CN105784064B - 用于确定介质的料位的装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述并且示出一种用于利用电子电路装置（4）和信号导体设备（5）来确定容器（3）中的介质（2）的料位的装置（1）。在此，电子电路装置（4）给信号导体设备（5）加载电磁信号。本发明所基于的任务是，提出一种用于确定料位的装置，其相对于现有技术是有利的。该任务通过以下来解决，即信号导体设备（5）具有多个发射装置（6）并且电子电路装置（4）为发射装置（6）的发射行为提供度量。

Description

用于确定介质的料位的装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定容器中的介质的料位（Füllstand）的装置。该装置在此具有至少一个电子电路装置和至少一个信号导体设备。电子电路装置给信号导体设备施加电磁信号。

背景技术

介质例如是散装物或液体，并且容器例如是箱、料仓或槽。信号特别是高频或微波信号。

在工业过程自动化中已知的是，或者连续地测量介质的料位或者有针对性地监视特别的极限状态。

用于监视极限状态的这样的装置也被称为料位或极限状态开关。所述装置例如根据装配位置用于溢出或空载保护或者泵保护。

如果介质达到预先确定的料位或低于这样的料位，则通常由开关产生信号，该信号例如中断充填过程或触发安全机制或引起流出阀门的关闭。

例如已知的是，电容式地（例如DE 100 23 850 A1）、通过导电性测量（例如WO 97/37198 A1）或通过使用能机械振动的传感器（例如DE 198 25 501 A1）来探测极限状态。

为了探测介质的极限状态，此外可以从WO 2013/167384 A1中获知一种装置，其中分析谐振器的输出信号的频率。谐振器与容器的内部空间接触，该容器含有或输送介质。探测在此通过以下方式进行，即充分利用谐振器的频率依赖于介质的介电常数。在一种设计方案中，谐振器被设计成微带导线或发射装置。

从完全另外的应用领域中已知，在使用反射器电路的情况下确定容器中的对象的湿度，参见DE 10 2004 016 725 A1。

用于料位识别的带导体天线例如在DE 199 35 743 A1中被规定。在此，在一种设计方案中，为了冗余地监视料位使用微波信号的两个接收器。

DE 10 2006 019 688 B4公开了用在料位测量领域中的发射装置的一种示例性的设计方案。这样的发射装置一般由存在于电路板或其他衬底上或中的金属面构成。

在现有技术中还已知，补充地添加用作反射器的金属面。

在现有技术中还已知所谓的贴片天线（其他的名称是“平板天线”或“微带天线”）。通过多个天线的联接产生阵列。

在此已知不同的谐振结构来产生半波或四分之一波，例如参见DE 699 36 903T2。

例如可以使用平板天线，以便测量介质的表面结构，例如参见EP 1 701 142 A2。

被布置在陶瓷结构中的平板天线例如根据WO 2009/121530 A1同样用于料位识别。

在根据EP 1 956 349 A2的料位开关中，分别将电磁信号耦合输入到测量和谐振导体设备中，其中测量导体设备的信号可以与以下介质相互作用，该介质的料位适于被监视。

在DE 195 16 789 B4中，针对监视血液储器的料位的特别应用描述一种装置，该装置具有微波传感器。所述传感器被安装在储器之外并且穿过储器壁进行辐射。在一种设计方案中描述以相同高度安装多个传感器。此外规定，以不同高度安装传感器，以便已经能够用信号通知料位接近临界的极限状态。

在前述的装置或极限状态开关中的问题是介质污染或附着在容器壁或特别是传感器上。这可以导致错误信号或者甚至阻止达到或低于某一料位的探测。

从该问题出发，例如在膜振动器中已知的是，在清洁阶段期间驱除气泡（参见DE10 2008 050 445 A1）。

在安全关键的应用中此外已知的是，冗余地实施传感器或装置。在最简单的情况下使用两个测量装置，所述两个测量装置用于相同的功能。

在此，特别是划分成冗余的以下类型：

在热冗余（或也被称为热备用）的情况下，多个传感器同时激活地运行。所谓的选举人评价各个结果，其中必要时进行大多数判决。

在冷冗余的情况下存在多个传感器，但是仅仅一个传感器激活。从该单个传感器的信号的评价出发，可能激活其他传感器。

在待命或被动冗余的情况下同样存在多个传感器并且同样仅仅一个传感器激活。在此，非激活的传感器处于待命状态。在激活的传感器的故障情况下切换到另一传感器上。

冗余在此可以同类地或多样性地实现。这例如意味着，或者多次使用相同传感器类型或相同组件，或者各个传感器或组件源于不同制造商或基于不同原理。

发明内容

本发明所基于的任务是提出一种用于确定料位的装置，该装置相对于现有技术是有利的。

根据本发明的用于解决之前引出并且描述的任务的装置的特征首先并且基本上在于，信号导体设备具有多个发射装置并且电子电路装置为至少一个发射装置的发射行为提供至少一个度量。

电磁信号特别是微波信号。因此在一种设计方案中，根据本发明的装置特别是可以被称为高频（HF）料位开关。

存在至少两个并且也可以被称为HF料位开关的单个元件的发射装置在一种设计方案中可以被理解为阻抗转换器。

在此，发射装置通过其被加载电磁信号的导线的波阻抗被匹配于发射装置之前的区域的波阻抗。该区域在装置被用作溢出保护的情况下特别是自由空间。

当监视阻抗匹配时，在出现匹配改变的情况下可以从以下出发，即发射装置之前的空间中的变化已经发生。在用作极限状态开关的情况下在此涉及覆盖度的变化。

发射装置在一种设计方案中被实施为天线并且在另一种设计方案中特别是被实施为贴片天线。

优选地，发射装置或贴片天线平坦地实施。

发射装置优选地具有相对窄带的阻抗匹配。

在贴片天线作为发射装置的示例性的实施方案的情况下，这样的窄带的阻抗匹配可以归因于，通过贴片天线实现半波长度谐振。在此，仅仅以下频率经受阻抗匹配，该频率的半波长恰好等于贴片天线的几何长度。

在一种设计方案中，设计发射装置，使得发射装置正交于被实施为天线的发射装置的两个扩展方向。

对于阻抗匹配，包围相应发射装置或相应贴片天线的材料是重要的，因为所述材料以有效介电常数开根号来缩短以下信号的波长，针对该信号进行阻抗匹配。

一般利用希腊小写字母ε表示的介电常数也被称为介电导电性或介电功能并且描述材料对于电场的穿透性。

材料介电常数和阻抗匹配特性之间的关系在根据本发明的装置中被使用，以便识别容器中的介质的料位。

如果材料改变（例如通过从空气变换成实际要探测的介质）并且因此发射装置之前或特别是贴片天线之前的介电常数也改变，则围绕着天线/发射装置的有效介电常数改变并且因此发射装置进行阻抗匹配所在的频率也改变。

因此，如果相反由根据本发明的装置识别阻抗匹配的变化，则这可以归因于料位变化。

替代地或补充地推断出材料特性的变化。

如果关注用作溢出保护的示例情况，则上面的相互关系也可以换句话说如下来描述：

如果发射装置被馈送电磁信号，该电磁信号的频率等于谐振频率，该谐振频率在不能由介质覆盖的、即裸露的发射装置的情况下出现并且发射装置在加载信号期间不通过介质覆盖，则信号被发射到例如是箱的容器的内部空间中。

因为在该情况下没有或仅仅很少的反射碰在被实施为天线的发射装置上，所以从发射装置返回的波的能量是极少的。

如果容器中的介质的料位改变，使得达到发射装置，则发射装置的谐振频率也移动。然而，所馈送的电磁信号由此经历更强的反射，所述反射又导致返回波的更高的能量。

根据介电常数改变的大小，该大小通过在裸露的和由介质覆盖的发射装置之间的转变得出，发射装置以另外的相邻的频率进行发射（小的介电常数改变）或不再进行发射（大的介电常数改变）。

所描述的效应可以被解释成天线或发射装置的近场效应。

在一种设计方案中，由电子电路装置确定的针对至少一个发射装置的发射行为的度量因此在于，识别至少一个发射装置的谐振频率是否已经改变。从改变出发于是可以推断出，发射装置由容器中的介质覆盖的程度已经改变或介质本身中存在改变。

通过多个可单独运行的发射装置提供多个单个结果，所述多个单个结果可以为了确定料位被组合。

在一种设计方案中，（特别是所有发射装置的）测量结果因此通过例如通过微处理器实现的合适的处理单元（例如测量装置或一般电子电路单元）被处理成总结果。在另一种设计方案中，各个结果通过逻辑部件来聚集。

以下的实施方案涉及装置的有利的设计方案，所述装置部分地用于实现前述的相互关系。

在一种设计方案中规定，作为针对至少一个发射装置的发射行为的度量，电子电路装置分析至少一个发射装置的至少一个阻抗行为。

在该设计方案中，电子电路装置优选地监视至少一个发射装置的阻抗匹配。

如果阻抗匹配改变，则这在一种设计方案中归因于，在发射装置之前的、即特别是容器之内的并且因此在发射装置的发射侧上的改变已经出现。该改变在此特别是被解释为料位改变并且也作为这样的被用信号通知。

在一种与此相关联的设计方案中，电子电路装置确定至少一个发射装置的阻抗值和/或阻抗变化。

在一种设计方案中，电子电路装置确定阻抗的绝对值并且替代地或补充地确定阻抗是否已经改变。

在一种设计方案中，针对发射行为的度量，由电子电路装置确定至少一个发射装置的至少一个输入反射。在该设计方案中，电子电路装置因此分析至少一个发射装置的输入反射，该输入反射由于加载电磁信号而得到。反射因此在该设计方案中是电磁信号匹配于存在的谐振条件的度量。

在一种设计方案中，电子电路装置给至少一个发射装置加载可预先给定频率的电磁信号。

频率在此在一种设计方案中依赖于，根据本发明的装置是被用作充满保护还是用作空载保护，即应该识别从未覆盖到覆盖状态的变换还是从覆盖到裸露状态的变换。

在另一种设计方案中，频率依赖于包围发射装置的材料的材料特性（诸如介电常数）。这因此也涉及载体元件或必要时存在的保护层的特性。

如果所有发射装置位于载体元件上或中，则这由于减少机械部件而简化过程空间中的安装。

在一种设计方案中，多个发射装置被加载相同的电磁信号。

在一种设计方案中，电磁信号的可预先给定的频率基本上对应于从介质中裸露的发射装置的谐振频率。在该设计方案中，如果介质达到有关的发射装置、即发生充满保护，则被识别。

在一种替代的设计方案中，即特别是用作泵或空载保护的情况下，可预先给定的频率基本上对应于被介质覆盖的发射装置的谐振频率。

如果发射装置之前的介质改变或发射装置不再被介质覆盖，则发射装置所加载的信号的频率不再对应于当前谐振频率。这可以相应地由电子电路装置来识别和辨认或被用信号通知。

在一种替代的或补充的设计方案中，电子电路装置在可预先给定的频带内改变一个或多个发射装置所加载的电磁信号的频率。在该设计方案中执行频率扫描并且因此测量一个或多个发射装置的频率行为。这例如在多个测量环境或过程条件下允许非常准确地确定当前的谐振频率，该谐振频率又可以推断出环境并且因此也推断出测量介质。

为了通过各个发射装置实际地确定料位、即相应的料位是否被达到，在一种设计方案中规定，电子电路装置具有至少一个反射器电路。

反射器电路在此被分配给至少一个发射装置。

此外设计反射器电路，使得其提供针对发射装置的发射行为的度量。

反射器电路识别，发射装置是否被介质覆盖或例如气体或一般环境空气是否位于发射装置之前。

在一种设计方案中，发射行为的度量在于以下结论，即介质是否覆盖发射装置。

对于反射器电路或一般电子电路装置的测量技术上的设计方案，应该提到以下示例性的设计方案。

在绝对值CW（针对连续波）探测的情况下，相应的发射装置连续地被馈送单一频率的信号。在一种设计方案中选择频率，使得该频率在介质不接触天线的情况下对应于发射装置的谐振频率。如果天线因此是裸露的，则该天线发射电磁信号。

反射器电路因此持续地监视天线在被调节的馈电频率下的匹配。

在一种设计方案中，反射器电路输出直流电压，该直流电压依赖于天线所加载的功率与反射功率之间的比。

在一种设计方案中，在电子电路装置中后置于反射器电路的比较器将由反射器电路所产生的直流电压与外部预先给定的比较电压进行比较并且产生评价。

如果没有介质或特别是环境空气位于天线之前（在用作溢出保护的情况下、即用于识别达到某一料位），则天线是被匹配的并且天线的输入反射是小的。因此，反射器电路产生位于比较电压以下的电压，使得比较器输出低电平。

如果介质（在前述应用方式下）位于天线之前，则谐振频率移动并且天线在信号的所施加的频率下具有较差的匹配行为。由此天线的输入反射提高并且因此由反射器电路产生的直流电压也提高。如果直流电压大于比较电压，则比较器输出高电平，该高电平通知达到极限值。

对于相应的发射装置被覆盖保护层的应用情况或在要探测的介质具有很小的介电常数的情况下，在一种设计方案中规定，前述的绝对值CW探测被扩展成复杂的探测。

在此，在对上面的设计方案的补充中，不仅发射装置所加载的信号而且由天线所量取的反射信号被分配。两个信号除了上述简单的反射电路以外也被输送给第二测量或分析点。在此，在两个信号路径之一中设置90°移相器。

前述的反射器电路提供“同相”信号并且第二测量点提供“正交”信号。

两个信号在一种设计方案中优选地被数字化，以便在微处理器中进一步处理。在此，反射信号的相位分析于是也可以。这具有以下优点，通过信号在介质处反射的相位偏移是非常灵敏的度量。

在介质引起发射装置的信号的高损耗的应用情况下，天线关于频率的匹配曲线变宽。

尽管如此，为了安全探测极限状态的达到，因此在一种设计方案中规定，确定、即测量发射装置的宽带的匹配曲线。

因此在一种设计方案中给发射装置加载位于可预先给定的频率范围内的信号。

相应的反射器电路的直流电压在一种设计方案中直接被数字化。这允许将反射的相应值分配给相应的发射装置所加载的信号的频率。

在完全的频率扫描之后分析所获得的匹配曲线，其中反射器电路的最低的所确定的直流电压被分配给发射装置的谐振频率。

宽带探测在一种设计方案中与上述的复杂的变型方案和因此可能的相位分析组合。

在一种设计方案中，被分配的发射装置所加载的信号被输送给反射器电路。

一种设计方案在于，反射器电路监视至少一个发射装置在被加载电磁信号期间的匹配。

在一种设计方案中，反射器电路通过以下方式仅仅被分配给唯一的发射装置，即反射器电路被分配给恰好一个发射装置并且提供针对仅仅一个发射装置的发射行为的度量。

在另一种设计方案中，每个发射装置分别被分配反射器电路。因此在该设计方案中，发射装置的数量等于反射器电路的数量。

在另一种设计方案中，至少一个反射器电路被分配给多个发射装置并且提供针对其被分配的发射装置的发射行为的度量。

各个反射器电路分别产生关于以下的信息，即（根据应用的方式）介质是否已经达到或低于分配给发射装置的料位。反射器电路的各个结果随后在电子电路装置中共同处理或整体分析。

在一种设计方案中，电子电路装置在给至少一个发射装置加载至少一个电磁信号之后由发射装置量取并且分析至少一个反射信号。

在随后的设计方案中，料位的纯确定或监视被扩展到其他测量参量上。

因此在一种设计方案中，电子电路装置从发射装置的发射行为出发除了料位之外确定至少一个另外的关于介质的结论。

另外的结论在一种设计方案中是关于容器的介质中的两个不同的相或物质之间的分离层的结论。

在一种替代的或补充的设计方案中，电子电路装置确定关于介质的介电常数的结论。

例如基于至少反射信号的精确分析实现关于位于发射装置之前的介质的结论。针对不同介质之间的差别或为了确定介质的改变，在此考虑介电常数。

在一种设计方案中，基于介电常数识别不同材料的存在。

为了通过介电常数辨认介质，在一种设计方案中进行宽带测量，在该测量中频带以电磁信号被通过，以便确定当前的谐振频率并且关于此确定介质。

为了确定附加的结论，在此也重要的是，利用哪个介质执行根据本发明的装置的校准。

在一种设计方案中，校准介质是空气。

在另一种设计方案中，要监视的或要测量的介质是校准介质。

也为了识别介电常数的小的改变或区别，在一种设计方案中分析相位复矢量（Phasor）的相位偏移。

在一种设计方案中，识别至少一个发射装置由于存放介质引起的污染和由此逐渐改变的谐振条件。

总体上，在根据本发明的装置中因此通过电子电路装置确定或识别至少一个发射装置的谐振行为的改变。

通过多个在一种设计方案中基本上相同设计的发射装置，可以产生不同的各个测量值并且统一成总图像。因此似乎多个单个传感器被组合成多传感器。

在一种设计方案中，每个发射装置单独地被分析。

附加以下的设计方案：

在一种变型方案中，每个发射装置与自身的信号馈送和自身的反射器电路连接。

在一种替代的设计方案中，发射装置由一个信号源来馈送，但是分别具有自身的反射器电路。

在一种附加的设计方案中，发射装置由共同的宽带信号发生器来馈送。然而，在此信号发生器和各个发射装置之间的导线长度彼此不同，使得反射在明显不同的时间发生在发射装置处并且允许至发射装置的分配。

在一种设计方案中，共同分析至少一部分发射装置。

在一种设计方案中规定，载体元件至少部分地承载信号导体设备。在载体元件上或中安装有至少一部分发射装置。

在另一种设计方案中，所有发射装置位于（特别是轮缘状设计的）载体元件上或中，使得发射装置也可以通过载体元件被安装在其使用位置上。

载体元件上的多个发射装置可以导致各个发射装置的耦合。这可以导致，相邻发射装置的高频信号串扰。

因此例如可以利用以下方法之一引起去耦合：空间、时间、频率、代码和/或极化复用。

根据本发明的装置特别是所谓的极限状态开关，该极限状态开关表明，介质是否已经达到或低于某一料位、即极限状态。

根据本发明的装置通过以下方式探测介质的料位，即信号导体设备被加载电磁信号并且由此识别，介质是否覆盖信号导体设备。

信号导体设备在此具有多个发射装置，所述发射装置分别被加载电磁信号。

通过多个发射装置例如可以产生冗余。此外也因此可以识别多个极限状态。此外可以验证测量值。

信号导体设备、即发射装置在此被安装在载体元件中或上。载体元件用作衬底，以便保持机械结构或更简单地安装多个发射装置。

发射装置至少部分地特别是位于载体元件的（在已装配的情况下）朝向介质的侧上或至少这样被固定在载体元件中或上，使得可以进行与介质的相互作用。

在一种设计方案中，发射装置是单独产生的组件，所述组件在其制造之后被施加或引入到载体元件上或中。

在另一种设计方案中，首先在载体元件上或中产生发射装置。

在此，特别是这样设计载体元件，使得载体元件能够被引入到容器的壁中。也就是，载体元件特别是可以被引入到壁中的相应的留空中，为此彼此协调尺寸。

因为装置优选地是极限状态开关，所以载体元件优选地能够被引入到容器的侧壁中。

在一种设计方案中，载体元件特别是能够被拧入或旋入到壁中。在该设计方案中总体上得出料位或极限状态开关，其被实施为拧入传感器。

通过（至少两个）发射装置识别，介质是否处于相应的发射装置附近或覆盖相应的发射装置。因此根据应用可以识别达到或低于被分配给相应的发射装置的料位。

根据单独的发射装置处于装配在容器壁中的状态的位置、即根据装配位置，由发射装置分别监视料位。

料位在此可以不同、可以基本上相同、可以（根据可实现的测量精度）重叠或可以彼此相邻。

因此在一种设计方案中定义料位区域，所述料位区域通过多个发射装置来共同监视。

哪些料位被分配给各个发射装置一方面由发射装置在载体元件上的尺寸和布置以及由测量的位置分配率来决定并且另一方面由发射装置在安装之后的最终位置决定。

由此出发，在一种设计方案中规定，各个发射装置的各个结果或各个测量或各个料位监视的处理被匹配于具体的应用或匹配于在安装之后得出的相对于容器的定向并且不事先固定来预先给定。

通过多个发射装置一方面可以通过以下方式产生冗余，即至少两个发射装置监视相同的料位或相同的料位区域。

为此，在一种设计方案中，相对于载体元件的纵轴在相同高度上安装至少两个发射装置。该纵轴在此可以在安装在容器中的状态下与容器的纵轴不同。

如果发射装置在固定状态下位于容器中的相同高度上，则在该设计方案中出现冗余。

如果发射装置位于容器的不同高度上，则所述发射装置分别被分配不同料位，所述发射装置监视达到或低于所述料位。

在一种替代的或补充的设计方案中，相对于载体元件的纵轴在不同的高度上安装至少两个发射装置。在此，发射装置的布置在此也涉及装置的制造并且不一定涉及装配在容器中的状态。

如果发射装置位于不同高度上，则因此可以识别不同的料位或可以识别介质接近确定的极限状态。因此特别是也可以确证以下的正确性，即是否已经达到极限状态，因为（在用作充满保护的情况下）首先必须达到介质的较低设置的料位。

但是，根据装配位置也可以将发射装置分配给相同的料位或料位区域。这分别依赖于，载体元件如何被引入到容器的壁中或载体元件的最终位置如何。

不同料位的检测允许动态测量或各个测量信号的合理性检查。因此可以相应地提高料位确定的可靠性。

在此，通过各个发射装置在用于料位确定的装置中得出多个单个传感器，所述多个单个传感器（至少部分地）分别单独地运行并且因此也可以提供各个测量值（或特别是开关信号）。

本发明因此也涉及具有容器和固定在容器的壁中的用于确定料位的装置的测量设备。在此，这里描述的装置在该上下文中特别是也可以被称为极限状态开关。

载体元件的材料在此特别是被匹配于应用情况或相应的介质。

在一种设计方案中，发射装置分别被加载相同信号，并且在另一种设计方案中发射装置被加载不同信号。

在一种设计方案中，至少一个发射装置是天线。天线例如是小型化的喇叭天线。

在另一种设计方案中，至少一个发射装置是贴片天线。贴片天线包括相应的如在现有技术中已知的导体结构。

在一种设计方案中，特别是基本上相同地设计所有发射装置。因此在该设计方案中发射装置优选地或者是天线或者特别是贴片天线。

在一种设计方案中，导体结构或天线在此至少部分地由金属、诸如铜、银、金或镍构成。

当发射装置被布置在共同的载体元件或衬底上或一般在一起邻近地布置时，存在天线彼此耦合的风险。

用于去耦合的可能的方案例如如下：

在一种方案中，在各个发射装置之间布置金属面（特别是所述实施也被称为“通过栅栏”或“尖桩栅栏”）。在这样分离的情况下可以实现所有发射装置的完全并行的运行。

在一种设计方案中通过以下方式实现另一种分离，即在信号源和各个发射装置之间为信号产生不同长度的行程。由此，源于信号源的信号在不同的时间点到达发射装置。

所有发射装置的并行运行在这样的时间分离的情况下仅仅有条件地可行。然而，由于（相较于料位的通常的变化）很快速的探测方法，关于各个发射装置的测量准同时地进行。

此外或补充地通过以下方式设置频域中的分离，即发射装置被加载不同频率的信号。

替代地或补充地，发射装置由几何形状或所使用的材料决定地关于其谐振频率彼此不同，使得这已经意味着去耦合。

在一种设计方案中通过码复用方法实现另一种分离。在此，对信号源的信号进行编码，其中每个发射装置分别被分配码序列。

因此在一种设计方案中，滤波器位于发射装置之前，该滤波器使信号根据码序列通过至相应的发射装置。相同的也在反射器电路之前实现，使得仅仅分析分别通过的返回的信号。

在一种设计方案中，至少一部分发射装置与另外的部分至少关于分别发射的电磁信号的空间极化不同。因此各个发射装置分别具有不同的优选极化，并且发射具有不同的空间极化的信号。

在一种设计方案中，相邻的发射装置具有彼此成直角的极化。

在一种设计方案中，为去耦合设置另外的结构，使得特别是也结合空间间隔，发射装置的一部分发射具有相同极化的信号。

在一种设计方案中规定，至少一部分发射装置相对于载体元件基本上轴对称地布置。

在一种设计方案中，载体元件在一侧上被划分成多个角区域，在所述角区域中分别具有至少一个发射装置。

在一种设计方案中，角区域在此特别是等大的。

如果在总共m个发射装置的该设计方案中n个发射装置的分组分别均匀地分布在（至少在承载发射装置的该区域中圆形地设计的）载体元件上，则n个发射装置中的每个被分配360°/n的角区域。

在一种设计方案中，至少一个另外的发射装置位于载体元件的中间或发射装置的轴对称布置的中间，该另外的发射装置因此也是（优选地轴对称布置的）发射装置的布置的中心。

在一种替代的设计方案中，中间没有发射装置。

在一种附加的设计方案中，在中心多于一个发射装置布置在载体元件上。

轴对称特别是以载体元件的设计为有利的，使得载体元件旋转地被引入到容器的壁中。因此任意自由的旋转是可以的并且不必一定达到预先确定的最终位置。

在一种设计方案中，载体元件基本上圆片形地实施。该形状特别是使到容器的壁中的引入容易。

在此，壁的或壁中的留空的形状和载体元件的外部几何形状彼此协调，使得旋入（优选地也具有密封的功能）是可以的。

为了将载体元件固定在容器中，在一种设计方案中规定，载体元件具有被设计成外螺纹的外面。螺纹的样式在此与容器壁中的留空的内螺纹或必要时与相应要设置的适配器协调。

在一种补充的或替代的设计方案中，载体元件能够密封地被引入到容器的壁中。

在一种实施方案中，载体元件能够牢固地被引入到壁中，使得得到密封功能。

在另一种变型方案中设置至少一个密封唇口并且在一个附加的变型方案中存在用于密封元件、例如O环的或用于引入密封材料的留空。

在另一种设计方案中设置适配器，该适配器特别是允许载体元件或发射装置相对于容器定向。

在一种设计方案中，载体元件至少部分地由多层陶瓷构成，其中在多层陶瓷的各个层之间布置有至少一部分发射装置。发射装置因此由载体元件来保护以免介质。然而，在此设计载体元件，使得发射装置和介质之间的相互作用此外是可以的。

在一种设计方案中，载体元件至少部分地由陶瓷和/或由塑料和/或由玻璃构成。

替代地或补充地，载体元件至少部分地由电路板材料或由HF衬底构成。

在一种设计方案中，载体元件基本上完全由前述材料之一制成。

在一种设计方案中，在陶瓷的载体元件的情况下，发射装置并且还有输入或输出管线例如以薄层或厚层方法来产生。

在另一种设计方案中，载体元件至少以朝向介质的侧平坦地来设计。

在另一种替代的设计方案中，载体元件在朝向介质的侧具有凸面的或凹面的曲线。

载体元件的外轮廓也特别是有助于，介质或可能出现的冷凝物从载体元件流走或滴落。

在一种设计方案中，装置允许在爆炸危险的区域中的应用。为此，特别是组件并且首先发射装置相应被定义尺寸和设计。

在一种设计方案中，因此特别是规定，（不导电的）朝向介质或过程的表面具有4平方厘米的最大的大小。

替代地，载体元件的朝向介质的表面的不导电的部分利用金属接地的结构来镶嵌，其中该被镶嵌的表面的投影面小于16平方厘米。

为了保护发射装置以免介质或以免容器中充满的过程条件，在一种设计方案中，设置至少一个保护层。

保护层在此优选地沿介质或过程或容器内部空间的方向被安装在至少一个发射装置之前或发射装置的全体之前。

在一种设计方案中，保护层是介电的。

在一种设计方案中，保护层是涂层。

保护层在此根据设计方案至少部分地由类金刚石碳材料（DLC涂层）和/或由聚四氟乙烯（PTFE）和/或由玻璃构成。

在另一种设计方案中，保护层由氧化硅（一氧化硅或二氧化硅）构成。

为了避免介质的粘着，在一种设计方案中规定，保护层至少部分地具有荷花效应。

此外，保护层在一种设计方案中至少部分地是多孔的并且在一种替代的或补充的设计方案中至少部分地是封闭的。

本发明此外还涉及一种用于确定容器中的介质的料位的方法。

方法或方法变型方案和特性的以下描述在此也可以通过前述装置的相应的设计方案来实现，因此以下的实施方案相应地也适用于该装置。相反地，装置的实施方案和示例也适用于方法的设计方案并且也可以作为方法来实施。

方法的特征首先并且基本上在于，多个发射装置被加载电磁信号并且关于介质的料位分析至少一部分发射装置的发射行为。

电磁信号在一种设计方案中是高频或微波信号。

发射装置也可以作为各个传感器来考虑，所述各个传感器被组合或其测量结果被聚集，以用于确定料位或其他的例如关于介质的测量参量。

涉及至少两个的发射装置针对测量被加载电磁信号。

在一种设计方案中不断地进行加载。在一种替代的设计方案中进行脉冲的加载。加载在一种设计方案中需求控制地进行并且在一种替代的或补充的设计方案中依赖于，是否存在可预先给定的能量子。

发射装置在此在一种设计方案中是天线，所述天线发射电磁信号或将电磁信号耦合输入到介质之前的空间中或发射装置的朝向容器内部空间的侧中。

为了料位确定，分析发射装置的发射行为。

发射行为在此在一种设计方案中涉及，是否针对至少一个发射装置的谐振条件已经改变或相同地保持。

为了评价发射行为，因此例如根据设计方案确定或分析谐振频率、阻抗或必要时由于加载电磁信号出现的反射信号。

如果发射行为改变，这例如通过谐振频率的改变来识别，这由此推断，或者发射装置之前的介质已经改变或者介质已经达到与发射装置联系的料位。在此，料位的达到也似乎是覆盖发射装置的介质的改变，就这点而言（例如针对用作溢出保护的情况）位于发射装置之前的环境或过程空气由要监视的介质来代替。

发射装置在一种变型方案中被设计或布置成，使得发射装置（在达到一定料位的情况下）与介质接触。

通过发射装置和介质之间的（间接或直接的）接触，发射装置的发射行为特别是改变，使得可以从识别出改变的发射行为推断出，所分配的料位已经达到。

多个发射装置的使用特别是具有以下优点，能够识别多个料位和/或能够冗余地监视至少一个料位。

在一种设计方案中，因此单独地分析至少几个发射装置的行为。

在一种设计方案中，所有存在的发射装置关于其相应的发射行为单独地被分析。

各个发射装置的各个数据或结果作为部分结论随后被综合成总结论。

为此，在一种设计方案中将发射装置综合成组，所述组分别相互配合地被分析或监视。

在此，在一种设计方案中也提及合理性考虑。

在另一种设计方案中，各个结果被用于发射装置的自监视。

在一种设计方案中，发射装置至少部分地沿着容器的纵轴布置在不同高度上。

该布置在一种设计方案中通过将发射装置有目的地定位在预先给定的高度上或以预先给定的高度差来产生。

在另一种设计方案中，不同的布置随机地通过安装通过以下方式得出，即例如具有发射装置的载体元件被安装在容器中。

该安装在一种设计方案中至少部分地通过以下步骤实现，在该步骤中载体元件被旋入到容器的壁中。

由于探测料位的目的，发射装置优选地被设计并且相对于容纳介质的容器来布置，使得发射装置能够在容器的该侧上与介质相互作用。

在一种设计方案中，至少一部分发射装置被加载单一频率的信号。

在一种设计方案中，发射装置同时或时间错开地被加载相同的信号。

在此，在一种设计方案中，如果没有介质或特别是仅仅环境空气位于被加载电磁信号来确定发射行为的发射装置之前，则信号的频率等于谐振频率。因此，如果谐振频率改变，则这意味着，介质位于相应的发射装置之前。在该情况下，料位的达到被识别，因此特别是涉及充满保护的实现。

在一种替代的设计方案中，在存在通过介质的覆盖的情况下，电磁信号的频率对应于谐振频率。因此，如果由于给发射装置加载这样的信号而得出频率不再是匹配的，则可以由此推断出，介质已经低于所分配的料位。这以以下为前提，即介质关于其对于测量重要的特性本身不改变。

在一种设计方案中使用具有不同频率（特别是具有不同谐振频率）的信号，以便在测量时、即在给发射装置加载电磁信号时确定或监视有关发射装置的发射行为。

因此一部分发射装置例如识别从裸露到覆盖状态的转变，而另一部分发射装置同时监视从覆盖到从介质中裸露的状态的转变。

在一种设计方案中，一部分发射装置被加载电磁信号并且由另一部分发射装置量取信号。所量取的信号在此在一种设计方案中通过发射装置之间的直接耦合得出并且在一种替代的或补充的设计方案中通过经由介质的耦合得出。

在前述的设计方案中，分别使用具有特定频率的信号，所述信号允许识别是否出现改变、即信号和频率是否还匹配。

在随后的设计方案中，所述是/否结论被扩展到至少一个发射装置的发射行为的更全面的测量上。这允许，获得更多关于介质或关于发射装置的信息。

因此在一种设计方案中规定，至少一部分发射装置被加载具有可预先给定的频带之内的频率的多个电磁信号。

标记部分的发射装置根据设计方案涉及至少一个发射装置并且最多涉及所有存在的发射装置。

在一种设计方案中，特别是执行频率扫描，以便测量至少一个发射装置的谐振行为并且也优选地确定当前分配给发射装置的谐振频率。

在一种设计方案中，基于所确定的谐振频率推断出覆盖发射装置的介质的介电常数。

该分析源于，发射装置的发射行为也依赖于包围的物质具有哪些材料特性。

如果发射装置特别是被理解为天线，则其发射行为依赖于介质的材料特性，电磁信号被入射到该介质中。因此，如果发射行为和相关材料特性（在此介电常数）之间的相互关系已知，则可以从针对发射行为确定的度量推断出材料特性。

在一种设计方案中，在分析（至少一个发射装置的）发射行为时，确定至少一个用于阻抗匹配的度量。

在一种设计方案中，在分析多个发射装置的发射行为时分别确定至少一个用于阻抗匹配的度量。

特别是为此理解发射装置，使得发射装置分别将承载电磁信号的导线的波阻抗匹配于以下波阻抗，所述波阻抗在相应的发射装置之前的区域中得出并且因此也依赖于，是否存在介质或存在哪种介质。因此为料位监视确定针对阻抗匹配的度量。

在一种设计方案中，确定和分析阻抗匹配的度量的时间行为。

在前述的设计方案中，因此充分利用至少一个发射装置的发射行为的时间发展。由此例如可以识别介质的改变或发射装置的改变。

如果存在多个发射装置，这些发射装置关于料位位于不同高度上并且发射装置的行为被单独地分析，则不仅可以识别料位的达到，而且甚至可以识别介质接近该料位。

这样的信息在此可以单独地被输出或也可以纯内部地作为分析的部分用于合理性检查。

在随后的设计方案中实现接近功能，该接近功能允许，在料位的实际达到被通知之前，探测到介质接近该料位。

极限状态开关一般用信号通知两个状态：“裸露”或“覆盖”之一。

在接近功能的情况下，这在一种设计方案中被扩展了所得出的中间状态，例如“裸露”、“接近”、“覆盖”和“超过”。

这些状态可以相应地被转化成常见的输出信号、诸如4…20mA信号或控制电压。

对于设计方案有利的是，发射装置彼此去耦合或运行发射装置，使得基本上避免耦合。

因此，在一种设计方案中从至少两个发射装置的发射行为通过以下方式确定介质接近可预先给定的料位，即对于至少两个发射装置分别确定阻抗匹配的度量并且根据相应改变的时间点来分析所确定的度量。

如果例如实现充满保护，则可以由以下出发，即在达到较高的料位之前首先达到较低的料位，就此而言两个发射装置被分配两个不同料位。这表示，首先下面的发射装置表明达到与其关联的料位并且上面的发射装置随后才具有发射行为，该发射行为对应于通过介质的覆盖。

替代地或不考虑时间点的情况下仅仅分析，两个发射装置是否表明达到分别被分配的料位。

然而，时间分析首先对于校准是有利的，以便即使没有固定地预先给定发射装置相对于容器的定向的情况下也能够实现料位的可靠辨认。

此外，在一种设计方案中，时间分析也允许关于速度的结论，料位以该速度改变。

在一种设计方案中规定，在冗余的意义上分析至少两个发射装置的发射行为。

在此，在一种设计方案中，关于共同的料位和/或共同的料位区域来分析至少两个发射装置的发射行为。

从存在的发射装置中为前述的设计方案优选地选择或关于分析来分组以下发射装置，在所述发射装置中在达到相同的料位或共同的料位区域的情况下介质引起发射行为的改变。

在一种设计方案中，至少两个发射装置被共同分析，例如相同组件或电路元件至少部分地被使用。

在一种替代的设计方案中，发射装置的发射行为单独地被确定并且分析数据被综合或被相互校正。

发射装置的数据的分析作为利用发射装置分别可能的各个测量的聚集依赖于，发射装置是否涉及介质的相同或不同的料位。

发射装置和料位之间的分配在此依赖于（例如载体元件上的）发射装置相互间的相对布置并且依赖于发射装置相对于容器或在容器中安装的方式，介质位于该容器中。

为了针对发射装置在容器中的安装能够实现较大的自由度和无关性，在一种设计方案中规定，自由地配置，共同或分开地分析哪些发射装置的发射行为。

这意味着，在安装发射装置之后才确定，单独地或共同地处理哪些发射装置的发射行为。即在安装之后才确定，哪些发射装置涉及不同的料位或料位区域并且哪些发射装置涉及相同的料位或料位区域。

固定的预先给定表示，发射装置必须根据预先给定被安装在容器中。这通过前述的设计方案来避免或是不必要的。

所装配的测量设备的校准对于安装的灵活性是有利的，该测量设备例如如以下的变型方案那样来实施。

在一种设计方案中通过以下方式进行校准，即确定各个发射装置的发射行为的改变的时间序列。

优选地，校准不在介质的料位的有目的的改变下进行，而是从介质的料位的过程决定的改变下得出。测量装置因此被安装在测量位置处并且立即运行，其中由于第一确定的料位也得出用于今后应用的校准。该校准特别是包含发射装置和相应料位之间的分配。

如果例如料位的达到被用于充满保护，则从相应的发射行为的改变的时间序列出发或从改变的同时性出发推断出，分别分配的料位彼此如何布置或同时发生。

这优选地在正常或与过程有关地达到相应的料位期间实现。

在一种设计方案中，在装配用于实现方法的测量装置之后并且优选地在第一充填过程之前起动“配置模式”，在该配置模式中发射装置单独地运行并且特别是分别出现的测量结果单独地被处理。

在一种设计方案中存在中央发射装置，其中分别参考中央发射装置来分析另外的发射装置的测量结果。

在一种设计方案中，其余的发射装置围绕着中央发射装置轴对称地布置。这允许，还更精确地确定料位传感器的定向。

在一种设计方案中从以下出发，即中央发射装置用信号通知覆盖，将其他发射装置分成组并且分配中央发射装置之上或之下的料位。

此外，在另一种设计方案中，针对冗余设计进行组之内的逻辑关联。

在一种没有中央发射装置的设计方案中，如果一半发射装置通知覆盖，则进行分组。

替代地或补充地，针对至少一部分发射装置的发射行为的分析或相应确定的值或度量数的继续处理在学习模式中被研究。

在学习模式中单独分析所关注部分的发射装置的相应的发射行为。于是从至少一个所选择的发射装置的发射行为出发进行另外的发射装置的发射行为的评价。

如果例如通过发射装置相互间的布置并且也由于安装而已知可以监视三个不同料位，则被分配中间料位的发射装置的发射行为被特别分析，就此而言通过该发射装置定义中心。

如果利用装置或方法构成空载保护，则从以下出发，即在安装发射装置或载体元件或装置之后来实现具有容器和装置的测量设备，介质被引入到容器中并且也超过发射装置。因此，在该第一充填时可以执行校准，其中然而针对持续的测量运行的各个结果的分析或评价与充满保护模式不同。

以下的设计方案分别涉及发射装置的安装。在此，发射装置的定向可以随机地得出或在一种设计方案中有意图地实现。

在一种设计方案中，发射装置相对于容器被固定，使得至少两个发射装置分别被分配介质的不同的料位。

在此，通过以下得出料位和发射装置之间的分配，即在达到相应料位时介质引起分配给该料位的发射装置的发射行为的改变。

在该设计方案中，所安装的发射装置位于容器的不同高度上，使得发射装置也分别监视不同的料位或使得能够用信号通知所述料位被达到。

在一种设计方案中，通过以下方式扩展多个料位的监视，即发射装置相对于容器被固定，使得至少三个发射装置分别被分配介质的不同的料位。

在此，所提及的分配也通过以下得出，即在达到相应料位时介质引起分配给该料位的发射装置的发射行为的改变。

在一种设计方案中，中间的料位被定义成实际要监视的料位并且经受特别的分析。

于是中间料位之上或之下的料位的达到表示，介质接近重要的料位或者已经超过（在充满保护的情况下）或已经低于（在空载保护的情况下）重要的料位。在该设计方案中，因此一种预警和最后通牒的溢出或空载信号通知是可以的。

在一种补充的或替代的设计方案中，发射装置相对于容器被固定，使得至少两个发射装置分别基本上被分配介质的相同料位或相同料位区域。

针对发射装置的量在该设计方案中得出定位，在该定位的情况下存在的发射装置中的至少两个涉及相同料位或相同料位区域。

料位区域的大小或延伸在此由使用者合适地定义，例如根据料位探测的要实现的分辨率来定义。

料位或料位区域和发射装置之间的分配在此也通过以下得出，即在达到相应料位或料位区域时介质引起分配给该料位或该料位区域的至少两个发射装置的发射行为的改变。

相同的料位是否（在可预先给定的公差范围内）被监视，在此依赖于发射装置的几何形状并且也依赖于发射装置相对于容器纵轴的定向，该纵轴沿着料位延伸。

是否一个区域被监视，附加地依赖于要实现的位置分辨率的必要时可通过使用者调节的预先给定。

如果多个发射装置涉及相同的料位或相同的料位区域，则得出冗余。这可以被用于信号通知达到的可靠性或这也可以被用于，例如识别各个发射装置中的老化过程或错误。

冗余的优点始终是，即使在一个发射装置失效的情况下也可以继续利用相同组中的剩余的发射装置可靠地进行测量。

在监视的方向上也旨在以下的替代的或补充的设计方案。

在此规定，从至少一个发射装置的发射行为的时间变化确定关于该发射装置的状态的结论。

通过发射行为的时间发展、例如通过谐振频率的逐渐改变或通过谐振曲线等的处理可以识别，发射装置如何发展（例如由于老化）或发射装置发生了什么（例如由于存放）。

在一种随之而来的设计方案中，所确定的结论被用在确定介质的料位中。

从发射装置的发展出发，在一种设计方案中进行相应的重校准。

这样的重校准例如在一种设计方案中如下进行：

介质在发射装置上的粘着可能仅仅导致有关发射装置的谐振频率的移动并且不阻止裸露和覆盖状态之间的变换的探测。然而，该方案导致必须跟踪以下频率，相对于该频率识别覆盖的变换。

该跟踪通过以下实现，即一组涉及相同料位或相同料位区域的发射装置之内的测量结果相互比较并且在处理以下发射装置时进行匹配，该发射装置的结果与其他结果不一致。

在一种设计方案中，从发射装置的所确定的状态出发，发射装置不再被用于测量。

关于发射装置的状态的结论在一种设计方案中涉及有关发射装置污染或老化的程度。

在随后的设计方案中，除了利用发射装置探测料位之外确定介质的除了料位之外的至少一个特性。

因此在一种设计方案中规定，关于介质的至少一个特性分析至少一个发射装置的发射行为。

对于前述的设计方案，在一种变型方案中涉及发射装置的发射行为依赖于介质具有哪个介电常数，该介质覆盖相关的发射装置。

因此，如果料位不改变，但是发射行为改变，则由此可以推断出介电常数的改变。

替代地，在已知的相互关系中，例如通过相应保存的数据或功能从所确定的谐振频率确定介电常数的值。

例如可以通过以下方式确定料位没有改变，即分析被分配给另外的料位或相同料位的发射装置的发射行为。

因此在一种设计方案中，从至少一个发射装置的谐振频率出发确定关于介质的介电常数的结论。

如果介质不仅仅由一种物质构成，则存在一种特别的应用情况，在该应用情况中能够很好地实现本发明。

如果不同的物质位于容器中，所述物质不混合，则通常得出分离层。

如果共同地构成容器中的介质的物质不同，则在一种设计方案中识别存在分离层并且确定关于分离层的数据。

在一种设计方案中，在存在不同发射装置的不同的谐振频率的情况下获得关于介质中存在分离层的结论。

因此，如果对于多个发射装置得出介质分别覆盖发射装置，但是谐振频率（作为发射行为的标识）不同，使得由此得出分别覆盖发射装置的物质的介电常数不同，则可以由此推断出，存在分离层或存在至少两个不同的物质或相。

关于分离层，在随后的设计方案中甚至确定分离层的高度。为此至少设置以下步骤：

从被分配给不同料位的至少两个发射装置的发射行为出发，相应料位的达到通过（由多个物质或相或一般状态形式（例如液体和泡沫）构成的）介质来确定。

之后，确定在达到相应料位之间的第一时长，即位于以下时间点之间的时长，在所述时间点料位被达到。由第一时长并且由分配给两个发射装置的料位之间的已知的料位间隔（即高度差）来确定填充速度。

最后，针对两个发射装置之一确定第二时长，该第二时长处于分配给该发射装置的料位的达到和该发射装置的谐振频率的改变之间。

如果发射装置第一次通过介质覆盖，则介质已经以两个物质中的上面的物质达到所属的料位。如果谐振频率改变，则这意味着，发射装置被紧接着的物质覆盖。因此从第二时长得出，上面的物质已经移动超过发射装置多长。

因此本发明也涉及具有信号导体设备的装置用于识别分离层或用于确定关于分离层的数据。

附图说明

详细地，现在具有多个设计和改进本发明的可能性。对此，一方面参考从属于专利权利要求1的专利权利要求，另一方面参考实施例结合附图的随后描述。在附图中：

图1示出过程设备的一部分的示意图，

图2示出第一实施方案中的用于料位确定的装置的示意性示出的信号导体设备的一部分的俯视图，

图3示出第二实施方案中的信号导体设备的俯视图，

图4示出第三变型方案中的信号导体设备的示意性实施方案的截面，

图5示出过程设备中的用于料位确定的装置的应用的示意性截面，

图6示出电子电路单元的一部分的第一实施方案的示意图，

图7示出电子电路单元的一部分的第二实施方案的示意图，

图8示出电子电路单元的一部分的第三实施方案的示意图，

图9示出电子电路单元的一部分的第四实施方案的示意图，

图10示出不同的信号导体设备的八个俯视图，

图11示出处理根据本发明的装置的发射装置的示意图，

图12示出借助根据本发明的装置确定关于分离层的数据的示意图，

图13示出根据本发明的装置开始运转的流程图，

图14示出根据本发明的装置的自监视的示意性流程图，

图15示出关于分析发射装置的行为的示意性流程图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出，在过程设备中通过根据本发明的装置1如何监视容器3中的介质2的料位。

装置1在此特别是用作溢出保护。相应地，装置1但是也可以用作空载保护（在此未示出）。

装置1在所示出的示意性实施方案中具有电子电路装置4和信号导体设备5。电子电路装置4（优选地通过在此未示出的信号源）产生电磁信号，信号导体设备5被加载所述电磁信号。

在加载信号之后，电子电路装置4如下分析信号导体设备5或在下文中要描述的各个组件的行为，即介质2是否接触信号导体设备5。

在溢出保护的情况下，在此识别从未覆盖到覆盖状态的改变。相反地，在（在此未示出的）空载保护的情况下用信号通知以下情况，即信号导体设备5从介质中裸露。

在测量或监视料位的情况下，分别充分利用信号导体设备5的谐振行为（和特别是谐振频率）或其组件与信号导体设备5的环境的相关性。

首先充分利用，谐振行为依赖于，是存在通过介质2的覆盖还是存在通过环境空气的覆盖。

信号导体设备5伸入到容器3的壁14中并且由此是侧壁的一部分。为此，壁14具有留空，该留空又通过信号导体设备5密封地封闭。

图2示出信号导体设备5和其总共六个发射装置6的俯视图。

发射装置6被布置在共同的载体元件7上。在此，例如在此涉及陶瓷衬底，发射装置6已经在该陶瓷衬底中或上产生。载体元件7在此片状地以圆周来设计。

发射装置6在所示出的设计方案中圆形地设计并且沿着纵轴8位于三个不同高度上。

在替代的（在此未示出的）实施方案中，不是所有发射装置具有相同的形状或发射装置例如是椭圆形的或矩形的。

发射装置6在所示出的实施方案中相对于纵轴8镜面对称地布置并且在此可以被划分成三组（通过三个平面得出）。

三个发射装置6（在此在最下示出）在此彼此容易地被置于该高度中并且（在装配的状态下并且在载体元件的纵轴与容器的纵轴基本上重合的条件下）共同监视料位的较宽的条带。

三个下面的发射装置6中的两个外面的又位于相同高度上，使得对此也得出特别为了监视条带之内的所分配的料位的冗余。

在这上面在下个平面中相邻单独的发射装置6（在此居中地布置），紧接着两个发射装置6。

两个上面的发射装置6提供针对所分配的料位的冗余，因为两者位于相同高度上。

总共得出三个不同的料位或料位区域，其通过各个发射装置6来监视。通过不同高度上的测量结果可以施行合理性考虑，以便提高料位确定或监视的可靠性。

利用发射装置的不同高度的总数可以（根据应用或分析）提高分辨率，利用该分辨率能够探测达到或低于某一料位。

为了引入圆形的载体元件7，在外面上设置外螺纹13。相应地，装置可以被安装在其中的壁具有内螺纹，使得载体元件7能够被旋入到壁中并且又封闭壁。

通过作为固定机构的旋转得出信号导体设备5的发射装置6的不同最终位置。

为了对所述通过安装产生的相对于分别要监视的料位的多种定向反应，不固定地预先给定发射装置6的分析的方式，而是各个发射装置6的测量结果的分析或解释分别被匹配于应用或最终位置。

图3示出载体元件7上的发射装置6的另一种实施方案。

在所示出的示例性的设计方案中，八个发射装置6围绕着中间的单独的发射装置6轴对称地布置。

可以识别，发射装置6的该总数和分布允许载体元件7的任意多个通过旋转产生的最终位置，所述最终位置分别用于监视相同或很相似的料位。

在此，可以根据利用发射装置7能够实现的测量精度必要时也定义明显多个不同的高度（在此沿着载体元件7的纵轴8）。在较大的偏差或较小的分辨率的情况下，测量区域也能够重合。

在发射装置6之间分别示出金属条带，所述金属条带引起各个发射装置6的去耦合。

在载体元件7之后还附加地示出三个用于电子连接的导线。

图4示出信号导体设备5的第三变型方案。

在截面中可以识别，载体元件7是多层陶瓷，在陶瓷的层（为了清楚一次有条纹地并且一次空白地示出）之间引入在此三个发射装置6。

发射装置6在此相对于（在此未示出的）介质通过载体元件7本身并且也通过保护层10来保护。

载体元件7在所示的设计方案中从侧面被以下结构包围，该结构也承载用于旋入和固定在容器的壁的（在此未示出的）留空中的外螺纹13。

在图5中可以识别，两个发射装置6作为装置1的信号导体设备5的部分在载体元件7之内被布置在沿着容器3的纵轴9的不同高度上。容器3在此具有合适的留空，该留空容纳载体元件7。

发射装置6通过朝向介质2的介电保护层10来保护，该保护层在此与包括介质2的容器3的内侧前面齐平。

电子电路装置4具有两个反射器电路11和测量装置12，两个反射器电路分别被分配给发射装置6。

测量装置12产生电磁信号，所述电磁信号通过两个反射器电路11被提供到发射装置6上。

反射器电路11从其相应的发射装置6获得反射信号作为应答信号，从该应答信号得出相应发射装置6的谐振条件的度量。

反射器电路11的这些信息为了进一步处理被传递给测量装置12。反射器电路11因此在所示的设计方案中是一种预处理。

在测量装置12中，从反射器电路6的数据出发，确定介质2是否覆盖发射装置6之一。

然后，从所有发射装置6的数据出发来检查单个测量的可靠性。

最后测量装置12产生至少一个开关信号，该开关信号在此表示料位的达到。

替代地或补充地，低于某一料位被用信号通知或关于料位上升或下降的信息被输出。这可以通过以下实现，即发射装置6位于沿着容器3的纵轴9的不同高度上，使得可以监视至少两个料位。

以下附图图6至图9示出用于实现料位测量或监视的电子电路装置4的组件的示例性的设计方案。

在此分别示出仅仅一个发射装置6，其此外分别作为天线来实施。所示的设计方案因此必要时可以与多个发射装置6连接或每个发射装置6具有所示电子电路中的自身的电子电路。

在图6中示例性地实现窄带的标量测量。

在窄带的标量测量的情况下，发射装置6连续地被馈送单一频率的信号。

在此，在一种设计方案中选择馈送频率f0、即电磁信号的频率，使得其在以下情况下对应于发射装置6的谐振频率，即仅仅空气并且特别是没有要探测的介质位于发射装置6之前。

因此，如果发射装置6被加载信号并且没有介质位于发射装置6之前，则发射装置6发射电磁信号。

借助反射器电路11持续地检查发射装置6在馈送频率f0下的匹配。

信号发生器15持续地为发射装置6供应频率f0的信号。

反射器电路11输出直流电压U1，该直流电压依赖于信号发生器15的信号功率与在发射装置6上反射的功率之间的比。

此外，在此在反射器电路11中还设置有低通滤波器。

在后置的比较器16中，直流电压U1与外部施加的比较电压U2进行比较并且因此被评价。

如果空气位于发射装置6之前，则发射装置6是匹配的并且其输入反射是小的。反射计电压U1在该情况下小于比较电压U2，使得比较器16输出低电平作为电压U3。

如果与空气不同的介质位于发射装置6之前，则发射装置6的谐振频率移动并且特别是与电磁信号的频率f0不同。发射装置6因此在所施加的频率f0的情况下具有差的匹配行为。

由此得出发射装置6的较高的输入反射，使得反射器电路11的直流电压U1也升高。

如果反射计电压U1大于比较电压U2，则在此基本上由差分放大器构成的比较器16产生高电平，该高电平用信号通知达到与发射装置6关联的料位。

这意味着，后置的（在此未示出的）分析单元必须仅仅分析电压U3或识别可能出现的电压变化，以便针对作为极限状态开关的应用分析发射装置6的发射行为。

图7示出用于实现窄带的相位复矢量测量的设备。

如果发射装置6利用（在此未示出的）保护层来覆盖或如果要探测的介质具有很小的介电常数，则该设计方案特别是有利的。

为此，在图6中示出的窄带标量测量基于复杂测量的反射器电路（或所谓的IQ反射计）被扩展了另外的测量点。

因此，相对于图6的设计方案的主要改变已经获悉反射器电路11。

对于第二测量点，不仅由信号发生器15产生的信号而且源于发射装置6的反射信号被分配并且被引导至第二测量点。

90°移相器位于两个信号路径之一中。

第一未改变的测量点提供“同相”信号Ui并且第二与移相器连接的测量点提供“正交”信号Uq。

两个信号Ui和Uq在测量装置12中被数字化并且在所示的设计方案中在微处理器中被进一步处理。

借助所实现的IQ测量点可以进行反射信号的相位分析。在此有利的是，由于在填充介质上反射形成的相位偏移是很灵敏的度量。

图8奉献一种宽带的标量测量。

在要探测的介质具有高损耗的情况下，发射装置6的匹配曲线关于频率变宽。

这可以导致，即使发射装置6通过介质覆盖的情况下也不能探测足够的反射。

为此，利用所示的实施方案描绘一种发射装置6的宽带匹配曲线。

为此，信号发生器15产生具有两个极限频率fmin和fmax之间的不同频率的电磁信号。

这例如通过使用PLL（锁相环）控制的VCO（压控振荡器）来实现。替代地，实现直接数字合成（DDS）。

信号的频率在所示的示例中通过微处理器来调节，该微处理器在此是测量装置12的一部分。

反射计电压U1在所示的并且示例性的实施方案中通过模数转换器直接被数字化，以便相应的反射值可以被分配给信号发生器15的电磁信号的所调节的频率。

在完全的频率扫描之后，在测量装置12中分析匹配曲线，其中最低的反射计电压U1确定发射装置6的谐振频率。

如果所确定的谐振频率与分配给未覆盖状态的频率不同，则用信号通知达到分配给发射装置6的料位。

宽带的相位复矢量测量可以从图9得知。

反射器电路11与图6中的实施方案的反射器电路一致并且同样产生“同相”信号Ui和“正交”信号Uq。

信号发生器15与图8中的信号发生器相同地设计。因此电磁信号同样具有不同的频率，其中频率的控制在此也通过作为测量装置12的部分的微处理器来进行。

该电路特别是对于以下应用情况是有利的，即薄的保护层位于发射装置6之前并且就此而言通过保护层可能减小介质对反射特性的影响。

如果介质附加地强烈地带有损耗，该电路变得越有利。因此特别是为该情况提供相位复矢量分析和宽带探测的组合。

在图10中示出根据本发明的装置的信号导体设备5的朝向（在此未示出的）介质侧的八个不同的俯视图。

装置分别被引入其中的（在此未示出的）容器的纵轴9被绘出，使得可以识别介质将从下向上上升。

允许探测两个不同的料位的这些设计方案或相对于纵轴9的定向位于两个示出的行的上面的行中。下面行的四个设计方案允许监视三个料位。

可以识别，涉及发射装置6在载体元件7上的四个不同布置，所述发射装置分别以相对于纵轴9的两个不同的定向而存在。因此明显的是，信号导体设备5的旋转的安装具有哪些效果。

属于同一整体的对在上面的和下面的行中分别位于第一和第二位置处（从左侧出发）。上面行中的倒数第二位置和下面行的最后位置处的设计方案以及上面行的最后位置和下面行的倒数第二位置处的设计方案共同属于此。

明显地，通过在安装时旋转载体元件7有时候得出相对于容器或特别相对于容器的纵轴9的不同的测量几何形状，介质沿着该纵轴上升或下降。

该效应在倒数第二和最后位置处的变型方案中变得特别明显：根据旋转角度，可以利用发射装置6的相同几何形状探测两个或三个料位或平面。

在发射装置6相对于载体元件7定向的情况下，其中发射装置6分别被布置在圆形的载体元件7的一条直径上（两行的第一和第二位置处的设计方案），根据发射装置6的总数分别相应地可以探测多个平面或料位。这在此是两个或三个料位。

如果所有发射装置6垂直于容器的纵轴9来布置，则得到例外。在该（在此未示出的）情况下仅仅可以监视一个料位；然而，作为补偿，这具有相应高的冗余。

发射装置6以四个发射装置6的正方形的布置或以三个发射装置6的大写字母V形的布置根据旋转允许监视不同多个料位或根据旋转允许冗余监视料位或料位区域。

如果分析发射装置6的发射行为的方式不固定地预先给定，而是在安装之后才在使用位置上来配置并且因此被匹配于预先给定的条件，则得到优点，可能的测量平面或要监视的料位的相关性使得该优点明显。

在图11中纯示意性示出一种变型方案，如载体元件7上的九个发射装置6通过示出的测量装置12共同地来分析。

为了清楚，用于实际确定发射装置6的发射行为的所有元件和组件在此被省略，使得在此在原理简图中发射装置6直接与测量装置12的组件连接。

在此，在下文中考虑以下情况，即装置用于充满保护并且介质的料位在符号平面中从下向上上升。

此外，如果发射装置6被介质覆盖，则发射装置6在此分别直接地产生信号。

九个发射装置6中的八个径向环绕地布置在圆形的载体元件7上。第九个发射装置6位于中心，其他发射装置6相对于第九个相应地轴对称地分布。总体上，各三个发射装置6位于载体元件7的一条直径上。

在此也可以识别，发射装置6在载体元件7上的对称分布和其提高的总数（例如相对于图10的设计方案）允许多个不同的装配情形、即在旋入之后的不同的最终位置，所述不同的最终位置基本上通向相同的测量几何形状。

在此，测量几何形状应该理解为发射装置6相对于容器进而也相对于介质的可能的料位的布置。

九个发射装置6被分成三组，所述三组分别涉及某一料位或料位区域。

三个中间的发射装置6位于一个高度上并且因此用于监视一个料位。

三个上面的和三个下面的发射装置6分别在高度上相互轻微位移，其中两个外面的发射装置6位于相同高度上并且中间的发射装置6相对于其邻居向下或向上位移。

通过组中的各三个发射装置6相互连接或共同分析，三个上面的或三个下面的发射装置6分别共同地监视一个料位区域、即一个空间区域，该区域通过各个发射装置6的几何形状和其相对的分布来确定。

在所示实施方案中，组中的各两个发射装置6通过逻辑与元件7相互连接。这意味着，如果两个发射装置6分别产生相同的信号，则该与元件17提供逻辑一。

即如果两个发射装置6通过以下方式用信号通知其被介质覆盖，也就是这可以从相应的发射行为、例如从谐振频率来导出，则所分配的与元件17输出一。

即通过与元件17监视，各两个发射装置6是否产生相同信号。由此，组中的各三个发射装置6在冗余的意义上相互连接。

各一个或元件18后置于每组的三个与元件17，如果三个与元件17中的至少一个输出正信号，则该或元件产生信号。

因此或元件18将发射装置6的各个信号综合成各一个组信号。

与元件19又跟随着或元件18，所述与元件19将下面和中间组的组信号相互连接或将中间和上面组的组信号相互连接，以便因此控制三个信号单元20，所述信号单元在此作为一种红绿灯来工作。

在下文中应该考虑在用作溢出保护的情况下的可能的流程。

开始时，例如（在此未示出的）介质还位于所有发射装置6以下。

介质上升并且达到最下的发射装置6，该发射装置产生相应的信号。

然而，因为仅仅涉及达到下面组之内的料位区域的信号，所以还没有表明覆盖的信号向外提供。这阻止相应被分配给该发射装置6的两个与元件17。

如果介质继续上升，则介质也达到下面组的两个外面的发射装置6。

因为因此所有三个发射装置6用信号通知覆盖，所以针对下面组得出达到料位区域的信号并且下面的或元件18可以控制直接与其连接的下面的信号单元20。

如果介质继续上升，则也覆盖中间组的所有布置在相同高度上的三个发射装置6。因此所有三个产生信号，即该料位已经被达到。与元件17通过或元件18转发该信息至随后的与元件19。

中间组的信号和下面组的信号通过与元件19相互连接。

就此关于合理性检查中间组的结果。

即只有当下面的料位也被达到或随后被超过时，中间的信号单元20才可以表明达到中间料位。

如果料位继续上升，则介质达到上面组的两个外面的发射装置6，所述两个外面的发射装置6通过三个上面的与元件17中的下面的与元件17相互连接。因此上面组在该料位的情况下已经产生以下信号，该信号结合中间组的信号也可以控制上面的信号单元20。

因此，如果介质位于上面组的料位区域中，则所有三个信号单元20发光。

用于处理关于发射装置6的发射行为的各个结果的测量装置12的在此示出的组件示例性地被实施为逻辑部件。

该实现在此在一种替代的设计方案中以至少一个微处理器的形式进行并且在一种附加的设计方案中以至少一个FPGA（现场可编程门阵列）的形式进行。

在图12中示出，如何通过根据本发明的装置也能够识别并且确定分离层12的层。

如果介质由两个不混合的物质或相组成，则产生分离层。例如可以考虑到由水和油构成的介质。

纯示意性地示出容器3的一侧，具有两个发射装置6的载体元件7位于该容器的（在此后面的）壁中。

此外，在容器壁之前示出介质2，该介质由以下物质构成，分离层21位于所述物质之间。

在所示情形下，上面的物质已经覆盖下面的发射装置6并且接近上面的发射装置6。

如果介质2还继续上升，则下面的发射装置6在一定的时间点不再由上面的物质，而是由下面的物质来覆盖。

如果介质2的两个物质关于其介电常数不同，则在下面的发射装置6的情况下覆盖中的变换导致发射行为的改变、特别是导致谐振频率的改变。

在另外的时间点，上面的物质达到上面的发射装置6，该发射装置于是不再是裸露的和未覆盖的，而是被覆盖，使得其发射行为也改变。

为了确定关于分离层21的数据还需要两个时长：

这是位于以下时间点之间的第一时长，在所述时间点发射装置6分别用于信号通知从未覆盖、即裸露的状态到覆盖状态的转变。即这是以下时间点，在所述时间点发射装置6分别被上面的物质达到。

第一时长结合关于两个发射装置6之间的高度差的知识允许确定介质2的上升或填充速度。

即因此可以确定，介质2多快地上升。

在此从以下出发，即介质2的料位均匀地上升并且例如不发生停顿或料位中间时间下降。

此外需要位于以下时间点之间的第二时长，在所述时间点由一个发射装置本身确定通过介质的覆盖以及物质的变换。

该第二时长是针对以下的度量，即两个物质中的上面的物质多快地通过所属的发射装置。

在图13中示出用于开始运转根据本发明的装置的并且特别是用于自由配置分析的步骤。

（在此未示出的）装置在此示例性地具有五个发射装置，其相对于容器的纵轴的定向由于旋转的安装是未知的并且也仅仅能够麻烦地来确定，因为发射装置位于容器内部空间的方向上。

在步骤100中，通过以下方式在测量位置上安装装置，即载体元件被旋入到容器壁的留空中。

根据所达到的最终位置，发射装置相对于容器或特别是相对于容器的纵轴不同地布置并且因此也以不可预见的方式涉及不同的或相同的料位。

在步骤101中开始正常的测量运行，而无需要监视的料位有意地并且仅仅针对校准被运来。

在步骤102中，介质第一次（在此仅仅示例性地）达到根据本发明的装置的发射装置并且将其覆盖，使得该发射装置的发射行为可识别地改变。

该发射装置因此在步骤103中被分配给最低的料位。

在步骤104中，介质达到两个另外的发射装置，这两个发射装置相应地用信号通知，覆盖产生。

在步骤105中检查，下面的发射装置是否继续表明覆盖。

在步骤106中，最下面的发射装置的信息与两个较高放置的发射装置的信号如下组合，即所述两个发射装置被分配给共同的料位并且两者在冗余的意义上相互耦合。此外，也进行发射装置和料位之间的分配。

在步骤107中，料位继续上升并且达到两个附加的发射装置。

在步骤108中，从两个最后提到的发射装置用信号通知与介质接触的时间点推断出，在这两个发射装置之间存在轻微的高度偏移，因为在信号之间存在时间差。

在步骤109中，两个发射装置尽管偏移被分配成一组并且由此也被分配成一个料位区域并且不被分配成较窄的料位。

在步骤110中，所有发射装置的信号又一次地相互比较并且在由各个发射装置确定的谐振频率在覆盖的情况下还分别被确定和写出来（weggeschrieben）以后结束校准。

图14示出用于识别（在此未示出的）发射装置的污染的一些步骤。

在步骤200中，谐振频率在发射装置的覆盖状态下被测量。

在步骤201中，对于自监视，在预先给定的时长之后进行发射装置的谐振频率的重新测量，其中必须保证也提供覆盖的状态。为此，例如考虑其余发射装置的测量信号。

在步骤202中，当前频率值与所存储的值进行比较。

如果值位于公差范围内，则进行到步骤201的回跳并且在给定的时间重复频率测量。

然而，如果得出偏差超过公差范围，则在步骤203中表明，发射装置不再处于正确的状态中，而是特别是被污染。

图15示出用于处理发射装置的发射行为的一般流程。

在步骤300中确定发射装置的发射行为的度量。这例如是谐振频率。

在步骤301中，该度量与所存储的值进行比较并且确定是否存在改变。

如果不存在改变，则返回至步骤300。

在改变的情况下，在步骤302中检查，所选择的发射装置与其他发射装置是否可以在冗余的意义上来共同考虑。

如果这是该情况，则在步骤303中进行合理性考虑。

例如检查，从所研究的发射装置的发射行为的改变得出的结果是否与其他发射装置的结论一致。如果例如得出从“未覆盖”到“覆盖”的变换，则被分配给较低料位的发射装置也必须通知覆盖。

如果合理性满足，则在步骤304中用信号通知，与该发射装置关联的料位已经被介质达到。

然而，如果表明矛盾，则在步骤305中进行错误通知。

如果在步骤302中表明存在其他发射装置，其被分配给相同料位或相同料位区域，则在步骤306中进行相应的调整。

如果在步骤306中冗余考虑示出，由于发射装置的发射行为的改变而用信号通知的状态与其他通过冗余相互关联的发射装置一致，则在步骤303中进行合理性考虑。

然而，如果表明不同，则在所示的设计方案中同样在步骤305中产生错误通知。

最后，步骤300又紧接着步骤304。

Claims (8)

1.用于利用至少一个电子电路装置（4）和至少一个信号导体设备（5）来确定容器（3）中的介质（2）的料位的装置（1），其中电子电路装置（4）给信号导体设备（5）加载电磁信号，

其特征在于，

信号导体设备（5）具有多个发射装置（6）并且电子电路装置（4）为至少一个发射装置（6）的发射行为提供至少一个度量，

电子电路装置（4）针对所述度量分析至少一个发射装置（6）的至少一个阻抗行为，

其中电子电路装置（4）给至少一个发射装置（6）加载可预先给定的频率的电磁信号，

其中可预先给定的频率基本上对应于从介质（2）中裸露的发射装置（6）的谐振频率或可预先给定的频率基本上对应于被介质（2）覆盖的发射装置（6）的谐振频率。

2.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，电子电路装置（4）在可预先给定的频带内改变电磁信号的频率。

3.根据权利要求1至2之一所述的装置（1），其特征在于，电子电路装置（4）具有至少一个反射器电路（11）。

4.根据权利要求3所述的装置（1），其特征在于，反射器电路（11）监视至少一个发射装置（6）在被加载电磁信号期间的匹配。

5.根据权利要求3所述的装置（1），其特征在于，反射器电路（11）被分配给恰好一个发射装置（6）并且提供针对所述发射装置（6）的发射行为的度量。

6.根据权利要求4所述的装置（1），其特征在于，反射器电路（11）被分配给恰好一个发射装置（6）并且提供针对所述发射装置（6）的发射行为的度量。

7.根据权利要求1至2之一所述的装置（1），其特征在于，电子电路装置（4）从发射装置（6）的发射行为出发，除了料位之外还确定至少一个另外的关于介质（2）的结论，所述至少一个另外的关于介质（2）的结论是关于容器的介质中的两个不同的相或物质之间的分离层的结论和/或关于介质的介电常数的结论。

8.根据权利要求1至2之一所述的装置（1），其特征在于，载体元件（7）至少部分地承载信号导体设备（5）。

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