CN1766673A - 自动寄生回波存储 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于动态地启动更新根据时间运行法工作的物位计中的寄生回波存储装置的方法，在该方法中，根据它们典型的回波特征，将不同时期回波曲线的单个回波分配给全局回波组，以使随后在检查相应全局回波曲线的回波随时间的特性后，能判断相应的全局回波曲线的回波是有用回波还是寄生回波。从该分类开始，然后以相应的全局回波组的最旧回波更新寄生回波存储装置。除了用于更新寄生回波存储装置的方法之外，本发明还涉及一种用于执行根据本发明的方法的评估装置，以及一种用于执行该方法的计算机程序和计算机程序产品。

Description

自动寄生回波存储

技术领域

本发明一般涉及一种用于启动并连续更新根据运行时间法工作的物位计(full level meter)，例如超声或雷达物位计，的寄生回波存储装置的方法。具体地，本发明涉及一种用于更新寄生回波存储的方法，在该方法中检查来自不同时期回波曲线的回波并根据相应特征量对其分组，并且在该方法中，随后通过评估所分组的回波来更新寄生回波存储装置。

而且，本发明还涉及一种用于执行根据本发明的所述方法的、特别是用于更新寄生回波存储的评估装置，在所述方法中该评估装置对来自不同时期回波曲线的回波进行检查并根据各个回波的相应特征量进行分组，其中该评估单元随后通过评估分组的回波来更新寄生回波存储装置。

而且，本发明还涉及用于在根据本发明的物位计或评估装置中执行根据本发明的方法的计算机程序，也涉及相应的计算机程序产品。这种计算机程序产品可以为任何可读计算机介质，例如CD-ROM、软磁盘或移动硬盘、或能通过服务器下载的计算机程序。

在本发明的内容中，术语“回波”通常指在物位包络线中局部最大值周围的区域，该区域超过可自由选择的阀值。术语“回波特征”或“回波数据”指通过扫描物位包络线由模数转换器产生的数据，例如包括位置、时间、振幅或压力的量纲，所提到的仅仅是少数，这些数据代表在时间的离散点处物位包络线的各个回波。

在本发明的内容中，术语“根据运行时间法操作的物位计”包括超声物位计和雷达物位计，其中具体地，根据脉冲运行时间法操作的物位计和根据FMCW法操作的物位计形成雷达物位计的一部分。而且，在本发明的内容中，术语“基于运行时间的物位计”还包括根据引导微波的原理操作的装置，也包括扫描反射回波信号，即产生物位包络线，的任何其它装置。

背景技术

根据脉冲运行时间法操作的、扫描反射回波信号的物位计从扫描的回波信号中为物位包络线中的每一个回波产生一组信息。已充分地知道从接收的回波信号产生包络线的动作，因此该技术不需要进一步的说明(见例如：DE4407369C2；M.Skolnik的“Introduction to Radar Systems”，1980年第2版，McGraw-Hill；标题：Peter Devine的“Radar level measurement-the usersguide”，VEGA Controlls Ltd.，2000年，ISBN 0-9538920-0-X)。

在根据脉冲运行时间法操作的物位传感器中，在疏松材料的顶面方向上发射短电磁或声脉冲。随后，该传感器记录由疏松材料以及由内置在容器中的固定物反射的回波信号，并且考虑脉冲传播速度，由此导出各自的物位。

在该方法中，由能够在物位包络线中被检测作为物位的表示的特定回波确定物位。在该装置中，通过模数转换器扫描物位包络线，作为其结果，以数字形式提供所接收的物位包络线给微处理器或微控制器以用于进一步的处理。然而，所接收的物位包络线不仅包括代表当前物位的、在当前文献中被称为有用回波的物位回波，而且它还常常包括寄生回波，该寄生回波例如由多次反射或从内置在容器里的固定物的反射引起。

为了在这种物位包络线中仅检测真实的物位回波，或者确切地说，为了过滤出任何不期望的干扰反射，通常需要对物位包络线进行预处理。在该物位包络线的预处理中，使用一维或多维信号处理方法处理这些回波，例如图象处理法，诸如滤波、取平均、选择和分类。然后为代表疏松材料的回波，检查并分析以这种方式准备的物位包络线，或者确切地说，为干扰反射，检查并分析物位包络线。依靠以该方式已准备的、包括例如与回波的位置、振幅和宽度相关的数据的回波，于是能判定哪个回波表真实的物位和哪个回波不代表真实物位。如果回波被检测为代表当前物位，那么所分析的回波的位置对应于所探寻的物位值。

既然，如已经说明了的，所接收的任何物位包络线还可以包括寄生回波，那么必须可靠地检测这些寄生回波以防止从这种回波错误地确定物位。评定任何回波是物位回波还是寄生回波的已知判据包括总是使用最高振幅的回波作为物位回波。然而，必须评定该判据为相对不可靠的，因为例如在信号传播路径中其位置比实际的物位更靠近物位计的接收机的干扰源因此将返回比物位本身所产生的回波更强的回波。因此，该判据不能独自使用，而是常常与其它条件结合。

从DE 4223346 A1中已知一种使用脉冲回波信号的用于非接触距离测量的装置和方法。该装置将用于更精确地确定信号运行时间的脉冲回波信号与在神经网络中存储的信号样本进行比较。具体地，目的在于即使在脉冲回波信号上叠加强寄生回波信号的情况下也精确地确定信号运行时间。使用并行数据处理技术和所接收的信号与在神经网络中存储的学习样本(learned sample)的相关比较，可能再生隐藏的信息，并因此确定正确的物位数据。通过使用神经相关信号处理，脉冲回波轮廓的复杂整体评估是可能的。在该技术中，由于从现有的寄生回波导出补偿值，所以能使用测量距离本身作为内在的参考元素。

而且，从DE 4234300 A1中，已知用于直接确定有用回波而不使用寄生回波存储装置的物位测量方法，在该方法中记录有用回波的瞬时偏移，该瞬时偏移由在填充或倒空容器期间出现的变化的信号运行时间而引起，并且评估该判据使得可能区分有用回波与寄生回波。换言之，在该方法中，为了区分有用回波与寄生回波，检查连续的信号过程是否包含随时间连续偏移的回波脉冲。然后将最接近的连续偏移回波确定为有用回波。由此产生的已知方法的根本思路在于：通过从容器内壁的反射，信号运行时间随着时间的变化是稳定的，因此在接收次序里甚至在重复读取中这种噪音脉冲的位置也不改变。然而，通常地，在接收轮廓里的瞬时位置稳定性还适用于从疏松材料顶面直接反射的有用回波。

其它物位检测方法使用过去接收的回波比率，并且将它们分别与当前接收的物位包络线的回波比较。在这些方法中，在存储装置中存档已接收的物位包络线的接收回波，使得这些回波随后能分别与来自随后的物位包络线的数据比较。例如从EP0689679 B1中，已知一种方法，其讲述了：在形成当前接收的回波与过去已接收的回波的差值后，并且使用模糊评估单元从它计算回波是物位回波的概率。该方法存在一些问题，不仅因为该方法仅适于过滤出多重回波，还因为在EP 0689679 B1中公开的方法仅使得可能在两个时间上比较回波。

而且，例如，从DE 3337690中已知一种方法，其中：在自由讨论(teach-in)阶段，能将寄生回波的位置人工地存档在传感器的存储器中。能通过测量空物位容器或通过用户人工输入离散的寄生回波位置来建立该寄生回波存储装置。在完成自由讨论阶段手，将在曲线中接收的回波与寄生回波存储装置中的条目比较。随后，传感器软件不再把已知的寄生回波视为可能的有用回波。

而且，从US 5157639中已知一种方法，该方法根据将现有的回波分类成有用回波和寄生回波，在传感器的存储装置中存档所确定的关于寄生回波的信息。在此描述的程序中，最近的回波或具有最高振幅的回波被认为是有用回波。因此，认为在回波曲线中检测到的所有其它回波是寄生回波并将其存档在寄生回波存储装置中。

因为上述方法具有关于它们的实际可应用性的某些缺点，所以它们共有相同的因素。例如，在DE 3337690中描述的典型寄生回波存储需要通过用户启动的自由讨论周期。因此，在实际应用中，强迫用户人工输入关于容器返回的寄生回波的信息，或者至少当容器为空时强迫用户启动自我教学(self-teach)周期。

与此相反，在US 5157639中提出的用于自动寄生回波存储的方法不能执行可靠分类成有用回波和寄生回波。从实际应用中，已知一些配置，其中相对大的干扰源直接出现在传感器的天线前面，因此，所述方法已达到其性能极限。而且，所提出的方法没有提供关于当将现有的回波分类成有用回波和寄生回波时何时使用什么判据的信息。

还存在又一问题，在于：当将新接收的回波与已存储的物位包络线的回波进行比较时，因为当前接收的回波能随着时间而改变，尽管它们总是由容器中的相同反射位置引起，所以分配问题常常产生。例如这种问题来自填充期间的灰尘形成，或者来自倒空疏松容器的过程期间随后滑落的疏松材料。

然而，为了保证可靠的物位测量，对于已被识别的物位需要基于当前接收的回波、而不是基于被错误地评定为表示物位的噪音反射反复地重新识别。例如，如果临时不能获得物位回波，那么必须检测它以阻止例如将寄生回波确定为物位回波的任何分配。因为将当前回波数据与已接收的回波数据比较，所以常发生经常有问题地将来自过去物位包络线的回波分配给当前物位包络线的数据。如果在这种比较中，例如使用阀值曲线或最大值搜索，当前回波对应于已接收的回波，则假设这些回波彼此对应，那么其导致将新回波确定为有用回波。如果在已接收的物位包络线中接收的回波数量不同于当前回波数量，则存在发生分配错误的危险。如果在狭窄范围里产生几个回波，则也存在误分配的危险。

寄生回波存储对信号处理的反锁本身构成了在完全自动寄生回波存储中的基本问题。如果传感器错误地将当前物位存档为寄生回波，那么对于随后的运行分类算法来说不再可能确定正确的物位。

在静态寄生回波存储的使用中，如果寄生回波重新出现，例如作为疏松材料在容器壁上结块的结果；或者如果先前已知的寄生回波消失，例如由于结块掉落，那么总是会遇到问题。至今为止，使用寄生回波存储装置的用于回波评估的已知方法不能补充新产生的寄生回波，也不能从寄生回波存储装置中去除消失的寄生回波。

在静态物位比率的情况下，为了结合回波运动的直接分析执行分类为有用回波和寄生回波而不使用寄生回波存储装置的这些方法(例如在DE 4234300A1中描述的方法)不能将已有回波分类成有用回波和寄生回波。因此，这种算法的优点限于在填满或倒空将要被测量的容器期间的周期。

发明内容

从与上述方法相关的问题开始，本发明的目的在于提供一种方法或其它选项，以克服至今为止已知的用于存储寄生回波的方法的上述缺点。特别地，提供一种选项，其使得可能自动地且独立地初始化根据脉冲运行时间法操作的物位计，诸如例如雷达物位计或超声物位计，的寄生回波存储装置，并且执行寄生回波存储装置的动态更新。

根据本发明的第一方面，通过用于动态地更新根据运行时间法操作的物位计的寄生回波存储装置的方法来实现该目的，在该方法中，通过在可参数化的时间周期上由于其典型回波特征的静态特性而被识别的寄生回波(错误回波)被用于更新寄生回波存储装置，如果有用回波(真实回波)先前在相同时间周期上由于其回波特征的位置动态特性而被确定为有用回波(真实回波)，则以寄生回波数据更新寄生回波存储装置。

根据本发明的又一方面，通过根据运行时间法操作的带有评估单元的物位计来实现本发明的目的，通过该物位计使用由于其典型回波特征的静态特性而在可参数化的时间周期上被识别的寄生回波来更新寄生回波存储装置，如果先前使用评估单元在同一时间周期上有用回波由于其典型回波特征的位置动态特性而已经被确定为有用回波，则该物位计用寄生回波数据更新寄生回波存储装置。

根据本发明的第三方面，同样通过评估装置来实现本发明的目的，该评估装置用于动态地更新根据运行时间法操作的物位计的寄生回波存储装置，通过该评估装置使用在可参数化的时间周期中由于其典型回波特征的静态特性而被识别的寄生回波来更新寄生回波存储装置，如果先前在同一时间周期中有用回波由于其典型回波特征的位置动态特性而已经被确定为有用回波，则该评估单元用寄生回波数据更新寄生回波存储装置。

而且，计算机程序和对应的计算机程序产品，其用于动态更新根据运行时间法操作的物位计的寄生回波存储装置，可以实现本发明的上述目的，其中计算机程序包括这样的指令，其由于其典型的回波特征的静态特性而将寄生回波确定为寄生回波，使得随后以相应的寄生回波数据更新寄生回波存储装置。特别地，计算机程序包括以下指令，用于：通过该计算机程序使用在可参数化的时间周期上由于其典型回波特征的静态特性而被识别的寄生回波来更新寄生回波存储装置，如果该计算机程序先前在同一时间间隔中已经将有用回波由于其典型回波特征的位置动态特性而确定为有用回波，则用寄生回波数据更新寄生回波存储装置。

例如，本发明的开始点是通过模数转换扫描和记录的回波曲线。在该方法中，通过处理超声脉冲或雷达脉冲能执行记录被反射的回波曲线，上述脉冲通过物位计周期性地在将要被测量的介质方向上发射。在第一相关方法步骤后，所接收的回波曲线可以以数字形式，例如具有位置、时期和振幅的量纲，用于微处理器或微控制器处理。在该模数转换后，依据位置和时期，能以二维数组或矩阵存储物位包络线的回波的振幅。在三个所获得的位置s、振幅A和时期t的量纲的情形下，将某一振幅A分配给每一个时期t和每一个定位s，即A(t，s)。如果通过所获得的回波来获得一个或几个其他量纲，诸如例如压力或其它的物理特征，于是能相应地以四维或多维数组或以张量存储回波数据。在具有位置s、振幅A、时期t以及例如压力p的量纲的回波的情形下，这意味着特定振幅A和特定压力P与每一个回波时期t和每一个位置s关联。

                        t，s→A，p

在该方法中回波数据被写入其中的数组的大小在此是可变的，并且可以通过该方法能动态地适应各种参数，诸如例如填充速度或时间窗的大小。然而，已经证明为了进一步评估，在数组中记录2-20条不同时期的回波曲线或相关回波特征是适合的。以大约10条回波曲线的数组大小获得好的结果。特别地，已正明以5条不同时期的回波曲线工作是有利的，其中同样能考虑任何其它期望的大小。

为了能执行所提出的方法，以优化存储空间，有利地首先从在第一步骤中获得的回波曲线提取各个回波，并将这些回波与它们的典型回波特征，诸如例如时期t、位置s和振幅A一起存储，而不是存储整个回波曲线。

在如上所述已经存储了回波曲线或它们各自的相关典型回波特征之后，将存储的不同时期的回波曲线的回波分配给具有相同反射起点的全局回波组。这种到全局回波组的分配可以在一个步骤中发生，但是优选地在几个步骤中，其保证将各自的回波更可靠地分配给具有相同反射起点的各个全局回波组。作为将不同时期回波分配给全局回波组的一部分，例如，可能首先使用相关的典型回波特征合并各回波时期的回波曲线的相应回波，以形成相同反射起点的局部回波组。

随后，可以再次使用相应的相关典型回波特征，将局部回波组的这些相关回波分配给相同反射起点的相应全局回波组。为了在该过程中更新全局回波组，例如能将局部回波组的最旧回波代替成相应的全局回波组，其中当然也不仅可能将局部回波组的最旧回波调换为相应的全局回波组，而且也可能将局部回波组的子组调换为相应的全局回波组。

在已通过所述方式更新全局回波组之后，分析已经被合并(收集)以形成全局回波组的回波关于它们的回波典型特征随时间的变化。在该分析中，例如可能检查回波位置或回波振幅随时间的变化，以及相关的最大、最小或平均值或各个回波形式的任何变化。为了进一步提高关于局部偏移分析的可靠性，在全局回波组中存档的回波数量优选地较大。在该环境中，在全局回波组中存档s个回波是有利的，其中s∈[20；100]。当然，如果各自的处理能力是有效的，那么也可能在全局回波组中存档并进一步处理多于100个的回波。然而，能以全局回波组获得好的结果，其中在该全局回波组中存储大约50或55个回波。通过保持在全局回波组中存档的回波数量很大，能达到一种状态，其中对于任何与时间相关的回波偏移，噪音引起的随机回波偏移不会导致错误判断。而且，为了进一步提高关于局部回波位移分析的可靠性，有利的是，如果在分析中使用一维或多维信号处理方法，诸如例如滤波、取平均、选择或其他数字图象处理它方法。

通过评估先前获得的分析结果，然后在另一步骤中将全局回波组分类成位置动态回波组和位置静态回波组。在该过程中，例如，能将其中相关回波的局部偏移超过取决于参数的最小局部偏移的那些全局回波组确定为位置动态回波组。对于被识别为位置动态的这些回波组，然后例如可能将最接近的回波组确定为代表物位的回波组。然后可将所有其它全局回波组分类成代表寄生回波。

当以该方式已经更新全局回波组，特别是已经更新代表寄生回波的全局回波组时，最终依据先前完成的分类结果能更新物位计的寄生回波存储装置。根据本发明，在存储装置中仅更新位于物位计和有用回波之间的寄生回波。

因此，以上提出的方法能够根据分类结果独立更新物位计的寄生回波存储装置。例如，当在分析全局回波组期间已经检测到回波中关于振幅或位置的最大可允许的可预先调整的变化时，可以启动寄生回波存储装置的更新。在寄生回波存储装置的更新周期中，例如与物位计最接近的、具有显著位置变化的回波被认为是有用回波。相反，可以认为其他位于物位计和当前有用回波之间的回波为寄生回波。如果所述分类足够稳定，那么该方法能传送以该方式获得的测量状态知识给物位计的寄生回波存储装置。然而，如果由于回波位置没有移动，那么就不发生分类成有用回波和寄生回波，或者如果时间相关评估不产生任何静态分类结果，那么不更新寄生回波存储装置。通过该方式，能达到与错误寄生回波存储的可能性相关的提高了的可靠性。

一种相应的物位计以及用于动态更新物位计的寄生回波存储装置的单独评估装置，该评估装置用先前根据上述方法被确定为寄生回波数据的寄生回波数据来更新寄生回波存储装置，包括带有存储装置的评估单元，在该存储装置中存档了具有位置、时间和振幅的量纲的物位包络线的预定数量。而且，物位计或评估装置的评估单元包括微处理器，其通过下面将要详述的某数学算法以及通过使用一维或多维信号处理方法，将存储的各种时期的回波曲线的回波分配给相同反射起点的全局回波组，然后根据本发明的方法分析和分类所分配的回波，最后以该方式更新寄生回波存储装置。

用于动态更新物位计的寄生回波存储装置的相应计算机程序执行根据本发明的方法；其例如被实现为用于评估所产生的包络线的评估程序中的子程序。例如，这种评估程序例如有德国VEGA Grieshaber KG的Echofox^商标。相应地，根据本发明的方法和相应地操作的计算机程序也能在单独的评估装置中执行，或者如果希望，也能直接集成在物位计中。

附图说明

下面，为了进一步说明和提供本发明的更好的理解，将参考附图更详细地描述本发明的一个实施例。

图1示出了带有非接触物位计的物位测量站侧面图；

图2示出了物位计的侧面简图；

图3示出了评估装置的侧面简图；

图4示出了具有物理单位的物位计的数字化回波曲线的图解表示；

图5示出了不具有单位的物位计的回波曲线；

图6示出了说明物位测量方法的流程图；

图7示出了说明根据本发明更新寄生回波存储装置的流程图；

图8示出了从用于回波存储的数组中提取；

图9示出了用于说明回波分组的流程图；

图10示出了用于说明组合确定局部回波组的表；

图11示出了几个表格形式的全局回波组；

图12示出了说明分析全局回波组的流程图；

图13示出了从寄生回波存储装置数组中提取；

在所有图中，用相应的附图标记表示相同设备、单元和程序步骤。

具体实施方式

图1示出了使用根据本发明的方法的典型应用。安装在容器1的外盖区域中的物位计2在将要被测量的介质3的方向上连续地发射单独脉冲群。发射的波被将要被测量的介质3和被内置在容器里的物体4反射，并又被物位计2接收。物位计2本身包括几个单独的元件，其在它们的相互作用中提供了适合于执行根据本发明的方法的装置。

图2示出了物位计2的基本设计，通过其能执行根据本发明的方法。通过物位计2的天线6，在将要被测量的介质3方向上发射通过发射装置5产生的雷达脉冲或超声脉冲。在取决于距离的运行时间之后，通过天线6接收介质3或其它安装物4所反射的信号部分，并将其传送到接收和处理单元7。如果需要，在接收和处理单元7里解调这些信号，然后以已知的方式将其放大、滤波并通过模数转换器变换为二进制表示。

最终，在评估单元8的易失存储器9中存档以该方式获得的数字化回波曲线。评估单元8分析传送的回波包络线并且根据其确定将要被测量的介质3的当前位置。然后，依靠通信连接12，诸如例如4-20mA的线，分析的结果能用于高阶(higher-order)控制系统。

通过评估单元8执行的根据本发明的分析从接收和处理单元7所提供的数字化回波曲线开始。，图4示出了在根据图1的应用中产生的这种数字化回波包络线的实例。如能在图4中所见的，示出的回波曲线具有清楚可见的两个回波13、14。位于大约0.35m处的第一回波13由在图1中示出的管线4上反射发射的脉冲而引起。因此，评估单元8将该回波确定为寄生回波。第二个大回波14位于1.80m距离处；它由来自疏松材料(内含物)3的反射引起。

图5中示出了在下面的实例中使用的回波曲线。该回波曲线基本上对应于图4中示出的回波曲线，只是图5中的回波曲线具有在物位计中通常有的无量纲值(non-dimensional value)。

除了易失存储器9之外，评估单元8包括非易失存储单元10和用于执行根据本发明方法的处理器单元11。在图6中示出的流程图中更详细地说明在非易失存储装置10中存档的运算说明。

除了在物位计2的评估单元8中评估回波曲线，当然也可通过使用图3中示出的评估装置15来执行评估。图3中示出了评估装置15的图形表示，评估装置15通过运用根据本发明的方法来评价并估计图1的物位计2所接收的回波。为此，评估装置15与物位计2类似地包括易失存储器9、非易失存储单元10和处理器单元11。不象图2的物位计，评估装置30可以位于不直接在容器上的位置，因此适合于同时评估几个物位计的物位包络线。

在该方法开始时，通过一维或多维信号处理法滤波在易失存储器9中存档的回波曲线，例如抑制包含在其中的噪音部分。从以该方式获得的滤波的包络线中，随后在步骤3000中，提取包含在其中的回波的典型回波特征。其中使用的方法例如首先计算动态阀值，该动态阀值跟随主要曲线路线(倾斜度)。在已经确定典型回波特征，诸如例如回波位置s和回波振幅A，之后，将回波曲线中包含的大于该阀值的回波存储到临时回波存储装置。

在步骤4000中，基于目前为止收集的回波特征，试图更新物位计2的寄生回波存储装置。下面详细描述其中使用的程序步骤。随后使用在寄生回波存储装置中包含的信息以从当前回波表中去除已知的寄生回波(误回波)。从剩下的回波数据中，考虑回波振幅，然后在步骤6000中，试图确定真正属于物位信息的回波。如果能确定回波，则使用在存储装置中存在的回波曲线精确地测量以确定内含物顶面的准确位置。然后在步骤9000中，将获得的测量值传送到高阶通信装置(未示出)，诸如例如过程控制站。

在步骤4000中执行的更新寄生回波存储装置包括本发明实际的主焦点。图7示出了相关流程图。在步骤4100中，首先将临时存储的回波特征存储在图8中示出的回波存储单元中。除了当前回波曲线的被提取的回波特征外，示出的数组还包括过去5个记录的回波的回波特征。第2列中输入的回波时期t表示自提取本回波曲线以来已经执行测量次数。因此，回波时期t为2表示来自倒数第二次测量的相关回波特征。

在已将回波特征存储到回波存储装置中后，在步骤4200中，试图对在回波存储装置中包含的回波分组。这种分组的目的是组成各个测量的、在每种情况下由同一反射源引起的回波(换言之，不同时期的回波曲线)，以形成(全局)组。在图9中更详细地说明在该程序中应用的分配方法。

如图8中所示，如果回波存储装置(4210)完全满了，则在第一步骤4220中，组成在回波存储装置中包含的回波以形成局部组。仅在第二步骤4240中，在可能在回波存储装置中识别局部回波组的情况下(4230)，试图将局部建立的回波组与过去建立的全局回波组建立逻辑连接。换言之，只有如果存在与第一回波形成局部组的其他回波，才补充回波以形成现有的全局回波组。这防止了将单个回波，例如噪音随机产生的回波，错误分配给全局回波组。当与通过将单独回波直接分配给过去建立的回波组而获得的结果相比，该方法返回明显改善了的结果。

例如，为了形成局部组(步骤4220)，可以组合地比较和彼此关联不同时期的回波i、j。对于每一个得到的组合选项，例如可考虑相应回波的时期差别、振幅差别和相应的局部偏差地来计算评估数。如图10中图示的，通过以该方式得到的评估数，能实现将单独回波明确分配以形成组。例如，使用下面的等式能计算回波i和回波j之间的评估数。

评估数(i，j)＝max{1，abs[(EA(i)-EA)(j))*(EO(i)-EO(j))*(EAmp(i)-EAmp(j))]}

其中：

EA(i)回波i的时期，

EA(j)回波j的时期，

EO(i)回波i的位置，

EO(j))回波j的位置，

EAmp(i)回波i的振幅，

EAmp(j)回波j的振幅，

i≠jΛEA(i)≠EA(j)

i，j＝A...L。

在图10的表中示出了由图8的回波产生的评估数。上述计算说明仅仅是可能实现的一个实例。当然，依据参数能选择所述值的其它组合或加权。

基于图10中示出的评估数表，对于每一个限定的回波(表的列1)，确定相应的组配对(group partner)，即来自不同时期回波曲线的相应回波。在相应线中，通过最小评估数来特征化该相应回波。因此，在上面的实例中产生下面的组：

          AC BD CE DF EG FH GI HJ IK JL

根据集合论原则，能将这些子组集合起来以形成更大的(局部)回波组。最终，下面的局部回波组产生：

                     ACEGIK        BDFHJL

如上述实例中所示，如果在回波存储装置里成功形成局部回波组(在步骤4230中询问)，那么在步骤4240中试图将这些局部回波组与在先前循环中建立的全局回波组组合。全局回波组包含一同属于越过50记录深度的回波的信息(参见图11)，当然其中也可实现其它深度。考虑“振幅偏差”和“局部偏差”的标准，又可通过组合比较来进行回波存储装置中的局部回波组和全局回波组之间的分配，其中对于计算局部偏差，仅仅使用全局回波组存储装置的最新输入和局部回波组存储装置的最旧输入，其中当然，此外也可以是其它标准。与此相反，通过使用两组的各自平均振幅，进行局部和全局回波组之间的振幅偏差的特征的比较。例如，在不期望的噪音影响情况下，这导致对其中出现突然的振幅变化的方法的更稳定的处理。类似于图10中示出的方法，此外可形成在局部回波组m和全局回波组n之间的评估数。

Evaluation number(m，n)＝max{1，abs[(DAmp(m)-DAmp(n))*(ELocation(m)-ELocation(n))]}

其中：

DAmp(m)  局部回波组m的平均振幅

DAmp(n)  局部回波组n的平均振幅

ELocation(m)局部回波组m的最旧元素的回波位置

ELocation(n)局部回波组n的最旧元素的回波位置

在完成计算评估数的基础上，通过相应局部回波组m的最旧回波或甚至通过整个局部回波组来补充全局回波组n，其中当与其它相比时，该整个局部回波组已经返回最小评估数。

不是刚性地、而是动态地建立局部和全局回波组之间的连接；它仅适用于方法的当前循环。因此，在步骤4250中，对应于当前分配，接收局部回波组的最旧项存储至相关全局回波组的表中。在步骤4260中，删除在取决于参数的时间之后不能通过分配给局部组而实现放大的全局回波组。在实际的应用中，如果直到当时为止已经存在的并且通过该组代表的回波突然消失，例如如果丢失有用回波或如果粘接(caking)消失，那么这种情况经常发生。

另一方面，也可能是，不能将局部建立的回波或回波组分配给任何全局回波组。在步骤4270中，建立这些局部回波组作为新的全局组。在实际的使用中，如果新回波产生，例如如果在容器壁上出现内含物的粘接，那么这种情况经常发生。

在完成全局回波组计算的基础上，在图7的步骤4400中，更接近地检查建立的全局回波组。检查的目的在于在足够大的全局回波组中检测局部变化。在该程序中，在图12中示出的与方法相关的步骤中进行分析。为了保证结果的可靠性，仅仅将那些达到可参数化的最小尺寸的回波组用于进一步检查。换言之，仅仅研究已经对其出现观察了一段时间的那些回波组。

然后，可以使用一维或多维信号处理方法，诸如例如滤波、取平均、选择和分类，根据位置也根据振幅，滤波这些回波组。在取平均的情况下，例如将全局回波组的位置项和/或振幅项看作数字信号并且通过与相邻项协调(settling)来对其平滑。通过该措施能有效抑制涉及位置和振幅的单独反常值。最终，对于足够大小的每一个回波组，确定在位置和振幅的类别中的最小和最大项，并将其在单独的表中存档。

如果在至少一个检查的全局回波组中，观察到相关回波的取决于参数的最小位置偏移，那么在图7的步骤4600中，将足够大的回波组分成位置动态和位置静态回波组。根据下面的计算说明，所有其位置偏移大于取决于参数的最小位置偏移的、足够尺寸的那些回波组为位置动态回波。然后，将与物位计最近的动态位置回波确定为物位回波。因此，在物位计和当前物位之间的区域仅能检测寄生回波。因此，从剩下的回波组中，宣称其位置偏移小于可参数化的最大允许寄生回波位置偏移并且其振幅散布(scatter)小于也可参数化的最大允许分布振幅散布的所有那些回波组为寄生回波。

在步骤4700中，使用通过上述方法确定的寄生回波信息以更新物位计的寄生回波存储装置。为此，如图13中所示，对于被确定为寄生回波的每一个回波组计算平均位置和平均振幅，并将平均位置和平均振幅输入寄生回波存储装置的寄生回波表中。在合适的情况下，还删除在寄生回波存储装置中过时的、来自物位计和当前物位之间区域的条目。

Claims (33)

1、一种用于动态更新根据运行时间法工作的物位计(2)的寄生回波存储装置的方法，在所述方法中，当先前在可参数化的时间周期中有用回波由于其典型回波特征的位置动态特性而已被确定为有用回波时，以寄生回波数据更新寄生回波存储装置，其中由于在同一时间周期上其典型回波特征的静态特性而被识别的寄生回波用于更新寄生回波存储装置。

2、根据权利要求1的方法，其中所述方法包括下面的步骤：

-记录从将要被测量的介质(3)反射的回波曲线；

-存储至少两条被记录的不同时期的回波曲线；

将所述被存储的不同时期的回波曲线的回波分配给相同反射源(3，4)的全局回波组；

-关于它们的典型回波特性随时间的变化地分析已被合并形成全局回波组的回波；

-根据先前获得的分析结果将所述全局回波组分类成有用回波和寄生回波；和

-根据分类结果更新物位计的寄生回波存储装置。

3、根据权利要求2的方法，其中通过处理物位计在将要被测量的介质(3)的方向上周期性地发射的超声脉冲或雷达脉冲，记录反射的回波曲线。

4、根据权利要求2的方法，其中基于所记录的回波曲线的相关典型回波特征来存储所记录的回波曲线。

5、根据权利要求2的方法，其中在分析合并形成全局回波组的相应回波期间，检查来自回波特征组的至少一个典型回波特征随时间的变化，其中所述回波特征组包括回波局部偏移、形状变化和振幅变化。

6、根据权利要求2的方法，其中在分析期间，将一维或多维信号处理方法用于检测随时间的变化。

7、根据权利要求6的方法，其中在分析期间，应用来自信号处理方法组中的一维或多维信号处理方法，其中所述信号处理方法包括滤波、取平均、选择和分类。

8、根据权利要求2的方法，其中在至少两个步骤中，分配各个时期的回波以形成全局回波组。

9、根据权利要求8的方法，其中在第一步中，基于相关的典型回波特征，将具有不同回波时期的回波曲线的相应回波合并，以形成相同反射源(3，4)的局部回波组。

10、根据权利要求9的方法，其中合并不同时期的r条回波曲线的回波以形成局部回波组，其中r∈[2；10]适用。

11、根据权利要求9的方法，其中在第二步骤中，基于相关的典型回波特征，至少将局部回波组的最旧回波分配给相同反射源的相应全局回波组。

12、根据权利要求11的方法，其中全局回波组包括最多s个回波，其中s∈[20；100]适用。

13、根据权利要求1的方法，其中如果在可参数化数量的回波曲线之后还没有将回波分配给全局回波组，那么删除现存的全局回波组。

14、根据权利要求1的方法，其中如果在可参数化数量的回波曲线之后还没有将回波曲线的回波分配给现有的回波组，那么生成新的全局回波组。

15、根据权利要求1的方法，其中当在分析全局回波组期间已经检测到回波关于振幅或位置的可预定幅度的变化时，更新寄生回波存储装置。

16、一种用于动态更新根据运行时间法工作的物位计(2)的寄生回波存储装置的评估装置，在所述评估装置中，当先前在可参数化的时间周期中所述评估装置(15)由于其典型回波特征的位置动态特性而将有用回波确定为有用回波时，以寄生回波数据更新寄生回波存储装置，其中所述评估装置(15)将由于在同一时间周期上其典型回波特征的静态特性而被识别的寄生回波用于更新寄生回波存储装置。

17、根据权利要求16的评估装置，其中设计所述评估装置(15)，以在存储装置(9)中存储至少两条不同时期的回波曲线，其中所述回波曲线由将要被测量的介质(3)反射，并且分配相关的回波给相同反射源(3，4)的全局回波组，以关于它们的典型回波特征随时间的变化地分析这些回波，并且基于分析结果将所述全局回波组分类成有用回波和寄生回波，其中所述评估装置将该分类结果用于更新物位计的寄生回波存储装置。

18、根据权利要求17的评估装置，其中所述评估装置(15)基于回波曲线的相关典型回波特征来存储回波曲线。

19、根据权利要求17的评估装置，其中所述评估装置(15)至少关于来自回波特征组的典型回波特征地分析被分配给全局回波组的回波随时间的变化，其中所述回波特征组包括回波局部偏移、形状变化和振幅变化。

20、根据权利要求17的评估装置，其中为了检测随时间的变化，所述评估装置(15)应用来自包括滤波、取平均、选择和分类的信号处理方法组的一维或多维信号处理方法。

21、根据权利要求17的评估装置，其中设计所述评估装置(15)，以在至少两个步骤中实现将各个时期的回波分配给全局回波组。

22、根据权利要求21的评估装置，其中在第一步中，所述评估装置(15)基于相关的典型回波特征将不同时期回波曲线的相应回波合并以形成相同反射源(3，4)的局部回波组。

23、根据权利要求22的评估装置，其中所述评估装置(15)合并不同时期的r条回波曲线的回波以形成局部回波组，其中r∈[2；10]适用。

24、根据权利要求22的评估装置，其中在第二步骤中，所述评估装置(15)基于相关的典型回波特征，至少将局部回波组的最旧回波分配给相同反射源的相应全局回波组。

25、根据权利要求24的评估装置，其中所述全局回波组包括最多s个回波，其中s∈[20；100]适用。

26、根据权利要求16的评估装置，其中如果在可参数化数量的回波曲线之后，所述评估装置(15)还不能分配回波给全局回波组，那么所述评估装置(15)删除现有的全局回波组。

27、根据权利要求16的评估装置，其中如果在可参数化数量的回波曲线之后，所述评估装置(15)还不能分配回波曲线的回波给现有的回波组，那么所述评估装置(15)产生新的全局回波组。

28、根据权利要求16的评估装置，其中当所述评估装置(15)在分析全局回波组期间检测到回波关于振幅或位置的可预定幅度的变化时，所述评估装置(15)更新寄生回波存储装置。

29、根据权利要求16-28任一项的评估装置，其中所述评估装置(15)集成在物位计(2)中。

30、根据权利要求16-28任一项的评估装置，其中所述评估装置(15)与物位计(2)间隔开来，并且通过数据连接的方式连接到所述物位计(2)。

31、一种计算机程序，用于动态更新根据运行时间法工作的物位计(2)的寄生回波存储装置，其中所述计算机程序包括指令，用于当先前在可参数化的时间周期中已经由于其典型回波特征的位置动态特性而将有用回波确定为有用回波时，以寄生回波数据更新寄生回波存储装置，其中所述计算机程序将在相同时间周期上由于其典型回波特征的静态特性而被识别的寄生回波用于更新寄生回波存储装置。

32、根据权利要求31的计算机程序，其中所述指令执行下面的程序步骤：

-记录从将要被测量的介质(3)反射的回波曲线；

-存储至少两条被记录的不同时期的回波曲线；

-将所述被存储的不同时期的回波曲线的回波分配给相同反射源(3，4)的全局回波组；

-关于它们的典型回波特性随时间的变化地分析已被合并形成全局回波组的回波；

-根据先前获得的分析结果将全局回波组分类成有用回波和寄生回波；和

-根据分类结果更新物位计的寄生回波存储装置。

33、一种计算机程序产品，所述计算机程序产品能够被直接加载到计算机的存储装置中，并且包括用于当将所述产品加载到计算机上执行下面的程序步骤的指令：

-记录从将要被测量的介质(3)反射的回波曲线；

-存储至少两条被记录的不同时期的回波曲线；

-将所述被存储的不同时期的回波曲线的回波分配给相同反射源(3，4)的全局回波组；

-关于它们的典型回波特性随时间的变化地分析已被合并形成全局回波组的回波；

-根据先前获得的分析结果将全局回波组分类成有用回波和寄生回波；和

-根据分类结果更新物位计的寄生回波存储装置。

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