CN101617202A - 用于确定和/或监控过程变量的装置 - Google Patents

用于确定和/或监控过程变量的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101617202A
CN101617202A CN200880005246A CN200880005246A CN101617202A CN 101617202 A CN101617202 A CN 101617202A CN 200880005246 A CN200880005246 A CN 200880005246A CN 200880005246 A CN200880005246 A CN 200880005246A CN 101617202 A CN101617202 A CN 101617202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
unit
guard electrode
probe electrode
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880005246A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101617202B (zh
Inventor
罗兰德·迪特勒
阿尔明·韦内特
安德烈亚斯·克鲁姆布霍尔茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of CN101617202A publication Critical patent/CN101617202A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101617202B publication Critical patent/CN101617202B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/268—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors mounting arrangements of probes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于确定和/或监控介质(1)的至少一个过程变量的装置，包括至少一个探头单元(3)和至少一个电子单元(4)，该电子单元向探头单元(3)施加触发信号并且接收来自探头单元(3)的接收信号，其中探头单元(3)具有至少一个探头电极(5)和至少一个保护电极(6)，以及其中探头电极(5)和保护电极(6)至少部分由至少一个绝缘单元(7)包围。根据本发明，绝缘单元(7)在保护电极(6)的区域中比在探头电极(5)的区域中的厚度小。

Description

用于确定和/或监控过程变量的装置
技术领域
本发明涉及一种用于确定和/或监控介质的至少一个过程变量的装置，包括至少一个探头单元和至少一个电子单元，该电子单元向探头单元施加触发信号并且接收来自探头单元的接收信号，其中探头单元具有至少一个探头电极和至少一个保护电极，以及其中探头电极和保护电极至少部分由至少一个绝缘单元包围。过程变量例如是容器中的介质的物位。介质例如是液体或松散材料，或者概括地说是流体。
背景技术
在现代过程及自动化技术中，已知例如通过电容测量原理测定物位。在这种情况中，探头单元和容器壁或者第二探头单元形成电容器，其中介质作为电介质。这个电容器的电容依赖于介质的物位。于是，基于电容器的测量电容，可以确定或监控物位。关于这一点，存在的问题是介质接触探头单元并因而可能粘附至探头单元。在存在这种堆积物的情况，通常不再能够测量或监控物位。考虑到这一点，例如使用包括探头电极和至少一个保护电极的探头单元。这里，往往向保护电极提供与探头电极相同的信号，从而两个电极处于相同的电势。当介质的堆积物导致探头和容器壁之间的连接时，这种保护电极最具有优点。由于保护电极而存在的电场有效地防止电流从探头电极通过堆积物流向容器壁。特别是在导电的粘附性介质的情况中，必须利用这种保护电极以得到更安全的测量值。保护电极与粘附性介质的电耦合越好，保护效果越好。由此，裸露的保护电极将最好地实现功能。然而，在介质为食品的应用情况中，出于卫生原因需要保证“无间隙结构”。在这种情况，具有裸露保护电极和绝缘的探头电极(这防止了探头和介质之间的直接电接触)的探头单元不可避免地具有间隙，因为金属和塑料的材料配对排除了材料键合的可能性。绝缘体既围绕探头电极又围绕保护电极的完全绝缘布置不具有这种缺失无间隙连接的缺点。
为了利用无间隙的完全绝缘的探头单元实现对于较高的堆积物相容性，对于保护电极的应用具有以下要求：绝缘体的厚度在保护电极的区域中应当尽可能小；另外，DK值(即，在同一区域的绝缘体的介电常数值)应尽可能高，因为保护电极和环境之间的阻抗值应尽可能小。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于确定和/或监控至少一个过程变量的装置，其通过电容性测量实现尽可能宽的应用范围。
本发明通过以下特征实现目的：绝缘单元在保护电极的区域中比在探头电极的区域中的厚度小。于是，绝缘体在保护电极周围比在探头电极的区域中要薄。
在一个实施例中，绝缘单元至少包围在探头电极的一个端部区域。特别地，探头电极的接触介质的区域被包围。进一步，保护电极和探头电极之间的过渡被无间隙地包围。
在一个实施例中，探头单元至少分段地是棒状的。
在一个实施例中，保护电极和/或探头电极至少分段地是圆柱形的。
在一个实施例中，与探头电极相比，保护电极具有更大的周长和/或更大的直径和/或更大的表面积。通常，保护电极比探头电极短。
在一个实施例中，提供至少一个隔离单元，其将保护电极和探头电极彼此电隔离。隔离单元特别地在空间上设置在保护电极和探头电极之间。
在一个实施例中，隔离单元至少分段地是圆柱形的。
在一个实施例中，隔离单元至少分段地锥形收缩。锥的尖端特别地指向探头电极的方向。
在一个实施例中，保护电极至少分段地同轴包围探头电极。
在一个实施例中，绝缘单元具有基本不变的外径。
在一个实施例中，绝缘单元的外径在保护电极的区域中比在探头电极的区域中大。
在一个实施例中，绝缘单元在保护电极的区域中与探头电极的区域中的DK值不同。绝缘单元的DK值分段地不同。
在一个实施例中，绝缘单元至少分段地为管状。
在一个实施例中，过程变量是物位。
在一个实施例中，触发信号是具有可预定频率的交流电压。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明，附图中：
图1显示了用于电容性测量或监控容器中的介质的物位的原理性构造；
图2是本发明的探头单元的第一实施例的截面；
图3是本发明的探头单元的第二实施例的截面；和
图4是本发明的探头单元的第三实施例的截面。
具体实施方式
图1显示了电容性测量容器2中的介质1的物位的原理性构造。探头单元3引入容器2中，在达到相应物位时探头单元接触介质1。电子单元4与探头单元3相连，电子单元向探头单元3提供触发信号。触发信号通常是具有可预定的频率的交流电压。电子单元4接收来自探头单元3的接收信号。通常，接收信号是交流电流，其通常通过欧姆电阻元件转换为交流电压。这个交流电压例如在电子单元4中被数字化，然后被关于物位而得到合适地分析。电容测量原理基于探头单元2，并且在这个例子中，容器2的壁与介质1相结合形成电容器，其中介质作为电介质。这个电容器的电容依赖于介质1的物位，从而由电容的测量结果，通过合适地存储的标定数据可以推导出介质1的物位。在导电介质的情况中，探头单元3被绝缘，并且介质1与容器2的壁处于相同的电势。于是，用作电容器的电介质的是探头单元3的绝缘体。电容器的电容依赖于被介质包围的绝缘体的面积比例而改变。
图2显示了探头单元3的截面。探头电极5是棒状的并且至少分段地由保护电极6同轴包围。特别地，探头电极5比保护电极6的长度大。也就是说，探头单元3以探头电极5终止，并且仅仅在探头单元3的起始处(即，在它的固定位置附近)保护电极6才包围探头电极5。探头电极5和保护电极6基本上为圆柱形，探头电极5的直径比保护电极6的直径小。保护电极6和探头电极5由绝缘单元7包围，绝缘单元在保护电极6的区域中的厚度比在探头电极5的区域中要小。于是，保护电极6周围的绝缘体比探头电极5周围的要薄。这个实施例可以例如通过绝缘单元7在内部具有相应的空腔而实现，其中空腔在绝缘单元7的端部区域中的直径比在起始区域中要小。在保护电极6和探头电极5之间存在隔离单元11。这例如是由塑料制成的单元，其将两个电极5、6彼此电绝缘。正如这里以及附图所示，绝缘单元7在外部，也就是在朝向介质的方向上，一件式构成并且特别是没有间隙。绝缘单元7特别是完全包围探头电极5朝向介质的端部区域8，并且因此用于探头电极5的完全电绝缘。于是，探头单元3被绝缘单元7完全且特别是无间隙地包围。
图3显示了如图2所示的旋转对称的探头单元3的截面。绝缘单元7在这里由两个绝缘部分9和10构成，其中第二绝缘部分10仅仅包围探头电极5，而第一绝缘部分9既包围第二绝缘部分10也包围保护电极6。于是，还可以实现以下效果：在探头电极5的区域中的绝缘体比在保护电极6的区域中的厚度更大。在一个实施例中，两个绝缘单元9、10是管。在另一实施例中，绝缘单元9、10是粉末涂层形式的层。在另一实施例中，根据包围绝缘体的截面而将不同材料用于绝缘体。然而，绝缘单元7对外也是无间隙的。
在图4中实现绝缘体的另一实施例，其中绝缘单元7在保护电极6上伸拉，从而在保护电极上具有较小的壁厚。于是，绝缘单元7较薄地围绕保护电极6。同时，绝缘单元7的外径不是恒定的(如图2和3所示)，而是分段地不同。
附图标记列表
表1
  1   介质
  2   容器
  3   探头单元
  4   电子单元
  5   探头电极
  6   保护电极
  7   绝缘单元
  8   探头电极的端部区域
  9   第一绝缘部分
  10   第二绝缘部分
  11   隔离单元

Claims (15)

1.用于确定和/或监控介质(1)的至少一个过程变量的装置，包括：
至少一个探头单元(3)；和
至少一个电子单元(4)，该电子单元向探头单元(3)施加触发信号并且接收来自探头单元(3)的接收信号；
其中探头单元(3)具有至少一个探头电极(5)和至少一个保护电极(6)；以及
其中探头电极(5)和保护电极(6)至少部分由至少一个绝缘单元(7)包围，
其特征在于，
所述绝缘单元(7)在所述保护电极(6)的区域中比在所述探头电极(5)的区域中的厚度小。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，绝缘单元(7)至少包围探头电极(5)的一个端部区域(8)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，探头单元(3)至少分段地是棒状的。
4.根据权利要求1～3至少之一所述的装置，其中，保护电极(6)和/或探头电极(5)至少分段地是圆柱形的。
5.根据权利要求1～4至少之一所述的装置，其中，与探头电极(5)相比，保护电极(6)具有更大的周长和/或更大的直径和/或更大的表面积。
6.根据权利要求1～5至少之一所述的装置，其中，提供至少一个隔离单元(11)，其将保护电极(6)和探头电极(5)彼此电隔离。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，隔离单元(11)至少分段地是圆柱形的。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其中，隔离单元(11)至少分段地锥形收缩。
9.根据权利要求1～8至少之一所述的装置，其中，保护电极(6)至少分段地同轴包围探头电极(5)。
10.根据权利要求1～9至少之一所述的装置，其中，绝缘单元(7)具有基本保持不变的外径。
11.根据权利要求1～9至少之一所述的装置，其中，绝缘单元(7)的外径在保护电极(6)的区域中比在探头电极(5)的区域中大。
12.根据权利要求1～11至少之一所述的装置，其中，绝缘单元(7)在保护电极(6)的区域中与在探头电极(5)的区域中的DK值不同。
13.根据权利要求1～12至少之一所述的装置，其中，绝缘单元(7)至少分段地为管状。
14.根据权利要求1～13至少之一所述的装置，其中，过程变量是物位。
15.根据权利要求1～14至少之一所述的装置，其中，触发信号是具有可预定频率的交流电压。
CN2008800052460A 2007-02-16 2008-02-13 用于确定和/或监控过程变量的装置 Active CN101617202B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007008358A DE102007008358A1 (de) 2007-02-16 2007-02-16 Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102007008358.2 2007-02-16
PCT/EP2008/051701 WO2008098948A1 (de) 2007-02-16 2008-02-13 VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101617202A true CN101617202A (zh) 2009-12-30
CN101617202B CN101617202B (zh) 2011-11-16

Family

ID=39595817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008800052460A Active CN101617202B (zh) 2007-02-16 2008-02-13 用于确定和/或监控过程变量的装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8746059B2 (zh)
EP (1) EP2118625B1 (zh)
CN (1) CN101617202B (zh)
CA (1) CA2677775C (zh)
DE (1) DE102007008358A1 (zh)
WO (1) WO2008098948A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383785A (zh) * 2010-08-12 2012-03-21 罗斯蒙德公司 用于测量井中流体过程变量的方法和设备

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006060921A1 (de) * 2006-12-20 2008-06-26 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102010001273A1 (de) * 2009-12-30 2011-07-07 Endress + Hauser GmbH + Co. KG, 79689 Vorrichtung mit koaxialem Aufbau
EP2381228B1 (de) * 2010-04-20 2019-08-14 VEGA Grieshaber KG Messsonde mit Schutzeinrichtung gegen ein Messmedium und Verfahren zum Herstellen einer solchen Messsonde
DE102016107970A1 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Koppelelement für ein kapazitives Füllstandsmessgerät

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3119266A (en) * 1960-11-10 1964-01-28 Duane E Atkinson Level indicating system, method and probe
US3706980A (en) * 1970-04-27 1972-12-19 Drexelbrook Controls Rf system for measuring the level of materials
US3993947A (en) * 1974-09-19 1976-11-23 Drexelbrook Controls, Inc. Admittance measuring system for monitoring the condition of materials
DE2819731C2 (de) * 1978-05-05 1982-08-12 Vega Vertrieb und Fertigung elektronischer Geräte und Apparate Grieshaber KG, 7620 Wolfach Anordnung zur kapazitiven Füllstandsmessung in einem Behälter
US4573040A (en) * 1979-11-30 1986-02-25 Drexelbrook Engineering Company Fail-safe instrument system
US4518477A (en) * 1982-02-03 1985-05-21 Orbisphere Corporation Wilmington Thermal protection for electroanalytical cell and amperometric probe
AU571446B2 (en) * 1982-08-25 1988-04-21 Venture Measurement Company Llc Self calibrating capacitance level sensor
US5224769A (en) * 1992-01-03 1993-07-06 University Of Florida Method and device for non-invasive monitoring of hydration state of plants
SI9200073A (sl) * 1992-05-06 1993-12-31 Andrej Zatler Nivojsko stikalo
DE4312813C2 (de) * 1993-04-20 1998-03-26 Kuipers Ulrich Prof Dr Ing Anordnung zur kapazitiven Füllstandsmessung
EP0711405B1 (en) 1993-07-30 1997-05-02 Andrej Zatler Self-adjusting capacitive level switch for a non-contact or contact sensing of media or objects
US5546005A (en) 1995-01-09 1996-08-13 Flowline Inc. Guarded capacitance probe and related measurement circuit
DE19757190A1 (de) * 1997-12-22 1999-06-24 Abb Research Ltd Kapazitiver Füllstandssensor mit integrierter Schmutzfilmdetektion
DE102004050495A1 (de) * 2004-10-15 2006-04-27 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383785A (zh) * 2010-08-12 2012-03-21 罗斯蒙德公司 用于测量井中流体过程变量的方法和设备
CN102383785B (zh) * 2010-08-12 2015-06-03 罗斯蒙特公司 用于测量井中流体过程变量的方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
CA2677775C (en) 2013-02-05
EP2118625B1 (de) 2018-08-22
US20100194383A1 (en) 2010-08-05
CN101617202B (zh) 2011-11-16
WO2008098948A1 (de) 2008-08-21
EP2118625A1 (de) 2009-11-18
US8746059B2 (en) 2014-06-10
DE102007008358A1 (de) 2008-08-21
CA2677775A1 (en) 2008-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4449405A (en) Rod-like probe for the capacitive measurement of the level in a container
CN101617202B (zh) 用于确定和/或监控过程变量的装置
CN100570288C (zh) 用于电容性确定和/或监控料位的装置
CN100520988C (zh) 检测中或高压电缆内部场平滑层的干扰或断裂的装置
CN105829899B (zh) 电压传感器
US20180100878A1 (en) Sensing device for an electrical system
US20110031980A1 (en) System for monitoring a transformer
JP6058033B2 (ja) アンテナとケーブルの接続状態確認方法
US10982988B2 (en) Sensor adapter
CN105247326A (zh) 用于监测介质的至少一个介质特定属性的方法
CN210742376U (zh) 套管末屏电流及电压监测装置
US8963768B2 (en) Measurement system comprising a pressure resistant feed-through
KR100699220B1 (ko) 지중 케이블 접속함의 부분방전 측정시스템
CN105849511A (zh) 用于测量容器中填料的料位的设备
US9395226B2 (en) Apparatus for determining and/or monitoring a process variable
CN106352946B (zh) 物位测量设备
US11326925B2 (en) Probe unit with a securement unit that releasably secures an electrode on the probe body
KR102339496B1 (ko) 전기 특성 측정 장치
IE61520B1 (en) Arrangement for capactive filling level measurement
US11668751B2 (en) Sensor device and method for determining an alternating voltage
JPH06347436A (ja) 静電容量的に充填状態を測定する装置および方法
CN201251468Y (zh) 两线制防挂料连续射频导纳控制器
EP3667338B1 (en) Switchgear leakage current monitoring system for a high voltage or medium voltage switchgear
JP7071733B2 (ja) センサ
CN112912722B (zh) 设置有水分传感器的电气设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant