用于根據傳播時間原理測量料位的方法技術

描述了一種利用根據測量裝置中傳播時間原理工作的料位測量設備(3)來測量容器(1)中的填充物質的料位(L)的方法，其中，在空容器(1)的情況中，發(fā)射到容器(1)中的微波信號(T)的至少一部分經由在容器(1)的底部上的反射而反射回料位測量設備(3)。該方法安全而可靠地檢測空容器(1)的存在。微波信號(T)被發(fā)射到容器(1)中并且其在容器(1)中反射回料位測量設備(3)的部分被接收作為被接收信號(R)。基于被接收信號(R)，推導出回波函數(E(P))，該回波函數把被接收信號(R)的振幅表達為對應于信號的傳播時間或信號在容器中傳播的路徑距離的位置(P)的函數。僅在下列情況下指示空容器(1)的存在：在相應的回波函數(E(P))中未檢測到料位回波(EL)，并且在相應的回波函數(E(P))中在位于先前確定的雙側受限的空回波位置范圍(ΔPempty)中的位置(P)檢測到容器底部回波(EF)，其中，容器底部回波(EF)在空容器(1)的情況中出現在空回波位置(Pempty)處，該空回波位置依賴于容器(1)的形狀和料位測量設備(3)的安裝位置。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用根據測量裝置中傳播時間原理工作的料位測量設備來測量容器中的填充物質的料位的方法，其中，在空容器的情況中，發(fā)射到容器中的微波信號的至少一部分經由在容器的底部上的反射而反射回料位測量設備，其中，料位測量設備將微波信號發(fā)射到容器中并在依賴于信號在容器中傳播的路徑距離的傳播時間之后把信號在容器中反射到料位測量設備的部分作為被接收信號接收回，基于被接收信號推導出回波函數，該回波函數將被接收信號的振幅表達為與信號的傳播時間或其在容器中傳播的路徑距離相對應的位置的函數，并且，基于回波函數，檢測該回波函數是否包含歸因于在填充物質的表面上的反射的料位回波并且該回波函數是否包含歸因于在容器底部上的反射的容器底部回波。
技術介紹
這樣的料位測量方法應用于許多工業(yè)分支中，例如在加工工業(yè)、化學工業(yè)或食品工業(yè)中。通常，料位測量設備安裝在容器上方。在測量操作中，從料位測量設備朝容器中的填充物質發(fā)射微波信號，并且在依賴于信號在容器中傳播的路徑距離的傳播時間之后將信號在容器中反射到料位測量設備的部分作為被接收信號接收回。基于被接收信號，推導出回波函數，該回波函數將被接收信號的振幅表達為位置的函數，該位置對應于信號的傳播時間或信號在容器中傳播的路徑距離。在這種情況下，傳播時間和路徑距離可基于微波信號沿該路徑的傳播速度而彼此轉換。在位于容器中的反射器(例如，填充物質的表面和容器底部的反射器)上的反射在對應于其與料位測量設備的距離的回波函數中的位置處產生在回波函數(在本文中隨后稱為回波)中的局部最大值。為了確定傳播時間，可以使用所有已知的方法，這些方法使得能夠借助于反射的微波測量相對較短的距離。最熟知的實例是脈沖雷達方法和調頻連續(xù)波雷達(FMCW雷達)方法。在脈沖雷達的情況中，短微波發(fā)射脈沖被周期性地發(fā)射到容器中，并在那里被反射，并且在依賴于脈沖傳播的路徑距離的傳播時間之后接收回。在FMCW方法的情況中，連續(xù)地發(fā)射例如以鋸齒函數的方式周期性地線性調頻的微波信號。因此，相對于發(fā)射信號在接收的時點處具有的瞬時頻率，所接收的信號的頻率具有取決于相關聯的微波信號的傳播時間的頻率差。因此，在發(fā)射信號和接收信號之間的頻率差對應于傳播時間并且因此對應于反射表面到料位測量設備的間距，該頻率差可通過將這兩個信號混合并對混合信號的傅立葉光譜進行評估來得到。此外，通過傅立葉變換得到的頻率光譜的光譜線振幅對應于回波振幅。因此，在這種情況下該傅立葉光譜表示回波函數。基于回波函數確定料位回波，該料位回波對應于發(fā)射的信號在填充物質的表面上的反射。在已知的微波傳播速度的情況中，從料位回波的傳播時間直接獲得微波在其路徑上從測量設備到填充物質的表面并返回所經過的路徑距離。基于料位測量設備在容器上方的安裝高度，可以直接計算出所求的料位。在這種情況下，也希望能夠正確而可靠地檢測空容器的存在情況。在空容器的情況下，沒有在填充物質表面上的微波信號的反射。相反，以本文中隨后稱為空距離的到料位測量設備的距離，微波信號到達容器底部的一部分，并且在那里被反射。在空容器的情況中，發(fā)射到容器中的微波信號的至少一部分經由容器底部被反射回料位測量設備，在這樣的測量應用中，回波函數在空容器的情況中有規(guī)律地具有在本文中隨后被指定為容器底部回波的回波，該回波可歸因于在容器底部上的反射。在這樣的情況中，問題在于在空容器的情況中在回波函數中中容器底部回波的位置依賴于料位測量設備的安裝位置和容器的幾何形狀。只有在具有平坦底部的空容器的情況中，發(fā)射的微波信號才直接反射回料位測量設備。在這種情況下，在空容器的情況中，在回波函數內容器底部回波出現在對應于空距離的位置處。相比之下，如果發(fā)射的微波信號在空容器的情況中落在例如容器底部的傾斜或彎曲部分上，則信號對應于其到達該部分的入射角而反射，并且因此只能經由在容器中的其它反射而間接反射回料位測量設備。這里，在空容器的情況中，在容器中反射回到料位測量設備的發(fā)射信號的部分經過依賴于安裝位置且依賴于容器幾何形狀的路徑。在給定情況下，該路徑的長度可以遠大于空距離。為了檢測空容器，目前已經存在應用的方法，其中基于回波函數，首先檢查是否能在空距離內識別料位回波。如果不能識別，則檢查容器底部回波是否出現在超出空距離的回波函數的區(qū)域中。由于取決于容器形式容器底部回波也可出現在明顯大于空距離的位置處，因此通常考慮相對大的距離范圍，該范圍始于對應于空距離的位置且包含對應于到料位測量設備的距離的那些位置，該距離大于空距離。如果在該距離范圍內存在對應回波，則將其識別為容器底部回波，并且料位測量設備報告空容器。然而，當實際存在的填充物質的料位回波臨時不可檢測時，該方法包含不準確的空報告的危險。在該情況下，由于回波函數中存在補充于不可檢測的料位回波的容器底部回波，空容器被指示。例如，當填充物質臨時具有較小介電常數，并且因此在填充物質的表面上僅出現弱反射時，就發(fā)生這種情況。由于其較小振幅，這些弱反射在回波函數中不是明確地可識另O。同樣，填充物質表面上的湍流或表面上的泡沫形成也會導致料位回波不再能在回波函數中識別的結果。此外，當容器中的料位超過其中諸如安裝在容器中的部件的微波反射干擾物所處的高度時，料位回波也可能不再被直接識別。如果料位位于干擾物的高度處，則干擾回波和料位回波疊加在回波函數的相同區(qū)域中，并且因此無法直接區(qū)分彼此。然而，該問題是通過諸如合適的回波跟蹤算法的輔助措施目前可克服的。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用微波料位測量設備測量料位的方法，該設備根據傳播時間原理工作并且安全而可靠地識別空容器的存在。為此，本專利技術在于一種利用根據測量裝置中傳播時間原理工作的料位測量設備來測量容器中的填充物質的料位的方法，其中，在空容器的情況中，發(fā)射到容器中的微波信號的至少一部分經由在容器的底部上的反射而反射回料位測量設備，其中，-料位測量設備將微波信號發(fā)射到容器中并在依賴于信號在容器中傳播的路徑距離的傳播時間之后把信號在容器中反射到料位測量設備的部分作為被接收信號而接收回，-基于被接收信號，推導出回波函數，該回波函數將被接收信號的振幅表達為對應于信號的傳播時間或信號在容器中傳播的路徑距離的位置的函數，-基于回波函數，檢測該回波函數是否包含歸因于在填充物質的表面上的反射的料位回波并且該回波函數是否包含歸因于在容器底部上的反射的容器底部回波，并且-空容器的存在僅在下列情況下被指示在相應的回波函數中，未檢測到料位回波，并且在相應的回波函數中，在容器底部回波位置處檢測到容器底部回波，該容器底部回波位置位于此前確定的雙側受限的空回波位置范圍中，其中，容器底部回波在空容器的情況中出現在空回波位置處，該空回波位置依賴于容器的形狀和料位測量設備的安裝位置。本專利技術的第一進一步發(fā)展涉及一種方法，其中，通過包括下列的步驟確定空回波位置-在其中容器被排空至少一次的時間段內，料位測量設備發(fā)射微波信號到容器中并在依賴于信號在容器中的傳播的路徑距離的傳播時間之后把信號在容器中反射到料位測量設備的部分作為被接收信號而接收回，-基于被接收信號，推導出回波函數，該回波函數將被接收信號的振幅表達為對應于信號的傳播時間或信號在容器中傳播的路徑距離的位置的函數，-基于回波函數，確定可在該回波函數中檢測的容器底部回本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用根據測量裝置中傳播時間原理工作的料位測量設備(3)來測量容器(1)中的填充物質的料位(L)的方法，其中，在空容器(1)的情況中，發(fā)射到所述容器(1)中的微波信號(T)的至少一部分經由在所述容器(1)的底部上的反射而反射回所述料位測量設備(3)，其中所述料位測量設備(3)發(fā)射微波信號(T)至所述容器(1)中并在依賴于該信號在所述容器(1)中傳播的路徑距離的傳播時間之后把該信號在所述容器(1)中反射到所述料位測量設備(3)的部分作為被接收信號(R)而接收回，基于所述被接收信號(R)推導出回波函數(E(P))，所述回波函數把所述被接收信號(R)的振幅表達為與該信號的傳播時間或該信號在所述容器中傳播的路徑距離相對應的位置(P)的函數，基于所述回波函數(E(P))，檢測所述回波函數是否包含歸因于所述填充物質的表面上的反射的料位回波(EL)以及所述回波函數是否包含歸因于容器底部上的反射的容器底部回波(EF)，并且僅在下列情況下指示空容器的存在：在相應的回波函數(E(P))中，未檢測到料位回波(EL)，并且在相應的回波函數(E(P))中，在容器底部回波位置(PF)處檢測到容器底部回波(EF)，所述容器底部回波位置位于所述回波函數(E(P))的先前確定的雙側受限的空回波位置范圍(ΔPempty)中，其中，所述容器底部回波(EF)在空容器(1)的情況下出現在依賴于所述容器(1)的形狀和所述料位測量設備(3)的安裝位置的空回波位置(Pempty)處。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：斯特凡·格倫弗洛，阿列克謝·馬利諾夫斯基，克勞斯·潘克拉茨，
申請(專利權)人：恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司，
類型：發(fā)明
國別省市：