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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung mit einem kapazitiven und/oder konduktiven Sensor, einer Signalerzeugungseinheit und mit einer Steuereinheit, eine Verwendung einer Sensorvorrichtung, ein Verfahren zur Bestimmung eines Füll- oder Grenzstands, zur Erkennung des Typs eines Füllmediums und/oder zur Bestimmung der Dicke einer Anhaftung an der Sensorvorrichtung, ein Programmelement und ein/oder mehrere computerlesbare Medien.
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Hintergrund
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In der Prozess- und Fabrikautomation werden zur Überwachung und zur Steuerung von Prozessen, elektronische Sensoren eingesetzt, welche gemäß einem kapazitiven und/oder konduktiven Messprinzip arbeiten. Solche Sensoren können beispielsweise zur Bestimmung von Füllständen, Grenzständen, der Anhaftungsstärke oder des Typs des Füllmediums oder zur Überwachung von anderen Prozessparametern eingesetzt werden.
Das Messergebnis derartiger Sensoren kann durch Störeinflüsse an Genauigkeit verlieren.
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Zusammenfassung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Störfestigkeit und Messgenauigkeit von kapazitiven und/oder konduktiven Sensoren weiter zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung mit einem kapazitiven und/oder einem konduktiven Sensor, der zum kapazitiven und/oder konduktiven Messen eines Füll- oder Grenzstands, zur Erkennung des Typs eines Füllmediums und/oder zur Bestimmung der Dicke einer Anhaftung an der Sensorvorrichtung, eingerichtet ist.
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Die Sensorvorrichtung weist eine Signalerzeugungseinheit auf, welche zur Beaufschlagung einer Messstrecke des Sensors mit einem Anregungssignal eingerichtet ist. Das Anregungssignal liegt in einem definierten, in N Abschnitte unterteilten, Frequenzband. Die Signalerzeugungseinheit kann beispielweise als Voltage Controlled Oscillator (VCO) oder als ein Direct-Digital-Synthesis-Baustein (DDS) ausgeführt sein.
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Ferner weist die Sensorvorrichtung eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, ein Muster für das Wechseln der Frequenz des Anregungssignals, der Stromstärke des Anregungssignals und/oder der Spannung des Anregungssignals zu wählen. Unter „Auswählen eines Musters“ ist zu verstehen, dass die Steuereinheit, beispielsweise nach einem entsprechenden Benutzerbefehl oder selbstständig, einen vorher einprogrammierten Algorithmus ausführt, welcher z.B. ein zufälliges, ein quasizufälliges oder ein bestimmtes Muster generiert. Auch ist es möglich, dass das Muster von einer externen Steuereinheit generiert und dann an die Sensorvorrichtung übertragen wird.
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Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet einer Signalerzeugungseinheit einen Befehl zum Erzeugen des Anregungssignals mit einer Frequenz, die in einem ersten Abschnitt des Frequenzbandes liegt, zu geben. Die Steuereinheit ist weiterhin dazu eingerichtet, ein entsprechendes Messsignal zu erfassen. Ferner ist die Steuereinheit eingerichtet, den Abschnitt des Frequenzbandes, in dem die Anregungsfrequenz des Anregungssignals liegt, die Stromstärke des Anregungssignals und/oder die Spannung des Anregungssignals nach der Erfassung des Messsignals entsprechend dem gewählten Muster zu wechseln. Die Steuereinheit ist eingerichtet einer Signalerzeugungseinheit einen Befehl zum Erzeugen eines weiteren Anregungssignals, zu geben. Die Steuereinheit ist eingerichtet ein weiteres Anregungssignal zu erfassen. Die Steuereinheit ist eingerichtet ein Messergebnis aus den erfassten Messignalen zu berechnen. Die Steuereinheit kann beispielsweise als ein Analog-Digital-Converter (ADC) ausgeführt sein. Dadurch kann das Verhalten der Messstrecke gemessen und ausgewertet werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Stromstärke des Anregungssignals an die Leitfähigkeit des Mediums anzupassen, um die Genauigkeit der Messungen zu erhöhen.
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Im Fall des kapazitiven Sensors kann es alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Spannung des Anregungssignals mittels der Steuereinheit angepasst wird. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, das Wechseln des Abschnitts des Frequenzbandes, in dem die Anregungsfrequenz des Anregungssignals liegt, nach jeder Messung nach einem zufälligen, einem quasi zufälligen oder einem vorgegebenen Muster durchzuführen.
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Das Prinzip des Wechselns des Frequenzbereiches bei Emission des Signals nach einem quasi-zufälligen Muster, genannt „Frequency Hopping“ oder Frequenzsprungverfahren, wird in verschiedenen Funkstandards zur Erhöhung der Verfügbarkeit und Sicherheit eingesetzt. Beispielsweise nutzen Bluetooth oder IO-Link-Wireless Standard für industrielle Kommunikationsnetzwerke dieses Prinzip. Der Frequenzbereich des gesendeten Signals wird zwischen mehreren Unterbereichen, nach einem Quasi- Zufallsprinzip gewechselt, um so etwaigen Störungen auszuweichen und ein Abhören zu vermeiden.
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Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann das Frequency-Hopping Prinzip zur Erhöhung der Störfestigkeit und Messsicherheit im Bereich der Sensorik angewendet werden.
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Indem der Frequenzbereich, in welcher die Signalerzeugungseinheit des Sensors ein Anregungssignal erzeugt, nach jeder Messung gewechselt wird, ist die Wahrscheinlichkeit deutlich geringer, dass die Messung eines Sensors dauerhaft von Störungen beeinflusst wird. Folglich wird die Messgenauigkeit und Messsicherheit des Sensors erhöht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, die Messsignale bei der Berechnung des Messergebnisses zu mitteln.
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Sollte kein Frequency Hopping verwendet werden, könnte es sein, dass ein Sensor dauerhaft Messungen auf einer gestörten Frequenz durchführt und auch eine Mittelung der Messergebnisse, keinen positiven Effekt hätte.
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Wenn bei jeder Messung nach einem beispielweise zufälligen oder einem quasi zufälligen Muster der Frequenzbereich des Sensors gewechselt wird, wird mit einer hohen Wahrscheinlichkeit eine unterschiedliche Anregungsfrequenz bei jeder Messung verwendet. Mehrere Messungen werden anschließend von der Steuereinheit des Sensors gemittelt und das Messergebnis zur Verfügung gestellt.
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In dem Fall, dass eine Anregungsfrequenz des Sensors, durch eine Störung beeinflusst ist, wird der Anteil des gestörten Signals durch die zusätzliche Messung in ungestörten Frequenzbändern und der anschließenden Mittelung der Messergebnisse deutlich reduziert.
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Bei derartigen Sensoren ist ausreichend Energie vorhanden, um mehrere Messungen durchzuführen und anschließend zu mitteln. Einen derartigen Sensor ist für ein bestimmtes Arbeitsgebiet ausgerichtet, so besteht in der Regel ein Erwartungswert an das Messergebnis.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet beim Vergleichen der Messsignale einen gestörten Abschnitt des Frequenzbandes zu identifizieren.
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Diese Ausführungsform kann beispielweise für ein System verwendet, bei welchem die Ergebnisse der Messung, über die Frequenzen hinweg, vergleichbar sind oder bei welchem die Änderungen der Ergebnisse über die Frequenzen bekannt sind. Es kann auch sinnvoll sein, wenn mindestens die Größenordnung der gemessenen physikalischen Eigenschaften bekannt ist. In diesem Fall kann ein Vergleich der Messergebnisse zur Identifizierung eines gestörten Bandes durchgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit zum Speichern von Informationen über den gestörten Abschnitt eingerichtet.
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Diese Informationen können vorteilhafterweise zur Ausführung weiterer Messungen benutzt werden, um unnötige Messungen zu vermeiden und die Effizienz und die Störfestigkeit der Messungen zu erhöhen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet den gestörten Abschnitt bei der Erzeugung des Anregungssignals im Rahmen eines Blacklistings auszulassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet das Messsignal des gestörten Abschnitts bei der Berechnung des Messergebnisses zu verwerfen.
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Vorteilhafterweise, dient die Identifizierung des gestörten Frequenzbereichs zur Erhöhung der Effizienz der Messeverfahren und der Messsicherheit. Zusätzlich können die gewonnenen Informationen zu gestörten Frequenzbereichen, für weitere Analysen weiterverwendet werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung einer Sensorvorrichtung zur Bestimmung eines Füll- und/oder Grenzstandes und/ oder zur Erkennung des Typs eines Füllmediums und/oder zur Bestimmung der Dicke einer Anhaftung an der Sensorvorrichtung.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Füll- oder Grenzstands, zur Erkennung des Typs eines Füllmediums und/oder zur Bestimmung der Dicke einer Anhaftung an der Sensorvorrichtung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben. Es wird ein kapazitiver und/oder ein konduktiver Sensor bereitgestellt. Es wird ein zufälliges, ein quasi zufälliges oder ein vorgegebenes Muster für das Wechseln der Frequenz innerhalb eines definierten Frequenzbandes des Anregungssignals, der Stromstärke des Anregungssignals und/oder der Spannung des Anregungssignals gewählt. Es wird ein Anregungssignal mit einer Frequenz, die in einem ersten Abschnitt des Frequenzbandes liegt, erzeugt. Es wird ein entsprechendes Messsignals erfasst. Im nächsten Schritt wird der Abschnitt des Frequenzbandes, in dem die Anregungsfrequenz des Anregungssignals liegt, der Stromstärke des Anregungssignals und/oder der Spannung des Anregungssignals nach der Erfassung des Messsignals entsprechend dem gewählten Muster, gewechselt. Es wird ein weiteres Anregungssignals erzeugt. Es wird ein weiteres Anregungssignal erfasst.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die folgenden Schritte ausgeführt. Die Messergebnisse werden aus dem Messsignal berechnet. Es wird überprüft, ob mindestens die Größenordnung einer gemessenen physikalischen Eigenschaft bekannt ist. Im Fall, wenn die Größenordnung der gemessenen physikalischen Eigenschaft bekannt ist werden die Messergebnisse innerhalb des Frequenzbandes zur Identifizierung eines gestörten Abschnittes des Frequenzbandes verglichen. Im nächsten Schritt werden die Messergebnisse des gestörten Abschnitts beim Mitteln der Messergebnisse verworfen, und die verbleibenden Messergebnisse werden dann gemittelt. Im Fall, wenn die Größenordnung der gemessenen physikalischen Eigenschaft unbekannt ist, werden die Folgende Schritte ausgeführt. Es wird eine statistisch sinnvoll (große) Anzahl von Messungen ausführt. Die Messergebnisse werden gemittelt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die folgenden Schritte ausgeführt. Die Messsignale werden zur Identifizierung eines gestörten Abschnitts des Frequenzbandes verglichen. Die Informationen über den gestörten Abschnitt werden gespeichert. Die gestörten Abschnitte werden bei der Erzeugung des Anregungssignals im Rahmen eines Blacklistings ausgelassen. Die Messsignale des gestörten Abschnitts werden bei der Berechnung des Messergebnisses verworfen. Die Messergebnisse aus den ungestörten Messignalen werden berechnet.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Programmelement, das, wenn es auf einer Steuereinheit einer Sensorvorrichtung ausgeführt wird, die Steuereinheit anleitet, die oben und im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein oben beschriebenes Programmelement gespeichert ist.
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Unter dem Begriff „Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld“ kann ein Teilgebiet der Technik verstanden werden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage, beispielsweise in den Bereichen Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Die Fabrikautomation hingegen findet man oft im Innern von Werkshallen mitunter bei schnelleren Abläufen wie z.B. bei Messtechnik rund um Förderbänder. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie beispielsweise mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extremen Temperaturen und extremen Drücken, angepasst sind. Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Temperatur, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.
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Ein Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden z.B. Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung (Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird. Hierfür können Sensoren auf Basis optischer Messverfahren mittels Laser, LED, 2D-Kameras oder 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitprinzip (time of flight, ToF) Abstände erfassen, verwendet werden.
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Ein weiteres Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Fabrik-/Fertigungsautomation. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar.
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Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so beschreiben diese gleichen oder ähnlichen Elemente.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
- 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 5 zeigt ein Messverfahren für einen konduktiven oder kapazitiven Sensor gemäß einer Ausführungsform.
- 6 zeigt ein Messverfahren für einen konduktiven oder kapazitiven Sensor gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 7 zeigt ein Blacklisting Prinzip gemäß einer Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen.
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1 zeigt eine Sensorvorrichtung 100, welche zur kapazitiven und/oder konduktiven Messung eines Füll- oder Grenzstands, zur Erkennung des Typs eines Füllmediums und/oder zur Bestimmung der Dicke einer Anhaftung an der Sensorvorrichtung eingerichtet ist, gemäß einer Ausführungsform.
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Die Sensorvorrichtung 100 weist einen Sensor 101 auf. Der Sensor 101 kann als ein kapazitiver und/oder konduktiver Füllstandsensor, ein Grenzstandsensor, ein Drucksensor oder ein Durchflusssensor ausgeführt sein.
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Die Sensorvorrichtung 100 weist eine Signalerzeugungseinheit 102 auf, die zur Beaufschlagung einer Messstrecke des Sensors 101 mit einem Anregungssignal eingerichtet ist. Das Anregungssignal der Signalerzeugungseinheit 102 liegt in einem in definierte N-Abschnitte unterteilten Frequenzband. Die Signalerzeugungseinheit 102 kann als Voltage Controlled Oscillator (VCO) oder als einen Direct-Digital-Synthesis-Baustein (DDS) ausgeführt sein.
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Ferner weist die Sensorvorrichtung 100 eine Steuereinheit 103 auf, die dazu eingerichtet ist, Muster für das Wechseln des Frequenzbereichs des Anregungssignals, der Stromstärke des Anregungssignals und/oder der Spannung des Anregungssignals zu wählen. Die Steuereinheit 103 ist eingerichtet, einen Befehl, zum Erzeugen des Anregungssignals in einem ersten Frequenzbereich an die Signalerzeugungseinheit 102 zu geben. Die Steuereinheit 103 ist eingerichtet ein entsprechendes Messsignal zu erfassen. Ferner ist die Steuereinheit 103 eingerichtet den Frequenzbereich des Anregungssignals innerhalb eines definierten Frequenzbandes nach der Erfassung des Messsignals entsprechend dem gewählten Muster zu wechseln. Zusätzlich kann die Steuereinheit 103 die Stromstärke des Anregungssignals und/oder die Spannung des Anregungssignals nach dem Erfassen des Messsignals entsprechend dem gewählten Muster wechseln. Die Steuereinheit 103 ist eingerichtet ein weiteres Anregungssignal zu erzeugen und daraufhin ein weiteres Messsignal zu erfassen. Die Steuereinheit 103 ist weiterhin eingerichtet ein Messergebnis aus den erfassten Messignalen zu berechnen. Die Steuereinheit 103 kann beispielsweise als Analog-Digital-Converter (ADC) ausgeführt sein. Dadurch kann das Verhalten der Messstrecke gemessen und ausgewertet werden.
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2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. Zunächst wird in Schritt 1000 ein kapazitiver und/oder ein konduktiver Sensor 101 bereitgestellt. In Schritt 1001 wird ein zufälliges, ein quasi zufälliges oder ein vorgegebenes Muster für das Wechseln des Frequenzbereichs des Anregungssignals, der Stromstärke des Anregungssignals und/oder der Spannung des Anregungssignals gewählt. Es wird ein Anregungssignal in einem ersten Frequenzbereich erzeugt (Schritt 1002). In Schritt 1003 wird ein entsprechendes Messsignal erfasst. In Schritt 1004 wird der Frequenzbereich des Anregungssignals innerhalb eines definierten Frequenzbandes, der Stromstärke des Anregungssignals und/oder der Spannung des Anregungssignals nach der Erfassung des Messsignals entsprechend dem gewählten Muster, gewechselt. Es wird ein weiteres Anregungssignal erzeugt (Schritt 1005). Daraufhin wird ein weiteres Messsignal erfasst 1006.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Schritt 1007 werden Messergebnisse aus den erfassten Messignalen berechnet. In Schritt 1008 wird überprüft, ob mindestens die Größenordnung der gemessenen physikalischen Eigenschaften bekannt ist.
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Wenn mindestens die Größenordnung der gemessenen physikalischen Eigenschaften bekannt ist, werden die Messergebnisse innerhalb des Frequenzbereiches verglichen, um einen gestörten Abschnitt des Frequenzbandes zu identifizieren (Schritt 1009). Die Messergebnisse des gestörten Abschnitts werden beim Mitteln verworfen 1010. In Schritt 1011 werden die Messergebnisse gemittelt und die Mittelung zur Verfügung gestellt.
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In dem Fall, dass die Größenordnung der gemessenen physikalischen Eigenschaft unbekannt ist, kann es vorgesehen sein, eine größere Anzahl von Messungen auszuführen, um den Einfluss eines eventuell gestörten Signals an dem Messergebnis deutlich zu reduzieren (Schritt 1009a). In diesem Fall werden die Messergebnisse gemittelt und das gemittelte Messergebnis zur Verfügung gestellt 1010a.
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform. In Schritt 1007b werden die Messsignale innerhalb des Frequenzbandes zur Identifizierung eines gestörten Abschnitts des Frequenzbandes verglichen. Die Informationen über den gestörten Abschnitt werden gespeichert 1008b. Der Frequenzbereich des gestörten Abschnitts wird bei der Erzeugung des Anregungssignals im Rahmen eines Blacklistings ausgelassen 1009b. Die Messignale des gestörten Abschnitts werden bei der Berechnung des Messergebnisses verworfen 1010b. Die Messergebnisse aus den ungestörten Messignalen werden berechnet 1011b.
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5 zeigt ein Messverfahren für einen kapazitiven und/oder einen konduktiven Sensor 101 mit einem quasi-zufälligen Muster des Wechsels des Frequenzbereichs innerhalb eines definierten Frequenzbandes mit einer möglichen Mittelung der Messergebnisse.
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Der Sensor 101 regt eine Messstrecke mit einem Frequenzband von 280kHz bis 320kHz an. Das Frequenzband ist in elf Abschnitte unterteilt. Diese sind 280kHz, 284kHz, 288kHz, 292kHz, 296kHz, 300kHz, 304kHz, 308kHz, 312kHz, 316kHz und 320kHz. Die Frequenzbereiche (f) sind auf einer OY- Achse dargestellt. Auf die OX-Achse wird der Zeit Verlauf (t) dargestellt.
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Die Steuereinheit 103 bestimmt nach einem Algorithmus eine quasi-zufällige Zahl im Bereich von 1 bis 11, welche definiert, welches Band für eine erste Messung verwendet werden soll. Diese Frequenz wird daraufhin von einer Signalerzeugungseinheit 102, beispielsweise über einen Voltage Controlled Oscillator (VCO) oder über einen Direct-Digital-Synthesis-Baustein (DDS) erzeugt und auf die Messstrecke gegeben. Das Verhalten der Messstrecke wird mittels Steuereinheit 103, die beispielweise als einen Analog-Digital-Converter (ADC) ausgeführt ist, erfasst. Durch die quasi-Zufallszahl wird bei jeder Messung mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit einen andere Anregungsfrequenz verwendet. Für jeder Frequenzbereich wird ein Messsignal mittels Signalerzeugungseinheit 102 erzeugt und ein Verhalten der Messstrecke mittels einer Steuereinheit 103 erfasst. Weiterhin werden Messergebnisses aus den erfassten Messignalen durch die Steuereinheit 103 berechnet. Angenommen, dass mindestens die Größenordnung der gemessenen physikalischen Eigenschaft bekannt ist, werden die Messergebnisse innerhalb des Frequenzbereiches verglichen, um einen gestörten Abschnitt des Frequenzbandes zu identifizieren. Die Messergebnisse des gestörten Abschnitts werden beim Mitteln verworfen. Ferner werden die Messergebnisse gemittelt und die Mittelung zur Verfügung gestellt.
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In dem Fall, wenn mindestens die Größenordnung der gemessenen physikalischen Eigenschaft unbekannt ist, kann eine große Anzahl der Messungen ausgeführt werden, um den Einfluss des gestörten Signals an dem Messergebnis deutlich zu reduzieren. In diesem Fall werden die gemittelten Messergebnisse zu Verfügung gestellt.
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6 zeigt ein Messverfahren für einen kapazitiven und/oder einen konduktiven Sensor 101 mit einem definierten Muster des Wechsels des Frequenzbereichs innerhalb eines definierten Frequenzbandes. 7 zeigt ein Blacklisting der gestörten Bänder für dieses Messverfahren.
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Der Sensor 101 regt eine Messstrecke mit einem Frequenzband von 800kHz bis 1200kHz an. Das Frequenzband ist in fünf Abschnitten unterteilt. Diese sind 800kHz, 900kHz, 1000kHz, 1100kHz, 1200kHz. Die Frequenzbereiche (f) sind auf OY- Achse dargestellt. Auf die OX- Achse wird der Zeit Verlauf (t) dargestellt.
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Die Steuereinheit 103 wechselt hier nach jeder Messung das Band, beginnend bei 800kHz, folgend von 900kHz, bis 1200kHz und beginnt anschließend von vorn. Auch in diesem Beispiel können die Frequenzen über einen Voltage Controlled Oscillator (VCO) oder über einen Direct-Digital-Synthesis-Baustein (DDS) erzeugt werden. Auch eine oder mehrere analoge Schaltungen zur Erzeugung einer solchen Frequenz wäre denkbar. Die Messstrecke wird mit der aktuell erzeugten Frequenz beaufschlagt. Auf der anderen Seite wird das Verhalten der Messstrecke, über beispielweise einen Analog-Digital-Converter (ADC), gemessen und ausgewertet.
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Wenn nun ein System vorliegt, bei welchem die Ergebnisse der Messung, über die Frequenzen hinweg, vergleichbar sind oder bei welchem die Änderungen der Ergebnisse über die Frequenzen bekannt sind, dann kann hier ein Vergleich zur Identifizierung eines gestörten Bandes durchgeführt werden. Sollte ein Band mit Störung identifiziert werden, dann kann dieses Band für zukünftige Messungen nicht mehr verwendet werden und nur die Ergebnisse der ungestörten Bänder als Messergebnisse bereitgestellt werden. In der Funktechnik bezeichnet man das Ausblenden solcher Frequenzbänder als Black Listing (Siehe 7).
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Auch bei dieser Variante erhöht sich die Messsicherheit durch den Wechsel der Anregungsfrequenz erheblich. Zusätzlich könnten die gewonnenen Informationen, zu gestörten Frequenzbereichen, für weitere Analysen weiterverwendet werden.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
