DE102016101756A1

DE102016101756A1 - Verfahren zur Bestimmung und Anzeige der optimalen Materialstärke bei der Füllstandmessung mit Radarsensoren

Info

Publication number: DE102016101756A1
Application number: DE102016101756.6A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Skowaisa; Clemens Hengstler
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20170234716A1; US20190293472A1; CN107101695A; US10996096B2; CN107101695B; US10378948B2

Abstract

Es wird eine Messanordnung zum Messen eines Füllstandes in einem Behälter mit einem Radarfüllstandmessgerät nach dem Laufzeitprinzip beschrieben, welche eine Anpassung zum Reduzieren der von den Oberflächen der Wand des Behälters rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung aufweist sowie Verfahren zum Optimieren der Anpassung und zum Reduzieren der Störstrahlung, beispielsweise der von den Behälterwänden rückreflektierten Strahlung, wobei Anzeigeeinrichtungen anzeigen, ob eine Störstrahlung hinreichend reduziert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messanordnung mit einem Radarfüllstandmessgerät, beispielsweise nach dem Laufzeitprinzip zum Messen des Füllstands in einem Behälter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, mehrere Verfahren zum Reduzieren der von den Oberflächen einer Wand, vorzugsweise einer Kunststoffwand, rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung einer Messanordnung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 11 und 14, sowie die Verwendung einer Messanordnung zur Bestimmung des Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter nach Patentanspruchs 15.
Es wird eine Messanordnung zum Messen eines Füllstandes in einem Behälter mit einem Radarfüllstandmessgerät beschrieben, welche eine Anpassung zum Reduzieren der von den Oberflächen einer Wand des Behälters rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung aufweist sowie Verfahren zum Optimieren der Anpassung und zum Reduzieren der Störstrahlung, beispielsweise der von den Behälterwänden rückreflektierten Strahlung, wobei Anzeigeeinrichtungen anzeigen, ob eine Störstrahlung hinreichend reduziert ist.
Füllstandmessanordnungen zum Bestimmen und/oder Überwachen eines Füllstandes in einem Behälter sind in verschiedener Ausgestaltung bekannt. Radarfüllstandmessvorrichtungen, beispielsweise nach dem Laufzeitprinzip arbeitende Füllstandmessgeräte, emittieren die elektromagnetische Strahlungspulse einer bestimmten Wellenlänge und detektieren dann den zeitlichen Verlauf der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung als Echokurve. Dabei werden nicht nur Reflexionen an der Oberfläche der zu messenden Flüssigkeit detektiert, sondern auch eine Vielzahl von Störreflexionen, wie beispielsweise Reflexionen an den Behälterwandungen der Behälter, in welchen die zu detektierende Flüssigkeit aufbewahrt wird, Reflexionen am Behälterboden oder auch Reflexionen am Behälterdeckel. Die Reflexionen ergeben in der Summe ein Signal, das zeitabhängig gemessen wird und als zeitabhängige Echokurve mit meist mehreren Maxima detektiert und dargestellt wird. Aus dem Verlauf dieser Echokurve soll dann die Füllhöhe der in dem Behälter befindlicher Flüssigkeit bestimmt werden.
Beim FMCW-Radar (Frequency Modulated Continuous Wave) wird ein Hochfrequenz-Signal verwendet, bei dem während der Messung die Sendefrequenz geändert wird, beispielsweise linear ansteigt. Die Frequenzänderung beträgt dabei meist bis etwa 10 Prozent der Sendefrequenz des Hochfrequenzsignals. Das Signal wird ausgesendet, an der Oberfläche des Füllguts reflektiert und zeitverzögert empfangen. Aus der aktuellen Sendefrequenz und Empfangsfrequenz wird zur weiteren Signalverarbeitung die Differenz ∆f gebildet. Sie ist direkt proportional zum Abstand, d.h. eine große gemessene Frequenzdifferenz bedeutet einen großen Abstand und umgekehrt. Diese Frequenzdifferenz wird dann über eine Fourier-Transformation in ein Frequenzspektrum umgewandelt und dann der Produktabstand errechnet. Der Füllstand ergibt sich aus der Differenz von Füllhöhe und Abstand.
Besonders störend erweisen sich bei Radarfüllstandmessvorrichtungen meist die Reflexionen am Behälterdeckel, der, sofern er zwischen dem Füllstandmessgerät und dem Füllgut angordnet ist, von der eindringenden elektromagnetischen Strahlung durchdringbar sein muss, und folglich aus einem für den eindringenden elektromagnetischen Strahlungspuls durchlässigen Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, besteht, oder zumindest ein Fenster aufweisen muss, durch das der elektromagnetische Strahlungspuls, der von dem Radarfüllstandmessgerät emittiert wird, in das Innere des Behälters dringen kann.
Die Störreflexionen, insbesondere die Störreflexionen am Behälterdeckel haben dabei zur Folge, dass die zu bestimmende Füllhöhe der Flüssigkeit oder des Schüttguts, das sich in dem Behälter befindet, nicht exakt bestimmt wird, was zu einer störreflexionsbedingten, fehlerbehafteten Messung führt. Die Störreflexionen sind daher zu minimieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Messanordnung bereitzustellen, die eine Anpassung aufweist, mit welcher die von den Oberflächen des Behälterdeckels, und/oder von den Oberflächen einer zwischen dem Füllgut und dem Radarmessgerät angeordneten Wand, rückreflektierten elektromagnetischen Wellen reduziert, sodass die zu messende Füllhöhe der Flüssigkeit, die sich in dem Behälter befindet oder des Schüttguts, das sich in dem Behälter befindet, exakter bestimmt werden kann. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zum Reduzieren der von den Oberflächen des Behälterdeckels und/oder der Wand rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Messanordnung nach Anspruch 1, sowie durch Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 14. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die erfindungsgemäße Messanordnung weist einen Behälter auf, dessen Innenraum mit einem Füllgut befüllbar ist, ein außerhalb des Behälters angeordnetes und auf den Innenraum des Behälters gerichtetes, als Radarfüllstandmessgerät, vorzugsweise nach dem Laufzeitprinzip, ausgebildetes Radarmessgerät, das elektromagnetische Strahlungspulse und/oder elektromagnetische Wellen wenigstens einer Wellenlänge emittieren und den, vorzugsweise zeitlichen, Verlauf der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung der wenigstens einen Wellenlänge als Echokurve detektieren kann, eine zwischen dem Innenraum des Behälters und dem Radarmessgerät angeordnete Wand, beispielsweise in Form eines Kunststoffdeckels, die für elektromagnetische Strahlung der wenigstens einen Wellenlänge zumindest teildurchlässig ist, eine Erfassungseinheit zum, vorzugsweise zeitabhängigen, Erfassen der Echokurve, sowie eine Anpassung zum Reduzieren der von den Oberflächen der Wand rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung. Erfindungsgemäß weist die Anpassung wenigstens eine, vorzugsweise selbstklebende und/oder auf der Wand haftende, für elektromagnetische Strahlung der wenigstens einen Wellenlänge zumindest teildurchlässige Kunststofffolie oder Kunststoffplatte auf, die an der Wand so haftet und/oder auf die Wand so aufgeklebt ist, und/oder auf der Wand so aufliegt, dass die von dem Radarfüllstandmessgerät emittierten elektromagnetischen Strahlungspulse die wenigstens eine Kunststofffolie oder Kunststoffplatte durchdringen. Die Kunststofffolie oder die Kunststoffplatte kann auch auf der Wand einfach nur aufliegen. Die Wand ist vorzugsweise eine Kunststoffwand. In dieser Anmeldung sollen Kunststoffplatten ebenfalls als Kunststofffolien bezeichnet werden.
Dadurch, dass die Anpassung wenigstens eine selbstklebende und/oder auf der Wand haftende, für elektromagnetische Strahlung der wenigstens einen Wellenlänge zumindest teildurchlässige Kunststofffolie aufweist, kann bei geeigneter Dicke und bei angepasster Dielektrizitätskonstante der wenigstens einen Kunststofffolie erreicht werden, dass die Störreflexionen an den Oberflächen der Wand beziehungsweise der Kunststofffolien sich zumindest teilweise so kompensieren, dass die Störreflexionen vermindert werden.
Die Anpassung kann auch mehrere, vorzugsweise zwei, drei, vier oder fünf schichtweise aufeinander geklebte und/oder aufeinander haftende Kunststofffolien aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kunststofffolien etwa gleiche Dicken auf. Sie können aus dem gleichen Material bestehen, beispielsweise aus dem Material, aus dem die Wand besteht. Dieses Material ist vorzugsweise an die Dielektrizitätskonstante der Wand angepasst. Durch die Verwendung mehrerer aufeinander geklebter und/oder aufeinander haftender Kunststofffolien mit gleichen Dicken und gleichen Dielektrizitätskonstanten ist es leichter möglich, in einem schrittweise durchgeführten Verfahren eine optimale Schichtdicke zu erreichen, bei welcher die von den Oberflächen der Kunststofffolien und den Oberflächen der Wand rückreflektierte elektromagnetische Strahlung minimiert ist.
Der Behälter besteht vorzugsweise aus Kunststoff und/oder er weist zumindest einen Behälterdeckel auf, der aus Kunststoff besteht, und durch den hindurch die Füllhöhe in dem Behälter bestimmt wird.
Die Störreflexionen von den Oberflächen der Fenstermaterialien des Behälterdeckels oder von den Oberflächen des Behälterdeckels, die von der vom Radarmessgerät emittierten elektromagnetischen Strahlung durchdrungen werden, oder von Kunststoffbehältern, bei denen ein Radarsensor zur Füllstandmessung eingesetzt wird, werden somit durch reflexionsvermindernde Schichten, deren Dicken kontinuierlich oder in bestimmten Stufen verändert werden können, reduziert. Die Schichten sind vorzugsweise aus demselben Material wie das zu durchstrahlende Medium und/oder weisen eine ähnliche Dielektrizitätskonstante auf. Durch eine Gesamtdicke, die der halben Wellenlänge oder einem Vielfachen davon in dem zu durchstrahlenden Material entspricht, wird eine destruktive Interferenz, also eine Auslöschung der Reflexion des Signaleintritts und des Signalaustritts erreicht. Zwar kann in der Praxis die Dicke nur annähernd angepasst werden, da zur Messung eine bestimmte Bandbreite der Sendefrequenz erforderlich ist, trotzdem lässt sich durch diese Art der Anpassung die Reflexion jedoch erheblich reduzieren.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Möglichkeit einer Visualisierung dieser Störreflexionen durch eine Anzeige, vorzugsweise im Sensor. Diese Visualisierung kann entweder durch die grafische Darstellung der Echokurve und deren visueller Beurteilung oder durch eine analoge oder digitale Information über die Reflexionsstärke der Störreflexion erfolgen. Anhand der Anzeige ist dann eine Anpassung der reflexionsmindernden Schicht möglich. Zur Anzeige der Reflexionsstärke der Störreflexion kann dabei beispielsweise eine analoge oder digitale Anzeige dienen. Es ist jedoch auch möglich, anhand einer einfachen Ampelanzeige zu visualisieren, wie gut eine Anpassung erfolgt ist. So kann beispielsweise eine rote Leuchtanzeige eine schlechte Anpassung signalisieren, eine gelbe Leuchtanzeige eine mäßige Anpassung und eine grüne Anzeige eine gute Anpassung visualisieren.
Die Erfassungseinheit kann beispielsweise einen Speicher aufweisen, in dem zumindest der Teil der Echokurve zeitabhängig abgespeichert wird, der die an den Oberflächen der Anpassung und der Wand reflektierte elektromagnetische Strahlung aufweist.
Um die zu minimierenden störenden Reflexionen zu bestimmen, wird bevorzugt ein Zeitraum bestimmt, in welchem die Echokurve zumindest einen Teil der von den Oberflächen der Wand rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.
Die Erfassungseinheit kann einen Komparator aufweisen, der die Messwerte der Echokurve in dem bestimmten Zeitraum mit entsprechenden Werten einer vorgegebenen Referenzkurve vergleicht. Liegen dann beispielsweise alle Messwerte der Echokurve in diesem bestimmten Zeitraum unter den entsprechenden Werten der vorgegebenen Referenzkurve, kann der Komparator beispielsweise ein OK-Signal an eine Anzeigeeinrichtung weiterleiten. Die Anzeigeeinrichtung zeigt dann an, dass die störenden Reflexionen hinreichend minimiert sind.
Die Erfassungseinheit kann auch eine Auswerteinheit aufweisen, welche aus dem Verlauf der Echokurve in dem bestimmten Zeitraum einen Energiewert ermittelt, beispielsweise durch Aufsummieren der in dem Zeitraum detektierten Einzelwerte, und einem Komparator zuführt, der diesen Energiewert mit einem vorgegebenen Referenzwert vergleicht. Auch in diesem Falle kann der Komparator beispielsweise ein OK-Signal an eine Anzeigeeinrichtung übermitteln, wenn der Referenzwert beispielsweise größer oder gleich dem von der Auswerteinheit ermittelten Wert ist.
Die Anzeigeeinrichtung kann ein optisches und/oder ein akustisches Anzeigeelement sein, wobei die Anzeigeeinrichtung vorzugsweise als LED oder als elektronische Anzeige ausgebildet ist.
Mit einer derartigen Messanordnung kann ein Verfahren zum Reduzieren der von den Oberflächen einer Wand und von den Oberflächen einer auf einer Oberfläche dieser Wand haftenden und/oder geklebten Anpassung rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung durchgeführt werden.
Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Kunststofffolie auf die Wand aufgelegt und/oder aufgeklebt, auf die das Radarfüllstandmessgerät gerichtet ist. Dann wird der Innenraum des Behälters durch die Kunststofffolie und durch diese Wand hindurch mit einem von dem Radarfüllstandmessgerät emittierten elektromagnetischen Strahlungspuls bestrahlt und die Intensität der in das Radarfüllstandmessgerät rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung als Echokurve aufgezeichnet.
Nun wird ein Zeitraum der Echokurve bestimmt, in welchem die Echokurve zumindest einen Teil der an den Oberflächen der Wand und der Kunststofffolie rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung aufweist und der Energiewert des in diesem Zeitraum detektierten Strahlungspulses aus der in diesem Zeitraum aufgezeichneten Intensität der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung ermittelt. Dieser Energiewert wird vorzugsweise abgespeichert.
Im Anschluss daran wird eine weitere Kunststofffolie auf die bereits aufgelegte und/oder aufgeklebte Kunststofffolie aufgelegt und/oder aufgeklebt und der Innenraum des Behälters erneut durch die Kunststofffolie mit einem von dem Radarfüllstandmessgerät emittierten elektromagnetischen Strahlungspuls erneut bestrahlt. Die aus diesem Strahlungspuls resultierende Echokurve wird ebenfalls detektiert und aufgezeichnet. Dann wird der Energiewert des in dem bereits bestimmten Zeitraum erneut detektierten Strahlungspulses ermittelt und vorzugsweise ebenfalls abgespeichert.
Ist der zuletzt ermittelte Energiewert kleiner als der vorher ermittelte Energiewert, wird eine weitere Kunststofffolie auf die Oberfläche der obersten Kunststofffolie aufgelegt und/oder aufgeklebt, und nach erneutem Bestrahlen des Innenraumes des Behälters durch die weitere Kunststofffolie hindurch mit einem von dem Radarfüllstandmessgerät emittierten elektromagnetischen Strahlungspuls, die Echokurve aufgezeichnet und der Energiewert des in dem bestimmten Zeitraum detektierten Strahlungspulses ermittelt.
Ist der zuletzt ermittelte Energiewert hingegen größer oder gleich dem vorher ermittelten Energiewert, kann, beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung, dem Benutzer signalisiert werden, dass der zuletzt ermittelte Energiewert größer oder gleich ist, als der vorher ermittelte Energiewert, wodurch der Benutzer darauf hingewiesen wird, dass die optimale Anzahl von übereinander haftenden und/oder geklebten Anzahl von Kunststofffolien nun erreicht oder überschritten ist. Der zuletzt ermittelte Energiewert wird in einem Speicher abgespeichert.
Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, die Störreflexionen schrittweise zu minimieren und die auf einer Wand haftende und/oder geklebte Anpassung der Messanordnung schrittweise zu optimieren.
Zum Vergleich kann ein über dem kleinsten ermittelten Energiewert liegender Referenzwert bestimmt werden und in einem weiteren Speicher der Messanordnung abgespeichert werden, wobei der Referenzwert vorzugsweise zwischen dem kleinsten ermittelten Energiewert und dem zweitkleinsten ermittelten Energiewert gewählt wird, sodass ein Komparator den in dem bestimmten Zeitraum ermittelten Energiewert mit dem vorgegebenen Referenzwert vergleichen kann und an eine Anzeigeeinrichtung ein OK-Signal übermitteln kann, wenn der vorgegebene Referenzwert höher ist als der in dem bestimmten Zeitraum ermittelte Energiewert.
Auf diese Weise kann die Füllhöhe eines in dem Innenraum des Behälters bis zu einer Füllhöhe gefüllten Schüttgutes oder einer in dem Innenraum des Behälters bis zu einem Füllstand gefüllten Flüssigkeit exakter bestimmt werden, da der der Füllhöhe entsprechende Maximalwert in der Echokurve bei geringeren Störreflexionen am Behälterdeckel, die benachbart zu dem Füllhöhenmaximum ebenfalls Maxima in der Echokurve ausbilden, weniger verschoben wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem letzten Verfahrensschritt die zuletzt aufgelegte und/oder aufgeklebte Kunststofffolie wieder entfernt.
Die beschriebene Messanordnung kann dazu verwendet werden, den Füllstand eines Füllgutes in einem Behälter zu bestimmen. Die Anpassung weist dabei vorzugsweise so viele aufeinander angeordnete Kunststofffolien gleicher Dicken und gleicher Materialbeschaffenheit auf, dass die von den Oberflächen der Wand und der Kunststofffolien rückreflektierte Energie einen Minimalwert annimmt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das beschriebene Verfahren entsprechend abzuwandeln und anstatt Energiewerte in dem bestimmten Zeitraum aus der Echokurve zu ermitteln, die Werte der Echokurve direkt zu nehmen und einzeln mit den Werten einer entsprechenden Referenzkurve zu vergleichen. Sind in diesem Fall die zuletzt aufgezeichneten Intensitätswerte der Echokurve in dem bestimmten Zeitraum kleiner oder gleich den Intensitätswerten einer entsprechenden Referenzkurve, so kann ein OK-Signal an eine Anzeigeeinrichtung übermittelt werden.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Reduzieren der von den Oberflächen einer Wand und von den Oberflächen einer auf einer Oberfläche der Wand haftenden und/oder geklebten Anpassung rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung einer Messanordnung sieht vor, dass nacheinander die folgenden Schritte durchgeführt werden:
Zunächst wird eine Kunststofffolie auf die Wand aufgelegt und/oder aufgeklebt. Anschließend wird der Innenraum des Behälters durch die Kunststofffolie mit einem von dem Radarfüllstandmessgerät emittierten elektromagnetischen Strahlungspuls bestrahlt.
Die Intensität der in das Radarfüllstandmessgerät rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung wird als Echokurve zeitabhängig aufgezeichnet und es wird ein Zeitraum der Echokurve bestimmt, in welchem die Echokurve zumindest einen Teil der an den Oberflächen der Wand und der Kunststofffolie rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.
Im Anschluss daran wird der Energiewert des in dem bestimmten Zeitraum detektierten Strahlungspulses aus der in diesem Zeitraum aufgezeichneten detektierten Intensität der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung ermittelt und dieser Energiewert mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen.
Ist der zuletzt ermittelte Energiewert größer als der Referenzwert, wird eine weitere Kunststofffolie auf die Kunststofffolie aufgelegt und/oder aufgeklebt und der Energiewert des in dem bestimmten Zeitraum detektierten Strahlungspulses aus der in dem Zeitraum aufgezeichneten Intensität der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung erneut ermittelt und erneut mit dem vorgegebenen Referenzwert verglichen.
Ist hingegen der vorgegebene Referenzwert höher als der in dem bestimmten Zeitraum ermittelte Energiewert, so wird ein OK-Signal an eine Anzeigeeinrichtung übermittelt, sodass damit angezeigt wird, dass die Messanordnung nun zur Bestimmung des Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter verwendet werden kann.
Die in der nachfolgenden Beschreibung verwendeten Bezeichnungen wie „oben“, „unten“, „links“ und „rechts“ und ähnliches beziehen sich auf Ausführungsbeispiele und sollen in keiner Weise einschränkend sein, auch dann nicht, wenn sie sich auf bevorzugte Ausführungsformen beziehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Messanordnung,
2 Echokurven ohne und mit optimierter Anpassung,
3 ein erstes Beispiel für eine Erfassungseinheit der erfindungsgemäßen Messanordnung,
4 ein zweites Beispiel für eine Erfassungseinheit der erfindungsgemäßen Messanordnung.
1 zeigt den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Messanordnung 1. In den Innenraum 2 eines Behälters 4 ist ein Füllgut 6 bis zu einem Füllstand 8 aufgefüllt. Auf dem Behälter 4 ist eine Wand 10 als Deckel angeordnet, durch welche der Füllstand 8 des Füllgutes 6 mit einem Radarfüllstandmessgerät 12 gemessen wird. Auf der äußeren Oberfläche der Wand 10 ist eine Anpassung 14 aufgeklebt, die aus mehreren Schichten übereinander geklebter Kunststofffolien 16 besteht, welche für die Wellenlängen der von dem Radarfüllstandmessgerät 12, beziehungsweise dem Radarmessgerät 12, emittierten Strahlungspulse zumindest teildurchlässig sind. Von der Oberfläche 8 des Füllgutes 6 wird ein Teil der von dem Radarmessgerät 12 emittierten gepulsten Strahlung, der durch die Anpassung 14 und die Wand 10 in den Innenraum 2 des Behälters 4 dringt, an das Radarfüllstandmessgerät 12 zurückreflektiert. Ein Teil der von den Oberflächen der Wand 10 und den Oberflächen der Anpassung 14 zurückreflektierten elektromagnetischen Strahlung trifft ebenfalls auf das Radarmessgerät 12 und wird dort als Störreflexion 18 detektiert.
2 zeigt die von dem Radarfüllstandmessgerät 12 detektierten Echokurven 20 auf einer Zeitachse 22 als Funktion der Intensität auf einer Intensitätsachse 24. In der 2 sind zwei Echokurven 20 dargestellt, wobei die gestrichelte Kurve die Echokurve 20 ohne Anpassung, also ohne Kunststofffolien 16 zeigt, und die durchgezogene Kurve die Echokurve 20 mit Anpassung zeigt. Die Störreflexionen 18 der Echokurven 20 sind in einem Zeitfenster 26 jeweils als Maxima ausgebildet. Ein weiteres Maximum 28 zeigt die Höhe des Füllstandes 8 des Füllgutes 6 an.
3 zeigt ein erstes Beispiel für eine Erfassungseinheit 30, mit der das von einem Detektor 32 des Radarfüllstandmessgerätes 12 detektierte Strahlungssignal weiterverarbeitet wird. Das von dem Detektor 32 detektierte Signal wird in einem Speicher 34 zeitabhängig als Echokurve 20 abgespeichert. In einem weiteren Speicher 36 der Erfassungseinheit 30 wird eine entsprechende Referenzkurve abgespeichert, deren Werte einzeln mit den entsprechenden Werten der Echokurve im Speicher 34 mittels eines Komparators 38 verglichen werden.
Liegen die Werte der Echokurve 20 in dem Speicher 34 in dem Zeitfenster 26 unterhalb den entsprechenden Werten der Referenzkurve in Speicher 36, so wird von dem Komparator 38 ein OK-Signal 40 an eine Anzeigeeinrichtung 42 übermittelt, sodass der Benutzer der Messanordnung 1 weiß, dass die Störreflexionen 18 nun hinreichend reduziert sind und die Messanordnung 1 zum Messen des Füllstandes 8 in dem Behälter 4 verwendet werden kann.
Liegt zumindest ein Teil der Werte der Echokurve 20 in dem ausgewählten Zeitfenster 26 über den entsprechenden Werten der Referenzkurve, so wird kein OK-Signal 40 an die Anzeigeeinrichtung 42 übermittelt, und der Benutzer weiß, dass die Störreflexionen 18 der Messanordnung 1 noch nicht hinreichend minimiert worden sind, und kann durch weiteres Auflegen oder Aufkleben von Kunststofffolien 16 die Messanordnung weiter optimieren.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Erfassungseinheit der Messanordnung 1 ist in 4 dargestellt. Die von dem Detektor 32 ermittelten reflektierten Werte der elektromagnetischen Strahlung werden als Echokurve 20 in dem Speicher 34 abgespeichert. Aus den in dem Zeitfenster 26 gemessenen Werten der Echokurve 20 wird ein Energiewert 44 in einer Auswerteinheit 46, beispielsweise durch Aufsummieren der in dem bestimmten Zeitraum 26 ermittelten Messwerte der Echokurve 20 bestimmt und in dem Komparator 38 mit einem Referenzwert 48 verglichen.
Ist der Referenzwert 48 kleiner als der Energiewert 44, so wird von dem Komparator 38 ein OK-Signal 40 an die Anzeigeeinrichtung 42 übermittelt, sodass der Benutzer der Messanordnung 1 weiß, dass die Störreflexionen 18 nun hinreichend reduziert sind und die Messanordnung 1 zum hinreichend exakten Messen des Füllstandes 8 verwendet werden kann. Wird bei der Messung des Füllstandes 8 kein OK-Signal 40 an die Anzeigeeinrichtung 42 übermittelt, weiß der Bediener der Messanordnung 1, dass die Anpassung 14 noch nicht optimiert ist und kann so beispielsweise durch Aufkleben weiterer Kunststofffolien 16 auf die Anpassung 14 die Messanordnung weiter optimieren.
Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, ohne auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele sind frei mit funktionell gleich wirkenden Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombinierbar oder beliebig austauschbar, sofern der Erfindungsgedanke dabei erhalten bleibt. So können beispielsweise Elemente des ersten Ausführungsbeispiels aus 3 mit Elementen des zweiten Ausführungsbeispiels aus 4 derart kombiniert werden, dass der Komparator 38 ein OK-Signal 40 nur dann an die Anzeigeeinrichtung 42 gibt, wenn sowohl die ausgewerteten Energiewerte unterhalb des Referenzwertes liegen als auch die in dem Zeitfenster 26 ermittelten Werte der Echokurve 34 unter den entsprechenden Werten der Referenzkurve, die in dem Speicher 36 abgespeichert ist, liegen. Auch ist es möglich, mit einer ersten Anzeigeeinrichtung anzuzeigen, dass die ausgewerteten Energiewerte unterhalb eines Referenzwerts liegen und mit einer zweiten Anzeigeeinrichtung anzuzeigen, dass zumindest ein Teil der Werte der Echokurve 20 in dem ausgewählten Zeitfenster 26 unter den entsprechenden Werten der Referenzkurve liegt. Eine weitere Anzeigeeinrichtung könnte beispielsweise anzeigen, dass alle Werte der Echokurve 20 in dem ausgewählten Zeitfenster 26 unter den entsprechenden Werten der Referenzkurve liegen. Die Qualität der Anpassung kann beispielsweise durch eine einfache Ampelanzeige visualisiert werden, bei der z.B. ein rotes Licht anzeigt, dass nur wenige oder keines der Kriterien für eine gute Anpassung erfüllt ist, ein gelbes Licht anzeigt, dass zumindest einige der Kriterien für eine gute Anpassung erfüllt sind, und ein grünes Licht anzeigt, dass alle oder nahezu alle Kriterien für eine gute Anpassung erfüllt sind, wobei Kriterien beispielsweise der in dem Zeitfenster 26 ermittelte Energiewert 44 oder die einzelnen Werte der in dem Zeitfenster 26 detektierten Intensitäten, verglichen mit den entsprechenden Intensitäten einer Referenzkurve sein können.
Bezugszeichenliste

1: Messanordnung
2: Innenraum
4: Behälter
6: Füllgut
8: Füllstand
10: Wand, Behälterdeckel, Kunststofffenster, Kunststoffwand
12: Radarmessgerät, Radarfüllstandmessgerät
14: Anpassung
16: Kunststofffolie
18: Störreflexion
20: Echokurve
22: Zeitachse
24: Intensitätsachse
26: Zeitfenster, bestimmter Zeitraum
28: Reflexionsmaximum Füllstand
30: Erfassungseinheit
32: Detektor
34: Speicher Echokurve
36: Speicher Referenzkurve
38: Komparator
40: OK-Signal
42: Anzeigeeinrichtung
44: Energiewert
46: Auswerteinheit
48: Referenzwert

Claims

Messanordnung (1) aufweisend – einen Behälter (4) dessen Innenraum (2), mit einem Füllgut (6) befüllbar ist, – ein außerhalb des Behälters (4) angeordnetes und auf den Innenraum (2) des Behälters (4) gerichtetes, als Radarfüllstandmessgerät ausgebildetes Radarmessgerät (12), das elektromagnetische Wellen wenigstens einer Wellenlänge emittieren und den Verlauf der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung der wenigstens einen Wellenlänge als Echokurve detektieren kann, – eine zwischen dem Innenraum (2) des Behälters (4) und dem Radarmessgerät (12) angeordnete Wand (10), die für elektromagnetische Strahlung der wenigstens einen Wellenlänge zumindest teildurchlässig ist, – eine Erfassungseinheit (30) zum Erfassen der Echokurve, – eine Anpassung (14) zum Reduzieren der von den Oberflächen der Wand (10) rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung (14) wenigstens eine selbstklebende, und/oder auf der Wand (10) haftende, und/oder auf der Wand liegende, für elektromagnetische Strahlung der wenigstens einen Wellenlänge zumindest teildurchlässige Kunststofffolie (16) und/oder Kunststoffplatte aufweist, die an der Wand (10) so haftet und/oder auf die Wand (10) so aufgeklebt ist, dass die von dem Radarfüllstandmessgerät (12) emittierten elektromagnetischen Strahlungspulse die wenigstens eine Kunststofffolie (16) durchdringen.
Messanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (30) einen Speicher (34) aufweist, in dem zumindest der Teil der Echokurve, der die an den Oberflächen der Anpassung (14) und der Wand (10) reflektierte elektromagnetische Strahlung aufweist, zeitabhängig abspeicherbar ist.
Messanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitraum (26) bestimmt ist, in welchem die Echokurve (20) zumindest einen Teil der von den Oberflächen der Wand (10) rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.
Messanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (30) einen Komparator (38) aufweist, der die Messwerte der Echokurve (20) in dem bestimmten Zeitraum mit entsprechenden Werten einer vorgegebenen Referenzkurve (36) vergleicht.
Messanordnung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (30) eine Auswerteinheit (46) aufweist, welche aus dem Verlauf der Echokurve in dem bestimmten Zeitraum einen Energiewert ermittelt und einem Komparator (38) zuführt, der den Energiewert mit einem vorgegebenen Referenzwert (48) vergleicht.
Messanordnung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (30) ein OK-Signal an eine Anzeigeeinrichtung (42) übermittelt, wenn der vorgegebene Referenzwert (48) höher ist, als der in dem bestimmten Zeitraum (26) ermittelte Energiewert, und/oder wenn die Messwerte der Echokurve (20) in dem Zeitraum unterhalb der den jeweiligen Messwerten entsprechenden Werten der Referenzkurve (36) liegen.
Messanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (42) ein optisches und/oder ein akustisches Anzeigeelement ist, wobei die Anzeigeeinrichtung (42) vorzugsweise als LED oder als elektronische Anzeige ausgebildet ist.
Messanordnung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung (14) mehrere, vorzugsweise zwei, drei, vier oder fünf schichtweise aufeinander geklebte und/oder aufeinander haftende Kunststofffolien (16) aufweist.
Messanordnung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolien (16) etwa gleiche Dicken aufweisen.
Messanordnung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolien (16) aus dem gleichen Material bestehen, wobei das Material vorzugsweise an die Dielektrizitätskonstante der Wand (10) angepasst ist.
Verfahren zum Reduzieren der von den Oberflächen einer Wand (10) und von den Oberflächen einer auf einer Oberfläche der Wand haftenden und/oder geklebten Anpassung (14) rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung einer Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte zeitlich nacheinander durchgeführt werden: a) Auflegen und/oder Aufkleben einer Kunststofffolie (16) auf die Wand (10), b) Bestrahlen des Innenraums des vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Behälters (4) durch die Kunststofffolie (16) mit einem von dem Radarfüllstandmessgerät (12) emittierten elektromagnetischen Strahlungspuls und zeitabhängiges Aufzeichnen der Intensität der in das Radarfüllstandmessgerät (12) rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung als Echokurve (20), c) Bestimmen eines Zeitraums (26) der Echokurve (20), in welchem die Echokurve (20) zumindest einen Teil der an den Oberflächen der Wand (10) und der Kunststofffolie (16) rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung aufweist und Ermitteln des Energiewerts des in dem Zeitraum (26) detektierten Strahlungspulses aus der in dem Zeitraum (26) aufgezeichneten Intensität der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung, d) Auflegen und/oder Aufkleben einer weiteren Kunststofffolie (16) auf die bereits aufgelegte und/oder aufgeklebte Kunststofffolie (16), e) Erneutes Bestrahlen des Innenraums (2) des Behälters (4) durch die Kunststofffolie (16) mit einem von dem Radarfüllstandmessgerät (12) emittierten elektromagnetischen Strahlungspuls, Aufzeichnen der Echokurve (20) und Ermitteln des Energiewerts des in dem Zeitraum (26) detektierten Strahlungspulses, f) Auflegen und/oder Aufkleben einer weiteren Kunststofffolie (16) auf die Kunststofffolie und anschließendes Durchführen von Schritt e), wenn der zuletzt ermittelte Energiewert kleiner ist, als der vorher ermittelte Energiewert, g) Abspeichern des zuletzt ermittelten Energiewerts in einem Speicher (34), wenn der zuletzt ermittelte Energiewert größer oder gleich dem vorher ermittelten Energiewert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein über dem kleinsten ermittelten Energiewert liegender Referenzwert (48) bestimmt wird und in einem weiteren Speicher (36) der Messanordnung (1) abgespeichert wird, wobei der Referenzwert (48) vorzugsweise zwischen dem kleinsten ermittelten Energiewert und dem zweitkleinsten ermittelten Energiewert gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt g) die zuletzt aufgelegte und/oder aufgeklebte Kunststofffolie (16) wieder entfernt wird.
Verfahren zum Reduzieren der von den Oberflächen einer Wand (10) und von den Oberflächen einer auf einer Oberfläche der Wand haftenden und/oder geklebten Anpassung (14) rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung einer Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte zeitlich nacheinander durchgeführt werden: a) Auflegen und/oder Aufkleben einer Kunststofffolie (16) auf die Wand (10), b) Bestrahlen des Innenraums des Behälters (4) durch die Kunststofffolie (16) mit einem von dem Radarfüllstandmessgerät (12) emittierten elektromagnetischen Strahlungspuls c) Zeitabhängiges Aufzeichnen der Intensität der in das Radarfüllstandmessgerät (12) rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung als Echokurve (20), d) Bestimmen eines Zeitraums (26) der Echokurve (20), in welchem die Echokurve (20) zumindest einen Teil der an den Oberflächen der Wand (10) und der Kunststofffolie (16) rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung aufweist, e) Ermitteln des Energiewerts des in dem Zeitraum (26) detektierten Strahlungspulses aus der in dem Zeitraum (26) aufgezeichneten Intensität der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung und Vergleichen des ermittelten Energiewertes mit einem vorgegebenen Referenzwert, f) Auflegen und/oder Aufkleben einer weiteren Kunststofffolie (16) auf die Kunststofffolie und anschließendes Durchführen von Schritt e), wenn der zuletzt ermittelte Energiewert größer ist, als der Referenzwert, g) Übermitteln eines OK-Signals an eine Anzeigeeinrichtung (42), wenn der vorgegebene Referenzwert (48) höher ist als der in dem bestimmten Zeitraum (26) ermittelte Energiewert.
Verwendung einer Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Bestimmung des Füllstands (8) eines Füllguts (6) in dem Behälter (4).