CN105378579B - 用于测量设备的信号发生器以及用于自动化技术的测量设备 - Google Patents

用于测量设备的信号发生器以及用于自动化技术的测量设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于产生用于自动化技术的测量设备(1)的周期性信号的信号发生器，其中所述信号具有处于预定频率范围内的顺序的离散信号频率，包括：控制和/或计算单元(4)；时钟信号产生器(6)，其中所述时钟信号产生器(6)提供恒定的采样频率，所述恒定的采样频率大于所述预定频率范围中的最大离散信号频率；存储器单元(7)，其中对于所述离散信号频率中的每一个，所述对应周期性信号的振幅值根据所述采样频率加以存储或根据所述采样频率可存储，其中所述控制和/或计算单元(4)相继地以所述时钟(6)的采样频率从所述存储器单元(7)读出所存储的或可存储的离散信号频率的振幅值，且产生所述周期性信号或转发以用于产生所述周期性信号；以及静态滤波器单元(12)，具有截止频率，所述截止频率高于所述最大信号频率且去除因所述采样而导致的频率分量。

Description

用于测量设备的信号发生器以及用于自动化技术的测量设备
技术领域
本发明涉及用于产生用于测量设备的周期性信号的信号发生器以及应用了本发明的信号发生器的测量设备。优选地，信号发生器用于电容性测量设备中。然而，信号发生器还可应用在电子振动测量设备中。测量设备的优选应用领域是自动化技术。
背景技术
基于电容性测量原理的测量装置常用于液体介质中的料位或极限液位测量。除料位或极限液位之外，这样的测量装置还可用于确定和/或监视介质的电导率和/或电容率。为此，料位必须保持不变。此外，电容性测量装置可在与介质接触的测量设备组件上检测沉积形成。
电容性测量装置包括测量探头，其中测量探头通常具有杆状传感器电极，且在给定情况下，具有用于在电极上出现沉积形成的情况下改进测量的准确性的保护电极。从探测电极和容器壁或第二电极所形成的电容器的电容确定介质的料位，其中交流电压施加在探测电极上。取决于介质的电导率，介质和/或探头绝缘形成电容器的电介质。保护电极处于与探测电极相同的电位，且至少在截面上同轴地围绕探测电极。具有保护的探头描述在(例如)DE 3212434 C2中，而不具有保护的探头描述在WO 2006/034959 A2中。用于连续料位或极限液位确定的电容性探头由本申请人(例如)以商标LIQUICAP在不同实施例中且以不同探头长度生产和出售。
在电容性探头的情况下，面临以下两难境地：为了防止会干扰测量的谐振效应，有利地是，选择施加在测量探头上的交流电压的信号频率越小，探头越长。然而，较高信号频率具有优点在于，其对沉积形成的敏感性小于较低信号频率。
因此，为了在已知电容性测量装置的情况下提供与任何长度的探头兼容的电子单元，使用通常也被称为测量频率的信号频率，其中该频率似乎适用于所有探头长度。因此，尤其在较短探头的情况下的信号频率低于对于这些较短探头最佳的信号频率。
当介质具有处于取决于电容率(介质电导率)或独立于电容率的过渡区中的电导率时，产生另一问题。料位或极限液位在此过渡区中不能通过电容性测量装置来可靠地确定。因此，在这样的介质的情况下，电容性料位测量不适用。
从WO 2012/100 873 A1已知一种用于电容性地确定和/或监视容器中的介质的料位的设备。此设备提供上文相关问题的解决方案。已知电容器测量装置包括具有至少一个探测电极的探测单元和电子单元。电子单元至少向探测电极供应电传输信号。接着，电子单元从探测单元接收电响应信号且评估该电响应信号。尤其是，探测电极被接连供应测量信号，其中所述测量信号包括所界定的频率范围的顺序的离散信号频率。基于频率扫描，电子单元根据过程中的当前应用参数来确定最佳信号频率或测量频率。应用参数包括(例如)探头长度、探头上的可能沉积形成、介质的性质等。接着，电子单元从对具有最佳信号频率的测量信号的响应信号确定介质的料位、极限液位或其它物理参数。
市场上可购得的电容性测量装置从来都不具有频率扫描能力。已知“静态”测量装置用于产生由微控制器的计时器产生的基础信号，即，矩形信号。使用较高阶低通滤波器，矩形信号的谐波被强力衰减，以致于在低通滤波器的输出上显现正弦信号，其中正弦信号经由驱动器级而发送到测量探头。测量了响应信号的振幅和相位，且因此测量了流经测量探头的交流电流的振幅和相位。此已知变形通常是以在30kHz与5MHz之间的信号频率来操作。
此外，本申请人出售将石英振荡器用作正弦发生器的电容性测量装置。在此情况下，振荡电路的振荡频率通过石英的本征频率或其倍数来确定且保持稳定。在每千范围中，此频率可经由调谐电容器来改变；然而不可能在扩展的频率范围上改变振荡频率。
应用在本申请人的当前的测量装置中的另一变形是基于ASIC。为了评估传感器，可仅选择在有限频率范围中的少许不同频率，然而，所述频率在运行时间期间不可改变。
从WO 29010/0139 508 A1已知一种用于以可振荡单元确定或监视容器中的介质的预定料位、相界或密度的方法。通过频率扫描，可振荡单元被激励以在与一个接一个的离散激励器频率相连的可振荡单元的工作范围中的可预定频率范围内执行振荡，其中可振荡单元的对应振荡是以所接收的信号的形式接收。经由频率扫描，该激励器频率被确定，在其中可振荡单元以振荡频率振荡，该振荡频率在传输信号与所接收的信号之间具有预定相位移位，且其中传输/接收单元(S/E)以所确定的信号频率或振荡频率来激励可振荡单元以执行振荡，或其中下一频率扫描开始。可使用上述方法操作的电子振动传感器由本申请人以商标LIQUIPHANT和SOLIPHANT生产和出售。本发明的信号发生器可同样用于电子振动传感器中。
为了实施动态信号发生器，可使用开关电容滤波器(也称为SC滤波器)。在此情况下，从矩形信号滤出谐波以产生正弦信号，其中正弦信号的信号频率是经由时钟源来设置的：如果时控频率改变，那么滤波器的信号频率和转移函数改变。为了在不同信号频率下抑制混叠效应，在信号发生器的输出处的模拟低通滤波器的截止频率必须进一步改变。优选地，这使用数字电位计而发生。此已知信号发生器的优点在于，通过极少组件，可提供具有小谐波失真和可变频率的正弦信号。已知解决方案的缺点包括需要可变时钟信号产生器。操作SC滤波器需要时控频率，其中时控频率远高于信号频率。对应解决方案需要相对多的能量。因数在50到100的范围中(例如比较1986年4月的IEEE的Sandler,H.M.、Sedra,A.S.的使用高阶低通开关电容滤波器的正弦波发生(Sine wave generation using a high-order lowpass switched-capacitor filter))。
发明内容
本发明的目的是提供具有成本效益的动态信号发生器以及自动化技术的测量装置，在自动化技术的测量装置中，应用了具有成本效益的动态信号发生器。
该目的关于信号发生器通过一种用于产生周期性信号的信号发生器来实现，其中所述信号具有处于预定频率范围内的顺序的离散信号频率，该信号发生器包括：
控制和/或计算单元，
时钟信号产生器，其中该时钟信号产生器提供恒定的采样频率，该恒定的采样频率大于该预定频率范围中的最大离散信号频率，
存储器单元，其中对于所述离散信号频率中的每一个，对应周期性信号的振幅值根据该采样频率加以存储或根据该采样频率可存储，
其中该控制和/或计算单元相继地以该时钟的采样频率从所述存储器单元读出所存储的或可存储的离散信号频率的振幅值，且产生周期性信号(内部DAC)或转发以用于产生周期性信号(外部DAC)，以及
静态滤波器单元，具有截止频率，该截止频率高于最大信号频率且去除因采样而导致的频率分量。
原则上，所述周期性信号可为正弦信号或三角或矩形信号。在电容性测量装置的情况下，通常使用正弦信号。该时钟信号产生器可作为独立单元或控制和/或计算单元的一部分。该控制和/或计算单元可为(例如)微处理器、微控制器、DSP和/或优选FPGA。同样，可应用CPLD或ASIC。
该目的关于用于电容性地确定和/或监视容器中的介质的料位或极限液位或另一物理参数的测量装置通过一种电容性测量装置来实现。
该电容性测量装置包括具有至少一个探测电极的探测单元以及电子单元，该电子单元向所述至少一个探测电极供应电测量信号且从该探测单元接收电响应信号且评估该电响应信号，
其中该电子单元至少有时向所述至少一个探测电极供应测量信号，该测量信号具有处于预定频率范围内的许多顺序的离散信号频率，其中所述离散信号频率是由与该电子单元相关联的信号发生器产生。此信号发生器对应于上文所述的信号发生器或其在下文将描述的变形。该电子单元基于所述顺序的离散信号频率而确定对于当前应用参数最佳的信号频率，且基于属于最佳信号频率的响应信号而确定容器中的介质的料位或极限液位或另一物理过程变量。
关于用于以可振荡单元确定或监视容器中的介质的预定料位、相界或密度的电子振动传感器的目的的另一解决方案如下所述：该可振荡单元被置于预定料位的高度处以监视此极限液位；在其它所提及的情况下，该可振荡单元进入(例如，连续地或有时)到该介质中。该可振荡单元通过控制单元经由在该可振荡单元的工作范围中的可预定频率范围内的频率扫描，相继以顺序的离散信号频率或激励器频率被激励以执行振荡，其中该可振荡单元的对应振荡是以所接收的信号的形式接收。经由频率扫描，该信号频率或激励器频率被确定，在此情况下，该可振荡单元以振荡频率振荡，该振荡频率在传输信号与所接收的信号之间具有预定相位移位。接着，该传输/接收单元以所确定的振荡频率来驱动该可振荡单元。且，此处，该频率扫描是经由本发明的动态信号发生器来执行。预定相位差取决于分别地待确定的参数。
本发明的动态信号发生器或使用动态信号发生器的本发明的电容性或电子振动测量装置与已知的解决方案相比具有以下优点：
本发明的信号发生器或本发明的电容性或电子振动测量装置涵盖电容性或电子振动测量所需的总频率范围。此频率范围在电容性测量装置的情况下包括至少50kHz到5MHz的区域。优选地，采样频率处于20MHz。上文所述的数字是通过举例来说明的。
在自动化技术中，通常在有爆炸危险的区域中进行测量。在此情况下，指定4到20mA标准，以使得为测量装置提供的能量受到限制。本发明的信号发生器或本发明的电容性测量装置可用此少量能量来操作。因此，可实现电子部件仅几mW的功耗。
因为在本发明的解决方案的情况下，应用了静态滤波器，所以不需要使用可变的、相对昂贵的且还容易出现缺陷的组件(例如，数字电位计)。且不针对分别设置的离散信号频率调整滤波器系数，这在应用适应性滤波器的情况下将是绝对必要的。作为静态滤波器的应用的结果，信号发生器简单、强健且具有成本效益。除此事实之外，在当前可购买的数字电位计的情况下，电容性测量技术所需的频率范围过小。实施适用于电容性测量技术的滤波器将需要大量技术努力。
因为当前应用的最佳信号频率是经由频率扫描来确定的，所以电容性或电子振动测量装置的测量的准确性相当好。
本发明的信号发生器的有利实施例指出，在存储器单元中，对于离散信号频率中的每一个，对应周期性信号的振幅值以至少一个搜索表(所谓的查找表)的形式根据该采样频率加以存储或根据该采样频率可存储。
通过数字组件来产生周期性信号的简单方法涉及应用查找表(LUT)或搜索表。在此信号发生方法的情况下，期望的信号曲线的个别振幅值被较早采样或计算且接着顺序存储在环形缓冲器，即LUT中(→控制单元)或通过系统来计算且接着存储在LUT中(→控制和计算单元)。接着，具有预定时控频率的计数器遍历环形缓冲器的地址范围，且信号的个别振幅值经由数/模转换器DAC而被读出和输出。此方法存在许多变形。优选地，存储器单元结合本发明的解决方案使用整数三角实现方式。
整数三角实现方式意味一个周期的周期性信号的振幅值在等距时间间隔存储在存储器中且接着被顺序读出。
本发明的解决方案使用存储和随后读出的这些方法。然而，不同信号频率的振幅值可较早静态地确定，且存储在许多存储/存储器范围中，或振幅值可针对每一信号频率来动态地确定且接着存储在存储器中。
尤其在整数三角实现方式的情况下，例如正弦信号的一个周期被在范围0…2π中的等距间隔处采样或计算。正弦信号接着通过使存储器地址以恒定时控速率递增来实现。在此情况下，计数器被用作地址寄存器，其中计数器选择LUT的个别行。所存储的值接着经由DAC而输出。因为计数器在溢出的情况下简单地再次开始于0，所以获得了连续信号。在此情况下，信号频率可一方面经由时控频率来选择，且另一方面经由每周期许多支持点来选择。
用于产生尤其是余弦和正弦振荡的周期性信号的另一方法涉及迭代算法(例如，CORDIC算法)，其中CORDIC是坐标旋转数字计算(COordinate Rotation DigitalComputing)的缩写。
CORDIC算法是用于在数字计算机中计算正弦或余弦形状的信号的振幅值的迭代方法。为此，单位圆上的预定旋转角度借助于角截面迭代地加以近似，而不应用乘法器，如此可节省资源，这是因为乘法运算和三角函数的处理通常极其资源密集型的。通过CORDIC算法，信号的振幅值可在运行时间期间以小的计算努力加以计算。输出频率在此情况下是可自由选择的。然而，由于其工作的迭代方式，需要远高于将输出的信号频率的时控频率。CORDIC算法可简单地实施在FPGA(现场可编程门阵列)中或门阵列芯片中。
可选地，递归算法也可用于产生周期性信号。递归算法(例如)用作数字滤波器且尤其被称为IIR滤波器。此信号产生方法的优点在于信号产生需要小存储器容量。然而，为了(例如)在DSP中计算振荡，需要许多循环。因此，用于计算振幅值的计算单元必须以数倍高于所产生的信号的频率的频率来加以时控。关于查找表和递归算法的其它信息可见于1998年8月的IEEE的Matic，Vladimir；Marinkovic-Nedeliclu，Verica；Tadic，Vladimir的“正弦波信号发生的数字信号处理方法的比较(Comparison of digital signalprocessing methods for sine wave signal generation)”中。
优选地，本发明的动态适应性信号发生器和在其中实施了信号发生器的本发明的电容性或电子振动测量装置的特征在于，使用包括至少一个查找表和计算算法(尤其为CORDIC算法)的组合的特征。通过计算算法，可在运行时间计算振幅值，且接着存储在LUT中。这减少所需的存储器。查找表表示用于产生周期性信号的最简单方法。通过动态产生的搜索表，重新计算信号的每一信号频率的振幅值。在完全遍历搜索表之后，开始地址总是为零。因此，可产生所有信号频率，其对应于时控频率与整数的商。因此，导致了大量可产生的信号频率，对此，振幅在很大程度上是恒定且稳定的。通过将所计算的值存储在搜索表中，可使用相对低的时控频率。
在本发明的解决方案的优选实施例中，提供至少两个搜索表或查找表，其中经由第一搜索表，发生第一离散信号频率的采样点的输出，而在第二搜索表中，并行地发生第二离散信号频率的采样点的计算和存储。
本发明相关的有利实施例是，当控制/计算单元通过适配算法来改变或设置由信号发生器所产生的周期性输出信号的振幅值，和/或其中控制单元改变或设置通过输出寄存器的二进位移位操作来在大小上改变或设置所存储的振幅值。
此外，指出控制和/或计算单元以这样的方式校正由信号发生器所产生的周期性输出信号的振幅值，以使得因取决于频率的衰减所致的振幅改变至少大致上通过静态滤波器单元或其它干扰效应来加以补偿。其它干扰效应尤其关系到温度效应。
关于本发明的信号发生器和本发明的电容性或电子振动测量装置，指出控制/计算单元或电子单元的至少一些组件实施在FPGA中。用于产生至少一个搜索表的组件尤其实施在FPGA中。通过此变形，可在具有所确保的稳定振幅的预定频率范围中产生更多的离散信号频率。因此，导致了功率优化且具有成本效益的解决方案。此外，FPGA的高灵活性提供许多有趣的选项，尤其是关于电容性测量装置的响应信号的评估。
附图说明
现将基于附图来更详细地解释本发明，附图如下所示：
图1是电容性料位测量装置的示意图，其中本发明的信号发生器实施在电容性料位测量装置中，以及
图2是本发明的信号发生器的有利实施例的个别组件的信号链的框图。
具体实施方式
图1示出用于至少电容性地确定容器16中的介质17的料位的设备。本发明的信号发生器5用于该设备中。电容性测量装置1包括探测单元2，其中探测单元2向内突起到容器16中。在所示出的实施例中，探测单元2包括探测电极14和绝缘15，其中绝缘15完全围绕探测电极14且将其与液体介质17电隔离。容器16的壁形成探测电极14的对电极。然而，同样可能将具有参考电极的第二探头引入到容器16中。通过这样的探测单元14，介质4的料位可被连续确定。然而，本发明还可用于极限液位的电容性记录的设备的情况下，其中该设备安装在某高度，且尤其齐平地安装到容器16的壁中。在实施例中，探测单元2还可具有保护电极，其中保护电极至少在接近过程连接的区域中同轴地围绕探测电极14且同样被绝缘围绕。还可用本发明的电容性测量装置1确定的变量包括(例如)介质17的电导率和/或电容率。且，可检测探测单元2上的沉积形成。
在所示出的情况下布置在容器16外的电子单元3向探测电极14供应呈交流电压的形式的电信号且从探测电极14接收电响应信号。响应信号通常为电流信号，其中电流信号经由电阻器而转换为对应电压信号。这优选被馈送到电子单元3中的微控制器(未示出)的模/数转换器。在存在保护电极的情况下，这接收与探测电极14相同的传输信号。响应信号的特性变量(例如，相对于传输信号的相位移位或振幅)尤其取决于探测单元14的哪一部分被介质17围绕，以使得介质17的料位可从响应信号连续地确定和监视。另一依赖性由介质的电导率产生且由介质的介电常数或电容率产生。针对介质17不导电的情况，不需要绝缘，且在将介质17作为电介质，测量探测电极14与容器16之间的电容。针对介质17至少具有低电导率的情况，另外测量探测电极14与介质17之间的电容，其中绝缘15充当由探测电极14和介质17形成的电容器的电介质。在高电导率的情况下，仅测量绝缘电容。在此情况下，测量独立于介质17的介电常数的值。
图2示出本发明的信号发生器5的优选变形的构造的框图。信号发生器5包括控制和/或计算单元4、数-模转换器(DAC)11和静态滤波器单元12。优选地，控制和/或计算单元实施在FPGA 10中。控制和/或计算单元4还可承担例如关于信号评估的其它任务，且还包括执行各种任务的许多组件。
控制和/或计算单元4原则上包括两个部分：在存储器单元7中产生至少一个搜索表8；9(在所说明的情况下，使用两个搜索表8、9)的组件以及负责信号输出的组件。
为了在存储器单元7中产生搜索表8、9，使用计算算法18。此外，计算算法18与寄存器13相互作用，其中寄存器13含有计算将产生的周期性信号的振幅值所需的信息。取决于所需的频率和振幅，寄存器13由控制/计算单元4修改。
信号的产生由地址计数器19、存储器单元7和DAC 11执行。地址计数器通过对应的搜索表8、9中所使用的地址来计数，且所存储的数据接着由数-模转换器11输出。
信号发生器4向电容性测量装置1的探测单元14供应多个不同的离散频率，以便改进关于介质的沉积行为、探头长度和/或性质的电容性测量的性能。这同样适用于电子振动测量装置。对此，参照上文引用的WO 2010/0139 508 A1。
根据本发明，静态滤波器单元12被应用于信号产生。这与应用动态适应性信号滤波器相比极具成本效益。
图2所示的信号发生器5的实施例的存储器单元7在所说明的情况下包括两个搜索表8、9。如此实现与输出第二后续信号频率并行的第一信号频率的采样点的计算和存储。以此方式，两个信号频率的输出之间的延迟时间可被最小化。
参考标记列表
1 电容性测量装置
2 探测单元
3 电子单元
4 控制/计算单元/微控制器/DSP/微处理器
5 信号发生器
6 时钟信号产生器
7 存储器单元
8 查找表
9 查找表
10 FPGA
11 数-模转换器DAC
12 静态滤波器单元
13 寄存器
14 探测电极
15 绝缘
16 容器
17 介质
18 算法
19 地址计数器
20 输出寄存器

Claims (12)

1.一种自动化技术的测量设备，具有用于产生周期性信号的信号发生器，其中所述信号具有处于预定频率范围内的顺序的离散信号频率，所述信号发生器包括：
控制和/或计算单元(4)，
时钟信号产生器(6)，其中所述时钟信号产生器(6)提供恒定的采样频率，所述恒定的采样频率大于所述预定频率范围中的最大离散信号频率，
存储器单元(7)，其中对于所述离散信号频率中的每一个，对应周期性信号的振幅值根据所述采样频率加以存储或根据所述采样频率可存储，
其中所述控制和/或计算单元(4)相继地以所述时钟(6)的采样频率从所述存储器单元(7)读出所存储的或可存储的离散信号频率的振幅值，且产生所述周期性信号或转发以用于产生所述周期性信号，以及
静态滤波器单元(12)，具有截止频率，所述截止频率高于所述最大离散信号频率且去除因所述采样频率而导致的频率分量，
其中在所述存储器单元(7)中，对于所述离散信号频率中的每一个，所述对应周期性信号的振幅值以至少一个查找表(LUT)的形式根据所述采样频率加以存储或根据所述采样频率可存储，并且
其中所述控制和/或计算单元(4)针对所述离散信号频率中的每一个借助于算法(18)来动态地产生查找表(8、9)，
其中通过计算算法，在运行时间计算所述振幅值，且接着存储在所述查找表(8、9)中，
其中重新计算所述信号的每一信号频率的振幅值，
其中在完全遍历所述查找表之后，开始地址总是为零，并且
其中产生对应于时控频率与整数的商的信号频率。
2.根据权利要求1所述的测量设备，
其中所述存储器单元(7)使用整数三角实现方式，在此情况下，一个周期的每一周期性信号的振幅值以等距间隔加以存储。
3.根据权利要求1所述的测量设备，
其中所述算法(18)为迭代或递归算法。
4.根据权利要求1所述的测量设备，
其中提供了至少两个查找表(8、9)，其中经由第一查找表(8)，发生第一离散信号频率的输出，而在第二查找表(9)中，并行地发生第二离散信号频率的采样点的计算和存储。
5.根据权利要求1所述的测量设备，
其中所述频率范围处于50kHz与5MHz之间。
6.根据权利要求1所述的测量设备，
其中所述采样频率处于20MHz。
7.根据权利要求1所述的测量设备，
其中所述控制和/或计算单元(4)通过适配所述算法(18)来改变或设置由所述信号发生器(5)所产生的所述周期性信号的振幅值，和/或
其中所述控制和/或计算单元(4)通过输出寄存器(20)的二进位移位操作来在大小上改变或设置所存储的振幅值。
8.根据权利要求1所述的测量设备，
其中所述控制和/或计算单元(4)以如下方式校正由所述信号发生器(5)所产生的所述周期性信号的振幅值，使得因取决于频率的衰减所致的振幅改变至少大致上通过所述静态滤波器单元(12)或其它干扰效应来加以补偿。
9.根据权利要求1所述的测量设备，其中所述测量设备是用于电容性地确定和/或监视容器(16)中的介质(17)的料位或极限液位的设备，包括具有至少一个探测电极(14)的探测单元(2)以及电子单元(3)，所述电子单元(3)向所述至少一个探测电极(14)供应电测量信号且从所述探测单元(2)接收并评估电响应信号，
其中所述电子单元(3)至少有时向所述至少一个探测电极(14)供应测量信号，所述测量信号具有处于预定频率范围内的许多顺序的离散信号频率，其中所述信号发生器(5)产生所述离散信号频率，并且其中所述信号发生器(5)与所述电子单元(3)相关联，
其中所述电子单元(3)基于所述顺序的离散信号频率而确定对于当前应用参数最佳的信号频率，且其中所述电子单元(3)基于属于所述最佳的信号频率的响应信号而确定所述容器(16)中的所述介质(17)的料位或所述极限液位或另一物理过程变量。
10.根据权利要求9所述的测量设备，
其中所述电子单元(3)至少部分实施在FPGA(10)中。
11.根据权利要求9或10所述的测量设备，
其中用于产生所述至少一个查找表(8、9)的组件实施在FPGA(10)中。
12.根据权利要求1所述的测量设备，其中所述测量设备是用于确定或监视容器中的介质的预定料位、相界或密度的振动设备，包括可振荡单元，其中所述可振荡单元被置于所述预定料位的高度处，其中提供控制和/或计算单元，所述控制和/或计算单元通过在可振荡单元的工作范围中的可预定频率范围内的频率扫描，相继地以顺序的离散信号频率激励所述可振荡单元以执行振荡，其中所述信号发生器(5)执行所述频率扫描，其中传输/接收单元以所接收的信号的形式接收所述可振荡单元的对应振荡，其中所述控制和/或计算单元经由所述频率扫描确定所述信号频率，在此情况下，所述可振荡单元以振荡频率振荡，所述振荡频率在传输信号与所述所接收的信号之间具有预定相位移位，且其中所述传输/接收单元以所确定的信号频率来激励所述可振荡单元以执行振荡，或其中所述控制和/或计算单元开始下一频率扫描。
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