CN112798465A - 用于确定容器中的液体性质的测量系统 - Google Patents

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CN112798465A CN202011270456.1A CN202011270456A CN112798465A CN 112798465 A CN112798465 A CN 112798465A CN 202011270456 A CN202011270456 A CN 202011270456A CN 112798465 A CN112798465 A CN 112798465A
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Abstract

本发明涉及一种用于确定液体介质140的密度
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE001
或压缩性
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE002
的测量系统100。测量系统100包括：至少一个压力传感器114、124，其配置成测量介质140的静水压力
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE003
；至少一个超声传感器112、122，其配置成测量沿包括介质140的液位表面处的点的第一传播路径110的第一飞行时间
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE004
，并且测量沿与第一传播路径110不同的第二传播路径120的第二飞行时间
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE005
；以及控制单元150。控制单元150配置成基于所测量的静水压力
Figure 569912DEST_PATH_IMAGE003
、第一飞行时间
Figure 424736DEST_PATH_IMAGE004
和第二飞行时间
Figure 204473DEST_PATH_IMAGE005
来确定介质140的密度
Figure 599682DEST_PATH_IMAGE001
或压缩性
Figure 351737DEST_PATH_IMAGE002
。

Description

用于确定容器中的液体性质的测量系统
技术领域
本发明涉及用于确定液体介质的密度
Figure 797726DEST_PATH_IMAGE001
或压缩性
Figure 714866DEST_PATH_IMAGE002
的测量系统、用于确定这些液体性质的方法、测量系统、控制单元、计算机程序元素和计算机可读介质的使用。
背景技术
若干工业过程要求液体性质(包括密度和压缩性)的连续测量以用于有效操作，并且确保产品的质量和一致性。应用包括糖酒厂（sugar and ethanol mill）、啤酒厂、乳制品制造厂、化学和石化、采矿以及纸浆和造纸工业。尽管众多方式，但是只有几种技术能够在工业环境中实际应用于在无需提取的情况下测量容器内部的液体的密度。通常的密度和压缩性测量基于侵入或提取方法，并且要求实验室仪器（instrumentation）。例如，振动叉可被放置在容器内部并且与液体直接接触。液体介质的密度变化在音叉的谐振频率偏移中表明。感测叉处的气泡或者产品沉积或沉淀的存在可限制该方法的适用性。在另外的示例中，从主流来分接液体。通过考虑校准容器中的压力差和液位来确定液体参数(气体体积分数和密度)。在这里，采用超声多普勒传感器来测量液位，这限制精度，因为音速随温度而改变。
发明内容
本发明的目的是要提供用于以改进的测量可靠性无创地确定液体参数的系统和方法。
此问题通过独立权利要求的主题来解决。实施例通过从属权利要求、以下描述和附图来提供。
所述的实施例类似地涉及用于确定介质的液体性质的测量系统、用于确定介质的液体性质的方法、测量系统、控制单元、计算机程序元素和计算机可读介质的使用。协同效应可起因于实施例的不同组合，但是可能没有详细描述它们。
更进一步，应该注意，涉及方法的本发明的全部实施例可能采用如所述的步骤的顺序来执行，但是这不必是该方法步骤的唯一且必不可少的顺序。本文提出的方法能够采用所公开步骤的另一种顺序来执行，而没有背离相应方法实施例，除非在下文中另有明确相反地提及。
技术术语根据其常识来使用。如果针对某些术语传达特定含意，则在下面将在使用术语的上下文中给出术语的定义。
按照第一方面，提出一种用于确定液体介质的密度
Figure 25762DEST_PATH_IMAGE003
或压缩性
Figure 420971DEST_PATH_IMAGE004
的测量系统。该测量系统包括：至少一个压力传感器，其配置成测量介质的静水压力
Figure 235343DEST_PATH_IMAGE005
；至少一个超声传感器，其配置成测量沿包括介质的液位表面处的点的第一传播路径的第一飞行时间
Figure 729910DEST_PATH_IMAGE006
，并且测量沿与第一传播路径不同的第二传播路径的第二飞行时间
Figure 996943DEST_PATH_IMAGE007
；以及控制单元。控制单元配置成基于所测量的静水压力
Figure 195843DEST_PATH_IMAGE008
、第一飞行时间
Figure 864722DEST_PATH_IMAGE006
和第二飞行时间
Figure 513878DEST_PATH_IMAGE007
来确定介质的密度
Figure 268207DEST_PATH_IMAGE003
或压缩性
Figure 5219DEST_PATH_IMAGE004
。
术语“容器”在这里代表性地用于槽、池、箱等，它们适合接纳液体介质，特别是为了工业处理的目的，并且它们适合于执行如本公开中所述的测量。术语“介质”涉及液体介质。术语“超声传感器”与术语“超声换能器”或“换能器”等效地使用。(一个或多个)超声传感器可以能够发送和接收超声信号。控制单元可包括硬件，例如处理器、用于通过有线或者通过空中从传感器接收数据、用于向传感器发送信号并且可选地用于与网络装置进行通信的通信装置。控制单元可进一步包括用于存储代码和数据的存储装置。控制单元可以是壳体内部的单个装置或者由若干本地分布硬件装置所组成的逻辑装置。代替超声传感器，也可使用雷达传感器，因此，术语“超声传感器”的范围还应当包括能够发送和接收信号并且测量信号的飞行时间的雷达传感器或其他传感器。
超声传感器能够被布置在容器外部处，使得无创地测量飞行时间。因此，不必预见用来将传感器放置在容器内部或者与介质接触以便分析介质的钻孔或开口。
介质中的音速c是温度相关的。由于使用第二超声测量在当前温度下确定速度，所以这个相关性相对于音速c的确定中的误差只具有可忽略作用。
密度
Figure 325342DEST_PATH_IMAGE009
可通过下式表达为液体高度h、(槽底部与槽上方的位置之间的)差压
Figure 755186DEST_PATH_IMAGE010
和重力常数
Figure 996812DEST_PATH_IMAGE011
的函数
Figure 678460DEST_PATH_IMAGE012
以及压缩性
Figure 321931DEST_PATH_IMAGE004
通过下式与音速c和液体密度相关
Figure 657097DEST_PATH_IMAGE013
。
能够消除未知变量h和c，使得
Figure 307391DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 386205DEST_PATH_IMAGE004
取决于已知常数和所测量的飞行时间
Figure 884182DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 186988DEST_PATH_IMAGE015
。该消除假定传播路径包括液位高度(或者更准确来说，按照确定性和已知方式取决于液位高度)。如果液位高度能够通过包括
Figure 137626DEST_PATH_IMAGE015
和c的几何项来表达，则液位高度不必显式计算。
按照实施例，压力传感器是差分传感器布置，该差分传感器布置配置成测量容器底部处和液位表面上方的压力的差。备选地，容器配备有两个压力传感器。传感器测量容器中的压力差
Figure 20132DEST_PATH_IMAGE016
。传感器可以是现有液位测量系统的组成部分。通常，用于
Figure 44719DEST_PATH_IMAGE017
的入口端口被安装在容器底部处，而用于
Figure 987268DEST_PATH_IMAGE018
的入口端口位于容器的顶部处，从而提供顶层空间中的压力。
例如，容器具有圆筒形状，并且已知长度对应于容器的直径D。容器的直径通常是已知的，以及沿直径在某个方向(例如水平地)上的传播路径通常易于实现。在直径为未知的情况下，它可通过应用已知方法来测量。备选地，容器的形状为矩形。在这种情况下，传播路径可在与容器壁平行的水平方向上延伸，使得壁侧的长度为已知长度。
按照实施例，测量系统包括第一超声传感器和第二超声传感器。第一超声传感器配置成在竖直方向上发射第一超声信号，并且接收在介质表面处所反射的信号，以便测量第一飞行时间
Figure 425202DEST_PATH_IMAGE019
。第二超声传感器配置成在水平方向上发射第二超声信号，并且接收在容器壁处在与第二超声传感器相对的点处所反射的信号，以便测量第二飞行时间
Figure 376978DEST_PATH_IMAGE020
。当容器壁处的充分空间可用来安装第二传感器时，例如可应用传感器的这个布置。此外，它允许使用在水平方向上发射和接收信号的一个传感器以确定音速c，并且使用在竖直方向上发射和接收信号的另一个传感器以确定液位h。必须注意，确定液位h对于确定密度
Figure 849547DEST_PATH_IMAGE021
和压缩性
Figure 962997DEST_PATH_IMAGE022
不是必要的，因为液位h能够根据c和
Figure 809599DEST_PATH_IMAGE023
(以及几何因数，这取决于传播路径)来表达。在圆筒形容器的情况下，优选地，在水平方向上的传播路径径向延伸，使得已知直径D能够用作几何常数。这种布置的实现以及是简单的，超声传感器的控制也是简单的，因为它们能够相对于频率和时间完全无关地操作。
按照另外的实施例，测量系统又包括第一超声传感器和第二超声传感器。第一超声传感器与第二超声传感器相对布置，并且定位在与第二超声传感器相同的高度处。第一超声传感器配置成：接收第一超声信号，以便测量第一飞行时间
Figure 33907DEST_PATH_IMAGE024
；并且在方向上水平地向第二超声传感器发射第二超声信号。第二超声传感器配置成：发射第一超声信号，使得第一超声信号在介质表面处被反射，并且所反射信号到达（hit）第一超声传感器；以及接收第二超声信号，以便测量第二飞行时间
Figure 95404DEST_PATH_IMAGE025
。能够采用传播路径的几何结构的知识(例如发射和接收信号以接收最大幅度的角度以及传感器相对于容器底部的高度)来确定液位h。例如，如果在容器底部处不存在用于安装超声传感器的空间而是在侧壁处存在空间，则可使用这个布置。
按照另外的实施例，测量系统包括一个单超声传感器，其例如用于确定介质的密度
Figure 51859DEST_PATH_IMAGE026
和压缩性
Figure 464385DEST_PATH_IMAGE027
。所述一个超声传感器配置成在竖直方向上发射第一超声信号，并且接收在介质表面处所反射的第一超声信号，以便测量第一飞行时间
Figure 492384DEST_PATH_IMAGE028
。所述一个超声传感器进一步配置成发射第二超声信号，使得它在壁上的第一点处、在介质的表面处以及在壁上与第一点相对的第二点处被反射，并且接收所反射的第二信号，以便测量第二飞行时间
Figure 205125DEST_PATH_IMAGE029
。第二超声信号被反射三次，因此与其他配置中相比，信号可能被更多地衰减，并且峰幅度更难以检测，但是只有一个传感器是必需的。第一信号可通过时间、频率或空间复用与第二信号加以区分，其中空间复用表示区分第一和第二信号的到达角。例如，如果在侧壁处不存在用于安装传感器的空间但在容器的底部处存在空间，则可使用这个布置。
按照另外的实施例，控制单元进一步配置成执行用于校正密度
Figure 394798DEST_PATH_IMAGE030
的下列步骤：
在第一步骤中，确定基于第二飞行时间
Figure 294621DEST_PATH_IMAGE031
的液位高度
Figure 782103DEST_PATH_IMAGE032
。
在第二步骤2中，确定基于静水压力
Figure 83771DEST_PATH_IMAGE033
的液位高度
Figure 444346DEST_PATH_IMAGE034
。
在第三步骤3中，确定液位高度
Figure 831465DEST_PATH_IMAGE035
与液位高度
Figure 607791DEST_PATH_IMAGE036
之间的差
Figure 498386DEST_PATH_IMAGE037
。
步骤1至步骤3可在不同测量中重复进行，使得可确定针对一个液位的差
Figure 295441DEST_PATH_IMAGE038
的平均值。
在第四步骤4中，先前步骤1至3针对至少一个另外的参考液位重复进行。
在第五步骤4中，分析针对参考液位的差
Figure 701015DEST_PATH_IMAGE039
或平均值，并且确定斜率。如果有效斜率存在于平均值上，则在第六步骤6中，按照该斜率来校正密度
Figure 874507DEST_PATH_IMAGE040
。斜率或校正分别可基于液位测量的绝对值
Figure 885188DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 508937DEST_PATH_IMAGE042
：
Figure 605069DEST_PATH_IMAGE043
，或者基于从两个不同液位的测量所得到的差值
Figure 316673DEST_PATH_IMAGE044
、
Figure 181860DEST_PATH_IMAGE045
：
Figure 992822DEST_PATH_IMAGE046
，如下面进一步说明。
步骤1至步骤6可重复进行，直到斜率例如低于阈值或者不再是可检测的。
按照方面，提供一种用于确定容器中的液体介质的密度
Figure 576250DEST_PATH_IMAGE047
或压缩性
Figure 825965DEST_PATH_IMAGE048
的方法。该方法包括下列步骤：
在第一步骤中，测量液体介质的静水压力
Figure 607977DEST_PATH_IMAGE049
。在第二步骤中，测量沿包括液位表面处的点的第一传播路径的第一飞行时间
Figure 917735DEST_PATH_IMAGE050
。在第三步骤中，测量与沿第二传播路径的已知长度对应的第二飞行时间
Figure 988459DEST_PATH_IMAGE051
，以及在第四步骤中，基于测量来确定介质的密度
Figure 697658DEST_PATH_IMAGE052
或压缩性
Figure DEST_PATH_IMAGE053
。该方法的步骤可按照不同顺序或者同时执行，如果可适用的话。
按照另外的方面，提供一种控制单元。控制单元配置成基于静水压力
Figure 537438DEST_PATH_IMAGE054
、沿包括介质的液位表面处的点的第一传播路径的第一飞行时间
Figure 690202DEST_PATH_IMAGE055
以及沿与第一传播路径不同的第二传播路径的第二飞行时间
Figure 982643DEST_PATH_IMAGE056
的测量来确定液体介质的密度
Figure 839741DEST_PATH_IMAGE057
或压缩性
Figure 65186DEST_PATH_IMAGE058
。
按照另外的方面，提供一种程序元素，该程序元素在控制单元的处理器上执行时控制如上所述的测量系统来执行上述方法的步骤。
按照另外的方面，提供一种计算机可读介质，在其上存储按照上述程序元素的程序元素。
该计算机程序元素可以是计算机程序的组成部分，但是它也能够是单独的完整程序。例如，计算机程序元素可用来更新已经存在的计算机程序，以获得本发明。
控制器可包括没有可编程逻辑的电路，或者可以是或包括微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、ASIC、复杂可编程逻辑装置(CPLD)或者本领域的技术人员已知的任何其他可编程逻辑装置。
计算机可读介质可被看作是存储介质，例如比如USB棒、CD、DVD、数据存储装置、硬盘或者在其上能够存储如上所述的程序元素的任何其他介质。
本公开中所提出的系统和方法允许通过组合(i)压力差测量和(ii)超声无创液位测量来测量密度和压缩性。无创液位传感器能够在没有适配(如例如钻孔或焊接附加凸缘)的情况下被添加在容器上。能够避免随后的重新调试和/或过程中断（breakdown）。此外，能够在没有从容器提取样本以供外部分析的情况下测量液体的平均密度和压缩性，并且能够改进测量精度。
参照附图和以下描述，本发明的上述特征和其他特征、方面和优点将变得更好理解。
附图说明
图1a示出用于测量液体性质的测量系统的第一示例的简图，
图1b示出用于测量液体性质的测量系统的第二示例的简图，
图1c示出用于测量液体性质的测量系统的第三示例的简图，
图2示出作为参考液位的函数的液位误差的标绘图，
图3示出用于测量液体性质的方法的流程图。
具体实施方式
图1a至图1c示出用于测量圆筒形状的竖直工业贮存槽102中的液体性质(例如密度
Figure DEST_PATH_IMAGE059
或压缩性
Figure 643978DEST_PATH_IMAGE060
)的测量系统100的示例。所述示例在用于分别放置第一超声传感器112以及压力传感器114或第一和第二超声传感器112和122以及压力传感器114的可用空间方面有所不同。测量系统100能够确定容器102中的介质140的液体性质。
附图中的测量系统进一步包括在介质140的液位上方以及在容器底部处的压力传感器114和124，其用于测量液体介质的静水压力
Figure 689294DEST_PATH_IMAGE061
。压力传感器114和124可实现为差分传感器114、124。
至少一个超声传感器(112或者112和122)用来测量沿包括液位表面处的点的第一传播路径110的第一飞行时间
Figure 84503DEST_PATH_IMAGE062
，并且测量与沿第二传播路径的已知长度对应的第二飞行时间
Figure 164455DEST_PATH_IMAGE063
，以及控制单元150。控制单元150配置成基于所测量的静水压力
Figure 252497DEST_PATH_IMAGE064
、第一飞行时间
Figure 519530DEST_PATH_IMAGE065
和第二飞行时间
Figure 718430DEST_PATH_IMAGE066
来确定介质的液体性质。
在图1a的示例中，不存在对于将第一超声传感器112和第二超声传感器122以及压力传感器114、124放置在侧壁处并且放置在容器底部处的空间限制。因此，采用在相反水平或竖直方向上的后向反射的超声传感器112和122的布置是可能的，如通过图1a中的箭头110和120所示。压力传感器114能够被放置在容器的底部处。
差分压力传感器114、124测量容器或槽中的压力差
Figure 793833DEST_PATH_IMAGE067
。传感器114、124可以是现有液位测量系统的组成部分。通常，用于
Figure 52776DEST_PATH_IMAGE068
的入口端口被安装在槽底部处，而用于
Figure 462898DEST_PATH_IMAGE069
的入口端口位于槽的顶部处，提供顶层空间144中的压力。另外，槽配备有无创超声传感器系统，该无创超声传感器系统包括超声传感器或换能器112和122，它们被附连在容器的外壁处。考虑图1a中的配置，温度相关的音速c能够通过下式来计算
Figure 199910DEST_PATH_IMAGE070
，
其中D 132和
Figure 723295DEST_PATH_IMAGE071
分别表示槽直径和声回波脉冲从与换能器122相对的壁的传播时间。传播时间在这里以及在换能器和容器壁中的传播时间的结果中可能需要被校正。对应声路径通过箭头120所示。已知c，液位h能够从下式推断
Figure 949877DEST_PATH_IMAGE072
，
其中
Figure 925923DEST_PATH_IMAGE073
表示如通过箭头110所示的声回波脉冲从液位界面142的传播时间。通过将压力差
Figure 466626DEST_PATH_IMAGE074
与参数c和h相组合，密度
Figure 782201DEST_PATH_IMAGE075
能够通过下式间接确定
Figure 117367DEST_PATH_IMAGE076
，
其中g是局部重力加速度。加速度能够由附加传感器(图1a至图1c中未示出)来测量，现场校准并且例如存储在控制单元150(所述控制单元150可包括信号处理单元)中，或者从地球上的位置来计算。另外，介质140的压缩性
Figure 846289DEST_PATH_IMAGE077
能够通过下式确定
Figure 580896DEST_PATH_IMAGE078
。
图1b示出其中在槽102的底侧处没有空间可用于安装传感器的示例。压力传感器114在侧壁上在底部处被安装，以及两个超声传感器112、122以相同高度彼此相对地附连在槽102的壁上。第一超声传感器112接收由第二超声传感器122所发射的第一超声信号，并且在方向上水平地(通过箭头120所示)向第二超声传感器122发射第二超声信号。第一超声信号(通过箭头110所示)被发射，使得第二超声信号在介质140的表面142处被反射，以及所反射信号到达第一超声传感器112，并且接收第二超声信号。在这种情况下，可通过使用槽102的底侧上方的传感器的高度以及例如发射角（以所述发射角在传感器112处接收最大幅度），根据
Figure 78873DEST_PATH_IMAGE079
和c来表达液位高度。
图1c示出测量系统的另外的示例。如果侧壁不是(或者部分)容易接近的，则单个换能器112能够被附连到槽底部，并且用于测量
Figure 584941DEST_PATH_IMAGE079
和
Figure 597896DEST_PATH_IMAGE080
。
考虑对称几何结构，如图1c中所示，液位h和音速c能够通过使用下式来确定
Figure 480402DEST_PATH_IMAGE081
。
密度
Figure 832885DEST_PATH_IMAGE082
和压缩性
Figure 181958DEST_PATH_IMAGE083
能够通过下式来得到
Figure 619893DEST_PATH_IMAGE084
以及
Figure 40510DEST_PATH_IMAGE085
。
在最一般情况下，假定沿两个不同路径进行测量。因此，距离c
Figure 434451DEST_PATH_IMAGE086
和c
Figure 282321DEST_PATH_IMAGE087
是几何参数(在此情况下为h和D；可能存在附加参数D1、D2、...)的函数。显然，比率
Figure 207552DEST_PATH_IMAGE088
则仅取决于几何量(h、D1、…)，而与声速无关，例如
Figure 431860DEST_PATH_IMAGE089
，
其中f是几何结构相关函数，该函数能够仅取决于h和Dn的比率，因为它必须是无量纲的。两个测量路径这时必须被选择成使得这个等式能够对h来求解并且插入到等式中
Figure 290095DEST_PATH_IMAGE090
因此，通用特征是，密度能够表达为比率
Figure 574445DEST_PATH_IMAGE091
的函数—不需要
Figure 986972DEST_PATH_IMAGE092
和
Figure 421496DEST_PATH_IMAGE093
的其他组合。因此，按照实施例，密度从下列形式的函数g来求值
Figure 603078DEST_PATH_IMAGE094
，
其中函数g仅取决于所测量的第一飞行时间
Figure 58330DEST_PATH_IMAGE095
和第二飞行时间
Figure 489312DEST_PATH_IMAGE096
的比率以及通过容器和第一、第二传播路径所定义的几何常数。
Figure 55422DEST_PATH_IMAGE097
为了改进精度，液体的密度能够在不同级迭代地确定。为了执行这个方面，液位误差
Figure 91511DEST_PATH_IMAGE098
被确定为作为基于声与压力的液位测量之间的差的液位的函数
Figure 639036DEST_PATH_IMAGE099
，
其中
Figure 26155DEST_PATH_IMAGE100
以及
Figure 802481DEST_PATH_IMAGE101
。
在这里，
Figure 958656DEST_PATH_IMAGE102
能够被测量或者由用户作为起始值(初始猜测)来输入。液位误差然后对不同液位被测量并且被分析。密度的错误和正确估计的典型示例在图2的简图200中显示。在这里，液位误差的斜率202、204给出关于是否正确确定密度的指示。如果
Figure 755711DEST_PATH_IMAGE102
是正确的，则液位误差能够被认为对液位是恒定的，即，其斜率为零(斜率204)，否则斜率为非零(斜率202)。
Figure 364547DEST_PATH_IMAGE103
的平均值能够基于在扩展液位范围内的若干测量来确定。
基于上式，错误密度为
Figure 69198DEST_PATH_IMAGE104
，
使得
Figure 79879DEST_PATH_IMAGE105
可通过
Figure 47835DEST_PATH_IMAGE106
来校正：
Figure 65338DEST_PATH_IMAGE107
，
其中“真”将要被理解为下一个迭代步骤的“校正”或“新”值。
密度的这个迭代估计改进测量的精度—即使t和
Figure 511363DEST_PATH_IMAGE109
的单独测量表明高变化或者液位测量(例如从
Figure 642130DEST_PATH_IMAGE110
)具有未知偏移。
在实际情况下，由于压力和超声级的测量的可能偏移误差，而是可依靠不同级的两个测量之间的差(而不是依靠绝对值)。显然，在两个不同级h和h’进行相应测量并且取差值，具有
Figure DEST_PATH_IMAGE111
这个等式与液位测量中的可能不被控制的偏移无关地给出真密度的良好估计。
本发明将无创设备用于测量，这允许简易安装，而无需对容器或槽102的修改并且无需过程中断和/或重新调试。液体液位142无需被显式确定。介质中的声速c的测量允许宽温度范围中的高精度液位测量，而与液体组成无关。
通过研究附图、本公开和所附权利要求，通过本领域技术人员在实施要求保护的本发明中能够理解和实现对所公开的实施例的其他变更。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单处理器或其他单元可实现权利要求中所记载的若干项或步骤的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不指示这些措施的组合不能有利地使用。计算机程序可被存储/分布在适当介质上，所述适当介质诸如连同其他硬件或者作为其他硬件的一部分而提供的光存储介质或固态介质，但是也可采取其他形式（例如经由因特网或其他有线或无线电信系统）来分布。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (12)

1.一种用于确定容器(102)中的液体介质(140)的密度
Figure DEST_PATH_IMAGE001
或压缩性
Figure DEST_PATH_IMAGE002
的测量系统(100)，包括
至少一个压力传感器(114，124)，其配置成测量所述介质(140)的静水压力
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
至少一个超声传感器(112，122)，其配置成测量沿包括所述介质(140)的液位表面(142)处的点的第一传播路径(110)的第一飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，并且测量沿与所述第一传播路径(110)不同的第二传播路径(120)的第二飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
控制单元，其配置成基于所测量的静水压力
Figure DEST_PATH_IMAGE006
、所述第一飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE007
和所述第二飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE008
来确定所述介质(140)的所述密度
Figure DEST_PATH_IMAGE009
或所述压缩性
Figure DEST_PATH_IMAGE010
。
2.如权利要求1所述的测量系统(100)，其中，所述至少一个压力传感器(114，124)是差分传感器布置，所述差分传感器布置配置成测量所述容器(102)的底部处和所述液位表面(142)上方的压力的差。
3.如权利要求1或2所述的测量系统(100)，其中，所述密度从下列形式的函数g来求值
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，
其中所述函数g仅取决于所测量的所述第一飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE012
和所述第二飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE013
的比率以及通过所述容器(102)和所述第一传播路径和所述第二传播路径所定义的几何常数。
4.如前述权利要求中的任一项所述的测量系统(100)，
其中，所述测量系统(100)包括第一超声传感器(112)和第二超声传感器(122)；
其中所述第一超声传感器(112)配置成在竖直方向上发射第一超声信号，并且接收在所述介质(140)的所述表面处反射的所述信号，以便测量所述第一飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE014
；以及
其中所述第二超声传感器(122)配置成在水平方向上发射第二超声信号，并且接收在所述容器(102)的壁处在与所述第二超声传感器(122)相对的点处所反射的所述信号，以便测量所述第二飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE015
。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的测量系统(100)，其中
所述测量系统(100)包括第一超声传感器(112)和第二超声传感器(122)；
所述第一超声传感器(112)与所述第二超声传感器(122)相对布置，并且布置在与所述第二超声传感器(122)相同的高度；
所述第一超声传感器(112)配置成接收第一超声信号，以便测量所述第一飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，并且在方向上水平地向所述第二超声传感器发射第二超声信号；
所述第二超声传感器(122)配置成发射所述第一超声信号，使得所述第一超声信号在所述介质(140)的所述表面处被反射，并且所述所反射信号到达所述第一超声传感器(112)，以及接收所述第二超声信号，以便测量所述第二飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE017
。
6.如权利要求1至3中的任一项所述的测量系统(100)，其中
所述测量系统(100)包括一个超声传感器；以及其中
所述一个超声传感器配置成在竖直方向上发射第一超声信号，并且接收在所述介质(140)的所述表面处所反射的所述第一超声信号，以便测量所述第一飞行时间
Figure 239614DEST_PATH_IMAGE016
；
所述一个超声传感器进一步配置成发射第二超声信号，使得它在所述壁上的第一点处、在所述介质(140)的所述表面处以及在所述壁上与所述第一点相对的第二点处被反射，并且接收所反射的第二信号，以便测量所述第二飞行时间
Figure 506648DEST_PATH_IMAGE017
。
7.如前述权利要求中的任一项所述的测量系统(100)，其中，所述控制单元进一步配置成执行用于校正所述密度
Figure DEST_PATH_IMAGE019
的下列步骤：
步骤1：基于所述第一飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE020
来确定液位高度
Figure DEST_PATH_IMAGE021
；
步骤2：基于所述静水压力
Figure DEST_PATH_IMAGE022
来确定液位高度
Figure DEST_PATH_IMAGE023
；
步骤3：确定所述液位高度
Figure DEST_PATH_IMAGE024
与所述液位高度
Figure DEST_PATH_IMAGE025
之间的差
Figure DEST_PATH_IMAGE026
；
步骤4：对至少一个另外的参考液位重复进行步骤1至3；
步骤5：分析对所述参考液位的所述差
Figure DEST_PATH_IMAGE027
并且确定斜率，以及如果有效斜率存在于所述平均值上，则：
步骤6：按照所述斜率来校正所述密度
Figure DEST_PATH_IMAGE028
。
8.一种如前述权利要求中的任一项所述的测量系统(100)的使用，其用于糖厂、酒厂、啤酒厂、乳制品制作厂、化工厂、石化厂、在采矿或者纸浆和造纸厂中。
9.一种用于确定容器(102)中的液体介质(140)的密度
Figure DEST_PATH_IMAGE029
或压缩性
Figure DEST_PATH_IMAGE030
的方法(300)，包括下列步骤：
测量(302)所述液体介质(140)的静水压力
Figure DEST_PATH_IMAGE031
；
测量(304)沿包括液位表面(142)的点处的第一传播路径(110)的第一飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE032
，并且测量与沿第二传播路径(120)的已知长度对应的第二飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE033
；
基于所述测量来确定(306)所述介质(140)的所述密度
Figure DEST_PATH_IMAGE034
或所述压缩性
Figure DEST_PATH_IMAGE036
。
10.一种控制单元(150)，其配置成基于静水压力
Figure DEST_PATH_IMAGE037
、沿包括介质(140)的液位表面(142)的点处的第一传播路径(110)的第一飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE038
以及沿与所述第一传播路径(110)不同的第二传播路径(120)的第二飞行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE039
的测量来确定所述液体介质(140)的密度
Figure DEST_PATH_IMAGE041
或压缩性
Figure DEST_PATH_IMAGE043
。
11.一种程序元素，所述程序元素当在所述控制单元(150)的处理器上执行时控制如权利要求1至8中的任一项所述的测量系统来执行如权利要求9所述的方法的步骤。
12.一种计算机可读介质(140)，在其上存储如权利要求11所述的程序元素。
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