DE102014119589A1

DE102014119589A1 - Zweistufiges Glättungsverfahren für Echokurven

Info

Publication number: DE102014119589A1
Application number: DE102014119589.2A
Authority: DE
Inventors: Alexey Malinovskiy; Stefan Gorenflo; Simon Greth
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: DE102014119589B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Glättung einer bei einer Füllstandsmessung aufgenommenen Echokurve beschrieben, wobei die Echokurve mindestens einen Echopeak umfasst. Das Verfahren umfasst Anwenden eines gleitenden Maximalwertfilters auf die Echokurve und Erzeugen einer maximalwertgefilterten Echokurve, wobei bei der gleitenden Maximalwertfilterung ein erstes Filterfenster über die Echokurve bewegt wird, jeweils ein Maximalwert der Amplitudenwerte innerhalb des ersten Filterfensters ermittelt wird und dieser Maximalwert der maximalwertgefilterten Echokurve zugewiesen wird. Außerdem umfasst das Verfahren Anwenden eines gleitenden Mittelwertfilters auf die im ersten Schritt erzeugte maximalwertgefilterte Echokurve und Erzeugen einer geglätteten Echokurve, wobei bei der gleitenden Mittelwertfilterung ein zweites Filterfenster über die maximalwertgefilterte Echokurve bewegt wird, jeweils ein Mittelwert der Amplitudenwerte innerhalb des zweiten Filterfensters ermittelt wird und dieser Mittelwert der geglätteten Echokurve zugewiesen wird. Dabei liegt das Verhältnis der Breiten des ersten und des zweiten Filterfensters im Bereich zwischen 0,5 und 2.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Glättung einer bei einer Füllstandsmessung aufgenommenen Echokurve sowie ein Füllstandsmessgerät zur Messung des Füllstands eines Füllguts.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.
Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
In Füllstandsmessgeräten wird zur Ermittlung des Füllstands eine Echokurve aufgenommen und ausgewertet. Die Echos in der Echokurve entstehen durch Reflexionen des Sendesignals an der Füllgutoberfläche und an Störeinbauten. Die typischen Schritte einer Echokurven-Auswertung umfassen Glättung der Echokurve, Detektion von Echos, Auswahl eines Echos, das der Füllgutoberfläche entspricht, und Berechnung des Füllstandes aus der Echoposition in der Echokurve. In der bisherigen Lösung wurde die Glättung der Echokurve in der Regel mit einem gleitenden Mittelwert-Filter realisiert. Der große Nachteil dieser Glättung ist eine erhebliche Reduktion der Echoamplitude, außerdem wird der Signal-Rausch-Abstand verkleinert. Bei Schüttgutanwendungen, wo Kronenechos an der unebenen Füllgutoberfläche entstehen, zeigt sich die Glättung mit einem gleitenden Mittelwert-Filter als unzureichend.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Filterverfahren für Echokurven im Bereich der Füllstandsmessung zur Verfügung zu stellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 13 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Verfahren entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient zur Glättung einer bei einer Füllstandsmessung aufgenommenen Echokurve, welche mindestens einen Echopeak umfasst. Das Verfahren umfasst Anwenden eines gleitenden Maximalwertfilters auf die Echokurve und Erzeugen einer maximalwertgefilterten Echokurve, wobei bei der gleitenden Maximalwertfilterung ein erstes Filterfenster über die Echokurve bewegt wird, jeweils ein Maximalwert der Amplitudenwerte innerhalb des ersten Filterfensters ermittelt wird und dieser Maximalwert der maximalwertgefilterten Echokurve zugewiesen wird. Außerdem umfasst das Verfahren Anwenden eines gleitenden Mittelwertfilters auf die im ersten Schritt erzeugte maximalwertgefilterte Echokurve und Erzeugen einer geglätteten Echokurve, wobei bei der gleitenden Mittelwertfilterung ein zweites Filterfenster über die maximalwertgefilterte Echokurve bewegt wird, jeweils ein Mittelwert der Amplitudenwerte innerhalb des zweiten Filterfensters ermittelt wird und dieser Mittelwert der geglätteten Echokurve zugewiesen wird. Dabei liegt das Verhältnis der Breiten des ersten und des zweiten Filterfensters im Bereich zwischen 0,5 und 2.
Das Verfahren zur Glättung einer Echokurve hat den Vorteil, dass durch das zweistufige Filterverfahren die Echoamplitude nicht verringert wird, sondern in voller Höhe erhalten bleibt. Somit bleibt auch der Signal-Rausch-Abstand erhalten. Dies ermöglicht es, auch schwache Echos zuverlässig zu detektieren, wie sie beispielsweise bei der Reflexion an schlecht reflektierenden Füllgütern und insbesondere bei der Reflexion an Schüttgutoberflächen auftreten. Durch das zweistufige Filterverfahren wird die Empfindlichkeit der Füllstandsmessung verbessert, und die adaptive Detektionsschwelle kann verkleinert werden. Auch die Spannweite des Rauschens wird deutlich kleiner.
Ein weiterer Vorteil ist, dass bei geeigneter Wahl der Breite des Filterfensters höchstens ein Echo pro Fensterbreite verbleibt. Beispielsweise können bei Kronenechos die verschiedenen Kronenpeaks so zu einem gemeinsamen Kronenecho zusammengefasst werden. In der Summe erhält man also deutlich weniger Echos, so dass die Peakdetektion entlastet wird. Außerdem werden die Messwertverläufe deutlich ruhiger.
Hervorzuheben ist, dass durch die Anwendung des zweistufigen Filterverfahrens die Echopositionen nicht verfälscht werden. Das zweistufige Filterverfahren arbeitet mit hoher Recheneffizienz, ist einfach und verständlich und bietet die bislang beste Performance für komplizierte Kronenechos, wie sie bei der Reflexion an Schüttgut auftreten.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1A eine schematische Darstellung einer Füllstandsmessung;
1B eine Echokurve, die bei der entsprechend 1A durchgeführten Füllstandsmessung aufgezeichnet wurde;
2 eine mittels einer Laufzeitmessung erfasste Echokurve, bei der die Echos als Funktion der Laufzeit aufgetragen sind;
3A eine Darstellung des Frequenzverlaufs von Sende- und Empfangssignal für eine Füllstandsmessung mittels frequenzmoduliertem Dauerstrichradar (FMCW-Prinzip);
3B eine gemäß dem FMCW-Prinzip aufgenommene Echokurve, bei der die Echos als Funktion der Frequenz aufgetragen sind;
4A ein Glättungsverfahren gemäß dem Stand der Technik, welches auf eine Echokurve mit einem Kronenecho angewendet wird;
4B ein Glättungsverfahren gemäß dem Stand der Technik, welches auf eine Echokurve mit einem Einzelecho angewendet wird;
5A eine Darstellung des Prinzips der gleitenden Maximalwert-Filterung;
5B eine Anwendung einer gleitenden Maximalwert-Filterung auf eine Echokurve mit einem Einzelecho;
6A eine Darstellung des Prinzips der gleitenden Mittelwert-Filterung;
6B die Anwendung einer gleitenden Mittelwert-Filterung auf das Ergebnis der in 5B gezeigten Maximalwert-filterung;
7 ein Kronenecho mit mehreren Echopeaks sowie die zugehörige geglättete Hüllkurve;
8A das Ergebnis des zweistufigen Filterverfahrens für eine Echokurve mit einem Einzelecho;
8B das Ergebnis des zweistufigen Filterverfahrens für eine Echokurve mit einem Kronenecho; und
9 einen Vergleich des Füllstandsverlaufs während der Entleerung eines Kiessilos für Füllstandsmessungen mit und ohne zweistufige Glättung und Schwerpunktberechnung.
In den 1A und 1B ist das Prinzip einer Füllstandsmessung veranschaulicht. In 1A ist ein Behältnis 100 gezeigt, beispielsweise ein Tank oder ein Silo, das zum Teil mit einem Füllgut 101 befüllt ist. Bei dem in 1A gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Füllgut 101 um ein Schüttgut wie beispielsweise Kies, Sand, etc., welches eine unebene Füllgutoberfläche 102 aufweist. Zur Messung des Füllstands ist oberhalb der Füllgutoberfläche 102 ein Füllstandsmessgerät 103 angebracht. Das Füllstandsmessgerät 103 umfasst eine Sende-/Empfangseinheit 104, die dazu ausgelegt ist, ein Sendesignal 105 zu erzeugen, in Richtung der Füllgutoberfläche 102 abzustrahlen und das rückreflektierte Signal 106 zu empfangen. Bei dem Sendesignal 105 kann es sich zum Beispiel um ein Radarsignal oder um ein Ultraschallsignal handeln. Das Sendesignal 105 wird zumindest zum Teil an der Füllgutoberfläche 102 reflektiert, und das rückreflektierte Signal 106 wird von der Sende-/Empfangseinheit 104 empfangen. Zur Auswertung dieses Empfangssignals umfasst das Füllstandsmessgerät 103 eine Auswerteeinheit 107, die das rückreflektierte Signal 106 auswertet und eine Echokurve erzeugt, in der die Echos als Funktion der Position aufgetragen sind.
In 1B ist eine derartige Echokurve 108 gezeigt, in der die Amplitude des Echos als Funktion des Abstands vom Füllstandsmessgerät 103 aufgetragen ist. Die Echos in der Echokurve 108 entstehen durch Reflexionen des Sendesignals 105 an der Füllgutoberfläche 102 sowie an Störeinbauten. Bei dem in 1A gezeigten Beispiel wird der Füllstand von Schüttgut gemessen, wobei das Schüttgut eine unebene Füllgutoberfläche 102 mit Bergen und Tälern aufweist. Das Sendesignal 105 wird durch die Berge und Täler der unebenen Füllgutoberfläche 102 reflektiert. Daher verursachen die Reflexionen an der unebenen Füllgutoberfläche 102 ein sogenanntes Kronenecho 109, das eine Mehrzahl von Echopeaks umfasst und deutlich breiter ist als ein herkömmliches Echo, wie es beispielsweise an einer Flüssigkeitsoberfläche entsteht. Für die Füllstandsmessung an Schüttgut ist charakteristisch, dass beim Befüllen und Leeren des Behältnisses 100 wegen des Abrutschens von Schüttgut die unebene Füllgutoberfläche 102 in ständiger Bewegung ist und sich dementsprechend auch die Form des Kronenechos 109 ständig ändert ("die Krone lebt").
Zur Aufzeichnung der in 1B gezeigten Echokurve 108 sind unterschiedliche Messverfahren einsetzbar. Das wichtigste Verfahren im Bereich der Füllstandsmessung ist die Messung der Laufzeit eines Signalpulses vom Füllstandsmessgerät 103 zur Füllgutoberfläche 102 und zurück zum Füllstandsmessgerät 103. Laufzeitmessungen können mit gepulsten elektromagnetischen Wellen vorzugsweise im Radarbereich durchgeführt werden, Laufzeitmessungen können aber auch mit gepulsten Ultraschallsignalen durchgeführt werden. Als Ergebnis der Laufzeitmessung erhielt man die in 2 gezeigte Echokurve 200, bei der die Echoamplitude als Funktion der Laufzeit aufgetragen ist. Die Echokurve 200 umfasst eine Mehrzahl von Echopeaks 201, 202, 203, die bei unterschiedlichen Pulslaufzeiten und damit bei unterschiedlichen Entfernungen auftreten.
Neben der Laufzeitmessung gibt es noch weitere Messverfahren, die als Ergebnis eine Echokurve liefern. Ein Beispiel ist die Füllstandsmessung mittels frequenzmoduliertem Dauerstrichradar oder FMCW-Radar, wobei FMCW für "Frequency Modulated Continuous Wave" steht. Das Prinzip des FMCW-Radars ist in 3A gezeigt. Entlang der Hochachse ist die Frequenz aufgetragen, und entlang der Rechtsachse die Zeit. Die Kurve 300 zeigt die Frequenz des frequenzmodulierten Radarsendesignals in ihrem zeitlichen Verlauf. Es ist zu erkennen, dass die Frequenz des Radarsendesignals abwechselnd linear ansteigt und wieder absinkt, so dass sich insgesamt ein dreiecksförmiger Verlauf ergibt. Während einer ersten Modulationsperiodendauer T₀ wird die Frequenz des Radarsendesignals linear von der Frequenz f₀ auf die Frequenz f₀ + Δf₀ erhöht, wobei die Größe Δf₀ als Frequenzhub bezeichnet wird. Während einer darauffolgenden zweiten Modulationsperiodendauer T₀ wird die Frequenz ausgehend von f₀ + Δf₀ wieder linear auf f₀ zurückgeführt. Alternativ zu dem dreiecksförmigen Verlauf könnte die Frequenz des Sendesignals auch einen sägezahnförmigen Frequenzverlauf aufweisen.
Das frequenzmodulierte Radarsendesignal wird vom Füllstandsmessgerät abgestrahlt und an einem oder mehreren Radarzielen reflektiert. Das zurückreflektierte Radarsignal wird vom Füllstandsmessgerät empfangen und ausgewertet. Für den Weg vom Füllstandsmessgerät zum jeweiligen Radarziel (insbesondere zur Füllgutoberfläche) und zurück benötigt das Radarsignal eine Laufzeit τ, die sich darstellen lässt als τ = 2·R / c wobei R den Abstand zum Radarziel und c die Lichtgeschwindigkeit bezeichnet.
In 3A ist zusätzlich zum Radarsendesignal 300 auch das um die Laufzeit τ zeitversetzte Radarempfangssignal 301 eingezeichnet. Während der vom Radarsignal benötigten Laufzeit τ steigt das vom Füllstandsmessgerät erzeugte Radarsendesignal 300 weiter an, so dass die Frequenz des momentan abgestrahlten Radarsendesignals höher ist als die Frequenz des Radarempfangssignals. Infolge der Laufzeit τ des Radarsignals ergibt sich daher ein für die Laufzeit τ und damit für die Zielentfernung charakteristischer Frequenzunterschied zwischen Radarsende- und Radarempfangssignal, der als Zielfrequenz f_Ziel bezeichnet wird. Die Zielfrequenz f_Ziel ist in 3A ebenfalls eingezeichnet.
Die Zielfrequenz f_Ziel lässt sich aus dem Frequenzhub Δf₀ und der Modulationsperiodendauer T₀ des Radarsendesignals und aus der Laufzeit τ herleiten. Die Zielfrequenz f_Ziel ergibt sich zu
Da die Größen Δf₀, T₀, c konstant sind, ergibt sich eine direkte Proportionalität zwischen der Zielfrequenz f_Ziel und der zugehörigen Zielentfernung R.
Zur Ermittlung der Zielfrequenzkomponenten wird das Radarempfangssignal in einem Empfangsmischer mit dem Radarsendesignal gemischt, um auf diese Weise das sogenannte Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen. In 3B ist das Frequenzspektrum 302 des Zwischenfrequenzsignals dargestellt. Entlang der Hochachse ist die Spektralamplitude aufgetragen, und entlang der Rechtsachse die Frequenz. Es ist zu erkennen, dass das Frequenzspektrum 302 zu jedem Radarziel einen zugehörigen Frequenzpeak 303, 304, 305 bei der Zielfrequenz f_Ziel des jeweiligen Radarziels umfasst. Dabei ist die Zielfrequenz f_Ziel direkt proportional zum Zielabstand des jeweiligen Radarziels, so dass die Lage der Frequenzpeaks 303, 304, 305 im Frequenzspektrum 302 unmittelbar die Entfernung der jeweiligen Radarziele angibt. Beim FMCW-Radar handelt es sich bei dem in 3B gezeigten Frequenzspektrum 302 ebenfalls um eine Echokurve, wobei die einzelnen Frequenzpeaks 303, 304, 305 als die Echos der jeweiligen Radarziele zu sehen sind.
Generell umfasst die Auswertung einer Echokurve das Glätten der Echokurve, die Detektion von Echos, die Auswahl des Echos, das der Füllgutoberfläche entspricht, und die Berechnung des Füllstands aus der Echoposition in der Echokurve.
Zur Glättung der aufgezeichneten Echokurve wird bei den Lösungen des Stands der Technik eine gleitende Mittelwert-Filterung durchgeführt. In 4A ist die Durchführung einer derartigen gleitenden Mittelwert-Filterung am Beispiel einer realen Echokurve 400 gezeigt, welche ein Kronenecho 401 bei einer Position von 12 Metern aufweist. Zur Durchführung der gleitenden Mittelwert-Filterung wird ein Filterfenster 402 definiert. Über sämtliche Amplitudenwerte der Echokurve 400 innerhalb des Filterfensters 402 wird ein Durchschnittswert gebildet. Dieser Durchschnittswert aller Amplitudenwerte innerhalb des Filterfensters 402 wird dann der Mittenposition 403 des Filterfensters 402 als gefilterter Amplitudenwert zugewiesen. Das Filterfenster 402 wird von links nach rechts oder von rechts nach links über die gesamte Echokurve 400 bewegt, um jeden Amplitudenwert der Echokurve 400 durch den Durchschnittswert der Amplitudenwerte innerhalb des zugehörigen Filterfensters zu ersetzen. Auf diese Weise wird ausgehend von der realen Echokurve 400 mittels der gleitenden Mittelwert-Filterung eine geglättete Echokurve 404 erzeugt, die im Vergleich zu der stark oszillierenden ursprünglichen Echokurve 400 einen deutlich ruhigeren Verlauf aufweist.
Die geglättete Echokurve 404 dient dann als Ausgangspunkt für die nachfolgend durchgeführte Peakdetektion.
In 4B ist als weiteres Beispiel eine reale Echokurve 405 gezeigt, welche bei einer Position von 13 m ein Einzelecho 406 aufweist. Nach Durchführung einer gleitenden Mittelwert-Filterung, bei der jeder Amplitudenwert durch den Mittelwert der Amplituden im zugehörigen Filterfenster ersetzt wird, erhält man eine geglättete Echokurve 407, die gegenüber der ursprünglichen Echokurve 405 einen deutlich ruhigeren Verlauf aufweist. Auch in der geglätteten Echokurve 407 ist das Einzelecho bei der Position 13 m noch gut zu erkennen.
Eine derartige gleitende Mittelwert-Filterung kann zur Glättung der Echokurve vor der eigentlichen Peakdetektion durchgeführt werden, weist jedoch mehrere gravierende Nachteile auf. Ein wesentlicher Nachteil ist, dass durch die Anwendung der gleitenden Mittelwert-Filterung die Echoamplituden deutlich verringert werden. Beispielsweise ergibt sich für die Echokurve 405 in 4B durch die Anwendung der gleitenden Mittelwert-Filterung eine Verringerung der Echoamplitude um bis zu 15 dB. Eine derartige Verringerung der Echoamplitude verschlechtert die Messfähigkeit bei schwachen Echos. Schwache Echos treten beispielsweise bei geringer Reflektivität des Füllguts auf. Schwache Echos treten insbesondere auch bei der Füllstandsmessung an Schüttgut auf, weil die Schüttgutpartikel das einfallende Signal diffus reflektieren. Außerdem befindet sich zwischen den einzelnen Schüttgutpartikeln Luft, was die Reflektivität des Schüttguts zusätzlich verschlechtert. Wenn die zurückreflektierte Echoamplitude ohnehin sehr schwach ist, kann man sich eine weitere Verschlechterung der Echoamplitude durch Anwendung einer gleitenden Mittelwert-Filterung kaum noch leisten.
Ein weiterer Nachteil der gleitenden Mittelwert-Filterung ist, dass sich der Signal-Rausch-Abstand der Echokurve durch die gleitende Mittelwert-Filterung verschlechtert, d.h. das Verhältnis der Signalamplitude zum Rauschen wird verschlechtert. Dadurch leidet die Empfindlichkeit bei der nachfolgenden Auswertung der Echokurve. Ein weiterer Nachteil ist, dass insbesondere die Glättung von Kronenechos, wie sie beispielsweise bei der Reflexion an Schüttgut auftreten, durch die gleitende Mittelwert-Filterung nicht in vollem Umfang überzeugt. Das Ziel wäre, dass das mehrere Peaks umfassende Kronenecho nach der Glättung durch eine gemeinsame Einhüllende repräsentiert wird, deren Position dann eine genaue Bestimmung des Füllstands ermöglicht. Dies wird durch die gleitende Mittelwert-Filterung nicht bzw. nur unzureichend geleistet.
Nachfolgend wird ein verbessertes Filterverfahren zur Glättung von Echokurven beschrieben, mit dem sich die vorgenannten Nachteile vermeiden lassen. Insbesondere ist das neuartige Glättungsverfahren für Echokurven darauf ausgelegt, die Echoamplitude nicht unnötig zu schwächen. Um dies leisten zu können, wird zur Glättung der Echokurve ein zweistufiges Filterverfahren vorgeschlagen, bei dem in einem ersten Schritt eine gleitende Maximalwert-Filterung auf die Echokurve angewendet wird und bei dem dann auf das Ergebnis der gleitenden Maximalwert-Filterung in einem zweiten Schritt eine gleitende Mittelwert-Filterung angewendet wird.
In 5A und 5B ist die im ersten Schritt durchgeführte gleitende Maximalwert-Filterung veranschaulicht.
In der oberen Hälfte von 5A ist die ungefilterte Echokurve 500 aufgetragen, wobei entlang der Hochachse die Amplitude in dB und entlang der Rechtsachse die Position in Meter aufgetragen ist. Zur Durchführung einer gleitenden Maximalwert-Filterung wird ein Filterfenster 501 entweder von links nach rechts oder von rechts nach links Punkt für Punkt über die ungefilterte Echokurve 500 bewegt. Zu jeder Position des Filterfensters 501 wird jeweils der Maximalwert der Echoamplitude innerhalb des Filterfensters 501 ermittelt, und dieser Maximalwert der Echoamplitude wird dann der Mittenposition 502 des Filterfensters 501 zugewiesen. Als Ergebnis dieser gleitenden Maximalwert-Filterung entsteht Punkt für Punkt eine geglättete Echokurve 503, die in der unteren Hälfte von 5A gezeigt ist.
In 5B ist eine reale Echokurve 504 gezeigt, welche ein Einzelecho 505 bei der Position 13 m aufweist. Zusätzlich ist in 5B die als Ergebnis der gleitenden Maximalwert-Filterung erhaltene maximalwertgefilterte Echokurve 506 mit eingezeichnet. Da bei der gleitenden Maximalwert-Filterung jedem Punkt der Maximalwert im zugehörigen Filterfenster zugewiesen wird, bildet die maximalwertgefilterte Echokurve 506 eine obere Einhüllende für die stark oszillierende Echokurve 504 und formt deren obere Begrenzung nach. Deshalb hat die Verwendung der gleitenden Maximalwert-Filterung den großen Vorteil, dass die Echoamplitude unverändert erhalten bleibt und nicht wie bei der gleitenden Mittelwert-Filterung verringert wird. Die Echoamplitude bleibt also in vollem Umfang erhalten, und auch der Signal-Rausch-Abstand bleibt erhalten. Dadurch können auch bei schwacher Reflektivität des Füllguts die zugehörigen Echopeaks sinnvoll ausgewertet werden.
In 5B ist außerdem zu erkennen, dass durch die Verwendung eines Filterfensters 501, das eine gewisse Breite aufweist, die maximalwertgefilterte Echokurve 506 einen deutlich ruhigeren Verlauf aufweist als die stark oszillierende ungefilterte Echokurve 504. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass die maximalwertgefilterte Echokurve 506 vergleichsweise kantig bzw. eckig wirkt. Der Grund dafür ist, dass ein vergleichsweise hoher Amplitudenwert, wie er beispielsweise beim Einzelecho 505 auftritt, für eine ganze Serie von Positionen des Filterfensters 501 als jeweiliger Maximalwert in die gefilterten Echokurve 506 übernommen wird, so dass letztlich jedes lokale Amplitudenmaximum und jeder Echopeak auf die Breite des Filterfensters 501 verbreitert wird. Durch diese Eigenschaft der gleitenden Maximalwert-Filterung ergibt sich ein vergleichsweise eckiger bzw. kantiger Verlauf der maximalwertgefilterten Echokurve 506.
Um die kantige Form der maximalwertgefilterten Echokurve wieder etwas zu glätten und den Peaks der Echokurve wieder ihre ursprüngliche Form zurückzuverleihen, wird nach der gleitenden Maximalwert-Filterung in einem zweiten Schritt noch eine gleitende Mittelwert-Filterung durchgeführt.
Das Prinzip der gleitenden Mittelwert-Filterung ist in 6A veranschaulicht. In der oberen Hälfte von 6A ist die Eingangskurve 600 aufgetragen. Entlang der Hochachse ist die Amplitude in dB und entlang der Rechtsachse ist die Position in Meter aufgetragen. Im vorliegenden Fall wird als Eingangskurve für die gleitende Mittelwert-Filterung die maximalwertgefilterte Echokurve 506 verwendet, die als Ergebnis der gleitenden Maximalwert-Filterung erhalten wurde.
Zur Durchführung der gleitenden Mittelwert-Filterung wird ein Filterfenster 601 festgelegt. Dabei sollte das Filterfenster 601 etwa von gleicher Breite oder von ähnlicher Breite sein wie das in 5A gezeigte Filterfenster 501. Das Filterfenster 601 wird entweder von links nach rechts oder von rechts nach links Punkt für Punkt über die Eingangskurve 600 bewegt. Zu jeder Position des Filterfensters 601 wird jeweils der Durchschnittswert der Amplitudenwerte innerhalb des Filterfensters 601 bestimmt, und der so erhaltene Durchschnittswert wird dann der Mittenposition 602 des Filterfensters 601 zugewiesen. Als Ergebnis dieser gleitenden Mittelwert-Filterung wird Punkt für Punkt eine geglättete Echokurve 603 erzeugt, die in der unteren Hälfte von 6A dargestellt ist.
In 6B ist die maximalwertgefilterte Echokurve 604 gezeigt, die einen Echopeak 605 umfasst. Diese maximalwertgefilterte Echokurve 604 wird als Eingangskurve für die gleitende Mittelwert-Filterung verwendet. Die gleitende Mittelwert-Filterung wird nun auf diese maximalwertgefilterte Echokurve 604 angewendet, um deren kantigen Verlauf etwas zu glätten. Als Ergebnis der gleitenden Mittelwert-Filterung erhält man eine geglättete Echokurve 606. In der geglätteten Echokurve 606 besitzt der Peak 605 im Bereich seines Maximums eine abgerundete Form und erscheint deutlich weniger kantig als in der maximalwertgefilterten Echokurve 604. Daher ist die geglättete Echokurve 606 für eine genaue Bestimmung der Peakposition besser geeignet als die maximalwertgefilterte Echokurve 604. Insbesondere wird durch die natürlichere Form des Peaks 605 eine genauere Bestimmung der Peakposition und damit eine genauere Füllstandsbestimmung ermöglicht. Insgesamt erscheint die geglättete Echokurve 606 ruhiger und harmonischer als die maximalwertgefilterte Echokurve 604.
Für die Glättung und Auswertung von Kronenechos ist die Wahl einer geeigneten Breite des Filterfensters für die gleitende Maximalwert-Filterung und die anschließende gleitende Mittelwert-Filterung von entscheidender Bedeutung. Zur Illustration ist in 7 ein Kronenecho 700 gezeigt, das eine Mehrzahl von Einzelpeaks 701 umfasst. Entlang der Hochachse ist die Amplitude in dB aufgetragen, und entlang der Rechtsachse ist die Position in Metern aufgetragen. Derartige Kronenechos treten beispielsweise bei der Reflexion des Messsignals an einer unebenen Schüttgutoberfläche auf. Für die korrekte Bestimmung des Füllstands des Schüttguts kommt es weniger auf die Lage der einzelnen Peaks 701 an, sondern vielmehr auf die Position des gesamten Kronenechos 700 innerhalb der Echokurve. Insofern sollte die Breite des Filterfensters so gewählt werden, dass in der geglätteten Echokurve eine einzige Einhüllende 702 für das gesamte Kronenecho vorhanden ist, die sämtliche Einzelpeaks 501 des Kronenechos einhüllt. Eine derartige Einhüllende 702 ermöglicht eine genaue Bestimmung des Füllstands des Schüttguts.
Um bei der Glättung der Echokurve eine derartige Einhüllende 702 zu erhalten, sollte die Breite des Filterfensters zumindest größer gewählt werden als der Abstand 703 zwischen benachbarten Einzelpeaks 701 des Kronenechos. Beispielsweise kann die Breite des Filterfensters entsprechend der Ausdehnung 704 des gesamten Kronenechos gewählt werden. Eine geeignete Breite kann entweder manuell eingegeben werden. Alternativ dazu ist es möglich, mittels Flankendetektion die Lage der einzelnen benachbarten Einzelpeaks 701 zu bestimmen und daraus einen typischen Abstand 703 abzuleiten, der dann als Ausgangspunkt für die Festlegung einer geeigneten Breite des Filterfensters dienen kann.
In den 8A und 8B sind die Ergebnisse eines zweistufigen Glättungsverfahrens gezeigt, bei dem zuerst eine gleitende Maximalwert-Filterung und anschließend eine gleitende Mittelwert-Filterung durchgeführt wird.
In 8A ist eine reale Echokurve 800 mit einem Einzelecho 801 bei der Position 13 Meter zusammen mit einer geglätteten Echokurve 802 dargestellt, wobei die geglättete Echokurve 802 als Ergebnis der oben beschriebenen zweistufigen Filterung erzeugt wurde. Es ist zu erkennen, dass die geglättete Echokurve 802 eine obere Einhüllende für die stark oszillierende ursprüngliche Echokurve 800 bildet. Dadurch ist gewährleistet, dass die Signalamplitude der ursprünglichen Echokurve 800 unvermindert erhalten bleibt. Außerdem wird die Form des Echopeaks 801 gut nachgezeichnet, so dass sich anhand der geglätteten Echokurve 802 die Position des Echopeaks 801 genau bestimmen lässt.
In 8B ist als zweites Beispiel eine reale Echokurve 803 gezeigt, die ein Kronenecho 804 bei der Position 12 m aufweist. Außerdem ist eine geglättete Echokurve 805 dargestellt, welche durch Anwendung der oben beschriebenen zweistufigen Filterung erzeugt wurde. Die geglättete Echokurve 805 wirkt als obere Einhüllende für die stark oszillierende Echokurve 803 und zeichnet deren Verlauf nach. Dabei wird das Kronenecho 804 durch die geglättete Echokurve 805 so nachgezeichnet, dass sämtliche Einzelpeaks des Kronenechos 804 durch eine gemeinsame Einhüllende überdeckt und zusammengefasst werden. Anhand der geglätteten Echokurve 805 lässt sich daher die exakte Position des gesamten Kronenechos 804 mit hoher Genauigkeit bestimmen.
Ausgehend von einer geglätteten Echokurve, welche mittels des beschriebenen zweistufigen Filterverfahrens erzeugt wurde, kann in den nächsten Schritten eine Peakdetektion sowie eine Bestimmung der exakten Peakpositionen durchgeführt werden.
Zur Detektion der Peaks werden die Echoamplituden der Echokurve jeweils mit einer Echodetektionsschwelle verglichen. Sobald die Peaks detektiert sind, gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Bestimmung der genauen Peakposition. Bei der Bestimmung der Peakposition durch Schwerpunktberechnung wird von der Fläche unterhalb der geglätteten Echokurve ausgegangen, welche von unten durch die Echodetektionsschwelle begrenzt wird. Zur Bestimmung der Peakposition wird dann für diese Fläche unterhalb des Peaks der Schwerpunkt ermittelt, und dieser Schwerpunkt wird dann als Peakposition angesehen. Die Bestimmung der Peakposition mittels Schwerpunktberechnung funktioniert insbesondere auch für ein zusammengefasstes Kronenecho der in 8B gezeigten Art sehr gut.
Alternativ dazu können die Peakpositionen der Peaks in der geglätteten Echokurve mittels einer Parabelnäherung ermittelt werden. Hierbei wird für mehrere Punkte in der Umgebung des Peakmaximums eine Parabelnäherung durchgeführt, um auf diese Weise den Scheitelpunkt der Parabel zu erhalten. Dieser Scheitelpunkt stellt bereits einen guten Näherungswert für die Peakposition dar. Man kann jedoch auch einige Iterationen der Parabelnäherung durchführen, wobei die Scheitelpunkte der Näherungsparabeln in Richtung des Peakmaximums konvergieren.
Alternativ dazu können die Positionen der Peaks in der geglätteten Echokurve mittels Flankenauswertung bestimmt werden. Dazu werden jeweils die Positionen der ansteigenden Flanke sowie der abfallenden Flanke eines Peaks erfasst. Aus diesen Positionen der Flanken kann dann die Lage des Peakmaximums abgeleitet werden.
Im Folgenden sollen die Vorteile des zweistufigen Filterverfahrens, bei dem die Echokurve zunächst mittels einer gleitenden Maximalwert-Filterung gefiltert wird und auf das Ergebnis dieser Maximalwert-Filterung anschließend in einem zweiten Schritt eine gleitende Mittelwert-Filterung angewendet wird, nochmal im Überblick dargestellt werden.
Ein wichtiger Vorteil ist, dass durch das zweistufige Filterverfahren die Echoamplitude nicht verringert wird, sondern in voller Höhe erhalten bleibt. Somit bleibt auch der Signal-Rausch-Abstand erhalten. Dies ermöglicht es, auch schwache Echos zuverlässig zu detektieren, wie sie beispielsweise bei der Reflexion an schlecht reflektierenden Füllgütern und insbesondere bei der Reflexion an Schüttgutoberflächen auftreten. Durch das zweistufige Filterverfahren wird die Empfindlichkeit der Füllstandsmessung verbessert, und die adaptive Detektionsschwelle kann verkleinert werden. Auch die Spannweite des Rauschens wird deutlich kleiner.
Ein weiterer Vorteil ist, dass bei geeigneter Wahl der Breite des Filterfensters höchstens ein Echo pro Fensterbreite verbleibt. Insbesondere bei Kronenechos können die verschiedenen Kronenpeaks so zu einem gemeinsamen Kronenecho zusammengefasst werden. In der Summe erhält man also deutlich weniger Echos, so dass die Peakdetektion entlastet wird. Außerdem werden die Messwertverläufe deutlich ruhiger. Hervorzuheben ist, dass durch die Anwendung des zweistufigen Filterverfahrens die Echopositionen nicht verfälscht werden. Das zweistufige Filterverfahren arbeitet mit hoher Recheneffizienz, ist einfach und verständlich und bietet die bislang beste Performance für komplizierte Kronenechos, wie sie bei der Reflexion an Schüttgut auftreten. Insbesondere am Beispiel des in 8B gezeigten Kronenechos 804 wird deutlich, dass mittels des zweistufigen Filterverfahrens eine optimale Glättung von komplexen Kronenechos ermöglicht wird.
Im Folgenden soll eine praktische Messanwendung diskutiert werden. Dabei wird ein Kiessilo betrachtet, das mit Kies mit einer Korngröße zwischen 4 cm und 6 cm befüllt ist. Während einer Entleerung des Kiessilo wird der Füllstand des Kieses mittels einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Füllstandsmessungen verfolgt. Es handelt sich also um eine typische Messanwendung bei Schüttgut, bei der komplexe Kronenechos ausgewertet werden müssen.
In 9 sind die Ergebnisse von vielen nacheinander durchgeführten Füllstandsmessungen aufgetragen, die den Verlauf des Füllstands im Kiessilo erkennen lassen. Entlang der Hochachse ist der bei der jeweiligen Füllstandsmessung ermittelte Füllstand in Metern aufgetragen, und entlang der Rechtsachse ist die Nummer der Messung aufgetragen. Insgesamt wurden 400 Füllstandsmessungen durchgeführt.
Die Kurve 901 zeigt den Verlauf des Füllstands, wobei die Füllstandswerte jeweils mit der beschriebenen zweistufigen Glättung und einer nachfolgenden Schwerpunktberechnung erhalten wurden. Zum Vergleich wurden die Füllstandsmessungen auch ohne die zweistufige Glättung und ohne die Schwerpunktberechnung durchgeführt. Die Kurve 900 zeigt den Verlauf des Füllstands, wobei die Füllstandswerte jeweils ohne zweistufige Glättung und Schwerpunktberechnung erhalten wurden. Es ist zu erkennen, dass bei der Kurve 900 große Sprünge von bis zu 1 m auftreten, und zwar insbesondere in den Messungen Nr. 200 bis 270, wo das Kronenecho vergleichsweise breit wird. Demgegenüber zeigen sich bei der Kurve 901, die den Verlauf der Füllstandswerte mit zweistufiger Glättung und Schwerpunktberechnung zeigt, keine derartigen Sprünge. Bei der Kurve 901 ergibt sich ein deutlich gleichmäßigerer Verlauf des Füllstands im Kiessilo und folglich eine zuverlässigere Füllstandsbestimmung als bei der Kurve 900.

Claims

Verfahren zur Glättung einer bei einer Füllstandsmessung aufgenommenen Echokurve (504, 800, 803), welche mindestens einen Echopeak (505, 801, 804) umfasst, wobei das Verfahren aufweist: – Anwenden eines gleitenden Maximalwertfilters auf die Echokurve (504, 800, 803) und Erzeugen einer maximalwertgefilterten Echokurve (506, 604), wobei bei der gleitenden Maximalwertfilterung ein erstes Filterfenster (501) über die Echokurve (504, 800, 803) bewegt wird, jeweils ein Maximalwert der Amplitudenwerte innerhalb des ersten Filterfensters (501) ermittelt wird und dieser Maximalwert der maximalwertgefilterten Echokurve (506, 604) zugewiesen wird; – Anwenden eines gleitenden Mittelwertfilters auf die im ersten Schritt erzeugte maximalwertgefilterte Echokurve (506, 604) und Erzeugen einer geglätteten Echokurve (606, 802, 805), wobei bei der gleitenden Mittelwertfilterung ein zweites Filterfenster (601) über die maximalwertgefilterte Echokurve (506, 604) bewegt wird, jeweils ein Mittelwert der Amplitudenwerte innerhalb des zweiten Filterfensters (601) ermittelt wird und dieser Mittelwert der geglätteten Echokurve (606, 802, 805) zugewiesen wird; – wobei das Verhältnis der Breiten des ersten (501) und des zweiten (602) Filterfensters im Bereich zwischen 0,5 und 2 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – das Verhältnis der Breiten des ersten und des zweiten Filterfensters liegt im Bereich zwischen 0,8 und 1,2; – die Breite des ersten Filterfensters ist etwa gleich groß wie die Breite des zweiten Filterfensters.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – zur Erzeugung der maximalwertgefilterten Echokurve wird ein erstes Filterfenster über die Echokurve bewegt, für jede Position des ersten Filterfensters wird der Maximalwert der Amplitudenwerte innerhalb des ersten Filterfensters ermittelt und dieser Maximalwert wird jeweils an der Mittenposition des ersten Filterfensters der maximalwertgefilterten Echokurve zugewiesen; – zur Erzeugung der geglätteten Echokurve wird ein zweites Filterfenster über die maximalwertgefilterte Echokurve bewegt, für jede Position des zweiten Filterfensters wird der Mittelwert der Amplitudenwerte innerhalb des zweiten Filterfensters ermittelt und dieser Mittelwert wird jeweils an der Mittenposition des zweiten Filterfensters der geglätteten Echokurve zugewiesen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Echokurve mindestens einen Echopeak aufweist, wobei jedem Echopeak ein bestimmter Zielabstand entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – bei der Füllstandsmessung handelt es sich um eine Messung der Laufzeit eines Pulssignals, bei der die Echokurve als Funktion der Laufzeit des Pulssignals erhalten wird; – bei der Füllstandsmessung handelt es sich um eine Messung der Laufzeit eines Pulssignals, bei der die Echokurve als Funktion der Laufzeit des Pulssignals erhalten wird, wobei es sich bei den Echopeaks der Echokurve um Laufzeitpeaks handelt, und wobei jedem Laufzeitpeak ein bestimmter Zielabstand entspricht; – bei der Füllstandsmessung handelt es sich um eine Füllstandsmessung mittels Pulsradar, bei der die Echokurve als Funktion der Laufzeit eines gepulsten Radarsignals erhalten wird; – bei der Füllstandsmessung handelt es sich um eine Füllstandsmessung mittels Ultraschall, bei der die Echokurve als Funktion der Laufzeit eines gepulsten Ultraschallsignals erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – bei der Füllstandsmessung handelt es sich um eine Füllstandsmessung mittels FMCW-Radar, bei der als Echokurve ein Frequenzspektrum eines Zwischenfrequenzsignals erhalten wird; – bei der Füllstandsmessung handelt es sich um eine Füllstandsmessung mittels FMCW-Radar, bei der als Echokurve ein Frequenzspektrum eines Zwischenfrequenzsignals erhalten wird, wobei es sich bei den Echopeaks der Echokurve um Frequenzpeaks in dem Frequenzspektrum handelt, und wobei jedem Frequenzpeak im Frequenzspektrum ein bestimmter Zielabstand entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – die Echokurve wird bei einer Füllstandsmessung an Schüttgut aufgenommen; – die Echokurve weist ein Kronenecho auf, das mehrere von der unregelmäßigen Oberfläche des Schüttguts verursachte Einzelpeaks umfasst; – die Echokurve weist ein Kronenecho auf, das mehrere benachbart zueinander angeordnete Einzelpeaks umfasst, wobei die Einzelpeaks des Kronenechos durch eine Signalreflektion an der unregelmäßigen Oberfläche des Schüttguts verursacht werden; – die Echokurve weist ein Kronenecho auf, das mehrere benachbart zueinander angeordnete Einzelpeaks umfasst, wobei sich Position und Amplitude der Einzelpeaks des Kronenechos im Lauf der Zeit infolge von lokalen Änderungen der Oberfläche des Schüttguts verändern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – die Breiten des ersten und zweiten Filterfensters werden so gewählt, dass sämtliche Einzelpeaks eines in der Echokurve auftretenden Kronenechos in der geglätteten Echokurve durch eine gemeinsame Hüllkurve überdeckt und zusammengefasst werden; – die Breiten des ersten und zweiten Filterfensters werden so gewählt, dass sie größer sind als der Abstand benachbarter Einzelpeaks innerhalb eines Kronenechos; – die Breiten des ersten und zweiten Filterfensters werden so gewählt, dass sie größer sind als der Abstand benachbarter Einzelpeaks innerhalb eines Kronenechos, wobei die Lage der Einzelpeaks innerhalb des Kronenechos mittels Flankendetektion ermittelt wird; – die Breiten des ersten und zweiten Filterfensters werden so gewählt, dass sie etwa der Gesamtbreite eines Kronenechos entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – zur Detektion der Echopeaks werden die Amplitudenwerte der Echokurve mit einer vorgegebenen Detektionsschwelle verglichen; – zur Detektion der Echopeaks werden diejenigen Amplitudenwerte der Echokurve bestimmt, die oberhalb einer vorgegebenen Detektionsschwelle liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Glättung der Echokurve die Position mindestens eines Echopeaks in der geglätteten Echokurve bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – zur Bestimmung einer Peakposition wird der Schwerpunkt einer Fläche unterhalb eines Echopeaks in der geglätteten Echokurve bestimmt, wobei die Fläche von unten durch eine Echodetektionsschwelle begrenzt wird; – zur Bestimmung einer Peakposition werden die Positionen der ansteigenden Flanke und der abfallenden Flanke eines Echopeaks in der geglätteten Echokurve bestimmt und aus den Positionen der Flanken wird die Peakposition abgeleitet; – zur Bestimmung einer Peakposition werden mehrere Punkte im Bereich des Peakmaximums eines Echopeaks festgelegt und es wird eine Parabelnäherung durchgeführt, wobei der Scheitelpunkt der Parabel als Näherungswert der Peakposition ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – ausgehend von den Positionen der Echopeaks wird der Füllstand des Füllguts bestimmt; – das Verfahren wird in einem Füllstandsmessgerät zur Glättung der Echokurve angewendet; – das Verfahren wird in einem Füllstandsmessgerät zur Glättung der Echokurve angewendet, wobei es sich bei dem Füllstandsmessgerät um ein Feldgerät handelt.
Ein Füllstandsmessgerät (103) zur Messung eines Füllstands eines Füllguts (101), welches aufweist: – eine Messeinheit (104), die dazu ausgelegt ist, eine Echokurve (108, 504, 800, 803) mit mindestens einem Echopeak (109, 505, 801, 804) aufzunehmen, – eine Auswerteeinheit (107), die dazu ausgelegt ist, – ein gleitendes Maximalwertfilter auf die Echokurve (108, 504, 800, 803) anzuwenden und eine maximalwertgefilterte Echokurve (506, 604) zu erzeugen, wobei bei der gleitenden Maximalwertfilterung ein erstes Filterfenster (501) über die Echokurve (108, 504, 800, 803) bewegt wird, jeweils ein Maximalwert der Amplitudenwerte innerhalb des ersten Filterfensters (501) ermittelt wird und dieser Maximalwert der maximalwertgefilterten Echokurve (506, 604) zugewiesen wird, – ein gleitendes Mittelwertfilter auf die im ersten Schritt erzeugte maximalwertgefilterte Echokurve (506, 604) anzuwenden und eine geglättete Echokurve (606, 802, 805) zu erzeugen, wobei bei der gleitenden Mittelwertfilterung ein zweites Filterfenster (601) über die maximalwertgefilterte Echokurve (506, 604) bewegt wird, jeweils ein Mittelwert der Amplitudenwerte innerhalb des zweiten Filterfensters (601) ermittelt wird und dieser Mittelwert der geglätteten Echokurve (606, 802, 805) zugewiesen wird, – wobei das Verhältnis der Breiten des ersten (501) und des zweiten (601) Filterfensters im Bereich zwischen 0,5 und 2 liegt.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – das Verhältnis der Breiten des ersten und des zweiten Filterfensters liegt im Bereich zwischen 0,8 und 1,2; – die Breite des ersten Filterfensters ist etwa gleich groß wie die Breite des zweiten Filterfensters.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – die Auswerteeinheit ist dazu ausgelegt, zur Erzeugung der maximalwertgefilterten Echokurve ein erstes Filterfenster über die Echokurve zu bewegen, für jede Position des ersten Filterfensters den Maximalwert der Amplitudenwerte innerhalb des ersten Filterfensters zu ermitteln und diesen Maximalwert jeweils an der Mittenposition des ersten Filterfensters der maximalwertgefilterten Echokurve zuzuweisen; – die Auswerteeinheit ist dazu ausgelegt, zur Erzeugung der geglätteten Echokurve ein zweites Filterfenster über die maximalwertgefilterte Echokurve zu bewegen, für jede Position des zweiten Filterfensters den Mittelwert der Amplitudenwerte innerhalb des zweiten Filterfensters zu ermitteln und diesen Mittelwert jeweils an der Mittenposition des zweiten Filterfensters der geglätteten Echokurve zuzuweisen.
Füllstandsmessgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit dazu ausgelegt ist, die Position mindestens eines Echopeaks in der geglätteten Echokurve zu bestimmen.