CN107702760A - 用于运行测量仪器的方法和测量仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行测量仪器的方法和测量仪器，具体而言，说明和示出了用于运行测量仪器的方法，其中，测量仪器具有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的至少一个测量值采集器。说明一种用于运行确保了特别高的可靠性和测量精度的测量仪器的方法的任务如下解决，即取决于测量仪器的运行状态进行测量值采集和/或测量值传输，其中，在干扰期间中断测量值采集或测量值传输。此外，说明和示出了一种测量仪器，带有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的至少一个测量值采集器，所述测量仪器的特征在于，如下设计测量值采集器，使得取决于测量仪器的运行状态进行测量值采集和/或测量值传输，其中，在干扰期间中断测量值采集或测量值传输。

Description

用于运行测量仪器的方法和测量仪器

技术领域

本发明涉及用于运行测量仪器、尤其填充情况（Füllstand，有时称为液面高度）或流量测量仪器的方法，其中，所述测量仪器具有用于采集（Aufnahme）和用于传输初级的（primären）测量参量（Messgröße）的测量值的至少一个测量值采集器（Messwertaufnehmer）。此外，本发明涉及一种测量仪器，带有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的至少一个测量值采集器。

背景技术

在过程测量技术（Prozessmesstechnik）的多个领域中，测量由过程引起的干扰所叠加。若这种干扰影响所述测量参量，那么所确定的测量值关于所述测量参量的真实的值方面是有错误的。最终，所述测量仪器的可靠性和测量精度降低。

本发明尤其涉及填充情况测量仪器的运行和流量测量仪器的运行。取决于相应的测量原理，初级的测量参量在本发明的范围内尤其是信号的运行时间（Laufzeit）、测量管的偏移或作为经推导的参量的、在测量管的在所述测量管的不同部位处的振动之间的相位差或在介质内的压力差。但由所述测量参量推导的参量、如尤其在容器中的填充情况和介质通过管路（Rohrleitung）的流量在本发明的意义内也是初级的测量参量。

用于确定在容器中的介质的填充情况的测量原理是运行时间方法。在此，要么以经引导的方式要么以自由发射（freistrahlend）的方式将电磁的信号朝着所述介质的方向发出且通过评估在介质表面处反射的信号的运行时间确定在所述容器中的介质的填充情况。在装填（Befüllung）所述容器时，现在可能出现如下状况，即待填入的介质与所述电磁的信号相交，由此确定了因为过高所以错误的填充情况。此外，经常在所述容器内布置有用于拌匀（Durchmischung）所述介质的搅拌机构，所述搅拌机构同样与信号射束交叉（durchkreuzen）并且因此可能干扰所述测量值采集和/或使所述测量值采集失真（verfälschen）。

在流量测量技术的领域中，空的或部分充填的管路可能导致错误的测量值。由文本DE 10 2014 015 943 B3已知一种用于运行核磁的（kernmagnetischen）流量测量仪器、尤其用于确定具有浪涌流动（Schwallströmung）的介质的流量的方法。浪涌流动的特征在于由在液态的（flüssigem）介质处的浪涌构成的第一区域和由大的气泡和液膜构成的第二区域，所述大的气泡占据测量管横截面的主要部分，所述液膜填满（ausfüllt）所述测量管横截面的剩余部分。为了将所述介质的不同的相彼此区分，所述流量测量仪器针对相应的相重新校准。

此外，在间距和厚度测量的领域中已知共焦的（konfokale）传感器，在所述传感器方面，测量值采集和输出能够通过外部的电的触发信号或通过指令来控制（米铱，共焦DT2451/2461/2471操作规程，第57页及以下）。对于开始测量值输出或采集而言决定性的是在触发器输入端处的之前确定的信号高度或信号形式的存在或相应的软件指令。此外，将所述测量值采集的触发（在所述测量值采集的触发方面，在经满足的触发条件之后才进行测量值计算）和所述测量值输出的触发（其中，连续且独立地进行所述测量值的计算，并且其中，经满足的触发条件引起所述测量值的输出）区分开。

发明内容

从前面所阐述的现有技术出发，本发明的任务是，说明一种用于运行测量仪器的方法，其确保了特别高的可靠性和测量精度。此外，本发明的任务在于，说明一种具有特别高的测量精度的测量仪器。

按照本发明的第一教导，之前提到的任务通过本文开头所述的方法如下解决，即，取决于所述测量仪器的运行状态进行所述测量值采集和/或所述测量值传输，其中，在干扰期间中断所述测量值采集或所述测量值传输。原则上能够将测量仪器的运行状态划分成以下三类：运行、干扰和停止。按照本发明，干扰的突出之处在于，所述测量值与所述测量参量的真实的值有所偏差，其中，所述偏差大于常见的测量不确定性（Messunsicherheit），并且其中，所述偏差尤其能够归因于过程引起的干扰。

这种干扰可能由于在填充情况测量的范围内的容器的排空或装填过程引起。若填入射束与用于测量填充情况高度的信号射束相交，那么确定了错误的填充情况。在填充情况测量期间的有规律地（regelmäßig）反复的干扰能够例如归因于在容器中的搅拌机构的存在。搅拌机构桨也能够经过所述信号射束并且因此能够影响所述填充情况高度的测量值。

按照本发明得出，所述测量值采集和/或所述测量值传输能够与所述测量仪器的运行状态同步。在此，仅当不存在干扰时那么才进行测量值采集或测量值传输。由此能够事先已经避免了错误测量，或者倘若所述测量值采集即使在干扰时发生，那么也能够避免错误的测量值的传输。在任何情况下按照本发明都避免了输出错误测量并且在进一步的评估中、尤其在统计分析中考虑到所述错误测量。就此而言，用按本发明的方法运行的测量仪器具有所述测量值的特别高的可靠性和改善的测量精度。

在存在干扰时，原则上要区分开的是周期性出现的干扰（例如在填充情况确定期间由于在所述容器中的搅拌机构的存在引起，其中，所述搅拌机构桨以规律的时间间隔与所述信号射束相交）和一次或不规律地出现的干扰（如例如在流量测量期间由于在所述介质中的气泡的存在引起）。

按照按本发明的方法的第一设计方案，连续或周期性地进行所述测量值的采集。按本发明的方法因此优选涉及用于持久地监视至少一个测量参量的测量仪器。所述方法的这个设计方案因此实现了暂时或受事件控制地中断持续的测量，以避免错误测量。

按照另一种有利的设计方案，所述测量值采集器具有触发器，其中，所述触发器在至少一个经满足的触发条件的情况下中断所述测量值采集或所述测量值传输，其中，在存在干扰时满足至少一个触发条件。

所述触发条件能够取决于所述初级的测量参量的当前的测量值或与所述初级的测量参量的当前的测量值无关。

若所述触发条件取决于所述当前的测量值，那么首先进行所述测量值采集，然后通过所述触发器评估所述触发条件。接着当满足所述触发条件时中断所述测量值传输或当没有满足所述触发条件时传输所述测量值。在此，所述触发条件的评估能够在每个单个的测量值的测量值采集之后进行或备选地在多个测量值的测量值采集之后、例如在10个或100个或500个测量值的采集之后进行。优选地，在传输所述测量值之前，将在评估所述触发条件之前采集的测量值储存在暂存器（Zwischenspeicher）中。

反之，若所述触发条件与所述当前的测量值无关，那么能够在所述测量值采集之前评估所述触发条件，且当满足所述触发条件时，所述触发器能够中断所述测量值采集。所述触发条件能够备选地与所述测量值采集同时或在时间上在所述测量值采集之后加以评估，其中，当满足所述触发条件时，那么所述触发器中断所述测量值传输。

所述触发器优选具有物理的（physikalischen）触发器输入端，其中，正好当外部的触发信号通过所述触发器输入端引入给所述触发器时，那么满足触发条件。特别优选的是，所述测量仪器在运行中与引起干扰的另外的仪器通过所述触发器输入端连接。当影响所述测量的过程进行（abläuft）时，也就是说，当存在干扰时，那么引起所述干扰的仪器能够例如将信号发送到所述触发器输入端处。在这种情况下，所述触发条件与所述测量值无关。因此按照一种有利的设计方案，在进行所述测量值采集之前评估所述触发条件。若满足所述触发条件，那么中断所述测量值采集（只要满足所述触发条件的话）。

备选地或附加地，当所述另外的仪器引起了有规律地反复的干扰时，那么引起所述干扰的仪器能够将所述干扰的频率传达到所述触发器处。所述测量仪器那么优选如下地与所述触发信号同步，使得在周期性的干扰的情况下仅当刚好不存在干扰时那么才进行所述测量值采集。

特别优选的是，所述外部的触发信号在消息内按照数据协议设计。在这种设计方案中，所述测量仪器与所述另外的仪器通过接口连接，所述接口实现了基于所述数据协议的通讯，其中，包含所述触发信号的消息通过所述接口传递到所述测量仪器或所述测量值采集器处。所述接口能够例如涉及现场总线接口（CAN、HART）或者也涉及按照以太网标准的接口。

能够以有利的方式用之前所说明的方法中的一种来触发各个的测量值的采集，由此用所述方法运行的测量仪器确保了特别高的测量精度。

按照另一种设计方案，在所述触发器中储存有至少一个上极限值和/或下极限值，其中，触发条件包括与所述上极限值和/或所述下极限值的比较操作。若例如超过了所述上极限值或者低于所述下极限值，那么满足所述触发条件且中断所述测量值采集或所述测量值传输。

所述上极限值优选是所述初级的测量参量的两个相继的测量值的最大的测量值差。按照预期，在过程测量技术中不发生测量参量的跳跃性的变化，从而能够确定针对两个相继的测量值的差（在本发明的范围内也称为测量值差）的至少一个上极限值。所述上极限值同样能够统计学地来确定。

按照按本发明的方法的这个设计方案，所述测量值采集器首先确定了至少两个测量值，所述测量值采集器将所述至少两个测量值传输到所述触发器处。所述触发器形成相应两个相继的测量值的差并且将由此确定的当前的测量值差与所储存的、所述测量值差的极限值相比较。若至少一个当前的测量值差大于所述极限值，那么满足所述触发条件且所述触发器中断所述测量值传输。因此按照按本发明的方法的这种设计方案，在所述初级的测量参量的跳跃性的变化时存在干扰。

同样有利的是，备选或附加地确定了至少一个电的特征参量并且极限值是所述电的特征参量的最大的变化。电的特征参量是对于测量过程而言表示特征的（charakteristische）参量，所述参量在所述测量过程的进程（Verlauf）中没有或仅略微变化。这种特征参量能够例如是所述测量值的幅度或背景噪声（Grundrauschen）。按照所述方法的这种设计方案，优选地在所述触发器中储存有所述电的特征参量的初始值，其中，所述初始值相应于所述电的特征参量在所述测量开始时的值。

所述电的特征参量的确定优选通过所述测量值采集器进行。为此，首先确定一个或多个测量值，由所述一个或多个测量值来确定所述电的特征参量的当前的值。备选地，所述确定能够通过外部的传感器进行，所述传感器将所述电的特征参量的值传递到所述测量仪器或所述触发器处。所述触发器确定了在所述电的特征参量的当前的值与所储存的初始值之间的偏差并且将所述偏差与所述极限值相比较。若所述偏差高于所述偏差的极限值，那么满足所述触发条件且所述触发器中断所述测量值传输。

按照另一种设计方案，确定至少一个二级的（sekundäre）测量参量，其中，极限值是所述二级的测量参量的最大的变化。所述二级的测量参量的确定能够要么通过所述测量值采集器要么通过外部的传感器进行，所述传感器将所述二级的测量参量的值传输到所述触发器处。二级的测量参量例如是在包含所述介质的容器中的或在被所述介质穿流的管路中的压力或温度。这两个运行参数按照预期在测量期间不或仅无关紧要地变化，以便能够可靠地确定所述初级的测量参量。所述二级的测量参量的初始值优选储存在所述触发器中，其中，所述初始值相应于所述二级的测量参量在所述测量开始时的值。

按照所述方法的这种设计方案，所述触发器确定了在所述二级的测量参量的当前的测量值和所述初始值之间的偏差。若这个差高于所确定的上极限值，那么满足所述触发条件且所述触发器中断所述测量值传输。按照这种设计方案，所述二级的测量参量的尤其跳跃性的变化相应于所述测量仪器的干扰。

按照另一种设计方案，所述触发器具有物理的触发器输入端，其中，正好当外部的触发信号通过所述触发器输入端引入给所述触发器时，那么满足第一触发条件。当备选或附加地满足第二触发条件时，所述触发器附加地同样中断所述测量值采集和/或所述测量值传输，其中，在所述触发器中储存有至少一个极限值且所述第二触发条件包括与所述极限值的比较操作。

此外，所述测量值采集器能够具有用于获取（Erfassung）实时的时间单元、尤其实时钟，其中，所述时间单元将时间点配属于干扰的状态，并且其中，所述时间单元在周期性出现的干扰的情况下确定所述干扰的周期，并且其中，所述测量值采集或所述测量值传输与所述周期同步。

特别优选地，按照之前所说明的方法中的一种通过所述测量值采集器的触发器进行判断（Beurteilung）是否存在干扰。尤其相应获取如下时间点，在所述时间点上所述测量值采集和/或所述测量值传输被中断。因此随着所述测量仪器的增加的运行持续时间，如下可能性增加，即，有规律地反复的干扰通过所述时间单元本身（als solche）得到识别并且相应地在所述测量值采集或所述测量值传输时加以考虑。

反复的干扰的考虑在当前理解成，一旦所述时间单元已经识别到周期性的干扰，那么所述测量值采集器与所述干扰的周期自动同步地中断所述测量值采集或所述测量值传输。

按照这种方法运行的测量仪器因此能够自主探测干扰并且如所说明的那样自动考虑所述干扰。

按照第二教导，本文开头所述的任务通过一种测量仪器如下解决，即，如下来设计所述测量值采集器，使得取决于所述测量仪器的运行状态来进行所述测量值采集和/或所述测量值传输，其中，在干扰期间中断所述测量值采集或所述测量值传输。因此以有利的方式提供了一种测量仪器，所述测量仪器已在提供测量值时考虑到影响所述测量参量并且就此而言影响所述测量仪器的可靠性和精度的干扰。

按照所述测量仪器的一种有利的设计方案，所述测量仪器具有时间单元和/或尤其带有物理的触发器输入端的触发器。

特别优选地如下来设计所述测量仪器，使得所述测量仪器在运行中执行之前所说明的方法中的一种。

附图说明

现在详细地存在有多种可行方案来设计和扩展按本发明的方法和测量仪器。为此，既参考后置于独立专利权利要求的专利权利要求也结合附图参考下面的、优选的实施例的说明。在附图中：

图1示出按本发明的方法的第一实施例；

图2示出按本发明的方法的第二实施例；

图3示出在运行中的按本发明的测量仪器的第一实施例；以及

图4示出在运行中的按本发明的测量仪器的第二实施例。

附图标记列表

1 用于运行测量仪器的方法

2 测量仪器

3 测量值采集器

4 触发器

5 触发器输入端

6 所述触发条件的评估

7 所述测量值采集的中断

8 测量值采集和测量值传输

9 测量值采集

10 所述当前的测量值差的确定

11 所述测量值传输的中断

12 测量值传输

13 介质

14 容器

15 天线

16 填入射束

17 电子单元

18 搅拌机构

19 时间单元。

具体实施方式

在图1中示出了按本发明的用于运行测量仪器2的方法1的第一实施例，其中，所述测量仪器2具有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的至少一个测量值采集器3，并且其中，所述测量值采集器3具有触发器4，其中，所述触发器4在经满足的触发条件的情况下中断所述测量值采集，其中，在干扰的情况下满足所述触发条件。

在所示的实施例中，所述触发器4具有物理的触发器输入端5，所述触发器4通过所述触发器输入端与引起干扰的仪器连接。一旦发生干扰所述测量的过程，那么所述仪器通过所述触发器输入端5将触发信号发送到所述触发器4处。

在所述方法的第一步骤6中，所述触发器4评估是否满足所述触发条件。这在当前当在所述触发器输入端5处存在有（anliegt）触发信号时那么是这样的情况。若满足所述触发条件，那么所述触发器在接下来的步骤7中中断所述测量值采集并且接着重新检验是否继续满足所述触发条件。

若未满足所述触发条件，那么在接下来的步骤8中进行所述测量值采集和所述测量值传输。

在图2中示出了按本发明的用于运行测量仪器的方法1的第二实施例，其中，所述测量仪器2具有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的至少一个测量值采集器3，并且其中，所述测量值采集器3具有触发器4，其中，所述触发器4在经满足的触发条件的情况下中断所述测量值采集，其中，在干扰的情况下满足所述触发条件。

按照所示的实施例，所述触发条件取决于由所述测量值采集器3确定的测量值。

为此，在所述触发器4中储存有针对所述初级的测量参量的两个相继的测量值的测量值差的极限值。正好当所述当前的测量值差大于所述测量值差的极限值时，那么满足所述触发条件。就此而言当所述初级的测量参量跳跃性变化时那么存在干扰。

在第一步骤9中，所述测量值采集器3确定了所述初级的测量参量的至少两个测量值并且将所述至少两个测量值传输到所述触发器4处。在接着的步骤10中，所述触发器4确定了相应两个相继的测量值的当前的测量值差并且将所述当前的测量值差与所储存的极限值相比较。若至少一个测量值差大于所储存的极限值，那么所述触发器在接下来的步骤11中中断所述测量值传输。倘若所述当前的测量值差低于所储存的极限值，那么不满足所述触发条件并且在接下来的步骤12中传输所述测量值。

在图3中示意性地示出了按本发明的测量仪器2的第一实施例，所述测量仪器带有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的测量值采集器3，其中，所述测量值采集器3具有触发器4，其中，所述触发器4在经满足的触发条件的情况下中断所述测量值采集，其中，在干扰的情况下满足所述触发条件。

所述测量仪器2在当前构造为填充情况测量仪器2。为了测量在容器14中的介质13的填充情况，所述填充情况测量仪器2具有天线15，所述天线朝所述介质13的方向发出电磁的信号。在运行中，由在所述介质13处反射的信号部分（Signalanteils）的运行时间确定在所述容器14中的介质13的填充情况高度。

在所述容器14的装填过程中，现在可能出现如下状况，即，所述填入射束16与所述电磁的信号相交并且就此而言使所述填充情况高度的测量值失真。

为了应对这种状况，所述测量值采集器3具有带有触发器输入端5的触发器4，所述测量仪器2通过所述触发器输入端5与控制所述装填过程的电子单元17连接。在运行中，当发生装填过程时，那么所述电子单元将触发信号发送到所述触发器4处。所述触发器4对所述触发信号作出反应地中断所述测量仪器的测量值采集。这具有的优点在于能够避免错误的测量值，由此改善了所述测量仪器的可靠性和测量精度。

在图4中示出了按本发明的测量仪器2的第二实施例，所述测量仪器带有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的测量值采集器3，其中，所述测量值采集器3具有触发器4，其中，所述触发器4在经满足的触发条件的情况下中断所述测量值采集，其中，在干扰的情况下满足所述触发条件。所述测量仪器同样设计为填充情况测量仪器2且与在图3中所示的第一实施例一样地为了测量在容器14中的介质13的填充情况而具有天线15，所述天线朝所述介质13的方向发出电磁的信号。

与在图3中所示的状况不同的是，在所述容器14中附加地布置有搅拌机构18，所述搅拌机构在运行中以有规律的时间间隔（zeitlichen Abschnitten）与用于填充情况确定的信号相交，且所述搅拌机构就此而言以有规律的间隔使所述填充情况测量失真。

为了应对这一点，所述测量值采集器3具有时间单元19，所述时间单元在运行中将时间点配属于干扰的状态且所述时间单元由周期性出现的干扰确定所述干扰的周期。

在所示的实施例中，所述测量值采集在运行中基于所述干扰的、由所述测量仪器的时间单元19确定的周期与所述干扰同步。也就是说，在运行中，仅当不存在干扰时那么才进行所述测量值采集。所述测量值采集自动地以由所述时间单元19确定的周期中断。

按照这个方法运行的测量仪器2因此能够自主探测干扰并且相应地考虑所述干扰。

Claims (13)

1.用于运行测量仪器（2）的方法（1），其中，所述测量仪器（2）具有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的至少一个测量值采集器（3），其特征在于，取决于所述测量仪器（2）的运行状态进行测量值采集和/或测量值传输，其中，在干扰期间中断所述测量值采集或所述测量值传输。

2.按照权利要求1所述的方法（1），其特征在于，连续或周期性地进行所述测量值的采集。

3.按照权利要求1或2所述的方法（1），其特征在于，所述测量值采集器（3）具有触发器（4），其中，所述触发器（4）在至少一个经满足的触发条件的情况下中断所述测量值采集或所述测量值传输，其中，在干扰的情况下满足至少一个触发条件。

4.按照权利要求3所述的方法（1），其特征在于，所述触发器（4）具有物理的触发器输入端（5），其中，刚好当外部的触发信号通过所述触发器输入端（5）引入给所述触发器（4）时，那么满足触发条件。

5.按照权利要求4所述的方法（1），其特征在于，所述外部的触发信号在消息内按照数据协议设计，所述测量仪器与另外的仪器通过接口连接，所述接口实现了基于所述数据协议的通讯，并且包含所述触发信号的消息通过所述接口传递到所述测量仪器或所述测量值采集器处。

6.按照权利要求3至5中任一项所述的方法（1），其特征在于，在所述触发器（4）中储存有至少一个极限值，并且触发条件包括与所述极限值的比较操作。

7.按照权利要求6所述的方法（1），其特征在于，极限值是所述初级的测量参量的两个相继的测量值的最大的测量值差。

8.按照权利要求6或7中任一项所述的方法（1），其特征在于，确定至少一个电的特征参量并且极限值是所述电的特征参量的最大的变化。

9.按照权利要求6至8中任一项所述的方法（1），其特征在于，确定至少一个二级的测量参量并且极限值是所述二级的测量参量的最大的变化。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的方法（1），其特征在于，所述测量仪器（2）具有用于获取实时的时间单元（19），其中，所述时间单元（19）将时间点配属于干扰的状态，并且其中，所述时间单元（19）在周期性出现的干扰的情况下确定所述干扰的周期，并且其中，所述测量值采集或所述测量值传输与所述周期同步。

11.测量仪器（2），带有用于采集和用于传输初级的测量参量的测量值的至少一个测量值采集器（3），其特征在于，如下来设计所述测量值采集器（3），使得取决于所述测量仪器（2）的运行状态来进行测量值采集和/或测量值传输，其中，在干扰期间中断所述测量值采集或所述测量值传输。

12.按照权利要求11所述的测量仪器（2），其特征在于，所述测量仪器（2）具有时间单元（19）和/或尤其带有物理的触发器输入端（5）的触发器（4）。

13.按照权利要求11或12中任一项所述的测量仪器，其特征在于，所述测量仪器在运行中执行按照权利要求1至9中任一项所述的方法。