CN103946678A - 液位测量仪器和用于确定不同轨迹之间的函数关联的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个方面计算目标函数的参数，所述目标函数描述两个不同轨迹之间的位置的关联。因此借助于所述目标函数能够从一个轨迹的位置推出另一轨迹的位置。

Description

液位测量仪器和用于确定不同轨迹之间的函数关联的方法

本申请基于并且要求2011年10月17日提交的美国临时专利申请61/547,863的优先权以及2011年10月17日提交的欧洲专利申请11185454.3的优先权，在此要求所述专利申请的优先权并且其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及液位测量技术领域。特别地，本发明涉及一种用于计算两个轨迹之间的函数关联以用于确定液位的液位测量仪器，一种用于计算这种函数关联以用于确定液位的方法，一种程序单元和一种计算机可读的介质。

本发明涉及一种用于在测量全部类型的液位的情况确定填充物表面的位置的方法。

背景技术

在根据FMCW或脉冲运行时间方法工作的液位传感器中朝填充物表面的方向发射电磁波或声波。紧随于此，传感器记录由填充物、容器配件和容器本身反射的回声信号，并且从中推导出位于容器中的填充物中的至少一个的表面的位置或方位。

在应用声波或光波的情况下，由液位测量仪器产生的信号通常自由地朝要测量的填充物表面传播。在使用雷达波以测量填充物表面的仪器中，不仅考虑朝要测量的介质的方向进行的自由的传播，而且也考虑在空心导体的内部中的传播，所述空心导体将雷达波从液位测量仪器引导至介质。在根据被引导的微波的原理的仪器中，沿着波导朝介质引导高频信号。在要测量的介质或填充物的表面上反射到达的信号的一部分，并且在相应的运行时间之后再返回至液位测量仪器。未反射的信号分量进入到介质中，并且相应地继续朝容器底部的方向根据介质的物理特性传播到所述介质中。在容器底部上也反射所述信号，并且在经过介质和叠加的大气之后再次返回到液位测量仪器。

液位测量仪器接收在不同部位处反射的信号并且从中确定距填充物的距离。

距填充物的所确定的距离被朝外提供。能够以模拟的形式（4…20mA）或者还有以数字的形式（现场总线）实现上述提供。

全部这些方法有共同之处：从液位测量仪器到填充物表面的路径上的用于测量的信号在常规的情况下位于另外的介质的影响区域中，所述另外的介质后面也应称作叠加介质。所述叠加介质位于液位测量仪器和要测量的介质的表面之间，并且通常通过液体或者气态的气氛来表示。

在大多数的应用情况下，在要测量的介质之上存在空气。因为电磁波在空气中的传播仅不显著地区别于在真空中的传播，所以不需要对信号进行特殊的校正，所述信号由填充物、容器配件和容器本身穿过空气反射回至液位测量仪器。

但是此外，在化学工业的工艺容器中，全部类型的化学气体和气体混合物能够作为叠加介质出现。根据所述气体或气体混合物的物理特性与真空中的或空气中的传播相比电磁波的传播特性被改变。

下面的实施方案专注于考虑容器中的一些要测量的介质或填充物的能经常出现的应用情况。下面说明的关联能够转用至容器中的两种不同的介质或填充物的应用情况。填充物表面的位置在与分离层测量的关联中也可以是不同的介质或填充物之间的分离层的位置，所述位置与容器中的两个填充物或介质中的下部的填充物或介质的填充物表面的位置一致以用于分离层测量。

已知一种方法，其中需要对要测量的回声精确地分级来确定液位。发明内容

本发明的目的是，实现一种替选的液位确定。

根据本发明的一个方面，提出一种液位测量仪器，所述液位测量仪器具有回声曲线检测单元，以用于检测多个、时间上相继的回声曲线。此外，液位测量仪器具有评估单元，所述评估单元通过其评估回声曲线而能够在所检测的所述回声曲线中的每一个中分别确定第一回声和（至少一个）第二回声。

在此，第一回声分配给回声曲线的任意的第一轨迹并且第二回声分配给回声曲线的任意的第二轨迹。在此，术语轨迹描述位置值的序列，所述序列从相关联的回声的位置中计算。此外，评估单元构成用于计算在回声曲线的第一轨迹的位置和第二轨迹的位置之间的第一函数关联。

此外，回声曲线检测单元用于检测时间上后续的另一回声曲线，于是评估单元通过评估另一回声曲线确定另一回声曲线的第一回声的位置，其中第一回声分配给第一轨迹。此外，评估单元构成用于利用另一回声曲线的第一回声的位置或者第一轨迹在记录另一回声曲线的时间点的位置，以及第一函数关联而紧随于此地计算第二轨迹在记录另一回声曲线的时间点的位置。

在此要注意的是，轨迹不必直接地是回声曲线的组成部分。轨迹也能够在单独的函数内进行评估并且延续。轨迹属于回声曲线的措辞表示轨迹和回声曲线彼此一致。这可以表示，在回声曲线中发现的回声已经分配给该轨迹。此外这可以表示：当回声曲线的回声不分配给该轨迹时，因此更新轨迹位置。

更新根据所使用的方法来区分。如果另一回声曲线的回声都不分配给该轨迹，那么第一回声曲线的轨迹的位置能够用作为另一回声曲线的轨迹的新的位置。此外，另一回声曲线的轨迹的位置能够从第一回声曲线和另一回声曲线之间的时间上的距离和轨迹的至今的伸展中计算出。此外可以的是，在另一回声曲线的回声不分配给一个轨迹时，该轨迹仅采用另一回声曲线的时间戳（这可以是回声曲线的采样时间点）。所述轨迹然后也能够称作另一回声曲线的轨迹。

因此，换而言之，分别能够将两个轨迹彼此比较，使得能够计算所述一个轨迹的各个位置和另一轨迹的相应的位置之间的函数关联。然后应用这两个轨迹的位置之间的所述函数关联，以便从第一轨迹的位置确定第二轨迹的位置。

因此，确定各两个轨迹之间的函数关联。在此，所述一个轨迹在特定时间点的位置能够与属于所述轨迹的、例如要最后添加的回声的相应的位置一致。但是这仅是所使用的追踪算法的一个实施形式。存在另外的方法，所述方法例如从多次反射的加权平均或从预测和测量之间的平均（借助于卡尔曼滤波器来追踪）中计算出一个轨迹的位置。然后在此，最后记录的回声的位置有时不精确地相应于轨迹的当前位置。

因此，在新的回声曲线中确定的第一回声的位置能够是第一轨迹在该时间点的位置。当然，第一轨迹的位置不仅能够根据另一回声曲线（即新确定的第一回声）来确定，而且附加地在另外的信息辅助的情况下，例如通过应用滤波器来确定。

液位测量仪器根据运行时间方法来工作，尤其根据FMCW方法或脉冲运行时间方法来工作。

液位测量仪器的发射单元朝填充物表面的方向发送例如呈发射脉冲或频率调制的波的发射信号。所述发射信号在不同的反射器（在此例如为填充物表面、容器底部和容器中的静止的干扰点）上反射并且被反射的发射信号由回声曲线检测单元以回声曲线的形式检测，所述回声曲线能够具有多个单个的回声（液位回声、底部回声、一个或多个干扰点回声，……）。

现在，液位测量仪器的评估单元能够执行追踪方法，所述追踪方法分别分配给特定组的时间上相继的回声曲线的一个回声并且是呈轨迹形式的所述回声的位置的在时间上的进展。

现在，通过由数学描述的曲线来近似该一个轨迹的时间上的进展并且通过同样通过数学描述的曲线来近似另一轨迹的时间上的进展，能够将两个任意的这种轨迹（例如容器底部回声的轨迹和液位表面回声的轨迹）相互处于函数关联中。所述两个数学描述或函数现在能够数学上彼此比较，由此得到这两个轨迹之间的函数关联。在此，其是表示近似的数学函数。在最简单的情况下其为精确等式。但是根据第一轨迹和第二轨迹的数学描述的情况而也能够为更复杂的函数。

如果现在检测另一回声曲线，那么第二轨迹在检测另一回声曲线的时间点的要期待的位置能够通过下述方式来计算：即应用函数关联和另一轨迹在该时间点的位置或分配给该轨迹的回声在该时间点的位置。

根据本发明的另一方面，函数关联为从各个轨迹位置中计算的线性关联。

根据本发明的另一方面，评估单元还构成为用于：通过评估回声曲线分别确定在所检测的回声曲线的每一个中的第三回声的位置，其中第三回声分配给任意的第三轨迹。于是，能够计算在回声曲线的第二轨迹的位置和所述第三轨迹的位置之间的第二函数关联。随后，通过评估另一回声曲线确定另一回声曲线的第三回声的位置，其中第三回声属于第三轨迹。之后，利用另一回声曲线的第三回声的位置或者第三轨迹的位置，和第二函数关联来计算另一回声曲线的第二轨迹的位置。

根据本发明的另一方面，评估单元还构成为用于对另一回声曲线的第二回声的所计算的位置取平均值。

根据本发明的另一方面，评估单元还构成为用于对另一回声曲线的第二轨迹的所计算的位置取平均值。

根据本发明的另一方面，对另一回声曲线的第二回声的所计算的位置执行可信性控制。这能够在对相应的轨迹进行分级之后来进行。

根据本发明的另一方面，评估单元还构成为用于利用回声曲线的N个轨迹的全部N（N-1）/2个对之间的函数关联来计算另一回声曲线的第二轨迹的位置，其中N是正整数。

根据本发明的另一方面，评估单元还构成为用于仅利用回声曲线的N个轨迹的N-1个对之间的函数关联来计算另一回声曲线的第二轨迹的位置，其中N是正整数。

根据本发明的另一方面，第一回声是多次回声，所述多次回声归因于多次反射。

根据本发明的另一方面，第一回声是液位表面的多次回声并且第二回声是填充物表面的单次回声，即真正的液位回声。

多次回声是归因于发射信号在相同的反射点（例如填充物表面、填充物的两种介质之间的分离面、容器配件或容器底部）上的多次反射的回声。底部回声为归因于发射信号在填充物容器的容器底部上的反射的回声。此外，多次回声为反射的信号，所述反射的信号在其被接收之前在覆盖面上被反射至少一次。

根据本发明的另一方面，提出一种用于确定液位的方法，其中检测多个时间上相继的回声曲线。随后，通过评估回声曲线分别确定所检测的回声曲线中的每一个中的第一回声和第二回声，其中第一回声分配给任意的第一轨迹并且第二回声分配给回声曲线的任意的第二轨迹。此后，计算在回声曲线的第一轨迹的位置和第二轨迹的位置之间的第一函数关联。此外，（在之前或之后）检测时间上紧随的另一回声曲线，随后通过评估另一回声曲线确定另一回声曲线的第一回声的位置，其中第一回声属于第一轨迹。随后，利用另一回声曲线的第一回声的位置或者第一轨迹的位置，和第一函数关联来计算另一回声曲线的第二轨迹的位置。

根据本发明的另一方面，提出一种程序单元，当程序单元在液位测量仪器的处理器上执行时，所述程序单元指示液位测量仪器执行上面和下面描述的方法步骤。

根据本发明的另一方面，提出一种计算机可读的介质，在所述计算机可读的介质上存储下述程序单元，当所述程序单元在液位测量仪器的处理器上执行时，所述程序单元指示液位测量仪器执行上面和下面描述的方法步骤。

附图说明

下面，参考附图描述本发明的实施例。

图1示出根据本发明的一个实施例的具有容器的雷达液位测量仪器。

图2示出回声曲线。

图3示出根据本发明的一个实施例的信号处理的方框图。

图4示出根据本发明的一个实施例的轨迹位置的关联的图表。

图5示出两个轨迹的变化。

图6示出根据本发明的一个实施例的两个轨迹的轨迹位置的关联的图表。

图7示出在根据本发明的一个实施例的液位确定中的用于减少组合分析的方法。

具体实施方式

在附图中的描述是示意的并且不是符合比例的。如果在不同的附图中应用相同的附图标记，那么所述附图标记能够表示相同的或类似的元件。但是相同的或类似的元件也能够通过不同的附图标记来表示。

在液位测量中能够应用不同的方法，根据所述方法能够测定容器中的填充物表面的位置。

图1示出用于液位测量的装置。容器109用液体106填充至填充高度d_B-d_L。液体之上的空间107例如用空气填充。在本实施例中，液体用空气作为叠加介质来覆盖。

液位测量仪器101借助于高频单元102产生电磁脉冲103并且将所述电磁脉冲耦合输入到适当的天线104中，随后所述脉冲以近似光速朝要测量的填充物表面105的方向传播。叠加介质之内的精确的速度通过下式得出：

$c_L=\frac{c_0}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_L\·{\mathrm{\μ}}_L}}$

其中c_o描绘真空中的光速，ε_L描绘叠加介质的介电常数并且μ_L描绘叠加介质的导磁系数。

填充物表面105反射到达的信号能量的一部分，随后，被反射的信号分量再次传播回到液位测量仪器101。未被反射的信号分量进入到液体106中，并且以强烈降低的速度朝容器底部的方向传播到其中。电磁波103在液体106之内的速度c_M通过液体106的物质特性来确定：

$c_M=\frac{c_0}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_M\·{\mathrm{\μ}}_M}}$

其中c_o描绘真空中的光速，ε_M描绘液体的介电常数并且μ_M描绘液体的导磁系数。在容器109的底部108上同样反射剩余的信号分量，并且在相应的运行时间之后又返回至液位测量仪器101。在液位测量仪器中借助于高频单元102处理到达的信号，并且例如变化成较低频率的中间频率范围。借助于模数转换单元110由高频单元102所提供的模拟回声曲线被数字化并且提供给评估单元111。

用于提供数字化的回声曲线的上述部件、即尤其高频单元102和模数转换单元110例如可以限定回声曲线检测装置。

评估单元111分析数字化的回声曲线并且基于包含在其中的回声根据已知的方法确定由在填充物表面105上反射而产生的回声。此外，在当前的实例中也可以用作为测量装置的评估单元111确定距所述回声的的精确的电距离。此外，距该回声的所测定的电距离被校正，使得补偿叠加介质107对于电磁波的传播的影响。距填充物的计算出的、补偿的距离被传递给输出单元112，所述输出单元例如通过线性化、偏差校正、换算成填充高度d_B-d_L相应于使用者的预设值来进一步处理特定的数值。所处理的测量值在外部的通信接口113处向外提供。在此，能够应用全部所建立的接口，尤其是4…20mA的电流接口、工业现场总线、如HART、Profibus、FF但是或者还有计算机接口、如RS232、RS485、USB、以太网或火线（FireWire）。

处理器121控制评估单元111并且显然能够是评估单元的一部分。此外，设有存储元件（计算机可读的介质122），在所述存储元件上存储程序单元以用于控制处理器。

图2再次详细说明重要的步骤，所述步骤在回声信号处理的范围内在评估单元111中用于补偿不同介质的影响。

首先，曲线族201示出由模数转换单元110在一定时间期间所检测的回声曲线204。回声曲线首先包含发射脉冲205的在天线之内反射的分量。在短时间之后，在时间点t_L检测第一回声206，所述第一回声通过信号分量在容器中的介质106的表面105或边界面105的反射来引起。另一回声207形成为填充物回声206的第一多次回声，并且在时间点t_ML被检测。进入到介质106中的信号分量在穿过填充物106之后在容器底部108处反射，并且在回声曲线204内产生另一回声208。所述底部回声208在时间点t_B被检测。此外，可以在时间点t_MB检测底部回声的多次回声209。

在第一处理步骤中，将时间相关的曲线201变换成与距离相关的曲线202。在该变换期间以所检测的曲线仅仅通过真空中的传播而形成为基础。视图201中的纵坐标通过与真空中的光速相乘换算成距离轴。此外，通过计算偏差实现，由天线104所引起的回声205获得距离值0m。此外，距离值与系数0.5相乘，以便到填充物表面且从其返回的双倍路径被消除。

第二视图202示出作为电距离D的函数的回声曲线。电距离相应于一半距离，真空中的电磁波在特定时间内经过该一半距离。电距离丝毫不考虑介质的可能引起电磁波更缓慢地传播的影响。曲线族202因此是未被补偿的、但是与位置相关的回声曲线。

在当前的描述中，电距离总是以大写的D表示，相反能够直接在容器上测量的物理距离用小写的d表示。

还可行的是，完全补偿回声曲线210。第三视图203示出完全补偿的回声曲线211。为了实现在物理距离上描述回声，在当前的情况下必须考虑位置0和D_L（曲线族202）之间的区域中的叠加介质107的影响。横坐标的电距离数据必须在0和D_L之间根据下面的关联换算成物理距离数据：

$d{i}_{}=\frac{D{i}_{}}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_L\·{\mathrm{\μ}}_L}}.$

因为ε_Luft和μ_Luft良好近似地相应于数值1，所以对于这些部分在当前的实例中不必进行校正。然而大于等于D_L的横坐标的电距离数据必须根据下面的关联换算成物理距离数据：

$d_i=d_L\frac{(D_i-D_L)}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_L\·{\mathrm{\μ}}_L}}.$

第三视图203最后示出校正的变化。距填充物表面105的回声206的距离和距由容器底部108产生的回声208的距离与可在容器109上测量的距离一致。距填充物表面的多次回声207的距离不能够直接地在容器上测量，因为上述补偿仅对于直接的反射是有效的。对于多次回声209相同的内容适用于容器底部108处的反射。

就此而言需要指出的是，在液位测量仪器中进行信号处理期间例如对于全部回声执行换算成曲线族202，即确定电距离或不同的回声的位置。通常不执行将回声曲线换算成补偿的回声曲线，而单个的距离值或回声的位置的校正是足够的。

就此而言，在上面描述的液位测量仪器中能够出现问题，即不仅接收来自填充物表面的反射的信号分量，而且相反出现不期望的反射，所述反射由容器中的所谓干扰点触发。容器中的干扰点例如能够由配件或容器几何形状本身引起。除了干扰点之外，所谓的多次或多重反射还能够叠加有效信号，使得强烈地损害填充物表面的有效信号的识别还损害有效信号的精确测量。

图3中作为方框图详细地示出液位测量仪器的评估装置111的可行的实施方案。回声曲线首先能够经受处理301。用于回声抽取302的方法通过对信号进行有针对性的数字化评估例如通过数字滤波而更容易可行的是，从回声曲线中确定显著的信号分量。

所抽取的回声为了进一步处理而例如能够以列表的形式存储。然而也可有不同于在列表中存储的用于数据访问的其他的可行性。函数块追踪303将回声曲线在时间点t_i的回声分配给紧接着的回声曲线在时间点t_i+1的回声，其中回声已经经过相同的物理反射点和经过相同的路段。

追踪方法已经在现有技术中并且对于本领域技术人员而言是已知的。详细地信息例如在WO2009/037000A2中。根据本发明的一个实施例的方法在方框图中用名称关联回归分析304表示。本发明的核心方面是，两个轨迹的位置，即经过不同的路段的两个反射的或两个不同的物理的反射点的位置彼此关联并且从中测定线性关联的参数。每个轨迹由从回声曲线的回声中测定的位置数值的序列构成。因为在液位测量仪器中应当测量从传感器到填充物的距离，所以除了术语位置之外也应用术语距离。

在图3的实施例中，回声列表、轨迹列表和回归列表将液位（305）的结论传递给函数块。该函数块还测定如下回声，该回声通过在填充物表面上直接反射形成并且分级为液位回声。

图4应当详细阐述两个轨迹之间的关联的事实。交叉轴示出由两个轨迹的各个位置值的距离对形成的散点图。例如，轨迹称作轨迹T₁和轨迹T₂。然而也能够考虑两个不同的轨迹的可任意不同设想的组合。

每个距离对通过叉来标记。横坐标（x轴401）包括轨迹T₁的距离D，纵坐标（y轴线402）包括轨迹T₂的距离D。该设置不是强制必需的。因此，也能够将横坐标和纵坐标彼此交换。轴标定的度量单位对于本发明是不重要的。因此，在此仅示例地存在电距离D。根据回声曲线204的位置的时间上的标定也是可行的。在图4中为了更准确地阐明特别地标记距离对。距离对描述轨迹T₁和轨迹T₂在时间点i的两个位置的数值对，在所述时间点上产生回声曲线。图表中的另外的且没有详细绘出的点源自另外的回声曲线，所述另外的回声曲线在另外的时间点由传感器来检测。由传感器产生的新的回声曲线以附加的点扩展图表，其中所述新的回声曲线源自另外的信号处理过程并且其回声分配给轨迹。在这两个轨迹的位置的图4中示出的关联使得能够将轨迹T₁和轨迹T₂的位置形成关联更加明显。这表示，轨迹T₁和轨迹T₂处于函数关联。描述散点图的精确等式为此用作为基础。数学上，能够如下描述所述关联：

$D_{T_2,k}=a_1\·{D_T}_1,k+a_0+e_k---\left(4.1\right)$

D_T2,k是在时间点k的测量的轨迹T₂的位置

D_T1,k是在时间点k的测量的轨迹T₁的位置

a₀和a₁是描述轨迹T₁和轨迹T₂的位置之间的线性关联的直线的参数

e_k是用于在时间点k测量的关联的误差。

函数的参数a1没有度量单位，相反a₀具有与D_T2,k或D_T1,k相同的度量单位。e_k具有与D_T2,k或D_T1,k相同的度量单位。在所给出的关联中的误差的假设是必需的，因为模型的误差概括地被绘出。参数a₁和a₀与使用传感器的测量点的所给处的特性相关。此外，参数与直接处于关联的轨迹的变化相关。公式（4.1）仅是关联的一种表达。当然，其能够应用在任意的轨迹上并且不一定需要将轨迹T₁和轨迹T₂作为基础。然而因此，参数a₀和a₁的数值与轨迹T₁和轨迹T₂之间的关联不同。

图5示出两个轨迹（T₃503和T₄504）关于时间的示例的变化。X轴501以米为单位表示距离并且_y轴502表示测量时间t。轨迹503、504的在相应的时间点j从回声曲线的回声位置中得出的支持点505、507、509、……和506、508、510……分别通过x来标记。

如果将图5中的支持点转变成图表，所述图表如图4表明两个轨迹之间的关联，那么获得图6中的图表。x轴607在此包括轨迹T₃的位置，y轴608在此包括轨迹T₄的位置。此外，两个轨迹之间的线性关联604呈中断的线形式绘制。现在能够识别的是，除图6中的支持点之外，也能够得到关于两个轨迹的关联的另外的结论。不仅对于位于支持点之间的位置603而且也对于位于支持点旁边的位置602和601而言，能够应用该关联。此外，这表示，当已知一个轨迹的位置时，能够预测另一轨迹的位置。所述预测能够相反地进行。在图6中的实例中这表示：能够由轨迹T₃的位置预测轨迹T₄的位置并且反之亦然。此外，不仅能够得出预测，而且也能够当由于不利的信号关系而不能确定轨迹的位置时，也说明对轨迹的位置的估算。

确定参数a₀和a₁：

参数a₀和a₁能够由函数块关联回归分析304自动地确定。由于所基于的模型中的误差，对参数进行所谓的估算是有利的，所述估算最小化关于参数的确定的误差。估算以不同的方式进行。常见的参数估算方法的应用是可行的，例如LS估算。LS估算在文献中详细地被描述，例如在“Kiencke，Eger，“Messtechnik-Systemtheorie  Elektrotechniker”ISBN3-540-24310-0或者Bronstein,Semendjajew,Musiol,“Taschenbuch der Mathematik”ISBN3-8171-2006-0中描述。根据Lothar Papula“MathematikIngenieure und NaturwissenschaftlerBand3”ISBN3-528-24937-4的补偿或回归直线的确定是可行的。估算例如能够如下进行：

${D_T}_2={\hat{a}}_1\·{D_T}_1+{\hat{a}}_0$

D_T2是轨迹T₂的位置

D_T1是轨迹T₁的位置

和是描述轨迹T₁和轨迹T₂的位置之间的线性关联的直线的估算的参数。

为了不必连续地在存储器中保持位置对，所述方法也能够递归地执行。首先估算能够是有误差的，但是随着数值对的数量的增加被改进。当然需要的是，在能够从另一轨迹的位置得出一个轨迹的当前位置的预测之前，首先测定参数。

所描述的发明能够有益地扩展。回声曲线通常示出大量的回声，这产生大量轨迹。在所描述的方法中，在通常的情况下，全部轨迹彼此处于相关。这表示：从任意单独的轨迹中能够直接地得出关于任意任他轨迹的位置的结论。要建立的函数关联的数量A借助下式能够依据轨迹的数量N地来计算：

A=N·(N-1)/2

因此，在四个被追踪的轨迹中必须建立、计算、维护和存储六个关联。本发明的扩展方案通过组合分析的有针对性的减少来得出。图7示出关于四个不同轨迹的完整的列表。函数关联通过箭头示出。箭头的方向仅是示例的，因为也能够颠倒关联。如果例如已知关联T₇₁→T₇₂，那么例如也能够通过形成逆函数来计算关联T₇₂→T₇₁。此外，图7示出在没有再次降低本发明的说服力的情况下组合分析减少的可行性。示例地，根据轨迹T₇₁来执行减少。在T₇₂和T₇₃、T₇₂和T₇₄或T₇₃和T₇₄之间的关联能够从关联T₇₁和T₇₂、T₇₁和T₇₃或T₇₁和T₇₄中算出。因此，仅还需要存储和扩展

A=N-1

个（因此在图7中是三个）函数关联。减少的前提是，一个轨迹必须被选作减少的源头。该轨迹也能够称作为中间轨迹。在图7中的实例中，这是轨迹T₇₁。显然地，也能够将任意其他的轨迹选作为减少的中间轨迹。图7中的运算链指出没有丢失信息内容。例如，能够从两个关联T₇₁→T₇₂和T₇₁→T₇₃中确定T₇₂→T₇₃之间的关联。为此，必须形成T₇₁→T₇₂的逆函数T₇₁←T₇₂。接下来，能够建立扩展的关联T₇₂→T₇₁→T₇₃并且在实现在之前不必估算关联T₇₂→T₇₃的函数表达式的参数的情况下从轨迹T₇₂中确定轨迹T₇₃的位置。在此，在性能上得到优点，因为参数的估算证实为是密集计算的。此外，节约存储空间。

因此，扩展方案的核心方面是：当在从一个轨迹T_B的位置中计算一个轨迹T_A的位置时总是经由中间轨迹T_C进行运算时，组合分析能够减少。

所描述的方法的核心方面在于目标函数的参数的估算，所述目标函数因此描述两个轨迹之间的位置的关联。如果目标函数的参数在液位测量仪器运行期间被足够好地确定，那么能从一个轨迹的位置中推断出另一轨迹的位置。因为参数与测量点相关（安装地点、接管、法兰、容器底部、容器盖、填充物、容器中的配件），所以可以不在工厂进行参数化。

补充地需要指出的是，“包括”和“具有”不排除其他的元件或步骤并且“一个”或“一”不排除复数。此外，需要指出的是，参考上述实施例中的一个描述的特征或步骤也能够与其他的上述实施例的其他特征或步骤组合。权利要求中的附图标记不能够视为是限制。

Claims (12)

1.一种液位测量仪器(101)，具有：

回声曲线检测单元(104，102，110)，以用于检测多个、时间上相继的回声曲线；

评估单元(111)，其构成用于：

通过评估所述回声曲线分别确定所检测的所述回声曲线中的每一个中的第一回声和第二回声，其中所述第一回声分配给任意的第一轨迹并且所述第二回声分配给任意的第二轨迹；

计算在所述回声曲线的所述第一轨迹的位置和所述第二轨迹的位置之间的第一函数关联；

其中所述回声曲线检测单元(104，102，110)构成用于检测另一回声曲线；

其中所述评估单元(111)还构成用于：

通过评估所述另一回声曲线来确定所述另一回声曲线的第一回声的位置，其中所述第一回声属于所述第一轨迹；

利用所述另一回声曲线的所述第一回声的位置或者所述第一轨迹在所述另一回声曲线的时间点的位置，和所述第一函数关联来计算所述第二轨迹在所述另一回声曲线的时间点的位置。

2.根据权利要求1所述的液位测量仪器，其中所述第一函数关联是线性关联。

3.根据上述权利要求中的任一项所述的液位测量仪器，其中所述评估单元(111)还构成用于：

通过评估所述回声曲线分别确定在所检测的所述回声曲线的每一个中的第三回声的位置，其中所述第三回声分配给任意的第三轨迹；

计算在所述回声曲线的所述第二轨迹的位置和所述第三轨迹的位置之间的第二函数关联；

通过评估所述另一回声曲线来确定所述另一回声曲线的第三回声的位置，其中所述第三回声属于所述第三轨迹；

利用所述另一回声曲线的所述第三回声的位置或者所述第三轨迹在所述另一回声曲线的时间点的位置，和所述第二函数关联计算所述第二轨迹在所述另一回声曲线的时间点的位置。

4.根据权利要求3所述的液位测量仪器，其中所述评估单元(111)还构成为用于：

对所述第二轨迹在所述另一回声曲线的时间点的所计算的位置取平均值。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的液位测量仪器，其中所述评估单元(111)还构成为用于：

对所述第二轨迹在所述另一回声曲线的时间点的所计算的位置执行可信性控制。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的液位测量仪器，其中所述评估单元(111)还构成为用于：

利用所述回声曲线的N个轨迹的全部N(N-1)/2个对之间的函数关联来计算所述第二轨迹在所述另一回声曲线的时间点的位置，其中N是正整数。

7.根据上述权利要求中的任一项所述的液位测量仪器，其中所述评估单元(111)还构成为用于：

仅利用所述回声曲线的N个轨迹的N-1个对之间的函数关联来计算所述第二轨迹在所述另一回声曲线的时间点的位置，其中N是正整数。

8.根据上述权利要求中的任一项所述的液位测量仪器，其中所述第一回声是多次回声，所述多次回声归因于多次反射。

9.根据上述权利要求中的任一项所述的液位测量仪器，

其中所述第一回声是填充物表面的多次回声；并且

其中所述第二回声是填充物表面的单次回声。

10.一种用于确定液位的方法，所述方法具有下述步骤：

检测多个时间上相继的回声曲线；

通过评估所述回声曲线分别确定所检测的所述回声曲线中的每一个中的第一回声和第二回声，其中所述第一回声分配给任意的第一轨迹并且所述第二回声分配给任意的第二轨迹；

计算在所述回声曲线的所述第一轨迹的位置和所述第二轨迹的位置之间的第一函数关联；

检测另一回声曲线；

通过评估所述另一回声曲线来确定所述另一回声曲线的第一回声的位置，其中所述第一回声属于所述第一轨迹；

利用所述另一回声曲线的所述第一回声的位置或者所述第一轨迹在所述另一回声曲线的时间点的位置，和所述第一函数关联来计算所述第二轨迹在所述另一回声曲线的时间点的位置。

11.一种程序单元，当所述程序单元在液位测量仪器(101)的处理器(121)上执行时，所述程序单元指示所述液位测量仪器执行根据权利要求10所述的步骤。

12.一种计算机可读的介质(122)，在所述计算机可读的介质上存储根据权利要求11所述的程序单元。