DE102015106187B4 - Device for measuring the liquid level - Google Patents
Device for measuring the liquid level Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015106187B4 DE102015106187B4 DE102015106187.2A DE102015106187A DE102015106187B4 DE 102015106187 B4 DE102015106187 B4 DE 102015106187B4 DE 102015106187 A DE102015106187 A DE 102015106187A DE 102015106187 B4 DE102015106187 B4 DE 102015106187B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- container
- climatic
- microwave signals
- pressure
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level
Abstract
Vorrichtung zur Messung eines Füllstands (L) eines in einem Behälter (1) befindlichen Füllgutes (2) mittels Mikrowellen-Signalen, unter Berücksichtigung von Temperatur (T), Druck (p) und relativer Luftfeuchte (rH) als klimatische Einflussgrößen, die am Ort der Messung, insbesondere im Behälter (1) vorherrschen, wobei die Vorrichtung folgende Komponenten umfasst:- Eine Eingabe-Einheit (4) zur Eingabe der im oder in der Umgebung des Behälters (1) vorherrschenden Temperatur (T), des Druckes (p) und der relativen Luftfeuchte (rH), wobei die Eingabe-Einheit (4) zur Eingabe der klimatischen Einflussgrößen mit einem Messgerät (9) verbunden ist, welches einen Sensor zur Erfassung der Temperatur (T) und/oder einen Sensor zur Erfassung des Drucks (p) und/oder einen Sensor zur Erfassung der relativen Luftfeuchte (rH) umfasst,- Eine Signal-Erzeugungseinheit (5) zur Erzeugung der Mikrowellen-Signale,- eine Sendeeinheit (6) zum Aussenden der Mikrowellen-Signale in Richtung des Füllgutes (2),- eine Empfangseinheit (7) zum Empfangen der Echo-Signale,- eine Regel/Auswerte-Einheit (8) zur Bestimmung des Füllstands (L).Device for measuring a filling level (L) of a filling material (2) in a container (1) by means of microwave signals, taking into account temperature (T), pressure (p) and relative humidity (rH) as climatic influencing variables that are present at the location of the measurement, in particular in the container (1), the device comprising the following components: - An input unit (4) for entering the temperature (T) prevailing in or in the vicinity of the container (1), the pressure (p) and the relative humidity (rH), the input unit (4) for inputting the climatic influencing variables being connected to a measuring device (9) which has a sensor for recording the temperature (T) and/or a sensor for recording the pressure ( p) and/or a sensor for detecting the relative humidity (rH), - a signal generating unit (5) for generating the microwave signals, - a transmitter unit (6) for emitting the microwave signals in the direction of the filling material (2nd ),- an E receiving unit (7) for receiving the echo signals, - a control/evaluation unit (8) for determining the fill level (L).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes mittels Mikrowellen-Signalen, unter Berücksichtigung von klimatischen Einflussgrößen, die am Ort der Messung, insbesondere im Behälter vorherrschen.The invention relates to a device for measuring the fill level of a filling material located in a container using microwave signals, taking into account climatic factors that prevail at the location of the measurement, in particular in the container.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH-Redoxpotential-Messgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Redoxpotential bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten verstanden, die auf Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.In automation technology, in particular in process automation technology, field devices are often used, which are used to record and/or influence process variables. Process variables are recorded by sensors that are integrated, for example, in level meters, flow meters, pressure and temperature meters, pH redox potential meters, conductivity meters, etc., which record the corresponding process variables level, flow rate, pressure, temperature, pH value, redox potential or Record conductivity. Actuators such as valves or pumps, which can be used to change the flow of a liquid in a pipeline section or the fill level in a container, are used to influence process variables. In principle, all devices that are used close to the process and that supply or process process-relevant information are referred to as field devices. In connection with the invention, field devices are also understood to mean remote I/Os, radio adapters or electronic components in general, which are arranged at field level. Endress+Hauser manufactures and sells a large number of such field devices.
Zur Messung des Füllstands haben sich berührungslose Messverfahren etabliert, da sie robust und wartungsarm sind. Ein weiterer Vorteil besteht in der Fähigkeit, stufenlos messen zu können. Hier haben sich speziell Ultraschall- und Radar-basierte Messverfahren, die auf dem Laufzeit-Prinzip beruhen, durchgesetzt.Non-contact measuring methods have become established for measuring the fill level, as they are robust and low-maintenance. Another advantage is the ability to measure steplessly. Ultrasonic and radar-based measurement methods, which are based on the transit time principle, have become established here.
Vor allem Ultraschall zeichnet sich durch eine hohe Robustheit und günstige Herstellungskosten aus. Allerdings kann bei Ultraschall-basierten Verfahren aufgrund der starken Temperaturabhängigkeit der AusbreitungsGeschwindigkeit des Schalls nicht solch eine hohe Messgenauigkeit erreicht werden, wie es bei Radar-basierten Verfahren der Fall ist. In der Regel ist bei Füllstands-Messanwendungen diese Beschränkung der Messgenauigkeit nicht kritisch, da bei Füllstandsmessungen oftmals die Genauigkeit schon durch Gegebenheiten der Anwendung eingeschränkt ist, z. B. durch Schaum- oder Wellenbildung bei Flüssigkeiten, oder zerklüftete Oberflächen bei festem Schüttgut.Above all, ultrasound is characterized by a high level of robustness and low manufacturing costs. However, due to the strong temperature dependence of the propagation speed of the sound, ultrasound-based methods cannot achieve such a high measurement accuracy as is the case with radar-based methods. As a rule, this limitation of the measurement accuracy is not critical for level measurement applications, since the accuracy of level measurements is often limited by the circumstances of the application, e.g. B. by foaming or wave formation in liquids, or jagged surfaces in solid bulk goods.
Bei bestimmten Anwendungen ist jedoch eine hochgenaue Bestimmung des Füllstands erwünscht, beispielsweise bei der Füllstandsmessung in Tankanlagen der Öl- und Gas-Industrie. Hier macht sich bereits ein Füllstands-Unterschied im Millimeterbereich deutlich bemerkbar, da schon kleine Abweichungen mit einer erheblichen Volumendifferenz des Füllgutes verbunden sind. Der in diesem Bereich üblicherweise einzuhaltende Standard ist der OIML R-85, welcher einen maximalen Messfehler des Füllstandes von 1 mm innerhalb eines Messbereichs von 30 Metern verlangt. Daher wird bei Anwendungen, die solch erhöhte Messgenauigkeit verlangen, vorzugsweise auf Radar-basierte Verfahren zurückgegriffen. Die Geräte, die in diesem Bereich eingesetzt werden, können sowohl auf dem Puls-Radar Verfahren als auch auf dem FMCW („Frequency Modulated Continous Wave“) Verfahren beruhen. Des Weiteren können sie als frei abstrahlendes Radar oder auch als geführtes Radar ausgeführt sein.In certain applications, however, a high-precision determination of the filling level is desired, for example when measuring the filling level in tank systems in the oil and gas industry. A level difference in the millimeter range is already clearly noticeable here, since even small deviations are associated with a considerable difference in volume of the filling material. The standard to be followed in this area is the OIML R-85, which requires a maximum measuring error of the level of 1 mm within a measuring range of 30 meters. For this reason, radar-based methods are preferably used for applications that require such increased measurement accuracy. The devices used in this area can be based both on the pulse radar method and on the FMCW ("Frequency Modulated Continuous Wave") method. Furthermore, they can be designed as freely radiating radar or as guided radar.
Frei abstrahlende Radar-Messgeräte werden durch Endress + Hauser beispielsweise unter der Produktlinie „Micropilot“ vertrieben, geführtes Radar unter der Produktlinie „Levelflex“.Endress + Hauser sells free-radiating radar measuring devices under the "Micropilot" product line, for example, and guided radar under the "Levelflex" product line.
Eine typische schaltungstechnische Realisierung eines auf dem Pulsverfahren basierenden Füllstands-Messgerätes ist unter anderem in der Patentschrift
In der
Den verschiedenen Radar-Messprinzipien und Ausführungsformen ist allerdings gemeinsam, dass es mit zunehmender Weite des Messbereichs schwierig wird, die Vorgaben bezüglich des maximal erlaubten Messfehlers einzuhalten. Der Hauptgrund hierfür liegt in der Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) der Radar-Signale. Diese weicht unter realen Messbedingungen von der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit (co) ab, wodurch sich der absolute Messfehler mit zunehmender Mess-Entfernung erhöht.What the various radar measurement principles and embodiments have in common, however, is that as the width of the measurement range increases, it becomes difficult to comply with the specifications with regard to the maximum permissible measurement error. The main reason for this is the propagation speed (c) of the radar signals. Under real measurement conditions, this deviates from the vacuum speed of light (co), which means that the absolute measurement error increases with increasing measurement distance.
In der Veröffentlichungsschrift
Die in Deutsch übersetzte PCT Anmeldung
In der Patentanmeldung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radar-basiertes Verfahren und eine Radar-basierte Vorrichtung zur Füllstandsmessung bereitzustellen, bei denen der Messfehler insbesondere bei großen Entfernungen reduziert wird.The object of the invention is to provide a radar-based method and a radar-based device for level measurement, in which the measurement error is reduced, particularly over large distances.
Beschrieben wird ein Verfahren zur Messung des Füllstands (L) eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes mittels Mikrowellen-Signalen, unter Berücksichtigung von klimatischen Einflussgrößen, die am Ort der Messung, insbesondere im Behälter vorherrschen, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
- - Die klimatischen Einflussgrößen werden ermittelt,
- - anhand der klimatischen Einflussgrößen und der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit (c) wird eine korrigierte Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) der Mikrowellen-Signale ermittelt,
- - ein Mikrowellen-Signal wird in Richtung des Füllgutes ausgesendet,
- - ein Echo-Signal, das durch Reflektion des ausgesendeten Mikrowellen-Signals an der Oberfläche des Füllgutes entsteht, wird empfangen,
- - eine Laufzeit (t) zwischen Aussenden des Mikrowellen-Signals und Empfangen des Echo-Signals wird ermittelt,
- - anhand der Laufzeit (t) und der korrigierten Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) wird der Füllstand (L) bestimmt.
- - The climatic factors are determined,
- - A corrected propagation speed (c) of the microwave signals is determined based on the climatic factors and the vacuum light speed (c),
- - a microwave signal is emitted in the direction of the product,
- - an echo signal, which is generated by the reflection of the emitted microwave signal on the surface of the medium, is received,
- - a transit time (t) between the transmission of the microwave signal and the reception of the echo signal is determined,
- - The fill level (L) is determined using the transit time (t) and the corrected propagation speed (c).
Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens liegt darin, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) des Radar-Signals durch Erfassung der klimatischen Einflussgrößen korrigiert werden kann. Hierdurch wird der Messfehler, der durch die Abweichung der korrigierten Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) von der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit (co) entsteht, kompensiert. Dies betrifft vor allem den absoluten Messfehler in großen Distanzen. Bei Füllstandsmessungen in geschlossen Behältern ist es vorteilhaft, wenn die Erfassung der klimatischen Bedingungen direkt im Behälter erfolgt. Eine Erfassung außerhalb des Behälters gibt die klimatischen Bedingungen, die im Behälter vorherrschen, gegebenenfalls nur näherungsweise wieder. Beispielsweise kann im Behälter Überdruck herrschen. Bei Füllstandsmessungen an offenen Behältern, wie beispielsweise Schüttgut-Gruben ist dies nicht relevant.The advantage of the method described is that the propagation speed (c) of the radar signal can be corrected by detecting the climatic factors. This compensates for the measurement error that occurs due to the deviation of the corrected propagation speed (c) from the vacuum speed of light (co). This applies above all to the absolute measurement error at large distances. For level measurements in closed containers, it is advantageous if the climatic conditions are recorded directly in the container. A detection outside of the container only approximately reflects the climatic conditions that prevail in the container. For example, overpressure can prevail in the container. This is not relevant for level measurements on open containers, such as bulk material pits.
Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Bestimmung des Füllstandes (L) anhand der Laufzeit (t) und der korrigierten Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) mittels zumindest eines Korrekturparameters (Ai) erfolgt, der bei der Kalibrierung des Gerätes ermittelt wird. Solch eine Kalibrierung wird vorzugsweise bei jedem einzelnen Gerät individuell durchgeführt. Mithilfe dieses zumindest einen Korrekturparameters (Ai) werden in erster Linie diejenigen Messfehler kompensiert, die durch Geräte-interne Einflussgrößen bedingt sind. Dies können beispielsweise schaltungstechnisch bedingte Signal-Verzögerungen, oder variierende Abstrahlcharakteristiken der Antennen sein. Geräte-externe Einflussgrößen, wie die klimatischen Einflussgrößen, werden ohne weitere Vorkehrungen durch den oder die Korrekturparameter (Ai) nicht berücksichtigt.An advantageous embodiment provides that the fill level (L) is determined using the propagation time (t) and the corrected propagation speed (c) using at least one correction parameter (Ai) which is determined during the calibration of the device. Such a calibration is preferably performed individually for each individual device. With the help of this at least one correction parameter (A i ), those measurement errors that are caused by influencing variables internal to the device are primarily compensated for. This can be, for example, signal delays caused by circuitry, or varying radiation characteristics of the antennas. Influencing variables external to the device, such as the climatic influencing variables, are not taken into account by the correction parameter(s) (A i ) unless further precautions are taken.
In einer Weiterbildung der letztgenannten Ausgestaltungsform wird der zumindest eine Korrekturparameter (A) mittels folgender Kalibrier-Schritte ermittelt:
- - Die klimatischen Einflussgrößen werden ermittelt,
- - anhand der klimatischen Einflussgrößen und der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit (c) wird eine korrigierte Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) der Mikrowellen-Signale ermittelt,
- - ein Mikrowellen-Signal wird in Richtung eines Testobjekts, das in einer vorbestimmten Referenz-Distanz (d) positioniert ist, ausgesendet,
- - ein Echo-Signal, das durch Reflektion des ausgesendeten Mikrowellen-Signals auf dem Testobjekt entsteht, wird empfangen,
- - eine Laufzeit (t) zwischen Aussenden des Mikrowellen-Signals und Empfangen des Echo-Signals wird gemessen,
- - anhand der Laufzeit (t) und der korrigierten Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) wird eine Distanz (D) zum Messobjekt ermittelt,
- - durch Vergleich der Distanz (D) zur Referenz-Distanz (d) wird der Korrekturparameter (A) ermittelt.
- - The climatic factors are determined,
- - A corrected propagation speed (c) of the microwave signals is determined based on the climatic factors and the vacuum light speed (c),
- - a microwave signal is emitted in the direction of a test object positioned at a predetermined reference distance (d),
- - an echo signal, which is generated by the reflection of the transmitted microwave signal on the test object, is received,
- - a transit time (t) between the transmission of the microwave signal and the reception of the echo signal is measured,
- - a distance (D) to the measurement object is determined based on the transit time (t) and the corrected propagation speed (c),
- - The correction parameter (A) is determined by comparing the distance (D) to the reference distance (d).
Der oder die Korrekturparameter (Ai) wird/werden dann beispielsweise in einem Speicher abgespeichert, worauf bei den Füllstands-Messungen dann zurückgegriffen wird. Die genannten Kalibrierungsschritte werden in der Regel an einer Vielzahl von verschiedenen Referenz-Distanzen (di), die sich über den gesamten Füllstands-Messbereich erstrecken, wiederholt. Hierdurch wird eine entsprechende Anzahl an Korrekturparametern (A) generiert. Durch Ermittlung der klimatischen Einflussgrößen und eine darauf basierende Korrektur der Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) werden bei der Kalibrierung nicht nur die Geräte-internen Fehlerquellen, sondern auch die klimatischen Einflussgrößen, die während der Kalibrierung des Gerätes vorherrschen, kompensiert. Dies stellt insofern eine wichtige zusätzliche Korrektur dar, weil sich die Kalibrierung gerade bei einer großen Anzahl von verschiedenen Referenz-Distanzen (di) über große Zeiträume erstrecken kann, in denen sich auch die klimatischen Bedingungen verändern können. Dabei ist das Klimatisieren ganzer Hallen mit der nötigen Genauigkeit sehr aufwändig oder praktisch unmöglich. Eine Wiederholung der Kalibrierung zu einem späteren Zeitpunkt oder an einem anderen Ort unter abweichenden klimatischen Bedingungen ist problematisch. Dementsprechend ist es durch die oben beschriebenen Kalibrier-Schritte sichergestellt, dass die klimatischen Einflussgrößen während der gesamten Kalibrierung wiederholt ermittelt werden. Hierdurch werden auch bei der Erstellung vieler Korrekturparameter (Ai) stets die aktuell vorherrschenden klimatischen Einflussgrößen berücksichtigt.The correction parameter(s) (A i ) is/are then stored, for example, in a memory, which is then accessed for the level measurements. The calibration steps mentioned are generally repeated at a large number of different reference distances (d i ), which extend over the entire filling level measuring range. This generates a corresponding number of correction parameters (A). By determining the climatic influencing variables and correcting the propagation speed (c) based on this, not only the device-internal error sources are compensated during calibration, but also the climatic influencing variables that prevail during the calibration of the device. This represents an important additional correction insofar as the calibration can extend over long periods of time, especially with a large number of different reference distances (d i ), in which the climatic conditions can also change. The air conditioning of entire halls with the necessary precision is very complex or practically impossible. Repeating the calibration at a later point in time or at a different location under different climatic conditions is problematic. Accordingly, the calibration steps described above ensure that the climatic influencing variables are determined repeatedly during the entire calibration. As a result, the currently prevailing climatic influencing variables are always taken into account when creating many correction parameters (A i ).
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands (L) eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes mittels Mikrowellen-Signalen, unter Berücksichtigung der Temperatur, des Druckes und der relativen Luftfeuchte, die im oder in der Umgebung des Behälters vorherrschen, wobei die Vorrichtung folgende Komponenten umfasst:
- - Eine Eingabe-Einheit zur Eingabe der im oder in der Umgebung des Behälters vorherrschenden Temperatur, des Druckes und der relativen Luftfeuchte, wobei die Eingabe-Einheit zur Eingabe der klimatischen Einflussgrößen mit einem Messgerät verbunden ist, welches einen Sensor zur Erfassung der Temperatur und/oder einen Sensor zur Erfassung des Drucks und/oder einen Sensor zur Erfassung der relativen Luftfeuchte umfasst,
- - Eine Signalerzeugungseinheit zur Erzeugung der Mikrowellen-Signale,
- - eine Sendeeinheit zum Aussenden der Mikrowellen-Signale in Richtung des Füllgutes,
- - eine Empfangseinheit zum Empfangen der Echo-Signale,
- - eine Regel/Auswerte-Einheit zur Bestimmung des Füllstands (L).
- - An input unit for entering the temperature, pressure and relative humidity in or around the container, the input unit for entering the climatic influencing variables being connected to a measuring device which has a sensor for detecting the temperature and/or or comprises a sensor for detecting the pressure and/or a sensor for detecting the relative humidity,
- - A signal generation unit for generating the microwave signals,
- - a transmitter unit for emitting the microwave signals in the direction of the filling material,
- - a receiving unit for receiving the echo signals,
- - A control/evaluation unit for determining the fill level (L).
Im Vergleich zu Radar-basierten Füllstands-Messgeräten nach dem Stand der Technik können die klimatischen Einflussgrößen über die Eingabe-Einheit mit in die Messung einbezogen werden und so zu einer Verringerung von Messfehlern, die durch die klimatische Einflussgrößen hervorgerufen werden, beitragen.Compared to radar-based filling level measuring devices according to the prior art, the climatic influencing variables can be included in the measurement via the input unit and thus contribute to a reduction in measurement errors caused by the climatic influencing variables.
Die Einflussgrößen Temperatur (T), Druck (p) und die relative Luftfeuchte (rH) können herangezogen werden, um die Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) so zu korrigieren, wie es nach Rüeger beschrieben wurde. (Refractive Index Formulae for Radio Waves, JS28 Integration of Techniques and Corrections for Accurate Engineering,
Dabei ist n laut Rüeger vom Druck (p), dem Wasserdampfpartialdruck (pw) und der Temperatur (T) abhängig:
Der Wasserdampfpartialdruck (pw) wiederum kann durch die relative Luftfeuchte (rH) in Prozent sowie den Wasserdampfsättigungsdruck (pw_sat) beschrieben werden:
Zur Bestimmung des Wasserdampfsättigungsdrucks (pw_sat) kann schließlich die Magnus-Formel verwendet werden, die die Abhängigkeit zwischen (pw_sat) und der Temperatur (T) beschreibt:
Sofern es sich bei der Messung nicht um die Atmosphären-typische Gaszusammensetzung handelt, wirkt sich dies zusätzlich auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) aus.If the measurement does not relate to the gas composition typical of the atmosphere, this also has an effect on the propagation speed (c).
Weitere klimatische Einflussgrößen wurden in den Betrachtungen von Rüeger nicht berücksichtigt, beziehungsweise es wurde angenommen, dass sie konstant sind. So zum Beispiel die CO2 -Konzentration, welche sich auch auf den Brechungsindex n auswirkt. Es versteht sich von selbst, dass bei Vorhandensein entsprechender Modelle auch weitere klimatische Einflussgrößen, wie beispielsweise die CO2 -Konzentration oder weitere Gase in die Korrektur miteinbezogen werden können.Other climatic influencing variables were not taken into account in Rüeger's considerations, or it was assumed that they are constant. For example the CO2 -Kon centration, which also affects the refractive index n. It goes without saying that if the corresponding models are available, other climatic factors, such as the CO2 concentration or other gases, can also be included in the correction.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich bei den Mikrowellen-Signalen um periodisch ausgesendete Signal-Pulse. Bei dieser Signal-Form, die auch unter dem Begriff Pulsradar bekannt ist, werden die Signal-Pulse, die eine Sendefrequenz im Mikrowellenbereich aufweisen, mit einer vorbestimmten Wiederholfrequenz ausgestrahlt. Über die Laufzeit (t) des an der Oberfläche des Füllstandes reflektierten Signal-Pulses und der korrigierten Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) wird der Füllstand (L) ermittelt.In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the microwave signals are periodically transmitted signal pulses. With this signal form, which is also known under the term pulse radar, the signal pulses, which have a transmission frequency in the microwave range, are emitted with a predetermined repetition frequency. The level (L) is determined via the transit time (t) of the signal pulse reflected on the surface of the level and the corrected propagation speed (c).
Alternativ zu periodisch ausgesendeten Signal-Pulsen handelt es sich bei den Mikrowellen-Signalen um kontinuierliche Signale mit sich periodisch verändernder Frequenz. Diese Form ist unter dem Begriff FMCW („Frequency Modulated Continuos Wave“, zu deutsch „Frequenzmoduliertes Dauerstrichradar“) bekannt. Hier kann die Laufzeit (t) des Mikrowellen-Signals über die Frequenz-Information des reflektierten Signals ermittelt werden.As an alternative to periodically transmitted signal pulses, the microwave signals are continuous signals with a periodically changing frequency. This form is known under the term FMCW (Frequency Modulated Continuos Wave). Here the propagation time (t) of the microwave signal can be determined via the frequency information of the reflected signal.
Eine alternative Ausgestaltungsform bezüglich der Eingabe-Einheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Eingabe der klimatischen Einflussgrößen in die Eingabe-Einheit manuell erfolgt. In diesem Fall umfasst die Eingabe-Einheit ein Tastenfeld oder eine äquivalente Eingabemöglichkeit, mit der die klimatischen Einflussgrößen manuell eingegeben werden können. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Eingabe-Einheit auch ein Display oder eine grafische Anzeige umfasst, welche die getätigten Eingabe-Werte zumindest temporär anzeigt.An alternative embodiment with regard to the input unit of the device according to the invention provides that the climatic influencing variables are entered manually into the input unit. In this case, the input unit includes a keypad or an equivalent input option with which the climatic influencing variables can be entered manually. In this case, it is advantageous if the input unit also includes a display or a graphic display, which at least temporarily shows the entered values.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Messgerät integraler Bestandteil der Vorrichtung. Somit entfällt eine separate Anordnung des Messgerätes, wodurch eine kompakte Bauform der Vorrichtung erreicht wird. Hierdurch ist zudem sichergestellt, dass die Sensoren für Druck (p), Temperatur (T) und relative Luftfeuchte (rH) automatisch in unmittelbarer Nähe zum Behälter angebracht sind.In a development of the device according to the invention, the measuring device is an integral part of the device. There is thus no need for a separate arrangement of the measuring device, as a result of which a compact design of the device is achieved. This also ensures that the sensors for pressure (p), temperature (T) and relative humidity (rH) are automatically installed in the immediate vicinity of the container.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Figur erläutert. Es zeigt:
-
1 :Eine Vorrichtung 3 zur Messung des Füllstands L eines in einemBehälter 1befindlichen Füllgutes 2 mittels Mikrowellen-Signalen.
-
1 : Adevice 3 for measuring the filling level L of a fillingmaterial 2 located in acontainer 1 by means of microwave signals.
In
Durch die Reflektion der Mikrowellen-Signale an der Oberfläche des Füllgutes 2 werden Echo-Signale erzeugt, welche von einer Empfangseinheit 7 detektiert werden. In der vorliegenden Ausführung sind die Empfangseinheit 7 sowie die Sende-Einheit 6 als in einer einzigen Antenne integriert. Die Ermittlung des Füllstandes L anhand der Laufzeitdifferenzen t zwischen Aussenden der Mikrowellen-Signale und Empfangen der Echo-Signale geschieht in einer Regel/Auswerte-Einheit 8 . Die Ermittlung erfolgt auf Basis einer korrigierten Ausbreitungsgeschwindigkeit c und unter Berücksichtigung der Gesamthöhe H des Behälters 1:
Um anhand der klimatischen Einflussgrößen die korrigierte Ausbreitungsgeschwindigkeit c zu ermitteln, ist die Regel/Auswerte-Einheit 8 mit einer Eingabe-Einheit 4 verbunden, über welche die klimatischen Einflussgrößen Druck p, Temperatur T und relative Luftfeuchte rH bereitgestellt werden. Bei dem in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Behältercontainer
- 22
- Füllgutcontents
- 33
- Vorrichtungcontraption
- 44
- Eingabe-Einheitinput unit
- 55
- Signal-Erzeugungs-Einheitsignal generation unit
- 66
- Sende-Einheitsending unit
- 77
- Empfangseinheitreceiving unit
- 88th
- Regel-/Auswerte-Einheitcontrol/evaluation unit
- 99
- Messgerätgauge
- AiHey
- Korrekturparametercorrection parameters
- cc
- Korrigierte AusbreitungsgeschwindigkeitCorrected speed of propagation
- c0c0
- Vakuumlichtgeschwindigkeitvacuum speed of light
- clk2clk2
- Abtastratesampling rate
- DiTue
- Distanzdistance
- diyou
- Referenz-Distanzreference distance
- HH
- Gesamthöhe des Behälterstotal height of the container
- LL
- Füllstandlevel
- pp
- Druckpressure
- rHrH
- Relative Luftfeuchterelative humidity
- TT
- Temperaturtemperature
- tt
- Laufzeitduration
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015106187.2A DE102015106187B4 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Device for measuring the liquid level |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015106187.2A DE102015106187B4 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Device for measuring the liquid level |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015106187A1 DE102015106187A1 (en) | 2016-10-27 |
DE102015106187B4 true DE102015106187B4 (en) | 2022-01-13 |
Family
ID=57110420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015106187.2A Active DE102015106187B4 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Device for measuring the liquid level |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015106187B4 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018119951A1 (en) * | 2018-08-16 | 2020-02-20 | Endress + Hauser Messtechnik Gmbh+Co. Kg | Procedure for determining a remaining empty volume, procedure for on-site calibration of a level measuring device and on-site calibration module |
US20230408319A1 (en) * | 2020-10-26 | 2023-12-21 | Vega Grieshaber Kg | Topology-acquiring level gauge |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050281134A1 (en) | 2004-06-17 | 2005-12-22 | Ferreira Edson L | Method and apparatus for pulse-by-pulse calibration of a pulse-echo ranging system |
DE112006002691T5 (en) | 2005-10-14 | 2008-09-04 | Rosemount Tank Radar Ab | Dual mode radar level gauge system |
US20100037673A1 (en) | 2008-08-12 | 2010-02-18 | Enraf B.V. | Apparatus and method for monitoring tanks in an inventory management system |
WO2012139852A1 (en) | 2011-04-14 | 2012-10-18 | Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg | Calibration and/or monitoring method for an fmcw radar filling level measuring device |
US20120304023A1 (en) | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Tomas Wennerberg | Method and device for providing an indication of the reliability of a process parameter value to a host system |
DE102012104926A1 (en) | 2012-06-06 | 2013-12-12 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Method for calibrating distance measuring device e.g. radar level gauge for determining liquid level in container, involves measuring distance between distance measuring device and object with respect to reflected measurement signal |
WO2015185156A1 (en) | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Vega Grieshaber Kg | Level gauge featuring propagation time correction |
EP2795268B1 (en) | 2011-12-20 | 2020-02-19 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Method and measuring device for fill level measurement |
-
2015
- 2015-04-22 DE DE102015106187.2A patent/DE102015106187B4/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050281134A1 (en) | 2004-06-17 | 2005-12-22 | Ferreira Edson L | Method and apparatus for pulse-by-pulse calibration of a pulse-echo ranging system |
DE112006002691T5 (en) | 2005-10-14 | 2008-09-04 | Rosemount Tank Radar Ab | Dual mode radar level gauge system |
US20100037673A1 (en) | 2008-08-12 | 2010-02-18 | Enraf B.V. | Apparatus and method for monitoring tanks in an inventory management system |
WO2012139852A1 (en) | 2011-04-14 | 2012-10-18 | Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg | Calibration and/or monitoring method for an fmcw radar filling level measuring device |
US20120304023A1 (en) | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Tomas Wennerberg | Method and device for providing an indication of the reliability of a process parameter value to a host system |
EP2795268B1 (en) | 2011-12-20 | 2020-02-19 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Method and measuring device for fill level measurement |
DE102012104926A1 (en) | 2012-06-06 | 2013-12-12 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Method for calibrating distance measuring device e.g. radar level gauge for determining liquid level in container, involves measuring distance between distance measuring device and object with respect to reflected measurement signal |
WO2015185156A1 (en) | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Vega Grieshaber Kg | Level gauge featuring propagation time correction |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RÜEGER, Jean M.: Refractive index formulae for radio waves. In: FIG XXII International Congress, April 19-26, 2002. 13 Seiten. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102015106187A1 (en) | 2016-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112006002691B4 (en) | System and method for two-mode radar level measurement | |
EP0489051B1 (en) | Measuring device and process for determining the level in fluid containers, preferably for tank installations. | |
DE102012003373B4 (en) | Method for monitoring and method for operating a working according to the radar principle level measuring system and corresponding level measuring system | |
EP2634541B1 (en) | Method for measuring fill levels | |
EP2527805B1 (en) | Evaluation device and method for determining a parameter for the position of a boundary area in a container | |
DE10103056A1 (en) | Quantity measuring system and probe | |
DE102007061574A1 (en) | Method for level measurement | |
DE102012107146A1 (en) | Method for determining and / or monitoring the level of a medium in a container | |
EP1839017A1 (en) | Method for checking the proper functioning of a level indicator | |
DE102010044182A1 (en) | Method for setting a measuring device | |
EP2652465B1 (en) | Determination of media characteristics during filling level measurement | |
DE102015106187B4 (en) | Device for measuring the liquid level | |
DE102011082367A1 (en) | Method for level measurement according to the transit time principle | |
EP3314210B1 (en) | Field device having a compensation circuit for eliminating environmental influences | |
DE102021126760A1 (en) | TEMPERATURE COMPENSATION FOR MAGNETOSTRICTIVE POSITION DETECTORS | |
DE10310114A1 (en) | Device and method for hydrostatic pressure determination in a high pressure container by means of ultrasonic transit time measurement | |
DE3724411C2 (en) | ||
DE102016105419B4 (en) | Method for determining a pipe inside diameter of a still pipe by a level gauge | |
EP2847554B1 (en) | Method for measuring the fluid level | |
EP3152531B1 (en) | Level gauge featuring propagation time correction | |
EP3173750B1 (en) | Fill level measuring device and method for measuring a fill level | |
DE102018119951A1 (en) | Procedure for determining a remaining empty volume, procedure for on-site calibration of a level measuring device and on-site calibration module | |
AT520557A4 (en) | Method for determining a corrected value for the viscosity-dependent speed of sound in a fluid to be examined | |
DE102020124404A1 (en) | Integrated measuring device with filling and/or point level sensor and pressure measuring cell as well as arrangement of an integrated measuring device on a container | |
DE102020116149A1 (en) | DETERMINING THE LEVEL IN A FLUID CONTAINER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ENDRESS+HAUSER SE+CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: ENDRESS + HAUSER GMBH + CO. KG, 79689 MAULBURG, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: ANDRES, ANGELIKA, DIPL.-PHYS., DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: KOSLOWSKI, CHRISTINE, DR., DE Representative=s name: KOSLOWSKI, CHRISTINE, DIPL.-CHEM. DR. RER. NAT, DE |
|
R020 | Patent grant now final |