称为 “进料表面”)和物位测量装置之间的距离与被进料(即，填充材料)表面反射并被物位测量装置接收的信号分量的幅度之间的函数关系。通过确定物位(其也可以通过进料表面和物位测量装置之间的距离确定)与所接收到的信号分量的幅度之间的函数关系，电子单元可以对所接收到的回波执行评价(例如，随后)。具体地，可以确定特定回波是否是表示物位的回波，或者确定该特定回波是否是伪像，换句话说，确定该特定回波是否是“伪”回波，其例如由容器中的多重反射或者由于容器安装而引起。通过评价回波曲线的相应的接收信号分量的幅度，其中一个信号分量例如是物位回波，因而，其可以提高物位回波被正确识别的可能性。另外，可以检测过填充状态。
具体地，电子单元可适用于产生(确定)之前获得的回波曲线(作为物位回波，每个回波曲线是在不同时间测量的，并且可包含多个回波)的已识别物位回波的之前确定的幅度值的轮廓。这可通过幅度轮廓仪完成。之后，幅度轮廓仪可分析相应的幅度值的轮廓， 并基于该分析，确定物位回波的幅度，其中该幅度是在已达到特定物位时预期的。根据本发明的示例性实施例，电子单元还包括存储器件，其中物位与接收的信号分量的幅度之间的函数关系以格点的形式被存储在存储器件中。基于该格点，可以进行推断，以该方式可以预测预期的幅度(幅度可能随着物位变化而变化)。根据本发明的另一示例性实施例，该函数关系通过调节数学方程的系数而产生。以该方式，将来可以实现要预期的幅度值的精确预测。根据本发明的另一示例性实施例，该函数关系被用于评价回波列表的述回波。此外，为了评价回波列表的回波，可以拟出又一标准，例如，趋势计算、物位很可能将被定位在其内的预期视窗(expectation window)或者其它可能考虑。根据本发明的另一示例性实施例，仅当物位测量装置已以优良的或甚至更高的可靠性识别出物位时，才确定所述函数关系。于是，可以防止与幅度值和物位之间的函数关系有关的伪值用于随后的计算。根据本发明的另一示例性实施例，仅当进料表面的回波经过数个测量周期改变其位置时，才确定函数关系。以这种方式，可避免不必要的运算工作。根据本发明的另一示例性实施例，当确定函数关系时，确定与物位幅度有关的至少一个统计参数。根据本发明的另一示例性实施例，与物位幅度相关的至少一个统计参数被用于评价回波列表的回波。以这种方式，可以减小伪回波被错误地分类成物位回波的可能性。根据本发明的另一示例性实施例，函数关系被用于检测过填充情形的发生。于是，物位测量装置可以按自动方式推导出容器的过填充。根据本发明的另一示例性实施例，用信号将过填充情形的发生通知给用户和/或较高等级控制系统。根据本发明的另一示例性实施例，存储器件包括非易失性存储区。在该过程中，在已获得相应的值之后，过填充情形的发生、函数关系和/或与物位幅度相关的至少一个统计参数被存储在非易失性存储区中。根据本发明的另一示例性实施例，在跟踪过程中，特别是跟踪经过数个测量的回波的位置的过程，收集到的信息被以跟踪的形式存储在非易失性存储区中。根据本发明的另一示例性实施例，当测量装置恢复操作时，读取存储在非易失性存储区中的信息，并且该信息被用于评价回波。以这种方式，在重启测量装置的情形下，可确保回波曲线的回波被正确地分类，或者可确保物位被正确地算出。根据本发明的第二方面，陈述具有以上和以下所述的电子单元的物位测量装置。根据本发明的另一方面，陈述在可发生过填充的应用中对具有以上和以下所述的电子单元的物位测量装置的使用。根据本发明的另一方面，陈述一种用于确定具有物位测量装置的物位的方法。在该方法中，向进料表面发射出发射信号。之后，通过物位测量装置的相应的接收器件，检测与发射信号相应的接收信号。之后，确定进料表面和物位测量装置之间的距离与接收信号的信号分量的幅度之间的函数关系，其中信号分量被进料表面反射并被物位测量装置接收。在该阶段，应该注意的是，以上和以下所述的特征在每种情形下均可应用到电子单元、物位测量装置、使用和方法。换句话说，例如，着眼于电子单元的以上和以下所述的那些特征还可以被实施为与方法相关的步骤，反之亦然。以下，参考附图描述本发明的示例性实施例。
图1示出用于回波信号处理的装置，例如电子单元。图2示出根据本发明的示例性实施例的用于测量容器中的物位的物位测量装置以及相应的回波曲线。图3示出物位测量装置的回波列表。图4示出根据本发明的示例性实施例的函数关系以及在目标监控中的物位测量
直ο图5示出根据本发明的示例性实施例的在测量液体期间的物位测量装置，以及相应的函数关系。图6示出根据本发明另一示例性实施例的在测量散装材料期间的物位测量装置， 以及相应的函数关系。图7示出根据本发明的示例性实施例的例如以电子单元的形式的用于回波信号处理的装置。图8示出与物位测量有关的流程图。图9示出根据本发明的示例性实施例在静止的进料表面的情况下的幅度轮廓绘制。图10示出物位回波结构。图11示出在移动的进料表面的情况下的回波信号。图12示出根据本发明的另一示例性实施例的三个幅度轮廓。图13示出对过满的容器测量物位的例子。图14示出根据本发明另一示例性实施例的电子单元。
具体实施例方式在图中的例示是概略的而不是按比例的。在以下附图描述中，如果使用相同的参考符号，则它们表示相同或类似的元件。在根据FMCW或脉冲传播时间方法操作的物位传感器中，朝进料表面的方向发射电磁波或声波。接着，传感器记录由进料和容器内部构件反射的回波信号并由此推导出相应的物位。
图1示出在物位测量装置内部的回波信号处理的基本设计。块“回波曲线处理” 101包括提供回波曲线作为容器内当时的反射状况的图像所需的所有硬件单元和软件单元。优选地在微处理机系统内以数字形式获得回波曲线，并借助于已知方法，对包含在微处理机系统中的任何回波进行研究。为此，在块“回波提取” 102内应用的方法特别包括来自阈值基回波提取领域的方法或者基于度量基回法提取的方法。在进行该回波提取方法之后，提供数字回波列表，其优选地包括与回波曲线中包含的一个或数个回波的起点、位置、终点和幅度有关的细节。为了进一步增加物位测量装置的回波信号处理的可靠性，已发现的回波被放置在块“跟踪” 103内的历史背景内。在跟踪内，具体地，回波的位置的进展被跟踪数个单独的读数(reading)，在存储装置中以跟踪的形式表示该收集到的信息。根据本发明的示例性实施例，该数据(跟踪)还可以被存储在非易失性存储区中。以跟踪列表的形式使收集到的数个回波的历史信息在外可用。基于所传送的跟踪列表，在块“移动检测” 104中，对于回波参数(例如，回波位置) 的连续变化执行跟踪列表的分析。按照与回波列表的当时的回波相应的移动值的形式将该分析结果提供到外部。在块“幅度计算器” 105中进一步研究由回波提取102提供的回波列表的回波。关于回波列表的每个回波，幅度计算器105确定回波位置并计算在回波位置处可以在理论上预期的回波幅度。如果回波的幅度与该预期的回波幅度精确地对应，则高的幅度评价被给予该回波。然而，如果事实上回波的当前幅度显著不同于之前计算的预期理想幅度，则零幅度评价被给予该回波。在块“关于物位的判断” 106中，权衡当前回波列表的数据、被确定至其的回波的移动值、以及幅度评价结果。在理想情况下，由进料表面产生的回波的特征在于在回波列表的大量回波之中，它是具有最高的幅度评价的回波。为了进一步改善物位测量的准确度，所确定的物位回波的位置可以通过可选块“物位回波的精确测量” 107利用计算时间密集法 (computing-time-intensive method)(例如内插法)以高精确度确定。所确定的距物位的距离被提供到外部。可以按模拟形式20mA接口)或以数字形式(现场总线(field bus))实施该提供。本发明的优点可由特定的边界条件引起，该特定的边界条件依物位测量装置内的回波信号处理而定。图2示出该物位测量装置的典型应用。在该阶段，应该指出的是，在当前文本中和相关图中的所有物位将被理解为相对物位。在计算相对物位过程中用作参考变量的绝对物位无论如何不会影响本发明的功能。经由天线202，物位测量装置201朝将被测量的介质204的方向发射信号203。依靠超声波、雷达、激光或导向微波的原理，物位测量装置自身可以确定距介质的距离。因此， 超声波和电磁波均可以被看作信号。介质204将撞击波反射回测量装置，在测量装置处所述波被接收并被处理。同时，所发射的信号还被容器内部构件(例如所安装的管205)反射。因而，在物位测量装置中接收的回波曲线206不仅可以包含由物位204引起的物位回波207，而且包含固定安装的干扰位置205的回波208，该回波在以下简称为伪回波。在当前的例子中，进料容器209的形状是圆柱形。在当时的起动信号处理内，依靠运算单元210对回波以靶式方式研究回波曲线206。作为回波提取102的结果，产生根据图3的图表的回波列表301。除了由管205产生的伪回波EO或208的特征值之外，回波列表包括由介质204产生的另一回波El或207。当然，所示出回波列表的特征仅表示回波列表的一个特定实现方式。在实际应用中，具有回波的其它或者具有变化的特征的回波列表也是常见的。基于所产生的回波列表301，在另一方法序列中，使用专用算法，其使跟踪单个回波在数次测量的位置的过程成为可能。用于其的方法可以根据技术的当前状态发生；在相关的文献中以术语“跟踪”详细描述这些方法。在完成跟踪103之后，在块“移动检测” 104中进一步处理以回波列表的单个回波的跟踪列表的形式所确定的局部过程。该处理步骤的目的是做出关于以下内容的陈述 经过数次测量哪个回波相对于它们的回波位置移动以及哪个回波表现得关于所确定的回波位置静止。在这点上使用的方法还可以根据该技术的当前状态实施；例如，这些方法在 EP10156793. 1中被详细描述。依靠所确定的移动值，其随后易于识别回波列表301的由进料204产生的回波，这是因为在完成填充或弄空之后，该回波示出明显的移动值，而干扰位置205的回波的所确定位置的值具有明显的固定性。然而，在接通的时候以及在快到第一次装满或弄空容器的时段内，该方法可引起问题。因为在容器中装填高度没有值得注意的变化，所以存在的回波都未示出明显的变化， 回波列表的全部回波均被移动检测装置评定为固定的。在没有进一步的信息的情况下，无法确定所识别的回波中的哪一个回波是由进料204引起的回波。在此情况下，幅度评价器205承担物位测量装置的信号处理系列内的核心角色。 在该阶段，应该指出的是，根据图1需要被执行的算法步骤的逻辑分类仅表示一种可能的变化。通常，与相同方法有关的步骤被划分为各种定义的块。例如，“幅度评价器” 105的功能也可以在“关于物位的判断” 106内实施。幅度评价器105的任务是依据回波列表301的回波的当前幅度来评价回波。在雷达物位测量装置的情形下，该方法相关步骤所基于的观点由通用雷达方程推导出，例如，该通用雷达方程在“Meinke/Gundlach =Taschenbuch der Hochfrequenztechnik” (高频工程学手册)中被详细描述。在依据超声波或激光的物位测量情形下，可以在有关文献中找到相应的物理定则。因而，例如，通过雷达方程，如果已知传播水平，则有可能预先计算预先已知的距离内的目标的回波的接收水平。关于回波列表的各种回波，幅度评价器利用数学方程确定在理论上预期的回波幅度，并比较所述预期的回波幅度与各自察看的回波的实际接收到的幅度。如果实际接收到的回波幅度与在相应位置处理论上预期的物位反射幅度相应，则该关系以相应回波的高幅度评价的形式被传播到与关于物位的判断106。如果所接收到的幅度显著不同于预期从进料反射的回波幅度，则这导致低幅度评价。在关于物位的判断106内，可以实施物位回波的可靠识别，即使在开启物位测量装置的时刻或者在不存在移动的情形下，这是因为例如回波列表301中幅度评价最高的回波被精确地识别为物位回波。在实际应用中，幅度评价的上述方法可能反复地引起问题。基本上，雷达方程的正确性可以限于在发射天线的远场中的反射体。在目标与反射体之间的距离显著大于雷达信号的波长的那些情况下，该条件充分精确地得到满足。 在波长典型为5cm的物位雷达装置的当前情形下，该条件充分得到满足。此外，作为进一步的先决条件，要被测量的反射体有必要通过所用的雷达天线的发射波瓣(transmission lobe)被辐射线覆盖较大表面。图4示出在目标监控的背景下物位测量装置的应用情况，该情况尽管不是典型的但还是可能出现。将被监控的目标401处于距离测量装置402的适当间距处，并且通过雷达天线404的发射波瓣403被辐射线覆盖较大表面。雷达天线的发射波瓣直接依靠天线的设计；对于各自使用的天线类型，可以利用常用的模拟程序以充分地精度预先确定发射波瓣。对于图4的应用情况，充分满足应用雷达方程以在理论上确定预期接收水平的边界条件；目标401的回波的预期接收幅度\406的所得函数是距目标的距离d的倒数的4次方的函数 407 (Al = f (cf4))。图5示出用于测量容器502内介质501的装填高度的另一布置。该图直接示出 由于距进料的距离短，与物位测量装置504的天线503有关的天线波瓣505没有处于对反射介质501的整个表面506进行辐射的位置。此外，特别在小容器的情况下，因为距进料的所得距离短，所以可能发生天线的近场转变。两个效应均造成不再能利用雷达方程以充分的精度预测进料所反射的幅度的情形。基于经验值，预期的幅度怂可以根据函数507预先近似确定，该函数507依赖于距目标的距离d的倒数的三次方508 (Al ^ f (cf3))。然而，基本上，在该方法的背景中，额外地存在以下问题用于计算预期的接收幅度的函数在各个方面取决于介质501的介电常数和容器502的几何结构，并且还取决于所用的天线503，这使相对大范围的参数输入成为必要。当测量散装材料601时，更多的困难可能是环境。图6示出相应的布置。经验观测提出预期的幅度值的进程(courSe)602，该进程是取决于反射体的距离的平方的倒数的函数603 (Al ^ f (cf2))。然而，如具有液体的情况，在该情况下，也需要在相对大范围的参数化的背景下使函数适应于物理现实。用于确定在预定位置处的预期回波幅度的所有先前描述的方法仅能在装置的相应参数化之后使用，甚至然后仅产生不准确的结果。预测物位回波的预期回波幅度时的作为例子示出的该缺点在使用其它测量方法时也出现。例如，在使用超声波测量期间，物位回波的实际接收的回波幅度由于容器环境中的被污染元件而显著地衰减，因而，实际接收的回波幅度显著不同于物位回波的预期理想幅度。本发明创建了用于确定与进料表面所产生的物位回波的幅度有关的预期值的适当方法。在图7中示出的信号处理单元的设计很大程度上与图1的设计相应，但是其由于新增加的处理单元“幅度轮廓仪(amplitude profiler) "701以及修改后的处理单元“幅度评价器” 702而不同。本发明的中心思想是不依靠数学方程而是通过在物位测量装置内自动获得的应用知识来替代数学方程，来实施在具体位置处的物位回波的预期幅度的易于出错的并且费事的确定。为了该效果，有利地使用块“幅度轮廓仪” 701。该单元的任务是连续地监控由块“关于物位的判断”所确定的物位，并由此准备物位回波的迄今为止观测到的幅度值的轮廓。使幅度评价器702可获得该幅度轮廓，幅度评价器702进而可以依靠所传送的幅度轮
9廓来确定在具体位置处的物位回波的预期幅度。图8示出用于在物位测量装置中绘制幅度轮廓的流程图。所示出的序列贯穿物位测量装置的每个测量周期。该方法以起始状态801开始。在步骤802，确定实际的物位。在该步骤中，包含与传统的物位测量装置的几乎所有方法有关的步骤。具体地，在该步骤中， 接收回波曲线，并提取回波。接着，对于移动，研究回波。此外，根据已知的方法在幅度评价器702中评价回波的幅度。在系统启动时，幅度轮廓仪提供包括预期幅度值的曲线，例如， 该曲线能被确定地定义为出厂默认值。此外，在该方法有关的步骤中，计算与当时的物位回波相关的判断，以结构化形式将该物位回波提供到外部。图10示出该结构的一个例子，其除了物位回波的位置之外，还包括物位回波的幅度以及该判断的可信度。在步骤803中，通过幅度轮廓仪701研究供应的物位回波信息。如果发现有效的物位回波，则分支到步骤804。否则，该方法直接以最终状态807结束。在步骤804，考虑物位回波信息的可信度。换句话说，在该点，研究块“关于物位的判断” 106是否已经充分确定性地选择一个回波作为物位回波。例如，在图10的结构中包含的判断的可信度，其可以例如从物位回波的信噪比推导出，可以用作与判断的确定性有关的衡量标准。根据另一实施例，物位回波的移动程度也可以是与判断的确定性有关的衡量标准。如果已经可靠地识别物位回波，则分支到与方法相关的步骤806。否则，该方法直接以最终状态807结束。在步骤806，幅度轮廓在幅度轮廓仪701内更新。在该与方法有关的步骤中，在当时的电流物位回波的位置处的、预先包含在工作存储器中的幅度被当时的电流物位回波的幅度替换。此外，可以持续地将新获得的幅度值存档到非易失性存储装置中。图9作为一个例子示出了参考填充一容器的动作的方法的处理步骤。在时间点t0 使用该装置。基于在工厂提供的评价标准，依靠当前回波曲线902，物位测量装置901可做出与回波E3或903有关的判断，作为当时的物位。幅度轮廓仪701在由其管理的幅度轮廓 905中采用该物位回波的回波幅度作为新的格点904。在随后的测量周期中，在时间点t1; 依靠回波曲线906，回波E5或907被识别为物位。基于该判断，幅度轮廓仪701在格点908 周围更新其幅度轮廓905。在物位测量装置的进一步操作期间，通过格点909、910、911周围的补充，幅度曲线905在时间点t2、t3、t4不断地更新。在容器912已经完全装满一次之后，当前应用的完全获悉的幅度曲线905存在于幅度轮廓仪中，接着幅度轮廓905可以被用于回波列表的评价。在该阶段，应该指出的是，根据另一示例性实施例，如果可适用，幅度轮廓的任何遗漏区均可以被在工厂定义的标准值替代。因而，可以在、至t4的任何时间点向幅度轮廓仪702提供幅度轮廓905。根据另一示例性实施例，如果存在已获悉的格点，也有可能插入遗漏的幅度值，或者有可能通过匹配预先定义的数学方程(例如，雷达方程)的参数来计算前述值。所获悉的幅度曲线有利地被复制到传感器的非易失性存储区，使得在失去能量之后，当该装置恢复操作时，所述幅度轮廓立即就位。在非易失性存储区中的存储可以在任何测量周期中进行，或在之前限定的时间格进行，或在以事件控制方式进行，例如如果装填高度有变化。当与该技术的当前状态相比时，所提出的实施例提供以下优点其产生物位回波的幅度的精确的特定应用图像，而不需要任何用户发起的动作。假如容器中的介质是具有静止表面的介质，当已经重新达到介质的特度装填高度时，一旦幅度被限定，幅度就被再次以高准确度的方式复制。其它的条件发生在液体的运动表面的情况下，或发生在被测的散装材料的层的不同轮廓表面的情况下。图11示出在液体的运动表面的情况下遇到的问题。在时间点、，例如，关于物位回波EFO 1105确定70dB的幅度，并且该幅度由幅度轮廓仪701存储为幅度轮廓905中的格点。如果位于容器中的搅拌器1101在时间点、开动，则代替平坦的液体表面1102，将形成漏斗形物1103，此外该漏斗形物绕搅拌器1101移动。于是，物位测量装置1104将在同样的位置检测回波EFl 1106，然而，由于受干扰的反射表面1103，该回波EF11106仅包括减小的例如55dB的幅度。根据该方法的另一实施例，于是，幅度轮廓仪701可以按以下方式被修改幅度轮廓仪701用于计算与物位回波的幅度值(传达幅度轮廓仪701的幅度值)有关的统计信息。图12示出幅度轮廓，该幅度轮廓可以通过已经扩充以包含统计计算的幅度轮廓仪来准备。在当前的例子中，幅度轮廓包括平均值曲线1202，该平均值曲线可以通过形成在一位置的所有物位幅度的平均值而连续地计算。曲线1201描述了回波的最大幅度值，该幅度值已经在一个位置处获得，而曲线1203描述在一个位置处已获得最小物位幅度值。根据该方法的另一实施例，所有的三个统计曲线1201、1202、1203可以被传到幅度评价器702。 因此，在回波列表的回波的幅度在最小值曲线1203和最大值曲线1201之间的区域的情况下，回波列表的回波将被幅度评价器702精确地给出高的幅度评价。替代地，也可以在计算幅度评价期间利用实际测量的回波幅度距平均值曲线1202的距离。根据该方法的另一实施例，也可以从其它统计学关系(例如，从方差)推出上统计曲线1201和下统计曲线1202。当然，所确定的统计值可以被存储在物位测量装置的易失性和/或非易失性存储区中。该存储可以在任何一个测量周期中进行，或者它也可以在预先限定的时间格点中进行，或者以事件控制的方式进行，例如在填充高度变化期间。图13参考容器1301示出了根据本发明的方法的特别有利的应用，其中该容器 1301例如将被完全填满。如果在应用中，没有达到物位测量装置与将被测量的介质之间典型的50cm(其是物位测量装置中的标准)的阻隔距离B 1302，则这一般而言被称为容器的过填充。该过填充表示物位测量装置的未按规定的应用(non-specified application)； 通常这将被用户防止。该要求是由于以下事实在高达例如50cm的范围内，物位测量装置的天线的相对强的反射1303被接收到。如果在该区域中，额外地存在进料表面1304的回波1305、1306，则在天线的回波与进料的回波之间存在相互干扰，这导致所述进料不再能依靠回波曲线1307被精确定位的情况。无论这些边界条件如何，在ASSET服务的背景下，可以可靠地获得容器内的过填充情况都是宣称的目标。如果物位测量装置检测到容器的无法接受的过填充，则其能以目标方式对此作出反应。例如，其可以输出110%的物位到外面，从而通知用户该容器被过填充。另外，也可以经由4至20mA接口输出干扰电流，从而通知用户该设备脱离有效规格操作。另外，如果需要服务分配，则过填充情况的发生可以被装置永久地存储在事件存储器件中以便于目标问题分析。将参考图13在以下详细示出使本发明的应用在过填充检测背景下显得特别有利的机制。在时间点tQ，物位测量装置1308朝将被测量的进料表面1304的方向发射信号。进料位于朝上封闭的容器1301中。除了由进料引起的反射EL11305之外，随后被装置接收的回波曲线1309包含另外的反射EMl 1310，其由介质/容器顶部/介质1315的多重反射引起。另外，假设在迄今为止物位测量装置1308的操作中，包含在物位测量装置1308中的幅度轮廓仪701已经能够准备容器的幅度轮廓1311。容器的幅度轮廓1311还被显示在回波曲线轮廓的坐标体系中。该图示清晰地示出物位回波EL11305在物位d =細的位置处与幅度轮廓仪701的幅度轮廓1311精确地匹配。在时间点、，启动物位测量装置的另一测量周期。接收到的回波曲线1312也包括由进料表面1304引起的回波EL2 1306以及由多重反射引起的回波EM2 1313。该图示清晰地示出回波EL2 1306的幅度与幅度轮廓仪701的幅度轮廓1311精确地匹配，而在位置 d =細处，多重回波EM21313的幅度与幅度轮廓1311不匹配。在时间点t2，启动新的测量周期。现在，物位测量装置1308与进料表面1304之间的距离在时间点t2明显地小于在工厂限定的阻隔距离B1302。因而，在接收到的回波曲线 1307内不再可能精确定位由进料表面产生的反射。如果使用根据该领域的迄今已知状态的装置，则改为将距多重回波EM3 1314的距离输出作为距物位的有效距离。该装置将不能检测到容器的过填充。如果改为使用根据本发明的装置，则在幅度评价器702内，在比较在回波EM3的位置处的回波EM3 1314的幅度与幅度轮廓1311的预期幅度期间，检测到前述两种幅度彼此大大不同。于是，回波EM3不可能是进料表面1304引起的回波。物位测量装置可以按自动方式推导出容器的过填充。另外，由于由装置动态产生的幅度轮廓，因而开发了算法评价的新时机。例如，在可靠识别的物位回波的幅度大大偏离预期值的情况下，或者在已经获悉的幅度值连续变化的情况下，可以考虑各种原因。一方面，这可能表示天线的污染。另一方面，可以按该方式检测电子器件缺陷。另外，可以推导出在容器内产生了泡沫。而且，可以计算与介质的介电常数相关的评价，或者可以计算与在媒质变化期间介电常数的变化相关的评价，因为前述直接影响反射率，并因而影响物位回波的幅度。图14示出根据本发明的示例性实施例的电子单元1400。除了其它元件之外，该电子单元还包含运算单元210，运算单元210被设置用于确定函数关系。运算单元210连接到存储器件1401。存储器件1401包含非易失性存储区1403，例如，与物位幅度和/或其它重要的信息相关的函数关系统计参数可以被存储在其中，该信息然后在重启物位测量装置之后可用。此外，运算单元210连接到发送/接收装置202。天线装置202发射传输信号到进料表面1304，该传输信号从所述进料表面1304反射并作为接收信号1405被天线装置接收。另外，提供较高等级控制系统1402，该较高等级控制系统1402构成电子单元1400
12的一部分，或者至少连接到电子单元1400。该较高等级控制系统能支持或控制运算单元 210。 另外，应该指出的是，“包含”并不排除其它元件或步骤，“一”或“一个”并不排除多数。此外，应该指出的是，已经参考以上示例性实施例之一描述的特征或步骤也可以与上述其它示例性实施例的其他特征或步骤结合使用。在权利要求书中的参数标号不应当被解释为限制。
权利要求
1.一种用于物位测量装置(901)的电子单元(1400)，所述物位测量装置(901)用于确定物位，其中所述电子单元包括运算单元010)，用来确定填充材料表面和所述物位测量装置(901)之间的距离与被所述填充材料表面反射并被所述物位测量装置(901)接收的信号分量的幅度之间的函数关系(905)；幅度轮廓仪(701)，用来产生迄今为止已测量到的物位回波的幅度值的轮廓；以及幅度评价器(702)，用来借助所述幅度值的轮廓，确定所述物位回波在特定位置处的预期幅度。
2.根据权利要求1所述的电子单元(1400)，还包括 存储器件(1401)；其中所述函数关系(905)以格点(904、908、909、910、911)的形式被存储在所述存储器件中。
3.根据权利要求1所述的电子单元(1400)，其中通过调节数学方程(508、603)的系数而产生所述函数关系(905)。
4.根据权利要求1至3任意之一所述的电子单元(1400)， 其中所述函数关系(905)用于评价回波列表(301)的所述回波。
5.根据前述任意一项权利要求所述的电子单元(1400)，其中仅当所述物位测量装置已以优良的可靠性识别出所述物位时，才确定所述函数关系(905)。
6.根据前述任意一项权利要求所述的电子单元(1400)，其中仅当所述填充材料表面的所述回波(903、907)经过数个测量周期改变其位置时， 才确定所述函数关系(905)。
7.根据前述任意一项权利要求所述的电子单元(1400)，其中当确定所述函数关系(905)时，才确定与所述物位幅度相关的至少一个统计参数 (1201、1202、1203)。
8.根据权利要求7所述的电子单元(1400)，其中所述与所述物位幅度相关的至少一个统计参数(1201、1202、120；3)被用于评价回波列表(301)的所述回波。
9.根据前述任意一项权利要求所述的电子单元(1400)， 其中所述函数关系(905)被用于检测过填充情形的发生。
10.根据权利要求9所述的电子单元(1400)，其中用信号将所述过填充情形的发生通知给用户和/或较高等级控制系统(1402)。
11.根据权利要求2至10任意一项所述的电子单元(1400)， 其中所述存储器件(1401)包含非易失性存储区(1403)；其中过填充情形的发生、所述函数关系(90 、跟踪和/或所述与所述物位幅度相关的至少一个统计参数(1201、1202、120；3)被存储在所述非易失性存储区中。
12.根据权利要求11所述的电子单元(1400)，其中当所述测量装置恢复操作时，读取存储在所述非易失性存储区(140 中的信息， 并且该信息被用于评价回波。
13.一种具有根据权利要求1至12任意一项所述的电子单元(1400)的物位测量装置 (901)。
14.在可能发生过填充的应用中对根据权利要求13所述的物位测量装置(901)的使用。
15.一种利用物位测量装置(901)确定物位的方法，其中所述方法包括以下步骤 向填充材料表面发射出发射信号(1404)；检测与所述发射信号相应的接收信号(1405)；确定所述填充材料表面和所述物位测量装置(901)之间的距离与所述接收信号的信号分量的幅度之间的函数关系(905)，其中所述信号分量被所述填充材料表面反射并被所述物位测量装置(901)接收；产生物位回波的、迄今为止测量到的幅度值的轮廓；借助所述幅度值的所述轮廓，确定所述物位回波在特定位置处的预期幅度。
全文摘要
本发明涉及物位测量装置中的幅度轮廓，尤其涉及用于确定物位与被填充材料表面反射并被物位测量装置接收的信号分量的幅度之间的函数关系的电子单元。以这种方式，可以改善物位确定的准确性。
文档编号G01F23/28GK102338654SQ20111020446
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年7月19日
发明者于尔根·莫策, 克里斯蒂安·霍费雷尔, 卡尔·格里斯鲍姆, 曼努埃尔·考夫曼, 约阿希姆·本茨, 罗兰·韦勒, 马丁·盖泽 申请人:Vega格里沙贝两合公司
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