CN110036262B - 填充水平位置传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定容器中的填充材料的填充水平位置的测量装置。为提供上述类型的测量装置，该测量装置制造简单且不昂贵并且允许很大程度上连续地确定容器中未知填充物的填充水平位置，本发明提出该测量装置具有在高度方向上成彼此间隔开的关系的至少三个测量传感器，其中，设有具有至少三个测量输入部的读出装置，用于读出测量传感器信号，其中每个测量传感器信号取决于与对应的测量传感器相邻地布置的填充材料的材料特性，其中，设有校准装置，其基于更为向上地布置的测量传感器和/或更为向下地布置的测量传感器的测量传感器信号，对由在高度方向上既不在正顶部处也不在正底部处定位的测量传感器所检测的填充水平位置执行计算。

Description

填充水平位置传感器

技术领域

本发明涉及一种用于确定容器中的填充材料的填充水平位置的测量装置。用于测量液体和散装材料填充水平位置的填充水平位置测量装置是已知的。

背景技术

已知有根据填充物的物理性质的多种测量方法。因此，机械填充水平位置测量装置是已知的，比如举例来说合适的浮子、提供电导率测量的测量装置、执行电容测量的测量装置、光学测量装置、超声波测量装置、微波测量装置等。

大多数测量方法相对复杂并且涉及高成本。此外，必须知道填充材料的物理特性。

然而，如果例如要确定在例如罐的液体存储容器中的未知液体的填充水平位置，那么大多数已知的测量方法只以极大的复杂性和花费来实现，并且不适合测量商用储存罐中的填充水平位置。

对于测量存储罐中的填充水平位置，已知浮子元件固定到已被布置在罐中的抽吸管(Sauglanze)，该浮子元件固定到抽吸管的下端并且由于在液体中的浮子元件的浮力使得有可能可靠地检测罐中的填充量的值是否降低到最小值之下。

使用所描述的抽吸管不可能连续测量填充水平位置。

此外，浮力以及因此浮子的位置取决于罐中液体的密度。因此，只有在已知液体密度的情况下才能实现关于该填充水平位置的准确信息。

有多种计量单元，其中借助于诸如计量隔膜泵的泵，能用其以预定量提供各种各样的液体。该规定的先决条件是对泵可用的待计量的液体量足够。计量隔膜泵用于大量的具有不同物理特性的不同流体。

这些泵通常具有抽吸连接部，其连接到合适的液体供应部。液体供应部可以例如由液体罐形成，在其中容纳有待计量的液体并且其中布置有抽吸管，借助于该抽吸管可以通过泵吸入液体。然而，为了确定罐内的填充水平位置，需要准确了解待计量液体的物理性质。因此，测量装置必须分别个性化地匹配待计量的液体。那是复杂的并且通常不能由最终用户完成。因此，测量不正确是常规的而不是例外。

发明内容

因此，基于所描述的现有技术，本发明的目的是提供在本说明书开头部分中所述类型的测量装置，其实施简单且便宜，并且允许在很大程度上连续地确定容器中未知填充材料的填充水平位置。

根据本发明，该目的的达成在于测量装置包括至少第一测量传感器、第二测量传感器和第三测量传感器，其中各测量传感器分别递送测量传感器信号并且在高度方向上成彼此间隔开的关系，使得第一测量传感器在高度方向上布置得比其它测量传感器更为上方，第二测量传感器在高度方向上布置在另两个测量传感器之间，并且第三测量传感器在高度方向上布置得比其它两个测量传感器更为下方，其中，设有具有至少三个测量输入部的读出装置，用于读出测量传感器信号，其中每个测量传感器信号取决于邻近对应的测量传感器所布置的填充材料的材料特性，其中，设有校准装置，其基于检测的更为向上地布置的测量传感器和/或更为向下地布置的测量传感器的测量传感器信号，对由在高度方向上既不在正顶部处也不在正底部处定位的测量传感器所检测的填充水平位置执行计算。

在静止容器的情形中，高度方向是垂直的。然而，应当注意，在移动容器的情形中，高度方向也可以在垂直之外。高度方向由作用在填充材料上的所产生的力确定，例如由于重力和离心力的总的力。

根据本发明的测量装置是自校准的。本发明是基于以下假设：每个测量传感器具有检测区域并传递测量信号，其依赖于布置在容器中的填充水平位置高度下方的检测范围的比例。如果已知完全布置在填充材料外部的测量传感器的测量信号值并且已知完全布置在填充材料内部的测量传感器的测量信号值，那么借助于插值，能够从仅部分地布置在填充材料内部的测量传感器的测量信号来确定正确的填充水平位置高度。

在最简单的情形中，测量装置具有三个测量传感器，这三个测量传感器关于彼此布置在不同的高度处。例如，一旦填充水平位置在中间测量传感器的检测区域内，就进行自校准，使得该中间测量传感器检测到变化的测量信号。在那方面，假设填充水平位置随时间下降，从而在填充材料的表面所在的检测区域中，该测量传感器总是提供变化的测量信号。

如果第二测量传感器检测到变化的信号，它可以假设在高度方向上在第二测量传感器上方的第一测量传感器在填充水平位置的上方，而在高度方向上比第二测量传感器更向下的第三测量传感器则完全设置在填充材料的内部。因此，有两个校准值，即用于传感器完全布置在填充材料的之外的情况下的校准值，以及用于传感器完全布置在填充材料的之内的情况下的校准值。第二测量传感器仅部分地布置在填充材料内，而另一部分突出而超出填充材料的填充水平位置。

然后，可以借助于由第二测量传感器检测的信号和两个校准值来执行对正确填充水平位置的计算。

举例来说，其中的填充材料的填充水平位置被测量的容器可具有30cm的高度。可以将第一测量传感器定位成，使得其检测区域检测容器的最上部的10cm。第二测量传感器可以检测10cm到20cm之间的区域，而第三测量传感器检测最下部的10cm。

如果现在容器完全地填充有填充材料，那么所有的三个测量传感器都浸没在填充材料中，并且在测量传感器的构造相同情况下，应当基本上检测到相同的测量信号。如果填充材料的填充水平位置现在下降，那么第一测量传感器将接收到变化的测量信号，该信号不同于第二和第三传感器的测量信号。第二或第三传感器的测量信号可以用作完全布置在填充材料内的测量传感器的校准值。

原则上，此处使用单个测量信号或者第三测量传感器的测量信号就足够了，但是也可以确定其它测量信号并对结果进行平均。

在该情况下，不能发生自校准，因为对于完全布置在填充材料外部的测量传感器不能自动确定校准值。

然而，应当注意，在用填充材料填充容器之前或者在测量传感器布置在容器中之前，能够确定完全布置在填充材料外部的测量传感器的校准值。

一旦填充水平位置下降到第一测量传感器完全在填充材料外部的程度，就能测量缺失的校准值并替换之前采用的校准值。

例如，如果对于完全布置在填充材料外部的测量传感器，检测到1V的测量信号，并且对于完全布置在填充材料内部的测量传感器，检测到2V的测量信号，那么该两个值可以用作校准值，以便从变化的测量信号中导出填充水平位置信息。例如，如果在第二测量传感器处检测到1.5V的测量信号，那么基于线性插值，可以假定该测量传感器一半设置在填充材料内部并且填充水平位置在15cm处(10cm+50％x 10cm)。

线性插值不一定必须起作用。插值的类型取决于所使用的测量传感器，因为并非所有的测量传感器都关于在填充水平位置高度上的测量信号具有线性相关性。

即使用户省略确定完全设置在填充材料外部的测量传感器的校准值的步骤，也可以使用测量装置。在该情形中，只要填充水平位置在布置在最上面的传感器的检测区域内，则测量装置就可以使用存储的平均校准值或最后已知的校准值。只要填充水平位置在最上部测量传感器的区域中，测量精度就会降低。一旦填充水平位置下降到较低测量传感器的检测区域中，则根据本发明的测量装置可用于确定布置在填充水平位置外部的测量传感器的校准值和用于确定完全布置在填充水平位置内部的测量传感器的校准值，并且可以通过适当的插值将测量信号转换成填充水平位置高度。

所描述的装置独立于所使用的填充材料而工作，因为每次都重新确定相应的校准值。

在较佳实施例中，测量传感器是电容式测量传感器，每个都具有相应的测量电极，利用该测量电极可以测量测量电极和参考电极之间的电容，其中特别优选地，所有测量传感器使用相同的参考电极。替代地，可以使用其它测量传感器，例如阻抗传感器、电感传感器或光学传感器。

借助于电容式测量传感器，当电极被介质所包围时，电极之间的电容变化被检测到。该变化由填充材料的介电常数决定。

由于可以在两个测量电极中的一个接地时进行该测量，因此所有测量传感器可以使用相同的参考电极。通常，只有当填充材料的介电常数已知并且在预期的测量条件内保持恒定时，才使用用于连续的填充水平位置测量的电容式测量传感器。

然而，对于根据本发明的测量装置，当介电常数未知或在测量期间例如由于温度改变而改变时，则也可以利用电容式测量传感器来确定填充水平位置。由于在测量期间可以更新完全布置在填充水平位置内部的测量传感器和完全布置在填充水平位置外部的测量传感器内的相应校准值的事实，不需要知道介电常数。介电常数的逐渐变化也不会影响所提出的测量方法。诚然在所获得的测量信号改变的那种情况下，然而由于当前校准值总是可用的，因此仍能正确地确定填充水平位置。

在另一较佳实施例中，所有测量传感器一个接一个地布置在一条线上。诚然能将测量传感器不是以相互叠置的关系垂直地布置，而是例如布置在容器的不同角落中，只要各个测量传感器布置在不同的高度即可。如果测量传感器布置在一条线上，例如在容器壁上，则有可能不完全直立的容器对测量结果的影响较小。在最好的情景中，所有测量传感器以相互叠置关系垂直布置。

在另一较佳实施例中，各个测量传感器布置成，使得由各个测量传感器所检测的测量区域在高度方向上彼此邻接。为了确保连续的填充水平位置测量，测量传感器所检测的测量区域应覆盖容器中的整个可能的填充水平位置高度。另外，如果所检测的测量区域不重叠则是有利的。对于所检测的测量区域重叠的情况下，有利的是提供多于三个的测量传感器，因为那些在当前填充高度的检测的测量区域内的测量传感器不能被用于校准测量。

有利地，该校准装置构造成，使得其基于在高度方向上更为向下地布置的测量传感器和/或基于在高度方向上更为向上地布置的测量传感器的测量传感器信号的平均值，对由既不在正顶部处也不在正底部处定位的测量传感器所检测的填充水平位置执行计算。

进一步有利的是，进行平均时不考虑在高度方向上在上方直接相邻的测量传感器的测量传感器信号，其中，较佳地，在平均操作中，也不考虑在高度方向上在下方直接相邻的测量传感器的测量传感器信号。测量传感器、更确切地说是不再至少部分地布置在填充材料内的测量传感器，特别是在使用流体填充材料时仍然能随之润湿，这会使测量过程失真。因此，在确定校准值的过程中可以保持忽略所述测量传感器的测量信号，特别是当有足够的设置其上的测量传感器可用时。

通常，有利的是，当确定校准值时不考虑直接相邻的测量传感器，因为在实践中难以完全避免相邻的测量传感器的检测区域的重叠。

在另一较佳实施例中，设有至少两个分段传感器，其被布置为在高度方向上成彼此间隔开的关系，其中，每个分段传感器具有分段检测区域，该分段检测区域在高度方向上覆盖至少两个测量传感器的测量检测区域，其中，读出装置具有至少两个分段测量输入部，用于读出分段传感器信号，其中测量检测区域在不同的分段检测区域内的至少两个测量传感器连接到读出装置的相同的测量输入部，并且，设置有监控装置，当检测到读出装置的测量输入部的信号中的改变时，该监控装置确定分段测量输入部，在该分段测量输入部处也检测变化的信号，并从中导出测量传感器已在测量输入部处引起信号变化的信息。

原则上，如果必须测量尽可能小的电容，则可以更经济地实施测量装置。然而，只有当使用许多测量传感器，这才能实现，因为所预期的电容量由此较低。然而，对于每个附加的测量传感器，读出装置也必须以其能够读出附加测量传感器的方式进行扩展。

通常，读出装置必须为每个测量传感器提供专用的测量输入部。

然而，这会使读出装置复杂并因此昂贵。由于根据本发明的装置具有覆盖测量传感器的多个测量检测区域的分段检测区域的分段传感器，能够用读出装置的相同测量输入部读出多个测量传感器的测量信号。然而，读出装置随后仅测量组合的测量信号。如果在测量输入部处发现变化、即在填充水平位置中的改变，则其最初不能基于在该测量输入部处所检测到的信号而建立，测量传感器的该测量输入部连接到导致测量信号中的变化的测量输入部。

然而，那是借助关于分段传感器的并行检测来完成的。借助于分段传感器，能够检测由分段传感器检测到的、其中在测量信号中发生变化的分段。设置在相应分段中的测量传感器然后负责测量信号中的变化，使得能借助于该分段传感器确定实际的填充水平位置高度。

在较佳实施例中，所有测量传感器的构造都相同。然后，在相同的条件下料想发生几乎相同的测量信号，即所有完全润湿的测量传感器传递几乎相同的测量信号值。

在实践中，已经发现，尽管各个测量传感器的尺寸相同，但所获得的测量值可能存在小的变化。因此，存在于未润湿的状态中传递高于平均高度的测量信号的传感器。然而，已经发现这些测量传感器在完全润湿的状态中也传递高于平均高度的测量值，而在完全润湿的状态中的测量值与在完全未润湿的状态中的测量值之间的差异保持基本恒定。

换言之，对于完全润湿的状态和完全未润湿的状态的测量信号之间的差异的偏差比对于完全润湿的状态的测量信号中的偏差或对于完全未润湿的状态的测量信号中的偏差要小得多。

因此，在较佳实施例中，校准装置能使用测量传感器的完全润湿的状态的测量信号和完全未润湿的状态的测量信号之间的差异作为校准值。替代地，所有测量传感器的完全润湿的状态的测量信号与完全未润湿的状态的测量信号之间的平均差异也可以用作校准值，该信号提供给所述测量传感器。一旦在测量传感器处检测到信号改变，就假设填充水平位置在该测量传感器的检测区域内。

因此，对于布置在所述测量传感器上方的所有测量传感器，可以测量和存储用于完全未润湿的状态的相应测量信号。以相同的方式，对于布置在所述测量传感器下方的所有测量传感器，可以测量和存储用于完全润湿的状态的相应测量信号。如果填充水平位置进一步下降，测量传感器将最终从完全润湿的状态转变进入完全未润湿的状态，使得随后对于该传感器来说，完全未润湿的状态的测量信号和完全润湿状态的测量信号二者都存在，并可以计算并且存储该差异。一旦知道该差异，就能计算下部测量传感器对于非润湿的状态预期的测量信号(＝对于完全润湿的状态测量的测量信号+测量差异)，并且它们可以与所测量到的完全润湿的状态的测量信号一起作为校准值。

如在本说明书开头部分中已经提到的，传感器可以例如安装到容器壁。然而，这导致每个容器将必须配备相应的测量装置。为此目的，测量装置必须安装在每个容器中，或者容器应该已经制造为带有相应的测量装置。

在具体较佳实施例中，因此提供了用于吸入填充材料的吸入管，该吸入管具有填充材料通道，该填充材料通道沿吸入管延伸并具有通道入口和通道出口，该通道入口用于摄入填充材料，该通道出口用于排出填充材料，所述种类的测量装置设置在该吸入管处。当给定的计量介质借助于例如计量隔膜泵的泵而被供应到输送系统时，通常使用这种吸入管。为此目的，提供有计量材料供应装置，通常呈塑料罐的形式，其中固定有用于摄入计量介质的吸入管。

如果吸入管具有相应的能连接到例如计量膈膜泵的合适处理装置的测量装置，使得处理装置知道供应罐内部的实际填充水平位置并且及时发出替换罐的信号，或切断泵并由此切断计量过程，以便防止对空气进行计量。

在较佳实施例中，提供平行于填充材料通道延伸的测量通道，其中测量装置布置在测量通道中。在该情形中，止回阀可以设置在填充材料通道中，将其布置成使得当在填充材料通道中的压力小于环境压力时，该阀打开通道入口，并且，当在填充材料通道中的压力大于环境压力时，该阀闭合通道入口。

有利地，吸入部分布置在吸入管的通道入口端处并连接到通道入口，其中，设有至少一个从吸入管的外周表面延伸到填充材料通道的开口，其中，较佳地，在吸入部分中设有从吸入管的外周表面延伸到填充材料通道的多个开口。

通过这些开口，填充材料被横向地吸入到吸入管或填充材料通道中，使得吸入管能够被引导到容器的底部，并且仍然确保填充材料能被吸入。吸入部分能以单独部件的形式固定到吸入管或者能与其形成为一件式的。

在另一较佳实施例中，测量装置在通道入口侧处延伸超过吸入管并且更具体地最好是平行于吸入部分。在该情形中，吸入部分可以具有用于测量装置的邻抵部，该邻抵部布置成使得测量装置在测量通道内部的移动被限制。

附图说明

本发明的其它优点、特征和可能的用途可从根据本发明的较佳实施例的此后的说明和附图中清楚地显现出来，附图中：

图1示出根据本发明的第一实施例的测量传感器装置的示意图，

图2示出根据本发明的第二实施例的测量传感器装置的示意图，

图3示出了根据本发明的吸入管的立体图，

图4示出了图3的实施例的分解立体图，

图5示出了图3和4的实施例的详细剖视图，以及

图6示出了图5的细节的放大分解图。

具体实施方式

图1示出了测量传感器装置的实施例。在示出的示例中，测量传感器装置包括24个测量电极1-24，它们成排布置成与接地电极100平行。各个测量电极布置在不同的高度。最适宜地，测量电极以相互叠置关系垂直布置。该测量装置可用于确定容器中的填充水平位置。举例来说，在图1中指示了测量电极13的区域中的液体表面，并且示出了填充水平位置高度h。

实验已经表明，该测量电极最适于具有30至50mm²之间的电极面积。

为确定填充水平位置高度h，测量每个测量电极1-24和接地电极100之间的电容量。这可以借助于集成电路完成。例如，已知用于评估电容键(Tasten)的电路。测量信号的评估也可以借助于其它电路实现，例如模拟评估电路，但是使用已知的IC允许有巨大的成本节约且显著降低所需的安装空间，因为这些IC可以低价格大量供应。已知的IC借助于数字总线，以使得可获得电容值和可能的其它信息项目。这具有以下优点：能将多个IC以及由此将多个传感器连接到总线。这样，传感器能以非常灵活的方式连续连接，其中用于不同罐高度的不同的长度能以简单的方式来实现并且所测量的电容值不被线的长度歪曲。

在示出的实施例中，传感器还具有评估单元，该评估单元包含能存储校准值的微控制器。

在示出的实施例中，所有的传感器都以相同的方式设计，使得所有传感器在非润湿的状态中、即当它们设置在填充材料的外部时具有基本上相同的测量值。这同样适用于完全润湿的测量传感器，即完全布置在填充材料内部的测量传感器。它们也全部提供基本上相同的测量信号。

在图1中示出的实施例中，一旦检测到填充水平位置中出现改变并因此仅一个传感器电极(例如图1中的测量电极13)的电容改变，就能执行校准。

然后可以假设测量电极1-12定位在填充材料上方并因此未润湿，而测量电极14-24全部完全定位在填充材料内并因此被润湿。

现在，来自测量电极1-12的任意测量信号能用作非润湿的状态的校准值，并且来自测量电极14-24的任意测量信号能用作完全润湿的状态的校准值。为了分别减少制造公差对测量信号或校准值的影响，测量电极1-12的测量信号或测量电极14-24的测量信号能全部被总体检测到，且平均值能分别被用作完全未润湿的或完全润湿的状态的校准值。

由于可能直接相邻的测量电极、即测量电极12和测量电极14，会受到在测量电极13的检测区域中的填充材料界限的影响，较佳实施例提出直接相邻的测量电极的测量信号不被涉及到平均操作中。

通过测量传感器和读出装置之间的线路长度，在许多传感器中确定电容测量。因此，测量值可以取决于测量传感器和读出装置之间的距离。由此，该测量值变化不是由填充水平位置引起的，因此是不希望的。通过将读出装置尽可能地靠近测量传感器定位，可以减小测量值对线长度的依赖性。替代地或组合地，可以提供合适的补偿电容。然而，这是复杂且昂贵的。

诚然线长度影响测定值，但线长度对两个测量值之间的差异的影响、例如用填充材料完全润湿的状态中的测量信号值和完全未润湿的状态中的测量信号值之间的差异的影响是非常低的。因此，可以修改所描述的校准以减小线长度的影响。

实际校准则也在操作中发生。测量装置定位在容器中。一旦检测到测量传感器(例如，测量电极2)的测量信号值的改变，在上方和在下方的测量传感器的测量值将被存储。在该情形中，将填充水平位置上方的电极的测量值(例如电极1)存储为用于完全未润湿的状态的相应测量传感器的校准值。每个测量传感器因此都具有用于完全未润湿的状态的其各自的校准值。

布置在填充水平位置下方的电极的测量值被存储为用于完全润湿的状态的相应测量传感器的校准值。每个测量传感器因此都具有用于完全润湿的状态的其各自的校准值。

然而，在那一刻，除了在其中发现了填充水平位置的检测区域中的那个传感器之外，对于每个测量传感器，都出现了或者用于完全润湿的状态的各个校准值或者用于完全非润湿的状态的各个校准值。相应的其它各自的校准值仍然是未知的。对于在填充水平位置的检测范围内的传感器，仍然完全没有校准值。只有当填充水平位置进一步降低、从而使填充水平位置移动到相邻的测量传感器(例如，电极3)的检测区域中时，才能够对于该测量传感器检测并存储缺失的用于完全未润湿的状态的校准值。

正如上面说明的，由于对于每个测量传感器在完全润湿的状态中的测量信号值和完全未润湿的状态中的测量信号值之间的差异是近似相同的，如果已知此差异，能够从用于完全润湿的状态的各个校准值来计算用于完全未润湿的状态中的各个校准值。

因此，只要不知道这种差异，就不可能进行经校准的填充水平位置测量。

然而，在较佳实施例中，可以使用用于近似确定填充水平位置的高度的预定义差异。所使用的术语预定义差异可以例如是平均差异值或最后使用的差异值。

一旦容器被进一步排空，并且填充水平位置下降到下一个测量传感器(例如，电极4)的检测区域中，能检测和存储用于完全未润湿的状态的测量信号，作为填充水平位置上方的测量传感器(例如，电极3)的校准值。因此，对于该传感器，可以获得完全未润湿的状态的校准值和完全润湿的状态的校准值，从而可以确定差异。

一旦确定了测量传感器的差异，就可以使用它来计算缺失的校准值。以下适用：

在进一步的测量中，即当填充水平位置继续下降时，则可以通过用于完全未润湿的状态的测量值来替换先前计算的各自的校准值。每次电极离开填充材料，即它移动进入未润湿的状态时，其用于未润湿的状态的校准值被所测量的信号值代替。一旦对于另一测量传感器来说用于完全润湿的状态的测量信号和用于完全未润湿的状态的测量信号都存在，则能再次确定差异。新的差异值可以用作新的全局差异值，并且用新的差异值重复迄今未测量的校准值的计算。替代地，也可以对先前计算的差异值进行平均，并且可以将平均的结果计算为新的全局差异值。第一替代方案具有的优点是，立即检测到由于填充材料改变引起的差异的改变。第二种替代方案具有的优点是，用于完全未润湿的状态的测定信号值和用于完全润湿的状态的测量信号值之间差异的可能偏差达到平均。

读出装置的另一算法可以并行地以其总体监视该值的行为。

如果电极的所有值以相同的方式同时改变，例如增加相同的值，则读出装置以相同的方式改变所有校准值，因为可能环境影响(例如温度)已经改变。

相反，如果仅填充水平位置下方的测量信号值改变相同的值，则全局差异的值改变相同的值，因为可能填充材料的类型已经改变。

通过将未校准的测量装置缓慢浸没在填充材料中，也可以非常容易地进行第一校准过程。一旦读出装置检测到在最低测量传感器处的信号值的变化发生，则对于设置在其上方的测量传感器，用于完全未润湿的状态的校准值已经被存储。当进一步沉浸时，存储其余的值。

图2示出了根据本发明测量装置的第二实施例。此处，也提供有接地电极100，在该接地电极的旁边也布置有24个测量电极。但是，这些测量电极在此处用标记1-8表示。该标记在此处表示评估装置的测量电极连接到哪个测量输入部。所有三个以标记1表示的测量电极都连接到读出装置的第一测量输入部。所有三个具有标记2的测量电极都连接到读出装置的第二测量输入部，并以此类推。另外，三个分段电极A、B、C也布置在此处。为说明起见，如图1所示，已指示填充水平位置高度h。

由于每个测量输入部连接有多个、在本示例中为3个的测量电极，因此此处接收总的三个测量电极的测量信号。如果填充水平位置高度改变，则在其检测区域内发生填充水平位置高度变化的测量传感器的测量信号改变。在示出的示例中，这是以标记5表示的三个测量电极的中间一个。

读出装置现在只检测在第五测量输入部处的测量信号中已发生改变，并且现在不能决定测量信号是源自最上部、中间一个、还是最下部的标记5表示的测量传感器。

因此，也执行分段电极A、B和C的读出。随着通过分段电极B检测到测量信号的偏差，评估单元现在可以确定以标记5表示的哪个测量电极产生变化的测量信号。

通过该布置，可以显著减少必要的测量输入部的数量。在示出的示例中，测量输入部的数量可以减少到11(8+3)，而在图1示出的示例中，需要24个测量输入部。

图3示出了填充水平位置传感器的实施例，该填充水平位置传感器集成在相应的抽吸管中。图1和2中所示的传感器装置可以安装在由收缩管所保护的电路板上。相应的测量装置104集成在抽吸管中。

替代地，也可以将传感器固定在容器的外部或将其集成在容器壁中。

图3中所示的抽吸管具有型材构件(Profil)101，其中设置有通道以抽吸填充材料。此外，在型材构件101中设有开放通道，电子测量系统104布置在该开放通道中。在抽吸管的下端布置有阀本体103，将在下文中详细说明其结构。在抽吸管的上端设置有联结螺母102，利用该联结螺母可以将软管喷嘴106配装就位，并插入压接环107。抽吸管还具有可用于代替罐封闭盖的封闭盖105。因此，通过拧下其封闭盖来打开存储罐，并且替代地将具有集成的抽吸管的封闭盖105定位在罐的开口中。替代地，也通道可以是闭合的设计，用于接纳电子测量系统。在该情形中，有利的是通道壁相应地薄，因为电容测量要受到通道外部的填充材料的影响。使用闭合通道具有额外的优点，即能借助于铸造材料模制电子测量系统。然后能够省去收缩管。

图4示出了抽吸管的分解视图，示出了各个部件的定位。型材构件101借助于调节螺母109固定到封闭盖105或者调节套筒110，穿过封闭盖105而突出的调节套筒110又借助夹紧环112和夹紧环螺母113固定到抽吸头108。抽吸头借助于密封件111与软管喷嘴106连接。在抽吸管的脚部区域中，阀本体103被拧到抽吸管，使得由抽吸管形成的通道与阀本体103流体连通。在阀本体103中布置有阀球135，阀球135由阀球座134保持。阀球座通过夹紧的帽133保持在阀本体103中。帽133具有径向面向外的邻抵部136，测量传感器104抵靠该邻抵部136。阀球135与阀球座134一起形成止回阀，该止回阀防止输送流体从型材构件101回流到容器中。然而，如果流体借助于软管喷口106而被抽吸进入，则阀球135将从阀球座134分离并打开流通通道。

阀本体103在其端部具有一系列狭槽137，狭槽137从阀本体103的外侧向内延伸。在组装状态中，这些狭槽137形成筛状结构，借助于它们流体能被侧向吸入抽吸管。

附图标记

A、B、C 分段电极

h 填充水平位置高度

1-24 测量电极

100 接地电极

101 型材构件

102 联结螺母

103 阀本体

104 测量装置

105 封闭盖

106 软管喷嘴

107 压接环

108 抽吸头

109 调节螺母

110 调节套筒

111 密封件

112 夹紧环

113 夹紧环螺母

133 帽

134 阀球座

135 阀球

136 邻抵部

137 狭槽

Claims (16)

1.一种用于确定容器中的填充材料的填充水平位置的测量装置，其中，所述测量装置至少包括第一测量传感器、第二测量传感器和第三测量传感器，其中所述测量传感器分别传递测量传感器信号并且在高度方向上成彼此间隔开的关系，使得所述第一测量传感器在所述高度方向上布置得比其它测量传感器更为上方，所述第二测量传感器在所述高度方向上布置在另两个测量传感器之间，并且所述第三测量传感器在所述高度方向上布置得比其它两个测量传感器更为下方，其中，设有具有至少三个测量输入部的读出装置，用于读出所述测量传感器信号，其中每个测量传感器信号取决于邻近对应的测量传感器所布置的填充材料的材料特性，其中，设有校准装置，所述校准装置构造成，如果所述读出装置检测到仅一个测量传感器的测量传感器信号的变化，则所述校准装置确定所述填充水平位置在所述测量传感器的测量检测区域中，即在所述测量传感器下方的所有测量传感器完全在所述测量水平位置下方并且在所述测量传感器上方的所有测量传感器完全布置在所述填充水平位置上方，并且，将传感器信号变化的所述测量传感器的上方的测量传感器的任意测量信号用作非润湿的状态的第一校准值，并且将传感器信号变化的所述测量传感器的下方的任意测量信号用作完全润湿的状态的第二校准值，基于传感器信号变化的所述测量传感器检测的信号、所述第一校准值和所述第二校准值来计算所述填充水平位置；

其中，设置有至少两个分段传感器，所述至少两个分段传感器在所述高度方向上以彼此间隔开的关系布置，其中，每个分段传感器具有分段检测区域，所述分段检测区域在所述高度方向上覆盖至少两个测量传感器的所述测量检测区域，其中所述读出装置具有至少两个分段测量输入部，用于读出所述分段传感器信号，其中测量检测区域在不同的分段检测区域内的至少两个测量传感器连接到所述读出装置的相同的测量输入部，并且，设置有监控装置，当检测到所述读出装置的测量输入部的信号中的改变时，所述监控装置确定所述分段测量输入部，在所述分段测量输入部处也检测变化的信号，并从中导出测量传感器已在所述测量输入部处引起信号变化的信息。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量传感器是电容式测量传感器，每个所述电容式测量传感器都具有相应的测量电极，利用所述测量电极能测量在所述测量电极和参考电极之间的电容。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所有测量传感器使用相同的参考电极。

4.根据权利要求1至3中一项所述的测量装置，其特征在于，所有测量传感器在所述高度方向上一个接一个地布置在一条线上。

5.根据权利要求1至3中一项所述的测量装置，其特征在于，各个测量传感器布置成使得由所述各个测量传感器检测的测量区域在所述高度方向上彼此邻接。

6.根据权利要求1至3中一项所述的测量装置，其特征在于，设有多于三个的测量传感器，并且所述校准装置构造成，使得所述校准装置基于在所述高度方向上更为向上地布置的所述测量传感器的所述测量传感器信号的平均值和基于在所述高度方向上更为向下地布置的所述测量传感器的所述测量传感器信号的平均值，对由既不在正顶部处也不在正底部处定位的测量传感器所检测的填充水平位置来执行计算。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，进行平均时不考虑在所述高度方向上在上方直接相邻的所述测量传感器的所述测量传感器信号。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，在所述平均操作中，也不考虑在所述高度方向上在下方直接相邻的所述测量传感器的所述测量传感器信号。

9.根据权利要求1至3中一项所述的测量装置，其特征在于，一旦用于测量传感器的所述读出装置检测到完全定位在所述填充水平位置之下的状态中的测量信号以及还检测到完全定位在所述填充水平位置之上的状态中的测量信号，所述校准装置从所述两个检测值形成差异，并且使用所述差异来用于从所述测量传感器的所述检测到的测量信号计算所述填充水平位置，所述填充水平位置置于所述测量传感器的所述检测区域内。

10.一种用于填充材料进入的吸入管，所述吸入管包括填充材料通道，所述填充材料通道沿所述吸入管延伸并具有通道入口和通道出口，所述通道入口用于摄入填充材料，所述通道出口用于排出填充材料，以及包括根据权利要求1至9中一项所述的测量装置。

11.根据权利要求10所述的吸入管，其特征在于，设有平行于所述填充材料通道延伸的测量通道，其中所述测量装置布置在所述测量通道中。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的吸入管，其特征在于，设置在所述填充材料通道中的是止回阀，所述止回阀布置成，使得当在所述填充材料通道中的压力小于环境压力时，所述阀打开所述通道入口，并且，当在所述填充材料通道中的压力大于环境压力时，所述阀闭合所述通道入口。

13.根据权利要求10或权利要求11项所述的吸入管，其特征在于，吸入部分布置在所述吸入管的所述通道入口端处并连接到所述通道入口，其中，设有至少一个从所述吸入管的外周表面延伸到所述填充材料通道的开口。

14.根据权利要求13项所述的吸入管,其特征在于，在所述吸入部分中设有从所述吸入管的所述外周表面延伸到所述填充材料通道的多个开口

15.根据权利要求13所述的吸入管，其特征在于，所述测量装置在所述通道入口端处延伸而超过所述吸入管。

16.根据权利要求13所述的吸入管，其特征在于，所述吸入部分具有用于所述测量装置的邻抵部，所述邻抵部布置成，使得所述测量装置在所述测量通道内部的移动被限制。

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