BR102012012680A2

BR102012012680A2 - dispositivo e método de avaliação para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente.

Info

Publication number: BR102012012680A2
Application number: BR102012012680A
Authority: BR
Inventors: Fehrenbach Josef; Griessbaum Karl; Welle Roland
Original assignee: Grieshaber Vega Kg
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2017-04-25
Also published as: CN102798434A; EP2527805B1; US9163971B2; EP2527805A1; US20130118251A1; CN102798434B

Abstract

dispositivo e método de avaliação para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente. a presente invenção refere-se a um aparelho de avaliação (701) e a um método para determinar uma variável característica (d~ l~) para a localização de uma superfície limite (105, 108) em um recipiente (109, 501, 601) conforme descrito, em que um eco múltiplo (207, 209, 405, 611) tendo pelo menos a ordem (n, n~ 1~, n~ 2~) de um é reconhecido em uma curva de eco (204, 427), e em que a variável característica d (d~ l~) para a localização da superfície limite no recipiente é determinada com base na posição (d~ ml1~, d~ ml2~, d~ mb1~) do eco múltiplo e na ordem (n, n~ 1~, n~ 2~) do eco múltiplo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO E MÉTODO DE AVALIAÇÃO PARA DETERMINAR UMA VARIÁVEL CARACTERÍSTICA PARA A LOCALIZAÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE LIMITE EM UM RECIPIENTE".

Referência a Pedidos Relacionados Este pedido reivindica a prioridade da data de depósito do Pedido de Patente Europeu Ne EP 11 167 924.7, depositado em 27 de maio de 2011, cuja descrição encontra-se incorporada ao presente por referência e o Pedido de Patente Provisório Norte Americano Ne 61/490 760, depositado em 27 de maio de 2011, cuja descrição encontra-se incorporada ao presente por referência.

Campo da Técnica A presente invenção refere-se ao campo da tecnologia de medição; especificamente, a presente invenção refere-se ao campo de medição de nível usando métodos de tempo de trânsito. Estão descritos um aparelho de avaliação para um medidor de nível para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite, um método para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente, um meio de memória legível por computador para realizar o método de acordo com a invenção, e um elemento de programa para realizar o método de acordo com a invenção.

Antecedentes Tecnológicos Um medidor de nível tem um sistema eletrônico de avaliação e um sensor de nível. O processamento de sinal ocorre no sistema eletrônico de avaliação. Os sensores de nível que operam de acordo com o método de tempo de trânsito de onda contínua de frequência modulada (FMCW) ou métodos de tempo de trânsito de pulso, sinais, por exemplo, ondas eletromagnéticas ou acústicas, são emitidas na direção de uma superfície de material de enchimento. Um sensor de nível é frequentemente dotado de uma antena para transmissão alvo dos sinais. Após o sinal ser transmitido, o sensor grava a reflexão do sinal emitido como sinais de eco. Os ecos podem ser ocasionados pelas reflexões de um material de enchimento, estruturas dentro do recipiente, e do próprio recipiente. Com base nos sinais de eco detectados, que são frequentemente disponíveis como curvas de eco, o sensor deduz a localização ou a posição de uma superfície ou superfície limite de pelo menos um dos materiais de enchimento presentes no recipiente.

Quando são usadas ondas acústicas ou ópticas, o sinal gerado pelo medidor de nível, em particular o sensor do mesmo, geralmente propa-ga-se livremente na direção da superfície de material de enchimento a ser medida. Em instrumentos que usam ondas de radar para medir a superfície de material de enchimento são consideradas a propagação livre na direção do meio a ser medido bem como a propagação dentro de um condutor oco que conduz ondas de radardo medidor de nível para o meio. Nos instrumentos que operam de acordo com a principal micro-onda guiada, os sinais de frequência alta são conduzidos ao longo de um guia de onda em direção ao meio.

Uma porção dos sinais de chegada, em particular uma porção da energia de sinal, é refletida na superfície do meio ou material a granel a ser medido, ou, em geral na superfície limite a ser medida, e após o tempo de trânsito apropriado retorna para o medidor de nível, onde pode ser detectada peio sensor do medidor dè nível. Os componentes de sinal não refletidos, em particular o componente não refletido de energia contida no sinal, penetram (a) no meio ou no material de enchimento, e se propagam ainda mais nó meio na direção do fundo do recipiente, correspondente às propriedades físicas do meio, 0 fundo do recipiente é geralmente situado Oposto ao medidor de nível. Os sinais que penetram no meio são refletidos no fundo do recipiente da mesma maneira como na superfície (irnite, e após passarem novamente através do meio, e possivelmente através dè uma atmosfera de sobreposição, retomam para o medidor de nível onde podem ser gravados peló sensor do medidor de nível, O medidor de nível recebe os sinais refletidos nos vários locais, e com base nesses sinais determina a distância entre o medidor de nível e o .material de enchimento, de acordo com vários métodos. Q livro de autoria de Peter Devine intitulado Radar Levei Measu- rement: the User s Guide, ISBN 0-9538920-0-X» descreve o principal projeto de sensores de nível de radar. A publicação DE 10 2004 052 110 A1 descreve um método para medir um nível de énúhirriento no qual, com base em pelo menos uma propriedade de um eco, tal como urna mudança no tempo de trânsito, é determinada uma variável característica, com base na qual o eco é classificado. A publicação DE 10 2006 019191 descreve um método para determinar e monitoiar um nível de enchimento em um recipiente. A publicação WO 2010/071564 A1 descreve impedâncias de referência em posi^es conhecidas em um guia de onda para refletir uma porção de um sinal eletromagnético. A publicação US 2008/0060431 descreve a determinação de um nível de enchimento via uma reflexão de fundo se a distância do fundo for conhecida. A publicação DE 198 24 267 A1 descreve um método para reconhecer ecos úteis e ecos falsos, nos quais é determinada uma medição de velocidade para ecos individuais, e as medições de velocidade para vários ecos são comparadas para usar o resultado da comparação na avaliação de eco.. A publicação US 5.438.867 descreve um método para medir um nível de um líquido em um recipiente, no qual um sinal falso, em particular um sinal refletido no fundo, é filtrado ou considerado de óütro modo pela técnica de medição. A publicação WO 03/016835 descreve um método para avaliar os sinais de medição pela comparação de uma curva de medição para os dados desinal de referencia. A publicação WO 2009/037000 descreve o rastreio de ecos u-sando um método derastreamento. A publicação EP 2 166 320 A2 descreve o uso de uma reflexão de um modo mais alto para avaliar a posição de uma reflexão de um modo principal.

Contudo, nenhum desses documentos descreve medição efici- ente de um local de uma interface* Sumário da invenção A invenção refere-se a uma matéria objeto que tem as características das reivindicações independentes, Os refinamentos da invenção resultam das reivindicações dependentes e da descrição a seguir. SãO:vde$òritOS:/Um;aparelrio de avaliação para um medidor de nível para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente, um método para determinar uma variável Característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente, um meio de memória legível por computador, no qual um programa para realizar um método, de acordo com a invenção, é armazenado, e um elemento de programa para realizar o método de acordo com a invenção.

De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho de avaJÍação;: para um medidor de nível para detemiinaruma variável característica para a localização de uma superfície limite erii um recipiente. O aparelho de avaliação tem um dispositivo de avaliação de curva de eco para receber e avaliar uma curva de eco. O aparelho de avaliação é também dotado de um dispositivo dê saída paria fornecer a variável característica para a localização da interface. Em um exemplo, o aparelho de avaliação pode ter um dispositivo de entrada para inserir parâmetros ambientais. O dispositivo de entrada pode ser projetado para uma unidade de determinação de parâmetro e determinar automaticamente pelo menos uma porção dos parâmetros.

De acordo com um aspecto, a variável característica pode ser uma medição para a posição de eco e/ou para a localização da superfície limite. Em particular, a variável característica pode ser a posição de eco, por exemplo expressa como uma distância física ou distância elétrica em cada caso de uma superfície de referência. O dispositivo dê salda é conectado a um dispositivo de avaliação de curva de eco. Além disso, um dispositivo de avaliação de curva de éco é configurado para reconhecer pelo menos um eco múltiplo na curva de eco e para determinar a posição de pelo menos um eco múltiplo, bem como para determinar a ordem do eco múltiplo. O eco múltiplo que deve ser reconheei-do tem pelo menos a ordem de um. Portanto, o eco múltiplo, que é usado no aparelho de avaliação como a base para determinar a variável característica para o local da superfície limite, pôde sêr pelo menos um eco múltiplo de printeira ordem ou um mais alto do que o eco múltiplo de primeira ordem. Erri outras palavras, o dispositivo de avaliação de curva de eco pode possivelmente não considerar ecos de ordem zero. O dispositivo de avaliação de curva de eco é também configurado para determinar a variável característica para o local da superfície limite no recipiente, com base na posição do eco múltiplo e a ordem determinada desse eco múltiplo, e, se presente, o parâmetro ambiental fornecido ou os parâmetros ambientais fornecidos. Essa determinação da variável característica dos parâmetros determinados e/ou inseridos pode ser realizada por .computação. As variáveis características determinadas podem ser fornecidas para o dispositivo de saída para processamento adicional.

Em outro exemplo da presente invenção, a variável característica para o local da superfície limite pode ser fornecida como um valor característico de eco, com a condição de que o valor característico de etxj spja associado ao eco múltiplo. Portanto, pode ter sido determinado para o valor característico de eco que p valor característico do eco seja associado ao eco múltiplo. Tal valor característico de eco de um eco múltiplo pode ser, por e-xemplo, uma distância dè urna posição de referência, um começo e um fim de um eco múltiplo, a amplitude de um eco múltiplo, ou também a posição aproximada de um eco múltiplo, © valor característico do eco pode ser usado para medir um eco por um dispositivo de medição existente, que é capaz de fazer uma suposição para obter um valor característico do eco filtrado de acordo com o critério de eco múltiplo que é pelo menos da primeira ordem.

De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, é fornecido um método para determinar uma variável característica para o local de uma superfície limite em um recipiente. Esse método compreende receber uma curva de eco, reconhecer um eco múltiplo na curva de eco, e determinar a posição do eco múltiplo e determinar a ordem deste eco múltí- pio. Em um exemplo, o método pode compreender a entrada de parâmetros ambientais. O eco múltiplo determinado é pelo menos dâ primeira ordem, de maneira que ps ecqs múltiplos de ordem mais inferior do que a primeira ordem, por exemplo, ecos múltiplos de ordem zero, não são considerados, são filtrados, ou são descarregados. A variável característica para a localização da superfície limite no recipiente, cuja variável característica pode ser fornecida subsequentemente, é determinada com base na posição determinada do eco múltiplo e a ordem determinada do eco múltiplo, bem como o parâmetro ambiental ou uma pluralidade de parâmetros ambientais inseridos é/bu aprendidos.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um meio de memória legível por computador no qual é armazenado um programa, que, quando executado em um processador, executa o método para determinar uma variável característica para a localização de uma interface em um recipiente.

Um meio de memória legível por computador pode ser um chip de memória, um CD, ou um DVD, ou também uma rede de computador, da qual pode ser recuperado o programa armazenado.

Ainda de acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um elemento de programa que, quando executado ém um processador, realiza o método para determinar uma variável caracteristíca para a localização de uma superfície limite em um recipiente.

Um eco múltiplo pode ser um sinal refletido que, antes de ser recebido, foi refletido pelo menos uma yezem uma superfície de teto. A superfície de teto pode ser situada essenciairnente oposta à superfície limite cuja localização deva ser determinada. Em outras palavras, a superfície de teto pode ser situada na direção de propagação, com relação à superfície limite, dos sinais refletidos da superfície limite. Se a superfície de teto for uma cobertura de recipiente, o sensor, isto é, o transmissor e/ou o receptor do sinal, pode ser situado na região da superfície de teto. A superfície de teto pode ser situada em oposição a uma superfície de fundo do recipiente.

Um eco múltiplo pode sertambém r^rido (^mo um eco distri- buidor. A ordem do eco múltiplo pode corresponder a um número de reflexões na superfície de teto. A ordem de um eco múltiplo pode também corresponder ao número de reflexões de sinal emitido em uma superfície média ou superfície limite de um material de enchimento para ser medido em um recipiente, reduzido pelo valor 1. Ao contrário de um eco múltiplo misto, um eco múltiplo que é considerado pelo método descrito ou o aparelho descrito pode ter sido tempos múltiplos refletidos essencialmente na mesma superfície limite. Para ecos múltiplos reconhecidos, o dispositivo de avaliação de curva de eco pode, portanto, ser configurado para estabelecer que os ecos múltiplos tenham sido refletidos essencialmente da mesma interface.

Um eco múltiplo de ordem zero pode ser referido como um eco direto ou eco principal, embora um eco múltiplo de ordem mais alta do que zero possa ser referido como um eco indireto. Como o método descrito e o aparelho descrito podem considerar essencialmente apenas os ecos múltiplos de ordem mais alta do que zero, o método e o aparelho aqui descritos podem ser usados para medir indiretamente a posição de uma superfície de material de enchimento por uma superfície limite. Contudo, a medição indireta pode ser também combinada com uma medição direta, por exemplo, quando são comparados os resultados obtidos a partir dos dois métodos.

Um material de enchimento (carga de enchimento) pode ser o material que é preenchido em um recipiente e que forma uma superfície de reflexão dentro do recipiente. O material de enchimento pode ser um material fluido, um gás ou um material a granel (sólido a granel).

Uma curva de eco, um diagrama de eco ou um diagrama de reflexão pode representar a variação com o tempo dos sinais recebidos que tenham sido produzidos pelos sinais emitidos como o resultado das reflexões em vários refletores. Um diagrama de tempo é uma forma de representação e avaliação dessas reflexões. Os ecos, que podem ser aferidos usando vários métodos, podem ser visíveis como picos ou elevações no diagrama de tempo. A determinação de sinais relevantes pode envolver determinar a pluralidade de picos na curva de eco de maneira que seja possível concluir qual dos sinais de eco recebidos corresponde ao nível de enchimento e não seja ocasionado por interferências. O aparelho de avaliação pode ter uma interface de entrada para receber a curva de eco, e o aparelho de avaliação, em particular o dispositivo de saída do mesmo, pode ter uma interface de saída para fornecer a variável característica determinada para a localização da superfície limite.

Essas interfaces podem ser interfaces padronizadas na tecnologia de medição que opera, por exemplo, de acordo com o padrão de circuito inter-integrado (l2C), padrão HART, padrão de barramento de campo, padrão Profibus, padrão RS232, ou padrão de barramento serial universal (USB). A presença de interfaces padrão de tecnologia de medição também permite que o aparelho de avaliação seja configurado para expandir um dispositivo de medição existente, em particular um medidor de nível existente, ou dispositivo de campo, com funcionalidade apropriada para determinar indiretamente uma variável característica para a localização da superfície limite em um recipiente. O aparelho de avaliação pode assim ser também proporcionado como um kit de retroajuste para medidores de nível existentes.

De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, o dispositivo de avaliação de curva de eco pode ser configurado para determinar um eco múltiplo adicional, e sua posição bem como sua ordem, com base na curva de eco.

Além disso, o dispositivo de avaliação de curva de eco pode ser configurado para determinar as variáveis características para a localização da superfície limite no recipiente pela ligação da posição do eco múltiplo adicional e a ordem do eco múltiplo adicional com a posição do eco múltiplo e a ordem do eco múltiplo, e para fornecer o mesmo por meio do dispositivo de saída.

Na determinação do eco múltiplo adicional, em um exemplo, pode-se assegurar que ambos os ecos múltiplos foram refletidos da mesma superfície limite. A determinação da variável característica procurada pode avaliar duas reflexões múltiplas diferentes de uma ordem mais alta do que zero em combinação com a ordem encontrada pode permitir constatação da variável característica usando valores de distância elétrica, evitando assim a necessidade de determinação dos valores de distância física. Desse modo, pode ser evitada determinação da curva de eco inteiramente compensada usando os valores de distância física.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, pode ser envolvida pelo menos uma superfície na criação de pelo menos um eco múltiplo, a superfície sendo selecionada do grupo de superfícies composto de uma superfície limite, uma superfície limite adicional, uma superfície limite entre pelo menos dois materiais de enchimento diferentes, e uma superfície de fundo.

Como todas as superfícies limites que podem se formar dentro de um recipiente podem ser usadas para a determinação de localização, a computação pode não depender dos ecos de identificação que se originam diretamente de uma superfície de material de enchimento. Pode ser então essencialmente suficiente assegurar que os ecos usados para a determinação tenham origem na mesma superfície. A ordem do eco múltiplo adicional pode ser mais alta do que do eco múltiplo. O eco múltiplo e o eco múltiplo adicional podem se originar do mesmo sinal emitido, e das reflexões na mesma superfície limite.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o dispositivo de avaliação de curva de eco pode considerar pelo menos um parâmetro ambiental na determinação da variável característica para a localização da superfície limite. O pelo menos um parâmetro ambiental pode ser selecionado de um grupo de parâmetros ambientais compostos de [i] penmissividade relativa de um material de enchimento, [ii] a permissividade relativa de um material de enchimento [iii] a permissividade relativa de uma atmosfera so-brejacente, [iv] a permeabilidade relativa de uma atmosfera sobrejacente, [v] a permissividade relativa de um material de enchimento adicional, [vi] a permeabilidade relativa de um material de enchimento adicional, [vii] uma extensão de eixo abaulado, [viií] uma extensão de eixo abaulado negativa, [ix] uma altura de recipiente em uma distância de um sensor a partir de um teto de sala.

Pode ser fornecido um dispositivo de entrada no aparelho de avaliação para inserir o parâmetro ambiental, A inserção do parâmetro ambiental ou dos parâmetros ambientais múltiplos pode fornecer as condições limites físicas que descrevem o estado no recipiente. Em particular, o parâmetro ambiental pode descrever a geometria do recipiente, o local de um sensor, e as propriedades materiais dos materiais através dos quais os passos de sinal emitido, bem como a geometria dos materiais.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o aparelho de avaliação pode ter um dispositivo de determinação de parâmetro para determinar pelo menos um parâmetro ambiental. O dispositivo de determinação de parâmetro, em uma maneira de autoaprendizagem e determina automaticamente o pelo menos um parâmetro ambiental, por exemplo, a altura do recipiente, a altura do eixo da cúpula, ou a extensão do eixo abaulado negativo, bem como as propriedades materiais tais como a permeabilidade relativa ou a permissividade relativa do material de enchimento. O dispositivo de determinação de parâmetro pode, por exemplo, ser um sensor que é adicionalmente conectado ao medidor de nível ou ao aparelho de avaliação. O dispositivo de entrada pode compreender o dispositivo de determinação de parâmetro. O dispositivo de determinação de parâmetro pode permitir a determinação automática de pelo menos um parâmetro ambiental. Se tal dispositivo de determinação de parâmetro não estiver presente, o pelo menos um parâmetro ambiental pode ser inserido manualmente, por exemplo, usando um teclado, botão de pressão, um computador ou um dispositivo portátil.

Ainda de acordo com outro aspecto da presente invenção, o dispositivo de avaliação pode ter um dispositivo de rastreamento para rastrear um eco através de múltiplos ciclos de medição, Um ciclo de medição pode ser o intervalo de tempo sobre o qual é determinada uma curva de eco. Pode ser então obtida uma sequência de curvas de eco individuais ao longo de eixo geométrico de tempo.

O dispositivo de rastreamento pode registrar, armazenar, e/ou exibir múltiplas curvas de eco ou ecos sobre múltiplos ciclos de medição. O desaparecimento, emergência e/ou cruzamento de um eco através de outro pode ser determinado pelo rastreamento de um eco sobre vários ciclos de medição.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o dispositivo de saída pode ter pelo menos uma interface para fornecer um sinal, o sinal sendo configurado para exibir um parâmetro de qualidade tal como uma perda de eco, a qualidade de uma medição, a significância de uma medição, e/ou o tipo de eco múltiplo reconhecido.

Por meio dessa interface é possível, por exemplo, informar um medidor de nível da qualidade do valor característico determinado. O medidor de nível pode sucessivamente exibir essa qualidade em um dispositivo de vídeo, por exemplo. O dispositivo de avaliação pode ser usado em situações nas quais nenhum resultado é obtido usando outros métodos de avaliação, tais como a determinação de ecos diretos. Tal dispositivo de avaliação pode ser fornecido para notificar um usuário da presença de tal situação, e informar o usuário que o medidor de nível está usando o dispositivo de avaliação proposto especificamente para determinar a localização da superfície limite.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, pode ser descrito um medidor de nível que detecta uma curva de eco de acordo com o princípio da medição do tempo de trânsito. O medidor de nível pode ter um aparelho de avaliação para determinar uma variável característica para uma localização de uma interface em um recipiente de acordo com a invenção. O medidor de nível pode ser configurado para transmitir a curva de eco detectada para o aparelho de avaliação para obter uma variável característica para a localização de uma interface, o medidor de nível pode ser também configurado para determinar um nível de enchimento com base na variável característica para a localização da interface que é obtida do aparelho de avaliação.

De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, o medidor de nível tem pelo menos um aparelho de avaliação adicional para determinar uma variável característica adicional para a localização da super- fície limite do nível de enchimento, a operação do aparelho de avaliação adicional em combinação com o aparelho de avaliação de acordo com a invenção, que determina e avalia os múltiplos ecos que estejam presentes. O aparelho de avaliação adicional pode usar um método para determinar a localização da superfície limite cujo método é diferente da determinação dos múltiplos ecos.

Esse medidor de nível que tem múltiplos dispositivos de avaliação pode compreender um dispositivo de decisão. O aparelho de avaliação e cada um do pelo menos um aparelho de avaliação adicional podem usar um princípio diferente para determinar o valor característico específico ou variável característica para a localização da superfície limite. O dispositivo de decisão pode ser conectado ao aparelho de avaliação e a cada um do pelo menos um aparelho de avaliação adicional. O dispositivo de decisão pode ser configurado para obter do aparelho de avaliação as variáveis características determinadas para a localização da superfície limite. Em vez de múltiplos aparelhos de avaliação separados, de acordo com outro aspecto da presente invenção o aparelho de avaliação de acordo com a invenção pode determinar a variável característica de acordo com princípios diferentes, e retransmitir os resultados separadamente para o dispositivo de decisão. O aparelho de avaliação pode usar diferentes princípios em uma sequência predefinida que, é controlada por um dispositivo de decisão. Contudo, em um exemplo, o aparelho de decisão ou dispositivo de decisão pode também determinar o princípio de medição particular que obtém essencialmente o melhor resultado, e usa esse resultado para determinar a localização da superfície limite.

Em um exemplo, pode ser provido um medidor de nível limite que compreende essencialmente apenas o aparelho de avaliação de acordo com a invenção, e que desse modo usa o reconhecimento de ecos múltiplos para determinar o nível de enchimento ou o nível limite.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o aparelho de avaliação individual pode retransmitir para o medidor de nível um parâmetro de qualidade, um sinal, ou um vídeo para a visibilidade de um eco, usando o aparelho de avaliação particular. Por meio de tal sinal, o aparelho de avaliação particular é capaz de comunicar se um eco foi reconhecido, isto é, se um eco é visível, de acordo com o principio que usa. A qualidade do resultado, isto é, a confiabilidade do resultado determinado, determinado pelo aparelho de avaliação particular também pode ser comunicado. O dispositivo de decisão pode usar a informação comunicada através de tal sinal para priorizar as variáveis características determinadas do aparelho de avaliação. Portanto, o dispositivo de decisão é configurado para selecionar pelo menos um do aparelho de avaliação, e para determinar o nível de enchimento com base na variável característica proporcionada pelo aparelho de avaliação selecionado. Contudo, o aparelho de avaliação pode também ser priorizado de acordo com um critério predefinido, de maneira que a variável característica fornecida por um determinado aparelho de avaliação seja preferida sobre uma variável característica fornecida por outro aparelho de avaliação se o primeiro parâmetro nomeado estiver disponível, isto é, se o eco determinado pelo método fornecido pelo aparelho de avaliação for visível. A priorização pode assim ser ajustada pela sequência de consulta do aparelho de avaliação. Alternativamente, além de tal processamento linear, é concebível o processamento paralelo.

Dependendo da qualidade dos dados que estejam presentes, pode ser usado um aparelho de avaliação adicional ou diferente para permitir a distribuição de um bom resultado de medição do medidor de nível. As medições de acordo com vários princípios podem ser também realizadas para a verificação e para condução de verificação de plausibilidade de resultados de medição.

A precisão de uma medição de nível para recipientes quase completamente cheios pode ser aumentada pela avaliação de uma reflexão múltipla que se origina da superfície de material de enchimento. Além disso, a precisão da medição de nível pode ser aumentada quando estiverem presentes as reflexões de interferência no recipiente. A precisão da medição de nível para um recipiente quase vazio pode ser aumentada pela medição indireta de uma reflexão múltipla que pode se originar do fundo do recipiente. O dispositivo de decisão pode ser configurado para reconhecer a situação particular que está presente e para selecionar o método de medição apropriado.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o dispositivo de decisão pode ser configurado para indicar a qualidade para determinar o nível de enchimento. Por exemplo, pode ser fornecido um aparelho de vídeo no medidor de nível, no qual um valor digital ou um valor analógico, por exemplo, um sinal luminoso, informa um usuário do medidor de nível concernente à qualidade da posição determinada do nível de enchimento. Para esse fim, o medidor de nível pode avaliar os parâmetros de qualidade fornecidos para o aparelho de avaliação pelo dispositivo de avaliação de eco.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção o método para a medição de nível detecta a curva de eco pela realização de uma medição de tempo de trânsito, e determina uma variável característica para a localização de uma superfície limite no recipiente pela avaliação da curva de eco detectada, usando o método para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite. Além disso, o nível de enchimento é determinado com base na variável característica para a localização de uma superfície limite. Os valores de sinal podem ser convertidos para determinar a localização da superfície limite.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o método para a medição de nível pode compreender fornecer pelo menos um método adicional para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente. Os vários métodos podem usar princípios diferentes para determinar a variável característica para a localização da superfície limite. O método particular que é apropriado para ser selecionado, e o nível de enchimento pode ser determinado com base na variável característica para a localização da superfície limite, usando o método selecionado.

Os princípios diferentes para os métodos podem representar a medição direta da superfície limite, a medição de uma superfície limite adicional, ou a medição de um eco de fundo.

Um aspecto adicional da presente invenção pode ser visto em um medidor de nível fornecido para determinar a posição de um nível de enchimento e/ou de uma camada de separação em um recipiente, o medidor de nível tendo um dispositivo de detecção de curva de eco para detectar pelo menos uma curva de eco, que descreve as condições de reflexão ao longo de uma distância do medidor de nível para o recipiente e de volta. O dispositivo de detecção de curva de eco pode ter um sensor. O medidor de nível pode ser também dotado de um aparelho de avaliação para avaliar a pelo menos uma curva de eco, o dispositivo de avaliação identificando pelo menos um eco na curva de eco, e esse pelo menos um eco sendo refletido, ao longo de uma distância do medidor de nível para o recipiente e de volta, pelo menos duas vezes na mesma superfície limite de pelo menos um material de enchimento contido no recipiente. Além disso, o medidor de nível pode ter um dispositivo de medição para determinar a posição de um nível de enchimento e/ou de uma camada de separação em um recipiente, a posição de um nível de enchimento e/ou de uma camada de separação no recipiente sendo apurado matematicamente da posição do pelo menos um eco identificado para determinar a posição.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, a superfície limite do pelo menos um material de enchimento contido no recipiente pode ser representado pela superfície do material de enchimento mais elevado com respeito à atmosfera de sobreposição.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, a superfície limite do pelo menos um material de enchimento contido no recipiente pode ser representada por uma camada de separação entre dois materiais de enchimento diferentes no recipiente.

Ainda de acordo com outro aspecto da presente invenção, a superfície limite do pelo menos um material de enchimento contido no recipiente pode ser representada pelo fundo do recipiente.

Salienta-se que aspectos diferentes da invenção foram descritos com referência às matérias objeto diferentes. Especificamente, alguns aspectos foram descritos com referência às reivindicações de dispositivo, embora tenham sido descritos outros aspectos com referência às reivindicações dos métodos. Contudo, aquele versado na técnica pode inferir da descrição precedente e da descrição que segue que, a menos que declarado de outra maneira, além de qualquer combinação de características que pertençam a uma categoria das matérias, qualquer combinação de características que se refiram às diferentes categorias das matérias é considerado como sendo descrito pelo presente texto. Em particular, combinações de características de reivindicações de dispositivo e características de reivindicações de método são consideradas como descritas.

Breve Descrição das figuras As modalidades exemplificativas adicionais da presente invenção estão descritas abaixo com referência às figuras. A figura 1 ilustra uma disposição de um medidor de nível em um recipiente para melhor compreensão da presente invenção. A figura 2 ilustra três escaladas diferentes de uma curva de eco para o processamento de sinal de eco para melhor compreensão da presente invenção. A figura 3 ilustra uma disposição para medição de nível, junto com uma curva de eco, para determinar indiretamente um nível de enchimento para melhor compreensão da presente invenção. A figura 4 ilustra uma disposição para medição de nível, junto com uma curva de eco dotada de uma pluralidade de ecos múltiplos, de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção. A figura 5 ilustra uma disposição para medição de nível, junto com uma curva de eco, em um recipiente que tenha um eixo de domo instalado de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção. A figura 6 ilustra um arranjo para medição de nível, junto com uma curva de eco, em recipiente aberto de acordo com uma modalidade e-xemplificativa da presente invenção. A figura 7 ilustra um diagrama em bloco de um medidor de nível de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção. A figura 8 ilustra um fluxograma para um método para medição de nível de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente inven- ção. A figura 9 ilustra um fluxograma para um método para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Exemplificativas As ilustrações das figuras são esquemáticas e não em escala. São usadas as mesmas referências numéricas para elementos idênticos ou correspondentes na descrição que segue das figuras 1 a 9. A presente invenção pode ser usada para determinar a posição de uma superfície de material de enchimento na medição de níveis ou distâncias de enchimento de todos os tipos. A distância do material de enchimento determinada com o uso do aparelho de avaliação, o método, ou o medidor de nível pode ser proporcionado em forma analógica, por exemplo, através de uma interface 4...20 mA, ou também na forma digital, por exemplo, através de um barramento de campo. Para o fornecimento, pode ser usada uma interface externa, através da qual podem ter acesso dispositivos externos adicionais, fora do aparelho de avaliação para a variável característica para a localização da camada de separação ou camada limite. Por exemplo, pode ser fornecida a distância da camada de separação de um medidor de nível ou de uma superfície de referência. Em outras palavras, a variável característica fornecida pode ser retransmitida para outro dispositivo para processamento adicional.

Para a medição de nível em um recipiente, no caminho do medidor de nível para a superfície de material de enchimento de um material de enchimento formado por um meio, o sinal usado para a medição pode mover-se na região de influencia de um meio adicional, que pode ser referido como um meio de sobreposição. Esse meio de sobreposição é situado entre o medidor de nível e a superfície do meio a ser medido, e é geralmente formado por uma atmosfera líquida ou gasosa.

Frequentemente, o ar está presente acima do meio a ser medido, embora o próprio meio seja um material fluido ou a granel. Como a pro- pagação das ondas eletromagnéticas no ar difere apenas de modo insignificante da propagação de um vácuo, essencialmente não são necessárias correções especiais dos sinais que são refletidos através do ar e de volta para o medidor de nível do material de enchimento, isto é, do meio a ser medido, das estruturas dentro do recipiente, e do próprio recipiente.

Nos recipientes de processo na indústria química, podem ocorrer vários gases químicos e misturas de gases, por exemplo, como meio de sobreposição. Dependendo das propriedades físicas desses gases ou misturas de gás, as propriedades de propagação das ondas eletromagnéticas são alteradas comparadas à propagação em um vácuo ou no ar.

Por uma questão de simplicidade, o comentário que se segue concentra-se essencialmente na aplicação que ocorre frequentemente de um único meio ou material de enchimento a ser medido em um recipiente. Sem limitar a generalidade, as considerações declaradas para esse caso podem ser aplicadas à aplicação usando dois ou mais meios diferentes ou materiais de enchimento em um recipiente. Com relação a uma medição de camada de separação, a posição de uma superfície de material de enchimento pode ser também em particular a posição de uma camada de separação entre dois meios de camada diferentes ou materiais de enchimento em um recipiente, que é essencialmente idêntica à posição da superfície de material de enchimento no fundo, ou dos dois materiais ou meios de enchimento, o mais próximo do fundo.

Foram desenvolvidos vários métodos para a medição de nível, de acordo com a qual pode ser determinada a posição de uma superfície de material de enchimento em um recipiente. A figura 1 ilustra uma disposição de uma medição de nível para melhor compreensão da presente invenção. O recipiente 109 é enchido com um líquido 106 até uma altura de enchimento de - di_. A distância do líqui-do106 do teto do recipiente 120 é designada por dL, e a distância do teto do recipiente 120 para o fundo do recipiente 108 é designada por de. O teto do recipiente representa uma superfície de referência geral da qual os sinais são emitidos e na qual são recebidos os sinais refletidos. A superfície de referência pode ser uma superfície na qual esteja presente o sensor de nível. A superfície de referência pode, portanto, estar situada em uma região de uma disposição de medição, começando na qual está presente um sinal refletido na forma eletrônica, e começando na qual tem início o processamento de sinal. O espaço 107 acima do líquido 106, isto é, o espaço entre o teto do recipiente 120 e a superfície líquida 105, é enchido com ar, por exemplo. No presente exemplo da figura 1, o líquido 106 é coberto com ar como meio de sobreposição.

Com o auxílio de uma unidade de frequência alta 102, o medidor de nível 101 gera um pulso eletromagnético 103, e acopla o pulso eletromagnético em uma antena adequada 104, quando então esse pulso propaga-se aproximadamente em uma velocidade de luz na direção da superfície de material de enchimento 105 a ser medida. A velocidade essencialmente exata dentro do meio de sobreposição resulta de: (D em que c» éa velocidade da luz em vácuo, éa permissividade relativa do meio de sobreposição, e é a permeabilidade relativa do meio de sobreposição. A velocidade exata ou real, portanto, considera a alteração na velocidade da luz em um vácuo no meio de sobreposição 107. A superfície de material de enchimento 105 reflete pelo menos uma porção da energia do sinal de chegada, na qual o componente de sinal refletido propaga-se de volta para o medidor de nível 101. O componente do sinal não refletido penetra no líquido 106, e propaga-se no mesmo em uma velocidade muito reduzida na direção do fundo do recipiente 108. A velocidade cm da onda eletromagnética 103 dentro do líquido 106 é especificada pelas propriedades do material do líquido 106: (2) em que co éa velocidade da luz em um vácuo, ε** é a permissividade relativa do líquido, e “Méa permeabilidade relativa do líquido. O componente de sinal remanescente é do mesmo modo refletido no fundo 108 do recipiente 109, e após um tempo de trânsito apropriado retorna para o medidor de nível 101. Os sinais de chegada são recebidos no medidor de nível com o auxílio de um sensor, preparado usando a unidade de frequência alta 102, e de preferência transformado em uma variação de frequência intermediária de frequência baixa (IF). Em uma modalidade, os sinais podem ser desenhados como uma curva analógica ou curva de eco analógica durante um determinado intervalo de tempo. Esse intervalo de tempo determina um ciclo de medição. Com o auxílio de uma unidade conversora analógica - digital 110, as curvas de eco analógicas fornecidas pela unidade de frequência alta 102 são digitalizadas e fornecidas para um aparelho de avaliação 111.

Os componentes supracitados que são usados para fornecer uma curva de eco digitalizada, isto é, em particular a unidade de frequência alta102 e a unidade conversora analógica - digital 110 podem, por exemplo, definir um dispositivo de detecção de curva de eco 102, 110 de um medidor de nível 101.

Na determinação de valores característicos de eco, por exemplo, o local de um eco, pode ser feita uma distinção entre uma determinação aproximada e uma determinação distinta. Na determinação aproximada, essencialmente apenas um local aproximado de um eco pode ser possivelmente de interesse. Os valores determinados aproximadamente podem ser usados para rápidas verificações de plausibilidade. Uma determinação aproximada pode ser realizada em energia de computação reduzida. Tão logo um local preciso ou exato seja de interesse, pode ser realizada uma determinação distinta, e pode ser determinado um local essencialmente exato. A precisão de uma posição de eco determinada aproximadamente pode ser menor do que a precisão de uma posição de eco determinada precisamente. Por outro lado, a velocidade de determinação para uma posição de eco exata pode ser mais baixa do que a velocidade de determinação para uma posição de eco aproximada. O aparelho de avaliação 111 analisa a curva de eco digitalizada, e com base no eco contido na mesma, de acordo com vários métodos de avaliação de eco determina o eco que tenha sido gerado diretamente pela reflexão na superfície de material de enchimento 105. Além disso, o apare- Iho de avaliação 111, que no presente exemplo pode ser também usado como um dispositivo de medição 111 ou dispositivo de aferição 111, determina a distância elétrica exata desse eco dentro dos limites de precisão de medição. Além disso, a distância elétrica determinada do eco é corrigida de maneira que as influências do meio de sobreposição 107 na propagação das ondas eletromagnéticas sejam compensadas, permitindo assim que sejam fornecidos os valores de distância física. A distância compensada do material de enchimento que é computada dessa maneira é entregue a um dispositivo de saída 112, que também processa o valor determinado de acordo com as especificações do usuário, por exemplo, por linearização, correção de deslocamento, ou conversão para a altura de enchimento ~~ - O valor medido processado é fornecido para fora para uma interface de comunicação externa 113. Pode ser usada qualquer interface estabelecida, em particular interfaces de corrente 4...20 mA, barramentos de campo industrial tal T como HART, Profibus, Fieldbus Foundation (FF), * ou também interfaces de computador tais como RS232, RS485, USB, Ethernet e FireWire. A figura 2 ilustra três etapas em detalhes que são usadas no escopo do processamento de sinal de eco no dispositivo de avaliação 111 para compensar as influências de vários meios.

Essas etapas correspondem a três progressões de curva das curvas de eco. A curva 201 ilustra a curva de eco digitalizada 204 detectada pela unidade conversora de analógica para digital 110 durante o tempo t. E particular, a progressão de curva ilustra uma curva de eco durante um ciclo de medição. A curva 201 ilustra as amplitudes de sinal registradas em dB sobre uma escala de tempo t. A curva de eco 201 inicialmente contém o componente do pulso transmissor 205, também referido como toque de antena 205, refletido dentro da antena. Pouco tempo depois no ponto no tempo ^l, é detectado um primeiro eco 206 que é ocasionado pela reflexão dos componentes de sinal na superfície limite 105, a superfície de separação 105, na superfície 105 do meio 106 no recipiente. Um eco adicional 207 resulta como o primeiro eco múltiplo do eco de material de enchimento 206, e é detectado no ponto no tempo tML- Os componentes de sinal que penetram no meio 106 são refletidos no fundo do recipiente 108 após passar através do material de enchimento 106, e gera um eco adicional 208 dentro da curva de eco 204, Esse eco de fundo 208 é detectado no ponto no tempo B - Além disso, pode ser detectado um eco múltiplo 209 do eco de fundo no ponto no tempo: tMB · A curva dependente de tempo 201 é transformada em uma curva dependente de distância 202 em uma primeira etapa de processamento. Durante essa transformação é presumido que a curva detectada foi essencialmente formada devido à propagação em um vácuo. A ordenada da ilustração 201 é convertida em um eixo de distância, por exemplo, tendo unidades de m, pela multiplicação pela velocidade da luz em um vácuo. Além disso, pelo estabelecimento de um deslocamento, o eco 205 ocasionado pela antena 104 adquire o valor de distância 0 m. Além disso, os valores de distância são multiplicados por um fator de 0,5 para eliminar o caminho duplo para a superfície de material de enchimento 105 e de volta. A segunda ilustração 202 ilustra a curva de eco 210 como uma função da distância elétrica D. A distância elétrica corresponde a uma metade da distância percorrida por uma onda eletromagnética em um vácuo em um determinado período de tempo. A distância elétrica essencialmente não considera nenhuma influência de um meio que pode possivelmente resultar em propagação mais lenta das ondas eletromagnéticas. A curva 202, portanto, representa uma curva de eco que é compensada, mas que é referida para locais.

No presente texto, as distâncias elétricas são indicadas pela letra maiuscula D, enquanto as distâncias físicas, que podem ser medidas diretamente no recipiente para fins de verificação são indicadas pela letra minúscula d.

Além disso, pode ser possível compensar totalmente a curva de eco 210 para considerar a velocidade de propagação de diferença em vários meios. A terceira ilustração 203 mostra uma curva de eco totalmente compensada 211. Para obter uma ilustração dos ecos acima da distância física, no presente caso é considerada a influência de um meio de sobreposição 107 na região entre os locais Oe ^ da curva 202. O local 0 pode dizer respeito à superfície de referência 120, ou a um ponto zero da medição que é especificado e inserido pelo cliente. Esse ponto zero pode ser fornecido como um parâmetro ambiental, por exemplo. A informação de distância elétrica Uf na abscissa que é entre 0 e L é convertida em informação de distância física de acordo com a seguinte relação: (3) Como εί e para ar correspondem ao valor 1 em uma boa aproximação, no presente exemplo essencialmente não é necessária nenhuma correção para esse segmento de 0 a . Contudo, a informação de distância elétrica na abscissa igual a ou maior do que (distância elétrica da superfície de material de enchimento 105) é convertida em informação de distância física de acordo com a seguinte relação: (4) Finalmente, a terceira ilustração 203 da curva de eco mostra a J| curva corrigida ou curva totalmente compensada. A distância aL do eco 206 da superfície de material de enchimento 105 bem como a distância B do eco 208 gerado pelo fundo de recipiente 108 equiparam as distâncias que podem ser medidas no recipiente 109 para fins de verificação. A distância do eco múltiplo 207 da superfície de material de enchimento, em particular dos ecos múltiplos de uma ordem mais alta do que zero, não pode ser medida diretamente no recipiente para fins de verificação, porque a compensação acima é válida apenas para reflexões diretas. O mesmo se aplica ao eco múltiplo 209 da reflexão no fundo de recipiente 108.

Nesse ponto é observado que dentro do escopo do processamento de sinal da conversão para a curva 202, isto é, a determinação das distâncias elétricas ou posição de vários ecos, pode ser realizada essencialmente no dispositivo, para todos os ecos. A conversão da curva de eco 210, que é escalada para a distância elétrica, em uma curva de eco compensada 211 geralmente não é realizada; a correção de um valor de distância única ou posição de um eco é suficiente. Em outras palavras, a energia de computação pode ser salva quando nem todos os valores de uma curva de eco, mas em vez disso apenas os valores de posição que são realmente de interesse, são totalmente compensados.

Para a aplicação da figura 1, considerando os valores conhecidos antecipadamente para a permissividade relativa e a permeabilidade relativa para ar, na prática não há problemas resultantes com respeito à distância entre o sensor de um medidor de nível 101 e a superfície de material de enchimento 105. No presente texto, é basicamente presumido que as propriedades dos meios presentes no recipiente, em particular as permeabi-lidades relativas e as permissividades relativas, sejam conhecidas dentro do dispositivo 101, por exemplo, após a entrada pelo usuário, por exemplo, usando um dispositivo de entrada para parâmetros ambientais (não ilustrados na figura 1).

Além da inserção manual dos parâmetros ambientais, esses parâmetros podem ser determinados automaticamente usando vários métodos j* ou sensores; portanto, por exemplo, a altura u® do recipiente 109 pode ser automaticamente determinada. Esses métodos para determinar automaticamente os parâmetros podem ser usados em combinação com o método para determinar a variável característica para o local da camada de separação.

Além disso, o local do eco ocasionado pela superfície 105 do material de enchimento 106 pode ser determinado pela determinação da posição do eco 208 ocasionado pelo fundo de recipiente 108.

P

Mesmo quando o eco direto 1« 206 da superfície de material de enchimento 105 não está presente, a distância física da superfície 105 do meio 106 a ser medida pode ser determinada indiretamente com base na Π F" distância elétrica B do eco de fundo B 208, como se segue: (5) A expressão acima pode ser usada em casos especiais, por e- P xemplo, quando o eco principal L é sobreposto por outra reflexão. A figura 3 ilustra o uso de uma determinação indireta do local da superfície de material de enchimento 105 com base em um eco de fundo |? Β ■ Ο recipiente 109 ilustrado na figura 3 é quase completamente preenchido com o material de enchimento 106; isto é, é muito pequeno. Além do eco 302 gerado pela antena 104, a curva de eco 301 detectada pelo medidor de nível 101 inclui apenas um eco de fundo 303 gerado pelo fundo do recipiente. O eco gerado pela superfície do meio 106 não pode ser confiavelmente detectado com base na curva de eco detectada 301 devido ao fato de que na região de influência do eco de antena 302 é completamente sobreposto pelo eco de antena. Em outras palavras, o eco direto não é visível. A distância da superfície de material de enchimento não pode ser determinada satisfatoriamente com o auxílio de uma medição de eco direta. Contudo, usando o fato acima descrito da fórmula (5), usando a distância elétrica que é determinada da curva de eco 301 o local do nível de enchimento pode ser essencialmente determinado exatamente de uma maneira indireta com base no local de um eco de fundo 303.

Contudo, o método acima descrito alcança seu limite em um número de aplicações práticas. Devido ao alto grau de amortecimento dentro do meio 106, a amplitude do sinal e, portanto, o eco registrado, pode tornar-se progressivamente menor com o aumento da altura de enchimento do meio 106 no recipiente 109. Como um resultado, pode ser muito difícil identificar o eco de fundo 303 com base na curva de eco 301, até que seja alcançado um ponto em que o eco de fundo não seja mais visível. Devido ao sinal fraco, o medidor de nível pode não ser mais capaz de determinar a distância da superfície do material de enchimento por meio dos ecos de fundo.

Um aspecto da presente invenção pode ser fornecer um método forte para determinar o local de uma superfície de material de enchimento. Um aspecto central da presente invenção pode ser avaliar os ecos múltiplos contidos em uma curva de eco detectada. Em outras palavras, pode ser usada uma medição indireta de ecos múltiplos para determinar uma posição de uma superfície de material de enchimento ou camada de separação. Portanto, pode ser fornecido um método que seja capaz de determinar o local de uma camada limite quando outros métodos não mais fornecerem resultados significativos. A figura 4 ilustra a relação que pode resultar na informação de ecos múltiplos. O medidor de nível 401 de acordo com a invenção é situado com seu sensor 425 na superfície de referência 120. O sensor 425 usa a antena 424 do medidor de nível 401 para a propagação direcional do sinal 402 gerado pelo sensor, e auxilia o sensor 425 no recebimento de sinais refletidos. O medidor de nível 401, em particular o sensor 425, gera um pulso eletromagnético 402 e emite o mesmo na direção da superfície de material de enchimento 105 a ser medida. A seta sinal 403 no diagrama de tempo-local 426 ilustra a propagação do sinal como uma função da distância física d ao longo do tempo t. A curva tempo - eco indica a curva de eco não compensada ao longo do tempo, que pode ser descrita em uma curva de eco compensada sobre a distância física d.

Uma porção do sinal transmitido 402 é refletida na superfície 105 do material de enchimento 106 que forma uma superfície limite 105 ou superfície de separação 105 no material de enchimento 106 com respeito à atmosfera de sobreposição 107, e após um tempo de trânsito predeterminado retorna para o medidor de nível 401. O caminho de sinal 404 ilustra esse caminho de propagação. Com base nos sinais recebidos, o medidor de nível p 401 forma uma curva de eco 427 que tem um primeiro eco L 206, um eco F F direto L 206, um eco múltiplo de ordem zero L 206, ou um eco principal p L como um resultado dos caminhos de sinal 403 e 404. Uma porção dos sinais é novamente refletida no teto de recipiente 120 ou no medidor de nível 401, por exemplo, e propaga-se novamente na direção da superfície de material de enchimento 105 conforme indicado pela seta sinal 406. O componente de sinal é novamente refletido da superfície de material de enchimento, e após um tempo de trânsito apropriado retorna para o medidor de nível 401, onde é detectado como o primeiro eco múltiplo 207 da reflexão F do material de enchimento L 206 e é descrito na curva de eco 427 como um aumento de amplitude 207 ou pico 207. O caminho de sinal 407 ilustra o E processo de criação para o primeiro eco múltiplo ML1.

Uma porção 408 da energia de sinal irradiada 402 que não é re- fletida na superfície de material de enchimento 105 penetra no meio 106 e também se propaga no mesmo em velocidade decrescente na direção do fundo de recipiente 108, que define do mesmo modo uma superfície limite do meio ou material de enchimento. O sinal 408 é refletido no fundo de recipiente 108, e após um tempo de trânsito apropriado retorna para o medidor de nível 401. Os caminhos de sinal 403, 408, 408 e 410 ilustram a propagação do sinal nesse caminho no eco de fundo B ■ Deve ser observado que o sinal se propaga em velocidades diferentes nos vários meios 107,106, como é evidente das inclinações diferentes dos caminhos de sinal 409, 410 no diagrama de caminho de sinal. O medidor de nível 401 recebe os componentes de sinal refletidos do fundo de recipiente 108, e descreve os mesmos na ■7 curva de eco 427 na forma de um eco de fundo B 208.

Similar à formação dos ecos múltiplos 207 do eco de nível de enchimento 206, sob condições favoráveis é também possível observar a p P formação de um ou mais ecos múltiplos ^031» ^2 (“MB2 não está ilustrado na figura 4) do eco de fundo B. Os caminhos de sinal 411, 412, 413, E 414 ilustram a ocorrência de um primeiro eco múltiplo 209 do eco de ■7 fundo B 208, que após um tempo de trânsito apropriado é do mesmo modo descrito na curva de eco 427 recebida pelo medidor de nível 401.

No contexto da presente invenção, a superfície limite 105 de um meio ou material de enchimento pode ser a superfície de um material de enchimento. A superfície limite de um material de enchimento pode ser também a camada de separação ou a superfície de separação na transição para outro material de enchimento no recipiente tendo propriedades de material diferentes. Além disso, a superfície limite de um material de enchimento pode ser a transição do material de enchimento para o fundo de recipiente 108.

Em princípio, é possível projetar ecos múltiplos de ordem mais alta. A esse respeito, o diagrama de caminho de sinal 426 mostra por meio de indicação de caminhos de sinal 417 e 418, que são adequados para gerar um eco múltiplo de segunda ordem M*2 com base na reflexão da superfície de material de enchimento 105. Os ecos múltiplos de ordem mais alta correspondentes são também possíveis para a reflexão no fundo do recipi- ente. Sem limite de generalidade, a descrição que se segue é essencialmente direcionada aos ecos múltiplos de primeira ordem. Usando os princípios acima descritos, as considerações comentadas com base nos ecos múltiplos de primeira ordem podem ser aplicadas aos ecos múltiplos de ordem mais alta. A ordem de um eco múltiplo é definida como o número de reflexões de um sinal emitido em uma superfície média de um material de enchimento a ser medido no recipiente, reduzido pelo valor 1. De acordo com P essa nomenclatura, o eco L 206 é idêntico a um eco múltiplo de ordem E zero, enquanto o eco 207 é idêntico ao eco múltiplo de primeira or-Eur? dem, e o eco 405 é idêntico a um eco múltiplo de segunda ordem.

Além disso, são concebíveis caminhos de sinal misto que resultam em ecos adicionais dentro das curvas de eco recebidas. Portanto, pode ser possível, por exemplo, que o sinal penetre no meio após atravessar o caminho de sinal 406 e se propagar do fundo do recipiente. Além disso, pode também ser possível, por exemplo, que uma porção da energia de sinal seja refletida da superfície de material de enchimento após atravessar o caminho de sinal 411, e novamente se propagar diretamente na direção do medidor de nível. Dentro do escopo da presente invenção, são também considerados os caminhos de sinal misto na medida em que possam ser detectados. Como as etapas da presente invenção, ilustradas com base nos ecos múltiplos de primeira ordem, podem ser aplicadas a ecos múltiplos mistos, os ecos múltiplos mistos não são aqui comentados em mais detalhes. No presente contexto, os ecos múltiplos mistos são definidos como ecos de uma curva de eco que são ocasionados pelos caminhos de sinal tendo pelo menos duas reflexões em pelo menos duas superfícies limites diferentes de um material de enchimento. Em outras palavras, o caminho de sinal de um sinal gerado por um medidor de nível pode ser refletido pelo menos em duas superfícies limites diferentes de um material de enchimento em um recipiente. Os ecos múltiplos mistos não estão ilustrados na figura 4 por motivos de clareza.

Apesar da disposição de acordo com a figura 4 estar baseada na montagem do medidor de nível 401, em particular no sensor 425, essencialmente no teto de recipiente 120, o medidor de nível 401 e em particular o dispositivo de avaliação podem ser também usados no ou sobre os recipientes tendo um eixo abaulado instalado. A figura 5 ilustra uma modalidade exemplificativa para uso do dispositivo de medição 401 de acordo com a invenção em tal recipiente 501 que tem um eixo abaulado instalado 503. O medidor de nível 401 não é montado diretamente na altura do teto de recipiente 120, mas, em vez disso, está situado em um eixo abaulado 503, na cobertura do eixo abaulado 502. O eixo abaulado tem uma extensão física de **D > 0. A posição instalada do medidor de nível no ou sobre o eixo abaulado 503 pode influenciar a formação de ecos múltiplos. O sensor 425 é instalado na altura da cobertura do eixo abaulado 502, e assim especifica o plano de referência 502 para a medição de distância. Esse deslocamento do plano de referência pode ser considerado em um deslocamento. Em particular, o plano de reflexão 120 essencialmente não mais coincide com o plano de medição 502 ou o plano de referência 502. O eixo abaulado pode ser retangular ou cilíndrico. O diagrama de caminho de sinal 504 ilustra a formação de ecos múltiplos no presente caso. O sinal 103 gerado pelo medidor de nível 401 inicialmente se propaga através do eixo abaulado 503 e do recipiente real, e em direção à superfície 105 do meio 505. O caminho de sinal 506 ilustra esse caminho de propagação. O meio reflete o sinal, em que o sinal se propaga na direção do medidor de nível 401. Como a abertura 513 no eixo abaulado 503 é pequena em relação ao teto de recipiente 120, apenas uma porção muito pequena do Ei sinal é representada como um eco de nível de enchimento L 515 na curva de eco 514. Os caminhos de sinal 507 e 508 ilustram esse processo. A porção muito maior da energia de sinal é refletida no teto de recipiente 120 e retorna, opcionalmente em forma amortecida, para a superfície de material de enchimento 105 por meio do caminho de sinal 509. Dessa maneira, um primeiro eco múltiplo é retratado na curva de eco 514 após a passagem sobre os caminhos de sinal 509, 510 e 511. As relações apresentadas para os eixos abaulados também se aplicam do mesmo modo aos ecos múl- tiplos de ordem mais alta, conforme indicado pelo caminho de sinal 512, bem como aos ecos múltiplos da reflexão de fundo. Um eixo abaulado pode ser também chamado de poço de inspeção.

Em aplicações industriais, também estão presentes configurações que permitem a determinação de ecos múltiplos como o resultado de introdução de uma extensão de eixo abaulado negativo. A figura 6 ilustra uma aplicação associada. O medidor de nível 401 de acordo com a invenção é montado sobre um recipiente 601 que é aberto no topo, todo o sistema de medição estando situado em um hall, por exemplo, de maneira que uma superfície de reflexão 602, por exemplo, na forma de um telhado de metal plano 602, possa ser situada sobre o sistema. Em outras palavras, o medidor de nível 401 junto com o sensor 425 é montado em uma direção de transmissão de sinal em um lado de um recipiente 601 oposto à superfície de um material de enchimento 505, fora da geometria do recipiente. O recipiente 601 tem uma abertura, isto é, projeto não coberto na direção voltada para o medidor de nível 401. Esse projeto aberto do recipiente 601 permite que o medidor de nível 401 emita o sinal 103 para a superfície do material de enchimento 505 mesmo quando o medidor de nível está montado fora do recipiente 601. Para esse fim, o medidor de nível é situado de maneira que um sinal emitido 103 mova-se essencialmente perpendicularmente para a superfície do material de enchimento 505 e na direção do material de enchimento 505. O local de instalação do medidor de nível 401 na direção vertical, isto é, em um plano ao longo da propagação de sinal, especifica um plano de referência 603 na altura do sensor 425. O plano de referência se estende essencialmente perpendicularmente para uma direção de propagação de sinal. O plano de referência pode ser situado essencialmente no fundo de medidor de nível, isto é, no lado de um sensor de medidor de nível. O local de instalação do sensor especifica a localização do plano de referência 603. O medidor de nível, e, portanto, também o sensor 425, está situado entre o material de enchimento 505 e o plano de reflexão 602. No decorrer do processamento de sinal no medidor de nível 401, a distância do plano de referência 603 do medidor de nível 401 do teto do hall 602 é considerado como uma extensão de eixo abaulado negativa 613 que tem uma extensão física ^D<0. No contexto da presente invenção, o sistema que compreende o medidor de nível, o recipiente, e o teto de hall pode, portanto, ter um eixo abaulado, que pode ter uma extensão negativa. Em outras palavras, para uma disposição de medidor de nível 401 entre um recipiente aberto e um plano de reflexão 602, a distância do plano de reflexão 602 do plano de referência pode ser considerada como uma extensão de eixo abaulado negativa dp Então, quando são feitas medições pelo medidor de nível 401, os caminhos de sinal resultam de acordo com a ilustração do diagrama de caminho de sinal 604. A reflexão direta da superfície de material de enchimento, que está ilustrada pelos caminhos de sinal 605 e 606, está descrita '1? como um eco de nível de enchimento L 610 na curva de eco. O sinal 606 alcança o medidor de nível 401 antes de também se propagar como sinal 607 para a superfície de reflexão 602. A grande maioria da energia de sinal se propaga para o teto de hall 602, é refletida do mesmo, e após refletir novamente na superfície de material de enchimento resulta no primeiro eco múltiplo 611 dentro da curva de eco 612. A propagação de sinal re- sultante desse eco é indicada pelos caminhos de sinal 607, 608 e 609. O projeto interno de um medidor de nível 401 de acordo com a invenção está ilustrado mais detalhadamente na figura 7. O sensor 425 para transmitir e receber o sinal 402 é conectado à unidade de frequência alta 102, que sucessivamente é conectada à unidade conversora analógico -digital (conversor A/D) 110. Um sinal que é digitalizado pelo conversor A/D, em particular uma curva de eco, é fornecido para o dispositivo de avaliação de curva de eco 704 de um aparelho de avaliação 701 através de um dispositivo de recebimento 703, por exemplo, atravésde uma interface de dispositivo de campo 703 ou atravésde uma interface de dispositivo de medição 703. O medidor de nível pode ter uma pluralidade de aparelhos de avaliação dotada de dispositivo de avaliação de eco adicionais 704’, 704" que operam de acordo com princípios diferentes. O dispositivo de avaliação de curva de eco 704 recebe parâmetros ambientais por meio do dispositivo de entrada 702 e/ou um dispositivo de autoaprendizagem, por exemplo. Por meio do dispositivo de saída 112, o dispositivo de avaliação de curva de eco 704 fornece o parâmetro que foi determinado para o local da superfície limite. O dispositivo de saída 112 pode ter uma interface externa 113 para fornecer a variável característica para o local da superfície limite para um aparelho de processamento adicional (não ilustrado na figura 7). Um parâmetro de qualidade que fornece a qualidade do resultado da medição pode ser retransmitido por meio do dispositivo de saída 112 bem como atravésda interface externa 113. Pode ser fornecido um dispositivo de decisão 705 com esse parâmetro que determina a variável característica para o nível de enchimento com base em uma pluralidade de dispositivos de avaliação de eco diferentes 704, 704’, 704". O dispositivo de decisão 705 pode ser parte do dispositivo de saída 112, e pode ser usado como um dispositivo de pré-processamento antes da variável característica ser fornecida atravésda interface externa 113. O aparelho de avaliação 701 pode ter um dispositivo de memória (não ilustrado na figura 7) e um dispositivo de rastreamento 706 para armazenar curvas de eco, em particular para rastreamento de eco. Uma variável característica pode ser referida como valor característico. A figura 8 mostra um fluxograma de acordo com o qual o medidor de nível 401 pode determinar o local de uma superfície de material de enchimento no recipiente. O medidor de nível 401 começa um ciclo na etapa 801. Com o auxílio da unidade de frequência alta 102 e o conversor analógico - digital 110, na etapa 802 uma curva de eco é detectada e transmitida na forma digital para um aparelho de avaliação adicional 701’, 701" que opera de acordo com o princípio de avaliação de eco direta, por exemplo.

Usando o dispositivo de avaliação de eco adicional 704’, em uma etapa subsequente 803, o aparelho de avaliação adicional identifica os ecos 206, 207, 208, 209 contidos na curva de eco 204. Na identificação dos ecos, é possível que ainda não seja feita uma distinção com relação ao tipo de eco. Os primeiros valores característicos de eco são determinados na identificação de eco, por exemplo, o começo e o fim de cada eco, ou a posi- ção aproximada do eco particular. Além disso, podem ser determinados os valores característicos também alterados ou adicionais dos ecos identificados. Os valores característicos determinados na identificação de eco são usados na definição de ecos. Em um exemplo alternativo, a identificação de eco pode ser realizada na unidade de recebimento 703.

Na etapa 804, o dispositivo de avaliação adicional 701’, 701" do medidor de nível 401 identifica o eco de nível de enchimento 206 diretamente ocasionado pela superfície 105 do meio 106. Em outras palavras, o eco de camada limite, em particular o eco de nível de enchimento, é definido na etapa 804. Portanto, é identificado o eco que é diretamente ocasionado pela camada limite procurada. Para definir ou identificar o eco da camada limite ou o eco de nível de enchimento, podem ser usados vários métodos para identificar o eco de nível de enchimento. Se for determinada mais de uma única camada limite, pode ser determinado o número apropriado de ecos de camada limite direta que corresponde ao número de camadas limites que devam ser determinadas. Por exemplo, pode ser determinado um eco de nível de enchimento e um eco de uma camada limite entre materiais diferentes. Como os ecos da camada limite são frequentemente ocasionados pelas camadas limites móveis, os métodos do campo técnico de rastreamento de eco, os chamados métodos de rastreamento, podem ser usados para definir a camada limite. Usando os métodos de rastreamento é possível rastrear um eco, que se origina de um determinado ponto de reflexão dentro de um recipiente, sobre medições múltiplas. É também possível detectar o desaparecimento de um eco, seja devido ao amortecimento excessivo do sinal de medição ou devido à sobreposição com outro eco do recipiente. O eco medido real mais recente de um ponto de reflexão particular que foi armazenado dentro do aparelho de avaliação 701 pode assim ser processado como um eco de nível de enchimento. Contudo, como um eco invisível, ele é dotado de um marcador adequado.

Então é feita uma verificação na etapa do método 805 se a reflexão identificada em um registro anterior ou o ponto de reflexão medido real da superfície de material de enchimento 105 ainda é, ou mais uma vez, visí- vel dentro da curva de eco 294. Se o eco for reconhecido como um eco visível, sua posição exata é determinada e transferida peia medição da curva de eco 204 ou curva de eco aferida 204, usando um método para determinar o eco direto. Em outras palavras, isso pode significar que na etapa do método 805 é feita uma verificação se um eco que já foi identificado e definido como um eco de nível de enchimento pode ainda ser identificado e definido como um eco de nível de enchimento em uma curva de eco recém-fornecida. O eco de nível de enchimento ou eco de superfície limite pode ser eco direto da superfície limite observada, isto é, o eco múltiplo de ordem zero. Se for possível essa definição usando o método de rastreamento, por exemplo, isso pode ser um eco visível, e pode ser usado um método para determinação de eco direto. O eco direto já determinado ou o eco de nível de enchimento é, portanto, medido ou aferido. Se a visibilidade do eco de nível de enchimento for afirmada na etapa 805, o eco de nível de enchimento é medido na etapa 806.

Uma avaliação usando ecos múltiplos pode ser então dispensada, ou usada apenas para verificar os resultados da medição de eco direto. O dispositivo de avaliação 701 tendo o dispositivo de avaliação de eco 704, que opera de acordo com o princípio de medição de eco múltiplo, não precisa ser ativado. Portanto, o método pode ser concluído na etapa 817.

Por outro lado, se o eco 206 da superfície de material de enchimento 105 ou eco direto não for visível, por exemplo, devido à sobreposição por outro eco, o eco não pode ser medido ou aferido com base na curva de eco presente. Isto é, não é possível a medição direta do eco de nível de enchimento. A medição de um eco pode significar a determinação de uma distância entre um pico de eco e um ponto de referência.

No caso de uma resposta negativa concernente à visibilidade do eco de nível de enchimento, um dispositivo de decisão 705, por exemplo, identifica se é possível determinar a posição da superfície limite pela medição de um eco de fundo, ou com o auxílio de alguma outra medição indireta. Por essa razão, é feita uma verificação quanto à possibilidade de determinar a posição da superfície limite pela medição dos ecos de fundo ou pela medi- ção de ecos múltiplos de ordem mais alta do que a primeira ou medição de ecos múltiplos de ordem mais alta do que zero.

Portanto é feita uma verificação na etapa 807 se o eco de fundo 208 ocasionado pelo fundo de recipiente 108 é visível na curva de eco atual 204. Para esse fim, pode ser consultado um dispositivo de avaliação de eco adicional 704". Se for afirmada a visibilidade do eco de fundo direto, a posição , portanto, é determinada e essencialmente exatamente determinada na etapa 808. Para determinação exata de um eco, pode ser usado essencialmente um método de determinação de posição que pode também ser usado para medir o eco direto, porque deve ser determinada a medição exata da posição de um pico ou eco em uma curva de eco, sem ter que considerar o tipo de eco. Usando a relação (6), na etapa 809 essencialmente a distância exata da superfície de material de enchimento 105 pode ser determinada indiretamente com base na dis-DP tância elétrica O método pode ser determinado na etapa 817 sem determinar os ecos múltiplos.

Por outro lado, se o eco do fundo de recipiente 108 não visível, por exemplo, devido ao amortecimento excessivo do sinal dentro do meio 106, na etapa 807 a consulta concernente à visibilidade do eco de fundo é respondida na negativa, e na etapa 810 é feita uma verificação se pelo menos um eco múltiplo 206 da superfície média 105 ou da superfície de material de enchimento 105 é detectável ou visível na curva de eco atual 204. Em particular, é feita uma verificação se pode ser identificado um eco múltiplo cuja ordem é maior do que 0. Para essa decisão, por exemplo, pode ser fornecido um parâmetro de qualidade apropriado que indica a visibilidade do eco múltiplo pelo dispositivo de avaliação 701 para o dispositivo de decisão 705 de um medidor de nível. A identificação ou a classificação de ecos múltiplos pode ser feita com base em vários métodos. Por exemplo, os ecos múltiplos podem ser identificados com base em múltiplos do tempo de trânsito de sinal. Na de- terminação dos ecos múltiplos, pode ser usado o fato de que os ecos múltiplos são dotados de uma velocidade de k vezes o eco de material de enchimento, onde k é um número natural. Pode ser fornecido um método adequado para reconhecer os ecos múltiplos com base em sua amplitude e posição com relação à reflexão de material de enchimento identificado.

Além disso, o método pode fornecer identificação de pelo menos dois ecos na curva de eco, e determinação da posição e/ou valores de velocidade de pelo menos dois ecos. Pode então ser executada uma classificação de eco de dois ecos, considerando um sinal algébrico de uma proporção dos valores de velocidade determinados, a classificação de eco para cada eco identificado da curva de eco sendo associada a uma classe característica selecionada de um grupo incluindo o eco de fundo de classes características, eco múltiplo, eco anticorrelação, e eco de material de enchimento. Dessa maneira, pode ser realizado um reconhecimento forte de ecos múltiplos.

Se a avaliação da curva de eco 204, 210, 427, 514, 612 levar ao resultado de que um eco múltiplo 207 da superfície de material de enchimento 105 seja visível dentro da curva de eco 204, 210, 427, 514, 612, e uma determinação de eco usando outros métodos não foi possível, é feito um salto para a etapa 811, e a posição **mli desse eco múltiplo é essencialmente determinada de acordo com os métodos de medição de eco. O aparelho de avaliação 701 de acordo com a invenção pode ser ativado para determinar os ecos múltiplos. d, Essencialmente a distância exata ** da superfície de material de enchimento 105 pode ser determinada indiretamente na etapa 812 como uma função da posição do eco múltiplo, de acordo com a seguinte relação (7) em que N indica a ordem do eco múltiplo medido, e especifica a extensão de um eixo abaulado 503, 613 que pode estar presente na aplicação, d L representa a variável característica para o local da superfície limite no recipiente. Essa variável característica é determinada pelo deslocamento da distância elétrica ML1» de um eco múltiplo por um produto dos pa- râmetros ambientais da propriedade de material de um meio de sobreposição os parâmetros ambientais da geometria de recipiente ^D,ea ordem do eco múltiplo, e dividindo pelo produto dos parâmetros ambientais da propriedade de material e da ordem do eco múltiplo.

No presente exemplo da figura 4, é omitida a ilustração de um eixo abaulado por simplicidade, de maneira que a extensão **D do eixo abaulado possa ser ajustada para 0 m. A extensão do eixo abaulado pode ser determinada automaticamente ou em uma maneira de autoaprendizagem, por exemplo, usando as posições ou locais de dois ecos múltiplos. É possível a autoaprendizagem da extensão do eixo abaulado com base na posição de dois ecos múltiplos usando a posição de um eco P múltiplo 207 da reflexão de material de enchimento que é detectada e classificada como tal, e que tem uma distância elétrica de , e usando a posição de um eco múltiplo mi*2 que é detectada e classificada como tal Dmi? que tem uma distância elétrica de Por exemplo, o dispositivo de en- d„ trada 702 pode determinar a extensão D de um eixo abaulado 503, 613 pela aplicação da relação que se segue para as variáveis determinadas: Nessa relação, 1 define a ordem do eco múltiplo na distância Dui i ^í[n 0u|2 e z define a ordem do eco múltiplo na distância . Se for presumido que o eco de material de enchimento é um eco múltiplo de ordem zero tendo uma distância elétrica de ***· , o dispositivo de entrada 702 é também capaz de determinar a extensão do eixo abaulado com base na reflexão de material de enchimento direta em combinação com uma reflexão múltipla de ordem mais alta.

Além disso, é possível determinar o local da superfície de material de enchimento quando um eixo abaulado 503, 613 está presente, sem conhecer a extensão do eixo abaulado, com base na posição Dmli de um primeiro eco múltiplo e com base na posição ®ml2 é a distância Ρ elétrica do eco associado a ^mlz) de um segundo eco múltiplo, de acordo com a seguinte equação: (8) onde Ni indica a ordem do eco múltiplo na posição ’ e define a ordem do eco múltiplo na posição Dml2 · Portanto, para determinar a variável característica para a localização da superfície limite no recipiente é suficiente determinar as posições elétricas de dois ecos múltiplos. Pelo menos um dos dois ecos múltiplos ou os dois ecos múltiplos tem/têm uma ordem maior do que 0. Finalmente, o deslocamento da ordem do um eco múltiplo pela distância elétrica do outro eco múltiplo e uma diferença relativa das ordens dos ecos múltiplos, considerando as propriedades materiais do meio de sobreposição, os resulta na localização procurada da superfície limite a ser determinada.

Contudo, se a avaliação da curva de eco 204, 210, 427, 514, 612 não resultar em um eco múltiplo visível 207 da superfície de material de enchimento 105, a consulta concernente à visibilidade de um eco múltiplo da superfície limite, em particular do material de enchimento, for respondida na negativa, e é feito um salto para a etapa 813.

Na etapa 813 é verificado se pelo menos um eco múltiplo 209 do fundo de recipiente 108 está presente e visível na curva de eco presente 204. Para determinar se é visível um eco múltiplo 209 que é ocasionado por uma reflexão em um fundo de recipiente 108, por exemplo, pode ser novamente usado um sinal algébrico de uma proporção de valores de velocidade determinados de dois ecos. A ordem de um eco de fundo múltiplo pode ser maior do que 0.

Se for reconhecido um eco múltiplo do fundo de recipiente 108 na etapa 813, e, portanto, a consulta concernente à visibilidade de um eco múltiplo do fundo de recipiente for respondida na afirmativa, na etapa 814 a distância do eco múltiplo 209 do fundo de recipiente é essencialmen- te determinada exatamente usando um método de medição de eco. Com base na distância determinada do eco múltiplo do fundo de recipien- te, pode-se chegar indiretamente a uma conclusão da distância da superfície de material de enchimento 105 de acordo com (9) em que N é a ordem do eco múltiplo medido do eco de fundo, éa extensão de um eixo abaulado 503, 613 possivelmente presente no sistema ou j aplicação, e é a altura física do recipiente 109 ou a distância do plano de referência 603 do medidor de nível 401 do fundo do recipiente 614. A variável característica ou o parâmetro para a localização de uma superfície limite em um recipiente, portanto, resulta do deslocamento da distância elétrica Dmbí de um eco múltiplo determinado, que é pelo menos de primeira ordem, medida da curva de eco, pelo produto das propriedades de material £m' do meio, a geometria do recipiente como parâmetro ambiental, e o produto das propriedades de material ^ do meio entre o material de enchimento e o medidor de nível 401 e a geometria de uma região de cobertura de um recipiente, em particular a extensão do eixo abaulado A ordem N do eco múltiplo reconhecido é considerada nos dois produtos.

Como anteriormente dito, no presente exemplo na figura 4, a ilustração de um eixo abaulado 503 ou teto de hall 602 é omitida por simplicidade, e a extensão do eixo abaulado pode, assim, ser ajustada para 0 m. Além de inserir manualmente parâmetro ambiental da extensão do eixo «i_ abaulado ", a extensão do eixo abaulado pode ser determinada automaticamente.

Além disso, é possível determinar a localização °L da superfície de material de enchimento, sem considerar se um eixo 503, 613 está opcionalmente presente, sem conhecer a extensão do eixo abaulado, com base na posição de um primeiro eco múltiplo da reflexão de fundo e com base na posição Dmb2 (não ilustrada na figura 4) de um segundo eco múltiplo da reflexão de fundo, de acordocom a seguinte equação: (10) em que indica a ordem de um primeiro eco múltiplo na posição e ^2 define a ordem de um segundo eco múltiplo na posição |sj1 e N2 são diferentes. Em um exemplo, pelo menos uma das ordens é maior do que 0. A variável característica é determinada pelo deslocamento dos valores da distância elétrica de um eco múltiplo pela ordem do outro eco múltiplo, e dividindo pela diferença das ordens diferentes. O valor determinado é deslocado pela altura do recipiente e os parâmetros ambientais do material εΜ> Mm e jjg atmosfera de sobreposição ' Contudo, se a avaliação da curva de eco 204, 210, 427, 514, 612 na etapa 813 não resultar em um eco múltiplo visível 209 do fundo de recipiente 108, é feito um salto para a etapa 816. Portanto, se a consulta concernente à visibilidade de um eco de fundo for respondida na negativa na etapa 813, na etapa 816, o dispositivo de avaliação 111, 701 identifica uma perda de eco, que pode ser sinalizada para fora, por exemplo, pela transferência de uma corrente de interferência através do dispositivo de saída 112, 113. O ciclo de uma medição é concluído no estado final 817. O método proposto pode fornecer a opção de determinar indiretamente a posição da superfície de material de enchimento pela determinação antecipada de pelo menos um eco múltiplo tendo uma ordem maior do que 0 na ordem para tirar conclusões concernentes à posição da superfície de material de enchimento 105 ou da superfície limite de interesse, com base na posição essencialmente exata ou na posição essencialmente exatamente medida do eco múltiplo de acordo com as relações nas fórmulas (7), (8), (9) e (10). O método pode ser particularmente adequado para medir com precisão recipientes muito cheios, conforme ilustrado na figura 3. Contudo, o método pode também distribuir bons valores medidos quando o eco de nível de enchimento 206 estiver na região de influência de uma reflexão proveniente de uma fonte de interferência permanentemente instalada no recipiente, que é perceptível como um eco falso na curva de eco. Como uma medição imprecisa pode apenas ocorrer devido à sobreposição de dois ecos, a medição de um eco múltiplo pode ser usada em tais situações. Para a situação que deve ser medida nesse momento, o dispositivo de decisão 705 pode especificar o aparelho de avaliação apropriado e/ou o método usado pelo aparelho de avaliação. Em particular, a escolha flexível do princípio de medição como o resultado de seleção do aparelho de avaliação pode permitir o uso de um princípio de medição que seja adaptado para situação de eco específica. A medição forte de um nível de enchimento é possibilitada em combinação com um dispositivo de vídeo para a qualidade. O método também pode ser usado satisfatoriamente para medir meios que tenham valores constantes dielétricos baixos (valores DK) ou permissividades ou valores de permissividade relativos. Os métodos baseados apenas na medição do eco de nível de enchimento e/ou eco de fundo 208 e não na medição do eco múltiplo podem resultar em alta imprecisão quando o nível de enchimento do recipiente 108 é muito baixo, porque o eco de nível de enchimento 206 e o eco de fundo 208 se sobrepõem mutuamente especificamente sob essas condições. Em tal caso, a medição de um eco múltiplo 209 da reflexão de fundo pode aumentar a precisão de medição. A unidade de decisão 705 pode ser usada para selecionar o método de medição apropriado para a situação de medição disponível, por exemplo, em que a unidade de decisão carrega um código de programa apropriado no aparelho de avaliação 701, ou seleciona dentre diferentes aparelhos de avaliação 701, e, portanto, dentre dispositivo de avaliação de eco 704, 704’, 704". Com base na visibilidade de determinados tipos de eco, o dispositivo de decisão 705 é capaz de determinar o método apropriado em cada caso, e selecionar o aparelho de avaliação apropriado ou controlar um aparelho de avaliação de maneira que realize o método apropriado. É também mencionado que os princípios descritos no presente texto para a medição de nível ou medição de nível limite de acordo com o princípio FMCW são tão adequados quanto à medição de nível de acordo com o princípio das micro-ondas guiadas, medição de tempo de trânsito de pulso, princípio de ultrassom, o princípio de laser, ou algum outro método de tempo de trânsito.

As considerações comentadas podem ser transferidas para aplicações nas quais a camada de separação entre os dois meios diferentes em um recipiente deve ser determinada. Portanto, em particular, a localização de uma camada de separação, que forma a superfície limite superior de um meio presente no fundo do recipiente, pode ser determinada indiretamente pela determinação da posição de um eco múltiplo a partir dessa camada de separação, e com base nisso computar a posição da camada de separação em um recipiente.

Os parâmetros ambientais tais como altura de recipiente, valores de permissividade £m,‘ El, ou valores de permeabilidade ^M»^L dos meios individuais bem como da atmosfera de sobreposição podem ser pré-ajustados manualmente durante a partida, ou durante a calibração de fábrica do sensor 425. Contudo, parte dos ou todos os parâmetros ambientais requeridos podem ser também determinados automaticamente pelo medidor de nível, em particular por um dispositivo de determinação de parâmetro. A extensão de eixo abaulado e a altura do recipiente podem ser especificadas manualmente ou determinadas automaticamente. Em particular para determinação automática, dentro do processamento de sinal do sensor da altura do recipiente e/ou da extensão de eixo abaulado pode diferir ligeiramente das variáveis que podem ser medidas fisicamente devido às tolerâncias de medição. Por exemplo, o ponto zero do sensor 425 pode ser alterado pelos parâmetros de ajuste ou por parametrização, por exemplo, pela introdução de um deslocamento, para alterar um plano de referência específico de cliente. Além disso, por exemplo, em uma aplicação, a altura de um recipiente pode ser definida para incluir um eixo abaulado montado no mesmo, enquanto em outras aplicações, como no caso de uma extensão de eixo abaulado negativa, essa definição pode não ser usada. Portanto, dentro do escopo do presente texto, os valores numéricos são definidos para as variáveis em questão e que tenham uma relação com as variáveis físicas, e com base nos quais os métodos especiais, em particular, medição indireta do local do material de enchimento, podem ser implantados. Em outras palavras, pelo uso dos valores numéricos, são destinadas variáveis com o auxílio das quais o uso das equações (7), (8), (9), (10) leva a resultados corretos na determinada aplicação. A figura 9 mostra etapas de método que são executadas quando é executado um método para determinar a variável característica para a localização de uma superfície limite, por exemplo, em um aparelho de avaliação 701. O método começa, começando do estado inerte 901, com a recepção de uma curva de eco. A curva de eco junto com os picos que representam os ecos é recebida na etapa 902, e os parâmetros ambientais são fornecidos na etapa 903. Os parâmetros ambientais podem já ter sido inseridos quando da partida do dispositivo de avaliação.

Após receber a curva de eco, um eco múltiplo é reconhecido na etapa 904, sendo assegurado que são considerados apenas ecos múltiplos tendo uma ordem maior do que 0. Usando um método que considere a ordem do eco múltiplo e os parâmetros ambientais, por exemplo, usando um método de computação de acordo com a equação (7), (8), (9) ou (10), a variável característica procurada é determinada na etapa 905 e fornecida na etapa 906 antes do método terminar na etapa 907. O aparelho de avaliação 701 pode receber um sinal para determinar o método de avaliação particular a ser usado para medir a curva de eco.

Os múltiplos ecos reconhecidos são, portanto, usados para a medição de camada de separação, medição de nível ou medição de nível de limite.

Além disso, salienta-se que as palavras "compreendendo" e "tendo" não excluem outros elementos ou etapas, e "um" ou "uma" não exclui uma pluralidade. Deve ser também salientado que características ou etapas que tenham sido descritas com referência a uma das modalidades exemplificativas podem também ser usadas em combinação com outras características ou etapas de outras modalidades exemplificativas descritas acima. Os numerais de referência nas reivindicações não devem ser considerados como limitadores.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Aparelho de avaliação (701) para um medidor de nível (401) para determinar uma variável característica (¾) para a localização de uma superfície limite (105,108) em um recipiente (109, 501, 601), que tem: um dispositivo de avaliação de curva de eco (704) para receber e avaliar uma curva de eco (204, 427, 514, 612); um dispositivo de saída (112, 113) para fornecer a variável característica para a localização da superfície limite (105, 108), em que o dispositivo de saída (112,113) é conectado ao dispositivo de avaliação de curva de eco (704); em que o dispositivo de avaliação de curva de eco (704) é configurado para reconhecer um eco múltiplo (207, 209, 405, 611) na curva de eco (204, 427) para determinar a posição (®hl1'®mi2'Dmbi ) do eco múltiplo, e para determinar a ordem Wljr ^ do eco múltiplo; em que o eco múltiplo (207, 209, 405, 611) tem pelo menos a ordem (N, Ni, N2) de uma; e em que o dispositivo de avaliação de curva de eco (704) é confi- J - gurado para determinar a variável característica ( **) para a localização da superfície limite no recipiente com base na ordem (N, Ni, N2) do eco múltiplo e com base na posição (^mli^mlz-Dmbi) do eco múltiplo, e para fornecer a variável característica (A) por meio do dispositivo de saída (112,113).

2. Aparelho de avaliação (701), de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositivo de avaliação de curva de eco (704) é configurado para determinar um eco múltiplo adicional (405), e sua posição bem como sua ordem (N2) com base na curva de eco (204, 427, 514, 612); e em que o dispositivo de avaliação de curva de eco (704) é configurado para determinar a variável característica (d[_) para a localização da superfície limite no recipiente pela ligação da posição do eco múlti- plo adicional (405) e a ordem (N2) do eco múltiplo adicional com a posição (Psn.2) d0 eco múltiplo (207, 209, 405, 611) e a ordem do eco múltiplo, e fornecer a variável característica por meio do dispositivo de saída.

3. Aparelho de avaliação (701), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que pelo menos uma superfície selecionada do grupo de superfícies composto da [i] superfície limite (105), [ii] uma superfície limite adicional, [iii] uma superfície limite entre dois materiais de enchimento diferentes, e [iv] uma superfície de fundo (108) são envolvidas na criação do pelo menos um eco múltiplo (207, 209, 405, 611).

4. Aparelho de avaliação (701), de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, em que o dispositivo de avaliação de curva de eco (704) considera pelo menos um parâmetro ambiental; em que o parâmetro ambiental é pelo menos um parâmetro ambiental selecionado de um grupo de parâmetros ambientais composto de [i] permissividade relativa de um material de enchimento ( M), [ii] a permeabilidade relativa de um material de enchimento (Fm), [iii] a permissividade relativa de uma atmosfera de sobreposição (¾). [iv] a permeabilidade relativa de uma atmosfera de sobreposição [v] a permissividade relativa de um material de enchimento adicional, [vi] a permeabilidade relativa de um material de enchimento adicional, [vii] uma extensão de eixo abaulado (do), [viii] uma extensão de eixo abaulado negativa (^d), e [ix] uma altura de recipiente (dB).

5. Aparelho de avaliação (701), de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, que tem, também: um dispositivo de determinação de parâmetro (702) para determinar pelo menos um parâmetro ambiental.

6. Aparelho de avaliação (701), de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, que tem, também: um dispositivo de rastreamento (706) para rastrear um eco através de múltiplos ciclos de medição.

7. Aparelho de avaliação (701), de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, em que a unidade de saída tem, também: pelo menos uma interface (112,113) para fornecer um sinal; em que o sinal é configurado para exibir uma perda de eco e/ou o tipo do eco múltiplo reconhecido.

8. Medidor de nível (401) que detecta uma curva de eco (204, 427, 514, 612), de acordo com o princípio de medição de tempo de trânsito, que tem: um aparelho de avaliação (701) conforme definido em uma das reivindicações 1 a 7, em que o medidor de nível (401) é configurado para transmitir a curva de eco detectada (204, 427, 514, 612) para o aparelho de avaliação (701) para obter a variável característica (dL) para a localização da superfície limite, e em que o medidor de nível (401) é também configurado para determinar um nível de enchimento com base na variável característica (dL) para a localização da superfície limite (105, 108) que é obtida a partir do aparelho de avaliação (704).

9. Medidor de nível (401), de acordo com a reivindicação 8, que tem, também: pelo menos um aparelho de avaliação adicional (704’, 704”) para determinar uma variável característica adicional para a localização da superfície limite do nível de enchimento; um dispositivo de decisão (705); em que o aparelho de avaliação (704) e cada um do pelo menos um aparelho de avaliação adicional (704’, 704”) usa um princípio diferente para determinar a variável característica para a localização da superfície limite; em que o dispositivo de decisão (705) é conectado ao aparelho de avaliação (704) e cada um do pelo menos um aparelho de avaliação adicional (704’, 704”); em que o dispositivo de decisão (705) é configurado para obter dos aparelhos de avaliação (704) as variáveis características determinadas para a localização da superfície limite; e em que o dispositivo de decisão (705) é configurado para selecionar pelo menos um dos aparelhos de avaliação (704, 704’, 704”), e para determinar o nível de enchimento com base na variável característica fornecida pelo aparelho de avaliação selecionado.

10. Medidor de nível (401), de acordo com a reivindicação 8 ou 9, em que o dispositivo de decisão (705) é configurado para indicar a qualidade para determinar o nível de enchimento.

11. Método para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente, que compreende: receber uma curva de eco; reconhecer um eco múltiplo na curva de eco, determinar a posição do eco múltiplo; e determinar a ordem do eco múltiplo; em que o eco múltiplo tem pelo menos a ordem de um; e determinar a variável característica para a localização da superfície limite no recipiente, com base na posição do eco múltiplo e na ordem do eco múltiplo; fornecer a variável característica para a localização da superfície limite.

12. Método para medição de nível, que compreende: detectar uma curva de eco pela realização de uma medição de tempo de trânsito, determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente pela avaliação da curva de eco detectada, usando o método para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite conforme definida na reivindicação 11; determinar um nível de enchimento com base na variável característica para a localização de uma superfície limite.

13. Método para medição de nível, de acordo com a reivindicação 12, que compreende, adicionalmente: fornecer pelo menos um método adicional para determinar uma variável característica para a localização de uma superfície limite em um recipiente; em que os vários métodos usam princípios diferentes para determinar a variável característica para a localização da superfície limite; selecionar um método; determinar o nível de enchimento com base na variável característica para a localização da superfície limite, usando o método selecionado.

14. Meio de memória legível por computador no qual é armazenado um programa que realiza o método conforme definido em uma das reivindicações 11 a 13, quando executado por um processador.

15. Elemento de programa que realiza o método conforme definido em uma das reivindicações 11 a 13, quando executado em um processador.