DE112005003220T5 - Radar Level Measurement System - Google Patents
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- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
Abstract
Verfahren
zum Mikrowellensignal-basierten Messen einer Distanz zu einer Oberfläche mit
reflektierenden Eigenschaften bei einem Fülllevel eines Füllmaterials
in einem Behälter
mit zumindest einer störenden Struktur
mit einer Oberfläche
mit reflektierenden Eigenschaften, umfassend:
– Senden
zu einer ersten Zeit von ersten Sendesignalen in Richtung der Oberflächen;
– Empfangen
im Wesentlichen zu der ersten Zeit von ersten Empfangssignalen einschließlich eines
ersten Oberflächenechos;
– Aufnehmen
von ersten Ausbreitungseigenschaften der mit dem ersten Oberflächenecho
verknüpften
ersten Sende- und Empfangs-Signale;
– Senden zu einer zweiten Zeit
von zweiten Sendesignalen in Richtung der Oberflächen;
– Empfangen zu im Wesentlichen
der zweiten Zeit von zweiten Empfangssignalen einschließlich eines
zweiten Oberflächenechos;
– Aufnehmen
von zweiten Ausbreitungsbedingungen der mit dem zweiten Oberflächenecho
verknüpften
zweiten Sende- und
Empfangs-Signale;
– wobei
die erste Zeit und die zweite Zeit zeitlich durch eine erste Trennzeit
getrennt sind;
– Berechnen
einer ersten Differenz zwischen den ersten...A method for microwave signal-based measuring a distance to a surface having reflective properties at a fill level of a fill material in a container having at least one interfering structure with a surface having reflective properties, comprising:
Transmitting at a first time first transmission signals towards the surfaces;
Receiving, substantially at the first time, first received signals including a first surface echo;
- recording first propagation characteristics of the first transmit and receive signals associated with the first surface echo;
Transmitting at a second time second transmission signals towards the surfaces;
Receiving at substantially the second time second received signals including a second surface echo;
- receiving second propagation conditions of the second transmit and receive signals associated with the second surface echo;
- wherein the first time and the second time are separated in time by a first separation time;
- Calculate a first difference between the first ...
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radarlevelmesssystem/Radarfüllstandsmesssystem zum Bestimmen des Fülllevels eines Füllmaterials in einem Behälter, umfassend einen Sender zum Emittieren von Messsignalen in Richtung der Oberfläche des Füllmaterials; einen Empfänger zum Empfangen von Echosignalen von dem Behälter; und einen Verarbeitungsschaltkreis zum Bestimmen des Fülllevels des Behälters basierend auf dem Echosignal. Genauer betrifft die Erfindung ein Radarlevelmesssystem, das in Behältern mit zumindest einer störenden Struktur zu verwenden ist, welche die emittierten Messsignale reflektiert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Bestimmen des Fülllevels eines Füllmaterials in einem Behälter.The The present invention relates to a radar level measuring system / radar level measuring system for determining the fill level a filling material in a container, comprising a transmitter for emitting measurement signals in the direction the surface of the filling material; a receiver for receiving echo signals from the container; and a processing circuit for determining the filling level of the container based on the echo signal. More specifically, the invention relates to a Radar level measuring system in containers with at least one disturbing structure is to be used, which reflects the emitted measurement signals. Furthermore, the invention relates to a corresponding method for Determine the filling level a filling material in a container.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Radarlevelmessen (radar level gauging, RLG), zum Messen des Levels eines Füllmaterials, wie beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes, wie beispielsweise einem Granulat, ist ein zunehmend wichtiges Verfahren zum Fülllevelmessen in Tanks, Behältern, etc. Das Verfahren der Radarlevelmessung kann sehr allgemein in drei Schritte unterteilt werden:
- • Suchen: Finden des korrekten Oberflächenechos unter möglichen Störechos.
- • Verfolgen: Folgen des gefundenen Oberflächenechos während verschiedener sich ändernden Bedingungen.
- • Genauigkeit: Anforderungen an die Genauigkeit während üblicher Behälterzustände, die üblicherweise sehr viel diversifizierter sind als die allgemein genannte "Instrumentengenauigkeit".
- • Find: Find the correct surface echo under possible clutter.
- • Track: Follow the surface echo found during various changing conditions.
- Accuracy: Accuracy requirements during common container conditions, which are usually much more diversified than the commonly-called "instrument accuracy".
Zur Radarlevelmessung sind die Bedingungen für verschiedene Anwendungen sehr verschieden. Beispielsweise benötigt die mm-Genauigkeit bei CTS-Anwendungen (custody transfer system) eine sehr genaue Kontrolle der Installationsbedingungen. Eine solche Genauigkeit ist heutzutage in Marine- und Raffinerie-Einrichtungen praktisch erreichbar, sie ist jedoch allgemein bei üblichen Prozessanwendungen nicht einfach erreichbar aufgrund der Menge an Störechos. Mehr oder weniger sind jedoch alle vorhandenen RLGs auf dem Markt unter der Annahme einer einfachen Echosituation optimiert, wo das Oberflächenecho allgemein durch seine Stärke unterschieden werden kann. Dies ist eine natürliche Entwicklung ausgehend von den ältesten RLG-Anwendungen, wie den Marineverwendungen, wo Installationsbedingungen in gewisser Weise kontrollierbar sind, und der CTS-Anwendung in großen Raffineriebehältern, wo der Abstand zu störenden Objekten üblicherweise so groß wie gewünscht ist. Bei üblichen Prozessbehältern ist der Abstand zu den Wänden viel kleiner und eine turbulente Oberfläche ist eine normale Situation. Dementsprechend ist die Aufgabe des Findens und Verfolgens der richtigen Oberfläche sehr viel schwieriger in einem Prozessbehälter als beispielsweise in einem Raffineriebehälter. Vor diesem Hintergrund kann in Frage gestellt werden, ob eine Echoauffindelogik basierend auf einer Echologik für relativ einfache Bedingungen, verbessert durch eine Anzahl von mehr oder weniger üblichen Verbesserungen, wirklich ausreichend sein kann im Vergleich zu einer Lo gik, die direkt für die tatsächliche Situation entwickelt ist.to Radar level measurements are the conditions for various applications very different. For example, mm accuracy in CTS applications (custody Transfer system) a very precise control of the installation conditions. A Such accuracy is now practical in marine and refinery facilities achievable, but it is common in common process applications not easy to reach due to the amount of false echoes. More or less, however, all existing RLGs are on the market optimized under the assumption of a simple echo situation where the surface echo generally by its strength can be distinguished. This is based on a natural evolution from the oldest RLG applications, such as marine uses, where installation conditions in a sense controllable, and the CTS application in huge Refinery tanks, where the distance to disturbing Objects usually as big as required is. At usual process vessels is the distance to the walls much smaller and a turbulent surface is a normal situation. Accordingly, the task of finding and tracking the correct surface is very much much more difficult in a process vessel than for example in a refinery container. In front This background can be questioned if an echo retrieval logic based on an Echologik for relatively simple conditions, improved by a number of more or less usual Improvements, really can be enough compared to one Lo gik directly for the actual Situation is developed.
Heutige RLGs verwenden üblicherweise die Informationen eines FFT-Spektrums, um zu unterscheiden, welches Echo der zu messenden Oberfläche entspricht. Das FFT-Spektrum gibt die reflektierte Energie bei verschiedenen Abständen wieder. Dementsprechend ist das FFT-Spektrum normalerweise ein eher ungenaues Mittel zum Unterscheiden zwischen beispielsweise einem stationären Objekt, einer turbulenten Füllmaterialoberfläche und einer bewegten Rührapparat-Struktur, die in dem Behälter angeordnet ist. Weiterhin ist es normalerweise schwierig, die Füllmaterialoberfläche zu unterscheiden, wenn der Behälter im Wesentlichen leer ist und damit begonnen wird, ihn zu füllen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Füllmaterialoberfläche auch eher turbulent. Weiterhin würden starke Echos von stationären Objekten und Strukturen in dem Behälter die Messung stören und die Verfolgungsfunktionalität könnte einfach fehlgeleitet werden, um einem fehlerhaften Echo verhaftet zu bleiben oder könnte das Füllmaterialoberflächenecho verlieren, wenn es nahe bei einem störenden Echo ist.today RLGs usually use the information of an FFT spectrum to distinguish which one Echo of the surface to be measured equivalent. The FFT spectrum gives the reflected energy at different intervals again. Accordingly, the FFT spectrum is usually one more inaccurate means for distinguishing between, for example, one stationary Object, a turbulent Füllmaterialoberfläche and a moving agitator structure, in the container is arranged. Furthermore, it is usually difficult to distinguish the filler surface, if the container is essentially empty and started to fill it. To At this time, the filler surface is too rather turbulent. Furthermore would strong echoes from stationary Objects and structures in the container interfere with the measurement and the tracking functionality could simply be misdirected to be arrested an erroneous echo too stay or could the filler surface echo lose when it is close to an annoying echo.
Bei bestehenden RLG-Systemen sind verschiedene Hardwarebezogene Mittel vorgeschlagen worden, um die Auswahl des richtigen Oberflächenechos durchzuführen und aufrecht zu erhalten. Beispielsweise wurden schmale Antennenkeulen verwendet, welche die Amplitude von störenden Echos, wie beispielsweise von Konstruktionsstahlträgern, reduzieren. Unglücklicherweise benötigt eine schmalere Antennenkeule einen größeren Antennendurchmesser, was inkompatibel mit existierenden Montageöffnungen sein kann. Dementsprechend ist bei üblichen Prozessbehältern die Anzahl von störenden Echos, die in dem Rohsignal auftreten, üblicherweise größer als gewünscht. Weiterhin wird oft normalerweise eine Bereichseinschränkungs funktion in der Software implementiert. Unabhängig davon, ob das System vom FMWC-Typ oder vom gepulsten Typ ist, kann ein "Behälterspektrum" als ein Werkzeug zum Auswählen des wahrscheinlichsten Echos verwendet werden. Das Behälterspektrum ist ein erfasstes Behältersignal, wobei die Amplitude nur in Kombination mit geeigneten logischen Entscheidungen verwendet wird. Außerdem wird üblicherweise eine Funktion zum Messen der Amplitude und eines bezogenen Schwellenwerts benötigt, um Rauschen oder irrelevante Echos von dem wahrscheinlichsten Oberflächenecho zu unterscheiden. Dies ist auch hauptsächlich eine Softwarefunktion, sie benötigt jedoch eine bestimmte Kalibrierung von Verstärkungen etc., um dem System mitzuteilen, was ein "normales" Echo sein sollte. Eine mehr oder weniger aufwändige Echologik kann auch beim Verarbeiten der Echos verwendet werden, welche den Test mit einer ausreichenden Amplitude und einer ausreichenden Ähnlichkeit zu bereits reflektierten Echos bestanden haben. Es besteht jedoch immer noch ein Bedürfnis für eine verbesserte Radarlevelmessung, insbesondere bei Behältern mit störenden Strukturen, welche reflektierende Signale erzeugen.In existing RLG systems, various hardware-related means have been proposed to accomplish and maintain the selection of the correct surface echo. For example, narrow antenna lobes have been used which reduce the amplitude of spurious echoes, such as structural steel beams. Unfortunately, a narrower antenna lobe requires a larger antenna diameter, which may be incompatible with existing mounting holes. Accordingly, in conventional process vessels, the number of spurious echoes that occur in the raw signal is usually greater than desired. Furthermore, often a domain restriction function is usually implemented in the software. Regardless of whether the system is of the FMWC type or pulsed type, a "bin spectrum" can be used as a tool to select the most probable echo. The container spectrum is a detected container signal, the amplitude being used only in combination with appropriate logical decisions. In addition, usually becomes a function to measure the amplitude and related threshold needed to distinguish noise or irrelevant echoes from the most likely surface echo. This is also primarily a software function, but it requires a certain calibration of gains, etc., to tell the system what a "normal" echo should be. A more or less complex echologic can also be used in processing the echoes which have passed the test with sufficient amplitude and sufficient similarity to already reflected echoes. However, there is still a need for improved radar level measurement, particularly for containers having interfering structures that produce reflective signals.
Um
die Situation zu verbessern, wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen.
Empfang des Echos in zwei Polarisationen (mit einem etwas komplizierteren
Antennen/Mikrowellen-Modul) und Vergleichen des empfangenen Signals
ist ein Verfahren, um die Möglichkeiten
zu steigern, ein Oberflächenecho
von weniger symmetrischen störenden
Echos zu unterscheiden. Diesbezüglich
siehe beispielsweise die
Weiterhin
ist bekannt, beispielsweise aus der
Dementsprechend besteht immer noch ein Bedürfnis für ein verbessertes RLG-System, das die obengenannten Probleme beheben kann.Accordingly there is still a need for a improved RLG system that solve the above problems can.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radarlevelmesssystem und ein Verfahren zum Bestimmen des Fülllevels eines Füllmaterials anzugeben, die zumindest teilweise die obengenannten Probleme des Standes der Technik beheben.It It is therefore an object of the present invention to provide a radar level measuring system and a method for determining the filling level of a filling material which at least partially addresses the abovementioned problems of Fix the state of the art.
Diese Aufgabe wird mit einem Radarlevelmesssystem und einem Verfahren nach den beigefügten Ansprüchen gelöst.These Task becomes with a Radarlevelmesssystem and a procedure according to the attached claims solved.
In Übereinstimmung
mit einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereit
gestellt zum Mikrowellensignal-basierten Messen einer Distanz zu
einer Oberfläche
mit reflektierenden Eigenschaften bei einem Fülllevel eines Füllmaterials
in ei nem Behälter
mit zumindest einer störenden
Struktur mit einer Oberfläche
mit reflektierenden Eigenschaften, umfassend:
Senden zu einer
ersten Zeit von ersten Sendesignalen in Richtung der Oberflächen;
Empfangen
im Wesentlichen zu der ersten Zeit von ersten Empfangssignalen einschließlich eines
ersten Oberflächenechos;
Aufnehmen
von ersten Ausbreitungseigenschaften der mit dem ersten Oberflächenecho
verknüpften ersten
Sende- und Empfangs-Signale;
Senden zu einer zweiten Zeit von
zweiten Sendesignalen in Richtung der Oberflächen;
Empfangen zu im
Wesentlichen der zweiten Zeit von zweiten Empfangssignalen einschließlich eines
zweiten Oberflächenechos;
Aufnehmen
von zweiten Ausbreitungsbedingungen der mit dem zweiten Oberflächenecho
verknüpften zweiten
Sende- und Empfangs-Signale;
wobei die erste Zeit und die zweite
Zeit zeitlich durch eine erste Trennzeit getrennt sind;
Berechnen
einer ersten Differenz zwischen den ersten und den zweiten Ausbreitungsbedingungen;
Senden
zu einer dritten Zeit von dritten Sendesignalen in Richtung der
Oberflächen;
Empfangen
zu im Wesentlichen der dritten Zeit von dritten Empfangssignalen
einschließlich
einem dritten Oberflächenecho;
Aufnehmen
von dritten Ausbreitungseigenschaften der mit dem dritten Oberflächenecho
verknüpften dritten
Sende- und Empfangs-Signale;
Senden zu einer vierten Zeit von
vierten Sendesignalen in Richtung der Oberflächen;
Empfangen zu im
Wesentlichen der vierten Zeit von vierten Empfangssignalen einschließlich eines
vierten Oberflächenechos;
Aufnehmen
von vierten Ausbreitungsbedingungen der mit dem vierten Oberflächenecho
verknüpften vierten
Sende- und Empfangs-Signale;
wobei die dritte Zeit und die
vierte Zeit zeitlich durch eine zweite Trennzeit getrennt sind;
Berechnen
einer zweiten Differenz zwischen den dritten und den vierten Ausbreitungsbedingungen;
Vergleichen
der ersten und der zweiten Differenz;
Auswählen der größten der ersten und der zweiten Differenz
als die mit der Oberfläche
des Füllmaterials verknüpfte Differenz;
und
Bestimmen des Abstandes zu der ausgewählten Oberfläche des
Füllmaterials
basierend auf Ausbreitungseigenschaften von gesendeten und empfangenen
Signalen.In accordance with a first aspect of the invention, there is provided a method of measuring a distance to a surface having reflective properties at a filling level of a filling material in a container having at least one perturbing structure having a surface having reflective properties, comprising:
Transmitting at a first time of first transmit signals toward the surfaces;
Receiving substantially at the first time first receive signals including a first surface echo;
Receiving first propagation characteristics of the first transmit and receive signals associated with the first surface echo;
Transmitting at a second time second transmission signals towards the surfaces;
Receiving at substantially the second time second received signals including a second surface echo;
Taking in second propagation conditions of the second transmit and receive signals associated with the second surface echo;
wherein the first time and the second time are separated in time by a first separation time;
Calculating a first difference between the first and second propagation conditions;
Transmitting at a third time third transmission signals toward the surfaces;
Receiving at substantially the third time third received signals including a third surface echo;
Recording third propagation characteristics of the third transmit and receive signals associated with the third surface echo;
Transmitting at a fourth time of fourth transmission signals toward the surfaces;
Receiving at substantially the fourth time fourth received signals including a fourth surface echo;
Receiving fourth propagation conditions of the fourth transmit and receive signals associated with the fourth surface echo;
wherein the third time and the fourth time are separated in time by a second separation time;
Calculating a second difference between the third and fourth propagation conditions;
Comparing the first and second differences;
Select the largest of the first and the second Difference as the difference associated with the surface of the filler; and
Determining the distance to the selected surface of the filler based on propagation characteristics of transmitted and received signals.
Das Bestimmen der Distanz zu der ausgewählten Oberfläche des Füllmaterials wird vorzugsweise basierend auf zumindest einer der aufgenommenen Ausbreitungseigenschaften vorgenommen. Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch möglich, andere Ausbreitungseigenschaften, beispielsweise von einem verschiedenen Satz von gesendeten und empfangenen Signalen, zu verwenden.The Determining the distance to the selected surface of the filler is preferably based on at least one of the recorded Propagation properties made. Additionally or alternatively but it is also possible for others Propagation properties, for example, of a different Set of transmitted and received signals to use.
Es ist erwähnenswert, dass die erste und die dritte Zeit im Wesentlichen simultan auftreten können. In diesem Fall können die ersten Sendesignale identisch mit den dritten Sendesignalen sein, obwohl es auch möglich ist, getrennte Sendesignale, beispielsweise mit unterschiedlicher Polarisation, zu verwenden. Weiterhin können die zweite und die vierte Zeit im Wesentlichen simultan auftreten, wobei die zweiten Sendesignale identisch zu den vierten Sendesignalen sein können. Die Zeiten können jedoch auch zeitlich getrennt sein. Optionale Messungen können zu einer oder mehreren weiteren Zeitpunkten hinzugefügt werden, wobei ein Satz von Messungen erzeugt wird, der verlässlichere Schlüsse zulässt, wenn beispielsweise der Level und Amplitudenwerte aufgrund von Turbulenzen fluktuieren, etc.It is worth mentioning, that the first and the third time occur substantially simultaneously can. In this case, you can the first transmission signals identical to the third transmission signals although it is possible is, separate transmission signals, for example, with different Polarization, to use. Furthermore, the second and the fourth Time substantially occur simultaneously, the second transmission signals may be identical to the fourth transmission signals. But times can be too be separated in time. Optional measurements can be made to one or more added later become more reliable, producing a set of measurements conclusions allows, if For example, the level and amplitude values due to turbulence fluctuate, etc.
Die zeitliche Trennung zwischen der ersten und der zweiten Zeit und/oder der dritten und der vierten Zeit ist kleiner als eine maximale Trennzeit. Vorzugsweise ist die zeitliche Trennung kleiner als eine Stunde und vorzugsweise kleiner als eine Minute und am meisten bevorzugt kleiner als 10 Sekunden.The temporal separation between the first and the second time and / or the third and the fourth time is less than a maximum separation time. Preferably the time separation is less than one hour and preferably less than a minute, and most preferably less than 10 Seconds.
Das neue Verfahren der Mikrowellensignal- oder Radarlevel-Messung ist besonders geeignet für Prozessanwendungen mit komplizierten Behältersituationen. Im Vergleich zu herkömmlichen Radarlevelmessgeräten umfasst die Erfindung Mittel zum Ermöglichen, dass sogar kleine Bewegungen der Flüssigkeitsoberfläche verwendet werden, um das Oberflächenecho von nicht gewollten Echos, welche durch störende Objekte erzeugt werden, zu unterscheiden.The New methods of microwave signal or radar level measurement are particular suitable for process applications with complicated container situations. Compared to conventional Radar level gauges The invention includes means for enabling even small ones Movements of the liquid surface used be to the surface echo unwanted echoes generated by disturbing objects, to distinguish.
Es
ist erwähnenswert,
dass die vorliegende Erfindung eine Differenz verwendet basierend
auf derselben Messung, jedoch zu unterschiedlichen Zeiten, um Ereignisse
und Änderungen,
die aufgetreten sind, zu unterscheiden. Zuvor bekannte Differenzsignale,
wie beispielsweise das in der
Die Differenzanalyse der vorliegenden Erfindung bietet eine Anzahl von Vorteilen, da die Echos korrespondierend zu der Füllmaterialoberfläche einfacher und genauer erfasst werden können. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung als ein Zusatz zu herkömmlichen RLG-Logik-Systemen verwendbar, um die Oberfläche während eines Start-Ups, während der Situation, bei der der Behälter-Leer-Zustand verlassen wird und damit begonnen wird, den Behälter zu füllen, wenn der Fülllevel reflektierende Strukturen in den Behälter passiert, etc. zu identifizieren. Die Differenzanalyse ist auch hilfreich beim Unterscheiden von Echos von bewegenden Objekten, wie beispielsweise Rührapparaten, gegenüber stationären Objekten, wie beispielsweise Trennwänden und Streben.The Differential analysis of the present invention provides a number of Advantages because the echoes corresponding to the Füllmaterialoberfläche easier and can be detected more accurately. Accordingly, the present invention is considered as an addition to usual RLG logic systems can be used to control the surface during a start-up, during the Situation where the container empty state is left and is started to fill the container when the filling level reflecting structures in the container happens to identify, etc. Difference analysis is also helpful in distinguishing echoes moving objects, such as agitators, to stationary objects, such as partitions and striving.
Das Verfahren kann weiterhin folgende Schritte umfassen: Berechnen, basierend auf den aufgenommenen Ausbreitungsbedingungen, von Abständen zu reflektierenden Oberflächen in dem Behälter, wobei die Differenz zwischen den Ausbreitungsbedingungen vorzugsweise als die Differenz zwischen berechneten Distanzen berechnet wird.The The method may further comprise the steps of: calculating, based on the recorded propagation conditions, from distances to reflective surfaces in the container, wherein the difference between the propagation conditions is preferable as the difference between calculated distances is calculated.
Es wird weiterhin bevorzugt, dass die aufgenommenen Ausbreitungseigenschaften zumindest eine aus einer Phaseninformation und einer Amplitudeninformation von den gesendeten und empfangenen Signalen umfasst. Alternativ oder zusätzlich wird auch bevorzugt, dass die Berechnung einer Differenz zwischen den aufgenommenen Ausbreitungseigenschaften eine Identifikation von zumindest einer Phasendifferenz oder einer Amplitudendifferenz zwischen den aufgenommenen Ausbreitungseigenschaften umfasst.It is further preferred that the recorded propagation properties at least one of a phase information and an amplitude information from the transmitted and received signals. alternative or additionally It is also preferred that the calculation of a difference between the recorded propagation characteristics an identification of at least one phase difference or amplitude difference between the recorded propagation characteristics.
Die Verwendung der Phaseninformation in den Signalen hat sich als sehr effizient und genau herausgestellt. Die Verwendung der Amplitudeninformation ist jedoch, obwohl nicht so ausgiebig wie die Phaseninformation, für die meisten Situationen und Anwendungen völlig adäquat. Amplitude kann in dem Kontext dieser Anmeldung allgemein als Signalstärke verstanden werden.The Using the phase information in the signals has proven to be very efficient and accurate. The use of amplitude information although not as extensive as the phase information, for the most situations and applications completely adequate. Amplitude may be in the context This application is generally understood as a signal strength.
Das Verfahren zum Suchen der Echos, welche die größte Veränderung über die Zeit zeigen, kann alternativ auf die folgende Weise beschrieben werden, insbesondere geeignet für den Fall, bei dem Messungen von mehr als zwei Zeitpunkten verwendet werden. Es ist möglich, von der graduellen zeitlichen Veränderung des Levels oder der Phase von zwei Echos darauf zu schließen, ob die zwei Echos in der Zukunft zusammenfallen oder ob sie auf demselben Level zuvor gewesen sind, wobei beide Schlussfolgerungen aus einer linearen Extrapolation der Veränderung basierend auf zwei oder mehr Zeitpunkten vorgenommen wurden. Das Ereignis einer vorhergesagten oder vergangnen Koinzidenz wird Schnittpunkt genannt und in dem Fall eines Schnittpunktes unter dem momentanen Durchschnittslevel von zwei Oberflächen, ist das obere Level die Flüssigkeitsoberfläche, während ein Schnittpunkt über dem durchschnittlichen momentanen Level anzeigt, dass das untere Level die Flüssigkeitsoberfläche ist.The method of searching for the echoes showing the greatest change over time may alternatively be described in the following manner, particularly suitable for the case where measurements of more than two times are used. It is possible to infer from the gradual time change of the level or the phase of two echoes, whether the two echoes will coincide in the future or whether they have been at the same level before, both ending Conclusions were made from a linear extrapolation of the change based on two or more times. The event of a predicted or past coincidence is called an intersection, and in the case of an intersection below the current average level of two surfaces, the upper level is the liquid surface, while an intersection above the average current level indicates that the lower level is the liquid surface.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein Wiederholen zu zumindest drei zeitlich getrennten Zeiten des Sendens, des Erfassens und des Berechnens; wobei die Distanz zu der Oberfläche des Füllmaterials als die berechnete Distanz bestimmt wird, welche die größte Veränderung zwischen den verschiedenen Zeitpunkten aufweist. Eine solche Differenzanalyse mit mehreren vorhergehenden Zeitpunkten ermöglicht es, sowohl langsame als auch schnellere Bewegungen und Änderungen zu unterscheiden. Weiterhin wird dies die Möglichkeit ausschließen, dass sich die Oberfläche um exakt ein Vielfaches von λ/2 zwischen zwei Ereignissen bewegt hat, wobei dies sogar ein sich bewegendes Echo verschwinden lässt. Hier ist λ die Wellenlänge der Radarwellen und für eine 5,8 GHz Frequenz wird λ 52 mm sein, etc.Preferably the method comprises repeating at least three times separate times of transmission, acquisition and calculation; being the distance to the surface of the filling material is determined as the calculated distance, which is the biggest change between the different times. Such a difference analysis with several previous times allows both slow as well as to distinguish faster movements and changes. Furthermore, this will be the possibility exclude, that is the surface by exactly a multiple of λ / 2 has moved between two events, and this is even a moving echo disappears. Here λ is the Wavelength of Radar waves and for a 5.8 GHz frequency becomes λ 52 mm, etc.
Das Verfahren ist insbesondere hilfreich für Hoch-Level- oder Überfüllungs-Alarmsysteme, da das neue Verfahren insbesondere hilfreich ist zum Identifizieren sich bewegender Oberflächen und da lediglich sich bewegende Oberflächen für Überfüllungs-Betrachtungen interessant sind. Solche Systeme können für diese einzelne Verwendung bestimmt sein oder können eine Funktion sein, die in einem allgemeinen RLG-System eingebaut ist. Die Hoch-Level- oder Überfüllungs-Alarmfunktionalität kann ein Vergleichen der bestimmten Distanz zu dem Füllmaterial mit zumindest einem vorbestimmten Schwellen-Level-Wert einschließen. In der Verwendung als ein Hoch-Level- oder Überfüllungs-Alarm basiert die Berechnung einer Differenz zwischen den Ausbreitungseigenschaften vorzugsweise auf einem Vergleich zwischen Distanzen, welche aus diesen Ausbreitungseigenschaften berechnet wurden. Hierbei werden die Distanzen zu den Oberflächenlevels kontinuierlich überwacht und das sich am schnellsten über die Zeit verändernde Oberflächenlevel wird automatisch als das Oberflächenlevel des Füllmaterials betrachtet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den Alarm zu setzen, wenn eine Oberflächenbewegung innerhalb einer vorbestimmten Nahzone eintritt. Diese Situation kann bemerkt werden, wenn eine Differenz zwischen den ersten und den zweiten Ausbreitungseigenschaften oder den dritten und den vierten Ausbreitungseigenschaften als innerhalb einer vorbestimmten Hoch-Level-Zone auftretend identifiziert wird. Ein Schwellenwert für die zu betrachtenden Differenzen kann auch gesetzt werden, um rauschbedingte Fehlalarme zu vermeiden. Hierbei ist es möglich, Signale zu priorisieren, die innerhalb der Nahzone auftreten, wenn die für die Signale bestimmte Differenz hoch ist.The Method is particularly useful for high level or overfill alarm systems, since the new method is especially helpful for identifying moving surfaces and because only moving surfaces are interesting for trapping considerations. Such Systems can for this single use may be determined or may be a function that installed in a general RLG system. The high level or trapping alarm functionality may be a comparison the certain distance to the filler with at least a predetermined threshold level value. In used as a high-level or trapping alarm, the calculation is based a difference between the propagation characteristics preferably on a comparison between distances resulting from these propagation properties were calculated. Here the distances become the surface levels continuously monitored and that's the fastest way the time changing surface level is automatically called the surface level considered the filling material. Alternatively or in addition is it possible the Set alarm when a surface movement within a predetermined Nahzone occurs. This situation can be noticed if a difference between the first and second propagation characteristics or the third and fourth propagation properties as within a predetermined high-level zone occurring is identified. A threshold for the differences to be considered can also be set to noise-related To avoid false alarms. Here it is possible to prioritize signals, which occur within the near zone when the difference determined for the signals is high.
Das Verfahren ist verwendbar, sowohl wenn kontinuierliche Signale emittiert werden, wobei die Distanzen basierend auf einer Phasendifferenz zwischen dem empfangenen Echosignal und einem Referenzsignal, wie in FMCW-Systemen, berechnet werden, als auch wenn gepulste Signale emittiert werden, wobei die Distanzen basierend auf der Zeit zwischen der Aussendung eines gepulsten Signals und dem Empfang des Echos des Signals berechnet werden.The Method is usable, both when emitting continuous signals where the distances are based on a phase difference between the received echo signal and a reference signal, such as in FMCW systems, as well as when pulsed signals be emitted, with the distances based on the time between the emission of a pulsed signal and the reception of the echo of the signal.
Es wird bevorzugt, dass die empfangenen Signale gefiltert werden, um Veränderungen bedingt durch Rauschen zu reduzieren, bevor die Ausbreitungsbedingungen aufgenommen werden oder bevor die aufgenommen Ausbreitungsbedingungen zum Berechnen einer Differenz verwendet werden.It it is preferred that the received signals be filtered to changes due to noise reduction before the propagation conditions be included or before the propagation conditions are included used to calculate a difference.
Vorzugsweise werden lediglich primäre Echosignale zum Aufzeichnen der Ausbreitungsbedingungen berücksichtigt, während sekundäre zweifach reflektierte Echos verworfen werden.Preferably become only primary echo signals considered for recording the propagation conditions while secondary twofold reflected echoes are discarded.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt umfassen, dass anfänglich angenommen wird, dass bestimmte der empfangenen Oberflächenechos von der Oberfläche des Füllmaterials herrühren, d.h. dass das erste und das zweite Oberflächenecho oder das dritte und das vierte Oberflächenecho von der Oberfläche des Füllmaterials reflektiert werden. In diesem Fall, falls der Schritt des Auswählens der größten der ersten und der zweiten Differenz ein anderes Oberflächenecho mit der Oberfläche des Füllmaterials verknüpft, wird die Annahme daraufhin vorzugsweise auf die jetzt ausgewählten Oberflächenechos geändert. Die anfängliche Annahme wird außerdem vorzugsweise regelmäßig getestet und falls nötig innerhalb einer begrenzten Zeitspanne korrigiert, wobei die Zeitspanne kleiner ist als eine Stunde und vorzugsweise kleiner als eine halbe Stunde. Noch mehr bevorzugt ist die Zeitspanne kleiner als eine Minute und am meisten bevorzugt kleiner als 10 Sekunden.The The method may further comprise the step initially assumed is that certain of the surface echoes received from the surface of the filler originate, i.e. that the first and the second surface echo or the third and the fourth surface echo from the surface of the filling material be reflected. In this case, if the step of selecting the largest one of first and second difference another surface echo with the surface of the filling material connected, the assumption is then preferably on the now selected surface echoes changed. The initial one Acceptance will as well preferably tested regularly and if necessary corrected within a limited time period, with the time span less than one hour and preferably less than half an hour Hour. Even more preferably, the time span is less than one Minute and most preferably less than 10 seconds.
Das Verknüpfen von Echosignalen von zeitlich getrennt empfangenen Signalen mit der Annahme, dass sie von derselben reflektierenden Oberfläche herrühren, kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, die per se aus dem Stand der Technik bekannt sind. Diese Verknüpfung zwischen Echosignalen kann direkt beim Empfang der Signale oder nachfolgend basierend auf den aufgenommenen Ausbreitungseigenschaften vorgenommen werden.The Link of echo signals from separately received signals with the assumption that they originate from the same reflective surface can performed in different ways which are known per se from the prior art. These shortcut between echo signals can be directly upon receipt of the signals or subsequently based on the recorded propagation characteristics become.
In Übereinstimmung
mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt
zum Mikrowellensignal-basierten Messen einer Distanz zu einer Oberfläche mit
reflektierenden Eigenschaften auf einem Fülllevel eines Füllmaterials
in einem Behälter
mit zumindest einer störenden
Struktur, umfassend:
Senden zu zumindest zwei zeitlich getrennten
Zeiten von Sendesignalen in den Behälter und nachfolgend Empfangen
von Empfangssignalen einschließlich Oberflächenechos;
Aufnehmen
von Ausbreitungseigenschaften der Sende- und Empfangs-Signale in
Verknüpfung
mit zumindest zwei unterscheidbaren reflektierenden Oberflächen;
Berechnen
für jede
unterscheidbare reflektierende Oberfläche einer Differenz der aufgenommenen
Ausbreitungseigenschaften zwischen den zumindest zwei zeitlich getrennten
Zeiten;
Vergleichen der berechneten Differenzen für die zumindest
zwei unterscheidbaren reflektierenden Oberflächen;
Auswählen der
größten der
Differenzen als die Differenz, welche mit der Oberfläche des
Füllmaterials verknüpft ist;
und
Bestimmen des Abstandes zu der ausgewählten Oberfläche des
Füllmaterials
basierend auf Ausbreitungsbedingungen von gesendeten und empfangenen
Signalen.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring, by microwave signal, a distance to a surface having reflective properties at a fill level of a fill material in a container having at least one interfering structure, comprising:
Transmitting at least two time-separated times of transmission signals into the container and subsequently receiving signals including surface echoes;
Recording propagation characteristics of the transmit and receive signals in association with at least two distinguishable reflective surfaces;
Calculating, for each distinguishable reflective surface, a difference in the recorded propagation characteristics between the at least two time-separated times;
Comparing the calculated differences for the at least two distinguishable reflective surfaces;
Selecting the largest of the differences as the difference associated with the surface of the filler material; and
Determining the distance to the selected surface of the filler based on propagation conditions of transmitted and received signals.
In Übereinstimmung mit diesem Aspekt sind ähnliche Vorteile und bevorzugte Merkmale erhaltbar, wie sie bereits in Bezug auf den ersten Aspekt beschrieben wurden.In accordance with this aspect are similar Advantages and preferred features obtainable, as already related were described on the first aspect.
In Übereinstimmung
mit einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Radarlevelmesssystem bereit gestellt zum Bestimmen einer Distanz
zu einer Oberfläche
mit reflektierenden Eigenschaften an einem Fülllevel eines Füllmaterials
in einem Behälter
mit zumindest einer störenden
Struktur, umfassend:
einen Sender zum Senden von Messsignalen
in Richtung der Oberfläche
des Füllmaterials;
einen
Empfänger
zum Empfangen von Echosignalen von dem Behälter;
einen Speicher zum
Aufnehmen von Ausbreitungseigenschaften der Sende- und Empfangs-Signale
in Verknüpfung
mit zumindest zwei unterscheidbaren reflektierenden Oberflächen;
einen
Verarbeitungsschaltkreis zum Berechnen für jede unterscheidbare reflektierende
Oberfläche
einer Differenz in den aufgenommenen Ausbreitungseigenschaften zwischen
zumindest zwei zeitlich getrennten Zeiten, und Auswählen der
größten der
berechneten Differenzen für
die zumindest zwei unterscheidbaren reflektierenden Oberflächen als
die mit der Oberfläche
des Füllmaterials
verknüpfte
Differenz, und Bestimmen der Distanz zu der ausgewählten Oberfläche des
Füllmaterials
basierend auf Ausbreitungseigenschaften von gesendeten und empfangenen
Signalen.In accordance with yet another aspect of the present invention, a radar level measurement system is provided for determining a distance to a surface having reflective properties at a fill level of a filler material in a container having at least one perturbing structure, comprising:
a transmitter for sending measurement signals toward the surface of the filler material;
a receiver for receiving echo signals from the container;
a memory for receiving propagation characteristics of the transmit and receive signals in association with at least two distinguishable reflective surfaces;
a processing circuit for calculating, for each distinguishable reflective surface, a difference in the recorded propagation characteristics between at least two time-separated times, and selecting the largest of the calculated differences for the at least two distinguishable reflective surfaces as the difference associated with the surface of the fill material, and determining the distance to the selected surface of the filler based on propagation characteristics of transmitted and received signals.
In Übereinstimmung mit diesem Aspekt können ähnliche Vorteile und bevorzugte Merkmale erhalten werden, wie sie bereits in Bezug auf den ersten Aspekt beschrieben wurden.In accordance with this aspect can be similar Benefits and preferred features are obtained as they already are in relation to the first aspect.
Die vorliegende Erfindung ist verwendbar zum Levelmessen in Behältern mit einem Füllmaterial mit einer Oberfläche mit re flektierenden Eigenschaften, wie auch mit zumindest einer störenden Struktur mit einer Oberfläche mit reflektierenden Eigenschaften. Insbesondere ist die Erfindung verwendbar, wenn die reflektierenden Oberflächen getrennt sind, d.h. nicht auf dem im Wesentlichen gleichen Level, und dementsprechend unabhängig unterscheidbar in den reflektierten Echosignalen sind. Die Möglichkeit, die Oberflächen zu unterscheiden, kann von verschiedenen Parametern abhängen, wie beispielsweise einem oder mehreren der Trenndistanz, der Level-Auflösung, der Messausrüstung, der Signalstärke etc.The The present invention is useful for level measuring in containers a filling material with a surface with re inflecting properties, as well as with at least one disturbing structure with a surface with reflective properties. In particular, the invention usable when the reflective surfaces are separated, i. Not at the substantially same level, and accordingly independently distinguishable are in the reflected echo signals. The ability to access the surfaces may depend on various parameters, such as one or more of the separation distance, the level resolution, the measuring equipment, the signal strength Etc.
In Übereinstimmung
mit einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Verfahren für
eine Mikrowellensignal-basierte Bestimmung einer Hoch-Level- oder Überfüllungs-Situation
für den
Fülllevel
eines Füllmaterials
in einem Behälter
mit einer Oberfläche
mit reflektierenden Eigenschaften bereitgestellt, umfassend:
Senden
zu einer ersten Zeit von Sendesignalen in Richtung der Oberflächen;
Empfangen
zu im Wesentlichen der ersten Zeit von ersten Empfangssignalen mit
einem ersten Oberflächenecho;
Aufnehmen
von ersten Ausbreitungseigenschaften für die mit dem ersten Oberflächenecho
verknüpften Sende-
und Empfangs-Signale;
Senden
zu einer zweiten Zeit von zweiten Sendesignalen in Richtung der
Oberflächen;
Empfangen
zu im Wesentlichen der zweiten Zeit von zweiten Empfangssignalen
mit einem zweiten Oberflächenecho;
Aufnehmen
von zweiten Ausbreitungsbedingungen der mit dem zweiten Oberflächenecho
verknüpften zweiten
Sende- und Empfangs-Signale;
wobei die erste Zeit und die zweite
Zeit zeitlich durch eine erste Trennzeit getrennt sind;
Berechnen
einer ersten Differenz zwischen den ersten und den zweiten Ausbreitungsbedingungen;
Bestimmen
einer Distanz zu der Oberfläche
des Füllmaterials;
Identifizieren,
ob die Differenz ein vorbestimmtes Differenzlevel überschreitet
und ob die bestimmte Distanz innerhalb einer vorbestimmten Hoch-Level-Zone
ist und falls ja, Setzen des Alarms.In accordance with yet another aspect of the present invention, there is provided a method for microwave signal based determination of a high level or fill situation for the fill level of a fill material in a container having a surface having reflective properties, comprising:
Transmitting at a first time transmission signals towards the surfaces;
Receiving at substantially the first time first receive signals having a first surface echo;
Receiving first propagation characteristics for the transmit and receive signals associated with the first surface echo;
Transmitting at a second time second transmission signals towards the surfaces;
Receiving at substantially the second time second received signals having a second surface echo;
Taking in second propagation conditions of the second transmit and receive signals associated with the second surface echo;
wherein the first time and the second time are separated in time by a first separation time;
Calculating a first difference between the first and second propagation conditions;
Determining a distance to the surface of the filler material;
Identifying whether the difference exceeds a predetermined difference level and whether the determined distance is within a predetermined high-level zone and if so, setting the alarm.
Es sollte bemerkt werden, dass die Erfindung gemäß diesem Aspekt auch in Behältern ohne irgendwelche störenden Strukturen verwendbar und hilfreich ist. Wie durch den Fachmann erkannt werden wird, verwendet dieser Aspekt der Erfindung jedoch dieselben grundlegenden Prinzipien, wie sie in Verbindung mit den anderen Aspekten der Erfindung beschrieben wurden, und es sollte auch bemerkt werden, dass alle Merkmale der anderen Aspekte auch zusammen mit diesem letzten beschriebenen Aspekt der Erfindung verwendet werden können.It should be noted that the invention according to this aspect also in containers without ir which disruptive structures are usable and helpful. However, as will be appreciated by those skilled in the art, this aspect of the invention uses the same basic principles as described in connection with the other aspects of the invention, and it should also be noted that all features of the other aspects are also described in conjunction with the latter Aspect of the invention can be used.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden aus den hierin nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen klar und mit Bezugnahme auf diese Ausführungsformen deutlich.These and other aspects of the invention will become apparent from the following described embodiments clear and with reference to these embodiments clearly.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Zu exemplarischen Zwecken wird die Erfindung im Folgenden genauer unter Bezugnahme auf ihre Ausführungsformen beschrieben, die in den beigelegten Zeichnungen gezeigt sind, wobei:To For exemplary purposes, the invention will be discussed in more detail below Reference to its embodiments described in the accompanying drawings, wherein:
Beschreibung von bevorzugten AusführungsformenDescription of preferred embodiments
Die
Im
Betrieb sendet das Radarlevelmessgerät
Das System kann gepulste oder kontinuierlich emittierte Strahlung verwenden. Falls gepulste Signale verwendet werden, können die Signale DC-Impulse mit einer Länge von etwa 2 ns oder weniger sein, mit einer Frequenz in der Größenordnung von MHz mit durchschnittlichen Leistungsniveaus in dem nW- oder dem μW-Bereich. Alternativ sind die Impulse auf einer Trägerwelle mit einer GHz-Frequenz moduliert. Falls benötigt, ist der Behälter mit einer Dichtung ausgerüstet, die angeordnet ist, um es den elektromagnetischen Signalen zu erlauben, durch die Wand des Behälters zu passieren, während eine luftdichte Dichtung aufrechterhalten wird, um so die Behälterinhalte daran zu hindern, aus dem Behälter zu entweichen.The System can use pulsed or continuously emitted radiation. If pulsed signals are used, the signals may be DC pulses with a length of about 2 ns or less, with a frequency of the order of MHz with average power levels in the nW or μW range. Alternatively, the pulses are on a carrier wave with a GHz frequency modulated. If necessary, is the container equipped with a seal, which is arranged to allow the electromagnetic signals to pass through the wall of the container to happen while one airtight seal is maintained, so the container contents to prevent it from leaving the container to escape.
In
der allgemeinen Ausführungsform,
die in der
Der
Signalprozessor
Nach
Reflektion an der Oberfläche
Für Radarsysteme, bei denen zwei oder mehr Echos vorhanden sind, wird normalerweise eine begrenzte Auflösung vorhanden sein, wenn diese Echos nahe beieinander sind. Zwei einigermaßen nahe beieinander liegende Echos werden allgemein als zwei Echos aufscheinen, wohingegen, falls diese sehr nahe beieinander sind, so dass es nicht möglich sein wird, sie zu unterscheiden, sie als ein einzelnes Echo in einer Durchschnittsdistanz aufscheinen werden, und zwischen diesen zwei Fällen liegt ein Übergangsbereich, in dem die Genauigkeit gering sein kann. Die Grenze wird durch die Impulszeit oder die invertierte Bandbreite festgelegt und liegt bei etwa 150 mm für ein System mit einer Bandbreit von 1000 MHz oder einer Impulszeit von 1 ns, wobei dies einigermaßen unabhängig von dem Typ des Systems ist. Die zu beschreibenden Ausführungsformen lösen die Echosituation bei Distanzen außerhalb dieser Zone, bei der eine geringere Genauigkeit vorliegt.For radar systems, where there are two or more echoes, usually one limited resolution be present when these echoes are close to each other. Two reasonably close echoes lying together will generally appear as two echoes, whereas, if these are very close to each other, so it is not to be possible is to distinguish them, as a single echo in one Average distance will appear, and between these two make is a transitional area, in which the accuracy can be low. The border is through the Pulse time or the inverted bandwidth and fixed at about 150 mm for a system with a bandwidth of 1000 MHz or a pulse time of 1 ns, this being reasonably independently of the type of system. The embodiments to be described solve the echo situation at distances outside this zone, where there is less accuracy.
Weiterhin wird ein Mittel bereitgestellt zum Unterstützen der Auswahl, falls verschiedene reflektierende Oberflächen in dem Behälter existieren, welcher Teil des empfangenen Signals und welche berechnete Distanz die Oberfläche des Füllmaterials wiedergibt. Diese Funktionalität ist vorzugsweise hauptsächlich softwarebezogen und kann in vielen Fällen auf existierender (oder geringfügig erweiterter) Hardware implementiert werden und wird bei FMWC wie auch bei gepulsten Systemen funktionieren. Sie kann alleine, aber auch in Kombination mit den oben genannten Verfahren oder mit vielen anderen Verfahren verwendet werden.Farther a means is provided for assisting the selection, if different reflective surfaces in the container exist, which part of the received signal and which calculated Distance the surface of the filling material. This functionality is preferably mainly software related and can in many cases be based on existing (or slight extended) hardware and is used at FMWC like also work with pulsed systems. She can be alone, but also in combination with the above methods or with many other methods are used.
In einer ersten Ausführungsform wird die Phaseninformation in den empfangenen Signalen verwendet. In dieser Ausführungsform wird eine Speicherfunktion bereitgestellt, von der das unbearbeitete Behälter-Signal mit der Phaseninformation zu geeigneten Zeitpunkten gespeichert wird. Bei einem typischen System ist die Information bei einem "Schnappschuss" (eine Abtastung bei einem FMWC-System oder das entsprechende Intervall bei einem gepulsten System) wenige Kilobytes groß, so dass die Speicherung von einigen "Schnappschüssen" sogar mit einem bescheidenen aber modernen Prozessor mit seinem RAM kompatibel ist. Zwischen den letzten "Schnappschüssen" und einem der älteren wird eine Differenz gebildet und es wird eine im Wesentlichen normale Signalverarbeitung an der Differenz durchgeführt. Unter der Annahme, dass sich die Oberfläche ein bisschen zwischen den zwei "Schnappschüssen" bewegt hat, wird die unterschiedliche Phase der Oberflächenechos sehr wahrscheinlich eine Differenz ungleich Null erzeugen, wenn alle Echos über der Oberfläche ausgelöscht werden. Die optimale Veränderung im Level ist λ/4 (7 mm bei 10 GHz), wobei dies eine entgegengesetzte Phase für das Oberflächenecho ergibt, jedoch eine gleichbleibende Phase für störende Echos über der Oberfläche. Jedoch ergibt bereits λ/12 (2,5 mm bei 10GHz) die originale Amplitude, wenn die Differenz gebildet wird. Mit einer typischen Oberflächengeschwindigkeit von wenigen cm pro Minute wird lediglich ein kurzes Zeitintervall benötigt (5–10 s) und bei dem sehr üblichen Fall einer turbulenten Oberfläche wird dies sogar stimmen, falls die Oberfläche sich nicht stetig bewegt. Einige verschiedene "Schnappschüsse" werden vorzugsweise gespeichert und das Intervall für Speicherungen wird abgeschätzt mit der Bewegung abgestimmt, so dass der beste Vergleich durchgeführt werden kann. Das Sampling wird vorzugsweise durchgeführt, bevor irgendeine Erfassung durchgeführt wird (die üblicherweise bei heutigen gepulsten Systemen angewendet wird). Für die beschriebene Funktion wird bevorzugt, dass das Signal linear behandelt wird und dass die Phase beibehalten wird. Eine Standardmöglichkeit, um dies zu tun, ist, zwei Signale 90° aus der Phase gedreht abzuspeichern, allgemein als I- und Q-Kanal bezeichnet.In a first embodiment the phase information is used in the received signals. In this embodiment a memory function is provided, from which the unprocessed Container signal stored with the phase information at appropriate times becomes. In a typical system, the information is in a "snapshot" (one sample in an FMWC system or the corresponding interval at a pulsed system) a few kilobytes in size, allowing storage from some "snapshots" even with one modest but modern processor is compatible with its RAM. Between the last "snapshots" and one of the older one becomes a difference is formed and it becomes a substantially normal one Signal processing performed on the difference. Assuming that the surface has moved a bit between the two "snapshots" will the different phase of surface echoes are very likely generate a nonzero difference if all echoes are above the surface be extinguished. The optimal change in the level is λ / 4 (7 mm at 10 GHz), this being an opposite phase for the surface echo gives, but a constant phase for disturbing echoes above the surface. however already gives λ / 12 (2.5 mm at 10GHz) the original amplitude when the difference is formed becomes. With a typical surface speed a few cm per minute will only be a short time interval needed (5-10 s) and in the very usual Fall of a turbulent surface even if the surface does not move steadily. Some different "snapshots" are preferred saved and the interval for Storage is estimated matched with the movement so that the best comparison can be done can. The sampling is preferably performed before any detection is performed (which usually is used in today's pulsed systems). For the described function it is preferred that the signal is treated linearly and that the Phase is maintained. A standard way to do this is off, two signals 90 ° off store the phase rotated, commonly referred to as I and Q channel.
In
vielen Fällen
ist es ausreichend, einen Vergleich zwischen zwei Momenten oder
Zeiten wie oben beschrieben durchzuführen und die Schlussfolgerungen
aus der Differenz zu ziehen. In vielen praktischen Fällen sind
jedoch sowohl in dem gemessenen Level als auch der Amplitude Variationen
vorhanden, die von kleinen Bewegungen in der Oberfläche oder
einem dritten störenden
Echo abhängen,
wobei diese beiden eine ziemlich schnelle Variation des gemessenen
Levels oder der Amplitude bedingen. Solche Variationen können leicht
einen Vergleich, um die "größte Änderung" zu bestimmen, mehrdeutig
machen. Durch Einschließen
von mehr als zwei Momenten mit ihren eigenen gemessenen Werten kann
diese Mehrdeutigkeit durch Überschlagen
der Trends über
ein paar verschiedene Zeiten anstelle der Differenz zwischen zwei
Zeiten aufgelöst
werden. Dies ist durch die
- – Schnitt-Level unter dem Durchschnitt zwischen den beiden gemessenen Levels bedeutet, dass das höchste Level das richtige ist.
- – Schnitt-Level über dem Durchschnittslevel, jedoch unter dem höchsten der zwei (mit einer bestimmten Bandbreite) bedeutet, dass das unterste Level verwendet werden soll te.
- – Schnitt-Level über dem höchsten Level zeigt an, dass das höchste Level verwendet werden sollte aufgrund der auf gedeckten Existenz eines mehrfachen (mehrfach reflektierten) Echos.
- - Cut level below the average between the two measured levels means that the highest level is the right one.
- - Cut level above the average level, but below the highest of the two (with a certain bandwidth) means that the lowest level should be used.
- - Intersection level above the highest level indicates that the highest level should be used due to the existence of a multiple (multi-reflected) echo.
Vorzugsweise wird beispielsweise in der Software eine geeignete Analyse des Streuungsgrades bereitgestellt zum Bestimmen, wie viele Punkte benötigt werden, um die Trendanalyse einzuschließen. Aus der obigen Beschreibung ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Schlussfolgerungen unabhängig von der Richtung der Bewegungen gültig sind.Preferably For example, in the software, a suitable analysis of the degree of scattering provided for determining how many points are needed to include the trend analysis. From the above description, it will be apparent to those skilled in the art, that the conclusions are independent of the direction of the movements are valid.
Bei vielen Anwendungen muss das System fähig sein, auch bei einer sich nicht bewegenden Oberfläche zu messen und dann kann das Behältersignal auf eine herkömmliche Weise verwendet werden. Dies trifft jedoch nur dann zu, wenn die Oberfläche sich weder bewegt noch turbulent ist und wenn dann die Amplitude des Echos zumindest 10–20 dB stärker ist als bei turbulenten Bedingungen. Dementsprechend wird das Standardverfahren nur während der günstigsten Bedingungen verwendet. Alternativ ist auch eine Kombination dieser Verfahren möglich. Beispielsweise können die Verfahren für eine genauere Bestimmung der Oberfläche kontinuierlich und parallel betrieben werden, wobei die Information von beiden extrahiert und verglichen werden kann. Wenn keine Turbulenz oder Bewegung vorhanden ist, wird das Ergebnis des Standardverfahrens wie es ist verwendet und wenn Bewegungen auftreten, kann das Standardverfahren als eine Überprüfung verwendet werden. Weiterhin ermöglicht das Verfahren, dass die störenden Echos mit ihrer Phase gespeichert werden, so dass die besonders starken Echos von dem Behältersignal sogar für ein stetiges Oberflächenecho abgezogen werden können. Das Differenz-Bilden aus den zwei Echosignalen, die an zwei ziemlich nahe beieinander liegenden Zeitpunkten aufgenommen wurden, ist jedoch effizienter, da die Störechos "frisch" sind und da diese denselben Einfluss von Sedimenten, Temperatur und Variationen etc. aufweisen.at In many applications, the system must be able to operate even with one non-moving surface to measure and then the container signal on a conventional Be used way. However, this only applies if the surface is neither moving nor turbulent and then the amplitude the echo at least 10-20 dB stronger is as in turbulent conditions. Accordingly, the standard procedure only during the best Conditions used. Alternatively, a combination of these Procedure possible. For example can the procedures for a more accurate determination of the surface continuously and in parallel be operated, the information extracted from both and can be compared. If there is no turbulence or movement is, the result of the standard procedure is used as it is and when movements occur, the standard method can be used as a check. Furthermore possible the procedure that the disturbing Echoes are saved with their phase, making the particular strong echoes from the container signal even for a steady surface echo can be deducted. The difference-forming from the two echo signals, at two pretty much However, it is more efficient because the false echoes are "fresh" and there are these the same influence of sediments, temperature and variations etc. exhibit.
Das oben beschriebene Verfahren kann bei verschiedenen Arten von RLG-Systemen angewendet werden, auch bei den herkömmlich verwendeten gepulsten Systemen und FMWC-Systemen. Mit einem gepulsten System werden kurze Impulse gesendet, welche jeweils ein 1 ns langer Impuls einiger 6 GHz-Perioden sein können. Nach Reflektion an der Oberfläche werden die Impulse empfangen und mit einer ähnlichen Impulsfolge mit einer leicht unterschiedlichen PRF (beispielsweise 1,00000 MHz im Gegensatz zu 1,00001 MHz) gemischt und dann, nach einem Tiefpassfiltern werden die empfangenen Impulse (Wiederholen über eine ziemlich lange Zeit) in der Zeit "gestreckt", um einfacher verarbeitet werden zu können. Das Mischen ist linear, so dass Phase, Amplitude und gemischte Signale erhalten bleiben, wobei die Impulse mit einer wesentlich langsameren Rate (10–5 in dem Beispiel) ausgegeben werden. Eine Periode dieses gestreckten Signals (100 ms in diesem Beispiel) wird hierin als ein "Schnappschuss" des Behältersignals bezeichnet. Für ein FMCW-Signal ist das IF-Signal idealerweise eine Summe von Sinussignalen, eines für jedes Echo mit beibehaltener Phase und Amplitude und mit einer Länge, die gleich der Länge eines Durchlaufs (sweep) ist (beispielsweise 100 ms). Die Signalverarbeitung in einem modernen System kann angenommen werden als umfassend eine oder mehrere FFTs und bei dieser Stufe kann angenommen werden, dass die Differenz bei der Signalverarbeitung zwischen einem gepulsten und einem FMCW-System darauf reduziert ist, ob eine gerade oder eine ungerade Anzahl von FFTs angewendet werden. Der Ausdruck "generische IF-Signale" wird sowohl für gepulste Systeme als auch für FMCW-Systeme oder andere Radarsysteme verwendet, die eine lineare Kombination von Echos von möglichen mehreren Echos mit beibehaltener Amplitude, Phase etc. ausgeben.The method described above can be applied to various types of RLG systems, including the conventionally used pulsed systems and FMWC systems. With a pulsed system, short pulses are sent, each of which may be a 1 ns pulse of some 6 GHz periods. After reflection at the Surface, the pulses are received and mixed with a similar pulse train with a slightly different PRF (eg 1.00000 MHz as opposed to 1.00001 MHz) and then, after a low-pass filtering, the received pulses (repeating for a fairly long time) in the Time "stretched" for easier processing. The mixing is linear so that phase, amplitude and mixed signals are preserved, with the pulses being output at a much slower rate (10 -5 in the example). One period of this stretched signal (100 ms in this example) is referred to herein as a "snapshot" of the bin signal. Ideally, for an FMCW signal, the IF signal is a sum of sine signals, one for each retained phase and amplitude echo and of length equal to the length of a sweep (eg, 100 ms). Signal processing in a modern system can be thought of as including one or more FFTs, and at this stage, it can be assumed that the difference in signal processing between a pulsed and an FMCW system is reduced to whether an even or an odd number of FFTs be applied. The term "generic IF signals" is used for both pulsed systems and FMCW systems or other radar systems that output a linear combination of echoes from possible multiple retained amplitude, phase, etc., echoes.
Die Schnappschüsse von den generischen IF-Signalen zu einem oder mehreren Zeitpunkten werden vorzugsweise in einem Speicher in dem beschriebenen System gespeichert. Mit üblichen Parametern ist ein Schnappschuss durch Aufnehmen von etwa 1000 Samples mit 8 bis 16 Bit Amplitudenauflösung gut aufbewahrt. Dementsprechend werden einige oder bis zu 10 Kilobytes an Speicherplatz für jeden Schnappschuss benötigt, wobei die Speicherung einiger Schnappschüsse einfach zu erreichen ist, sogar mit einem begrenzten Speicherplatz in einem modernen digitalen Prozessor. Bei existierenden Systemen sind heutzutage 1000 Samples eine übliche Menge, so dass die Hardwarevoraussetzungen mit dem heutigen RLG-Industriestandard kompatibel sind.The snapshots of the generic IF signals at one or more times preferably stored in a memory in the described system. With usual Parameters is a snapshot by recording about 1000 samples with 8 to 16 bit amplitude resolution well kept. Accordingly, some or up to 10 kilobytes of space for every snapshot needed, whereby the storage of some snapshots is easy to achieve, even with a limited space in a modern digital Processor. Existing systems today have 1000 samples a usual amount, so that the hardware requirements with today's RLG industry standard are compatible.
Das Bilden der Differenz zwischen zwei beliebigen Schnappschüssen von verschiedenen Zeitpunkten ist einfach auszuführen. Eine wichtige Beobachtung ist, dass ein statisches Echo in der Differenz im Wesentlichen verschwindet, während ein sich bewegendes Echo allgemein einen Beitrag ungleich Null zu der Differenz leisten wird. Die Speicherung einiger verschiedener Schnappschüsse wird die Möglichkeit ausschließen, dass die Oberfläche sich um exakt ein Vielfaches von λ/2 zwischen zwei Zeitpunkten bewegt hat, wobei sogar ein sich bewegendes Echo verschwinden würde. Eine ziemlich kleine Bewegung wird benötigt, um die Differenz unterscheidbar ungleich Null werden zu lassen und beispielsweise eine Änderung um λ/12 des Levels wird eine Phasendifferenz von 60° und dieselbe Amplitude in dem differenziellen Schnappschuss im Vergleich zu den Originalen ergeben. Falls wir eine Signalreduzierung um 10 dB annehmen, bevor eine Verarbeitung akzeptabel sein sollte, dann ist sogar eine Veränderung um 1 mm in einem 10 GHz-System ausreichend, um die wahre Oberfläche zu unterscheiden.The Forming the difference between any two snapshots of different times is easy to execute. An important observation is that a static echo in the difference essentially disappears, while a moving echo generally contributes to a non-zero contribution will make the difference. The storage of several different snapshots becomes the possibility exclude, that the surface by exactly a multiple of λ / 2 between two times, with even a moving echo would disappear. A pretty small movement is needed to distinguish the difference not equaling zero and, for example, a change around λ / 12 of the level will have a phase difference of 60 ° and the same amplitude in the differential Snapshot compared to the originals revealed. in case we assume a signal reduction of 10 dB before processing should be acceptable, then even a change of 1 mm in a 10 GHz system is sufficient, around the true surface to distinguish.
Für ein FMCW-System wird das Differenzsignal für ein sich bewegendes Echo offensichtlich ähnlich zu dem originalen Echo sein, jedoch mit einer anderen Amplitude und anderen Phase, wobei dies bei dem normalen Typ der Signalverarbeitung keinen Einfluss auf die berechnete Distanz haben wird. Für ein gepulstes Signal wird die Differenz sehr ähnlich sein, unter der Annahme, dass die Zeitdifferenz klein ist im Vergleich zu der Impulszeit (was einer Distanz in der Größenordnung von 100 mm entspricht). Sogar in einem Impuls ist die meiste Information in der Phase enthalten. Für den Impuls-Fall wird bevorzugt, dass das Signal vor einer Videoerfassung verwendet wird (wo die zwei Impulse unterschiedliche Phasen aufweisen), da die zwei erfassten Signale von geringfügig verschiedenen Zeitpunkten sehr ähnlich sind und nicht irgendeine verwendbare Differenz bilden werden.For an FMCW system is the difference signal for a moving echo obviously similar to the original echo be, but with a different amplitude and different phase, where this has no effect on the normal type of signal processing on the calculated distance will have. For a pulsed signal is the difference be very similar, assuming that the time difference is small in comparison at the pulse time (which corresponds to a distance of the order of 100 mm). Even in one impulse, most of the information is in phase. For the Impulse case is preferred that the signal before video capture is used (where the two pulses have different phases), because the two detected signals from slightly different points in time very similar are and will not make any usable difference.
Ein beliebiges Echo von einer beliebigen Struktur über der Flüssigkeitsoberfläche wird virtuell verschwinden, während das Oberflächenecho mit einer voraussichtlichen Änderung in der Amplitude, die gewählt werden kann durch Verwenden einer begrenzten Auswahl an Schnappschüssen, verbleiben wird. Dementsprechend wird das Oberflächenecho sehr viel sauberer sein und noch wichtiger, es wird das am nächsten gelegene Echo ungleich Null sein, sogar bei Situationen, bei denen viele starke Störechos vorhanden sind.One becomes any echo of any structure above the liquid surface virtually disappear while the surface echo with an expected change in amplitude, the chosen can be left by using a limited selection of snapshots. Accordingly, the surface echo becomes very much be much cleaner and more importantly, it will be the closest one Echo may not be zero, even in situations where many strong false echoes available.
Im Fall einer glatten Oberflächenbehälterstruktur über der Oberfläche können diese durch eine Reflektion in der Oberfläche (doppeltes Wiederspiegeln) reflektiert werden und können als Echos erscheinen, die weiter als die Oberfläche entfernt sind und sich mit der doppelten Geschwindigkeit bewegen, wenn sich die Oberfläche bewegt. Bei einer komplexeren Rechnung können sich die Phasen aller Echos, die eher danach aussehen, dass sie die berechnete Oberfläche sind, in Übereinstimmung mit der berechneten Oberfläche ändern. Eine Anzahl von Versuchsberechnungen wird die richtige Annahme hervorbringen.in the Case of a smooth surface container structure over the surface can this through a reflection in the surface (double mirroring) be reflected and can appear as echoes that are farther away than the surface and themselves move at twice the speed as the surface moves. For a more complex bill the phases of all echoes that look more like them the calculated surface are, in accordance with the change the calculated surface. A Number of trial calculations will produce the correct assumption.
Einige Flüssigkeiten sind transparent für Radarwellen und in diesem Fall werden Echos unterhalb der Oberfläche sichtbar und sie werden erscheinen, als ob sie sich auch bewegen, wobei sie jedoch wirken, als ob sie sich in der entgegengesetzten Richtung und langsamer bewegen. Ein betreffender Typ von Algorithmus für Echos über der Oberfläche wird es möglich machen, diese Echos ebenso zu entfernen, bevor die letzte genaue Berechnung stattfindet.Some liquids are transparent to radar waves and in this case echoes will be visible below the surface and they will appear as if they are moving, but they act as if they are moving in the opposite direction and slower. A particular type of algorithm for echoes above the surface will make it possible to remove these echoes as well, before the last accurate calculation takes place.
Ein Radarlevelmessgerät kann verschiedene Verwendungen aufweisen und eine wichtige Verwendung ist als ein Überfüllungsalarm. Das beschriebene Verfahren ist gut für diese Aufgabe geeignet, da es die Erfassung auch von schwachen, jedoch irgendwie sich bewegenden Echos in einer genau definierten näheren Umgebung des Radarlevelmessgeräts ermöglichen wird. Die Echosituation in der näheren Umgebung des Messgerätes ist ziemlich statisch, so dass das Instrument empfindlich für jedwede Änderung gemacht werden kann, die in diesem Teil des Behälters am wahrscheinlichsten durch die ansteigende Flüssigkeitsoberfläche bewirkt wird.One Radar Level Meter can have various uses and an important use is as a trapping alert. The method described is well suited for this task since it the capture of even weak, but somehow moving Enable echoes in a well defined vicinity of the radar level gauge becomes. The echo situation in the nearer Environment of the measuring device is quite static, making the instrument sensitive to any change which is most likely in this part of the container caused by the rising liquid surface becomes.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurden die Phaseninformationen in den empfangenen Signalen verwendet, um eine sich bewegende Oberfläche von einer sich nicht bewegenden Oberfläche zu unterscheiden und dabei die reflektierenden Signale von der Oberfläche des Füllmaterials gegenüber störenden Echos zu identifizieren. Es ist jedoch auch möglich, Signale ohne Phaseninformation für im Wesentlichen denselben Zweck zu verwenden. Eine solche Ausführungsform wird nun genauer beschrieben.In the embodiment described above the phase information was used in the received signals, around a moving surface to distinguish from a non-moving surface and thereby the reflective signals from the surface of the filler against interfering echoes to identify. However, it is also possible signals without phase information for im To use essentially the same purpose. Such an embodiment will now be described in more detail.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Differenzspektrum für die Amplitude in jeder Position gebildet und es werden zu unterschiedlichen Zeiten empfangene Signale verglichen, aus denen die Echocharakteristika bestimmbar sind.at this embodiment becomes a difference spectrum for the amplitude is formed in each position and it becomes different Times received signals from which the echo characteristics are determinable.
Die
Differenz in der Amplitude für
eine Position n zu einer Zeit t kann bestimmt werden als:
Alternativ
kann die Differenz bestimmt werden als:
Die
Amplitudendifferenz wird weiterhin vorzugsweise gefiltert, um rauschbedingte
Störungen
zu vermeiden, beispielsweise auf die folgende Weise:
FiltFactor
= 90%
FiltFactor = 90%
Mittels des Vergleichs zwischen Signalen von verschiedenen Zeiten, wird die Differenzanalyse eine klare Anzeige von sich bewegenden Oberflächen erzeugen, wie beispielsweise einer turbulenten Oberfläche, einer Oberfläche, die angehoben oder abgesenkt wird oder von einem sich bewegenden Rührwerk. Eine stationäre Oberfläche wird jedoch im Wesentlichen nicht sichtbar sein, wie beispielsweise Stäbe, Bleche etc. Dasselbe gilt für eine vollkommen ruhige Füllmaterialoberfläche.through the comparison between signals of different times, becomes the difference analysis will produce a clear indication of moving surfaces, such as a turbulent surface, a surface that is raised or lowered or by a moving agitator. A stationary one surface however, will not be substantially visible, such as bars, sheets etc. The same applies to a completely calm filling material surface.
Wenn eine Bewegung in dem Behälter auftritt, wird das Signal/Rausch-Verhältnis in dem Differenzspektrum größer sein als das in dem Standard-"Behälterspektrum". Ebenso werden, wie zuvor erwähnt, statische Echos in dem Differenzspektrum nicht vorhanden sein. Dementsprechend macht eine Turbulenz, ein kochendes Produkt oder eine sich bewegende Oberfläche es im Vergleich zum Verwenden der herkömmlicheren Echologik tatsächlich einfacher, das korrekte Oberflächenecho unter Verwendung des neuen Verfahrens zu bestimmen, sogar unter ruhigen Bedingungen.If a movement in the container occurs, the signal-to-noise ratio in the difference spectrum be bigger than that in the standard "container spectrum". Likewise, As previously mentioned, static echoes will not be present in the difference spectrum. Accordingly makes a turbulence, a cooking product or a moving one surface actually make it easier to use compared to using the more traditional echologics, the correct surface echo using the new method to determine even under quiet conditions.
Die
aus dem Differenzsignal erhaltbare Information wird nun genauer
unter Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben. In dem Diagramm in
der
In
der
Vorzugsweise verwendet die Differenzanalyse empfangene Signale von zumindest zwei und vorzugsweise verschiedenen vorherigen Zeiten, und vorzugsweise mit verschiedener zeitlicher Trennung. Hierbei wird es möglich, sowohl langsame Bewegungen, wie beispielsweise ein langsam angehobener oder abge senkter Füllstand, als auch schnellere Bewegungen, wie beispielsweise Turbulenzen an der Oberfläche, zu erfassen und zwischen ihnen zu unterscheiden. Weiterhin macht es diese erweiterte Analyse möglich, die Situation zu vermeiden, bei der die Differenz zwischen zwei empfangenen Signalen exakt einem Vielfachen von λ/2 entspricht, wobei dies sogar ein sich bewegendes Echo verschwinden ließe. Beispielsweise kann die Differenzanalyse für zu einer Zeit t empfangene Signale basierend auf Messungen beispielsweise bei t-1, t-10 und t-100 durchgeführt werden.Preferably, the difference analysis uses received signals of at least two and preferably different previous times, and preferably with different temporal separation. This makes it possible to detect both slow movements, such as a slowly raised or abge lowered level, as well as faster movements, such as turbulence on the surface, and to differentiate between them. Furthermore, this extended analysis makes it possible to avoid the situation where the difference between two received signals is exactly a multiple of λ / 2, and even a moving echo could disappear SSE. For example, the difference analysis for signals received at a time t may be performed based on measurements at, for example, t-1, t-10, and t-100.
Das oben beschriebene Verfahren und System sind insbesondere hilfreich für Überfüllungsanwendungen. In solch einer Überfüllungsanwendung kann das ermittelte Oberflächenlevel mit einem oder verschiedenen Schwellenwerten und beispielsweise einem Satz der folgenden drei Schwellenwerte verglichen werden:
- – OFA LowLimit, das eine untere Grenze für den zu überwachenden Bereich ist,
- – OFA HighLimit, das die obere Grenze für den Bereich ist,
- – OFA AmpThreshold, welcher ein Schwellenwert für eine Amplitude ist, die den Alarm innerhalb dieses Bereichs erzeugen kann.
- - OFA LowLimit, which is a lower limit for the area to be monitored,
- - OFA HighLimit, which is the upper limit for the range,
- - OFA AmpThreshold, which is a threshold for an amplitude that can generate the alarm within this range.
Es ist natürlich wichtig, dass die Schwellenwerte geeignet gewählt werden, so dass keine Oberflächenechos übersehen werden, zugleich jedoch Fehlalarme aufgrund von anderen Reflektionen, Rauschen etc. so weit wie möglich vermieden werden. Dementsprechend war die Überfüllungsalarmfunktionalität zuvor in der Praxis schwierig zu realisieren und erforderte normalerweise eine grundlegende und umständliche Konfiguration für jede einzelne Verwendungssituation. Mit dem oben beschriebenen zeitdifferenziellen Spektrum, das fähig ist, Veränderungen und Ereignisse, die über die Zeit eintreten, zu erfassen, kann jedoch eine sehr viel höhere Zuverlässigkeit erreicht werden, wobei es dies einfacher macht, Überfüllungsalarme zu produzieren und zu installieren. Ein Schwellenwert für die Amplitude würde normalerweise benötigt werden, sogar falls die oben beschriebene differenzielle Analyse verwendet wird. In diesem Fall kann jedoch der Schwellenwert als ein allgemeiner Parameter unabhängig von dem Füllmaterial, der Behälterumgebung etc. gesetzt werden. Dementsprechend kann ein konstanter Schwellenwert verwendet werden, unabhängig davon, wo und wie das System installiert ist.It is natural important that the thresholds are chosen appropriately so that no surface echoes are overlooked but at the same time false alarms due to other reflections, noise etc. as much as possible be avoided. Accordingly, the trap alarm functionality was previous difficult to implement in practice and normally required a fundamental and cumbersome Configuration for every single use situation. With the time differential described above Spectrum, capable is, changes and events that over however, the time to capture can be much higher which makes it easier to produce trapping alerts and install. A threshold for the amplitude would normally be needed even if the differential analysis described above is used. In this case, however, the threshold may be considered a general parameter independent from the filling material, the container environment etc. are set. Accordingly, a constant threshold be used independently where and how the system is installed.
Das Messsystem kann weiterhin einen Alarm (nicht gezeigt) umfassen, welcher durch das Alarmsignal aktiviert wird. Der Alarm kann beispielsweise in einer Kontrolleinheit für das System angeordnet sein. Das Alarmsystem kann verteilt sein, wobei der Alarm in einem Abstand von dem Messsystem angeordnet ist. Alternativ kann das Alarmsignal zu einem separaten System gesendet werden, wie beispielsweise einem allgemeinen Kontrollsystem. Der Alarm kann nahe bei der Messausrüstung angeordnet sein oder an einem entfernten Ort (beispielsweise in einem Kontrollraum), wobei die Alarmsignale durch eine Signalleitung oder Ähnliches übertragen werden können. Die Alarmeinheit kann auf verschiedene Arten konstruiert sein, um einen Bediener über die momentane Situation zu informieren. Einige Beispiele: ein akustisches Signal kann aktiviert werden, Alarmlampen können beginnen zu leuchten oder zu blinken oder es kann eine Art von Signalisierung auf einer Schalttafel aktiviert werden, Alarme auf einem Computerbildschirm oder einer entfernten Einheit (Telefon, Minicall, Funk, etc.) können aktiviert werden, etc.The Measurement system may further include an alarm (not shown), which is activated by the alarm signal. The alarm can for example in a control unit for the system can be arranged. The alarm system can be distributed wherein the alarm is located at a distance from the measuring system. Alternatively, the alarm signal may be sent to a separate system such as a general control system. Of the Alarm can be next to the measuring equipment be arranged or at a remote location (for example, in a control room), the alarm signals being through a signal line or the like can be. The alarm unit can be constructed in various ways to an operator over to inform the current situation. Some examples: an acoustic one Signal can be activated, alarm lamps can start to light up or to blink or it may be some kind of signaling on a control panel be activated, alarms on a computer screen or a remote unit (telephone, mini-cell, radio, etc.) can be activated be, etc.
Spezifische Ausführungsformen der Erfindung wurden nun beschrieben. Verschiedene Alternativen sind jedoch möglich, wie für den Fachmann klar sein wird. Beispielsweise können viele verschiedene Komponenten zum Durchführen der verschiedenen Funktionen des Levelmesssystems und des Verarbeitungsschaltkreis verwendet werden, wie dem Fachmann leicht klar wird. Weiterhin können verschiedene Typen von Schwellenwerten und Alarmparametern innerhalb des oben skizzierten Systems verwendet werden, das System kann gepulste oder kontinuierlich gesendete Messsignale verwenden, das System kann ein zweckbestimmtes Alarmsystem oder in einem herkömmlichen Messsystem integriert sein, etc. Solche und andere offensichtlichen Modifikationen müssen als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert wird, liegend angesehen werden.specific embodiments The invention has now been described. Different alternatives are possible, however as for the skilled person will be clear. For example, many different components to perform the various functions of the level measuring system and the processing circuit as will be readily apparent to those skilled in the art. Furthermore, different Types of thresholds and alarm parameters within the above sketched system can be used, the system can be pulsed or use continuously transmitted measurement signals, the system can a dedicated alarm system or in a conventional one Integrated measuring system, etc. Such and other obvious Modifications need as within the scope of the present invention as defined by the attached claims is defined lying down.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur radarbasierten Messung eines Fülllevels eines Füllmaterials wird offenbart, wobei der Behälter zumindest eine störende Struktur aufweist. Das Verfahren umfasst: zu einem ersten Zeitpunkt Senden eines Mikrowellensignals in Richtung der Oberfläche des Füllmaterials; Empfangen von Mikrowellensignalen, wie von der Oberfläche des Füllmaterials reflektiert und wie von der mindestens einen störenden Struktur reflektiert; Berechnen basierend auf Laufzeiten der gesendeten und reflektierten Mikrowellensignale von zumindest zwei Distanzen zu reflektierenden Oberflächen in dem Behälter; und Wiederholen zu einem zweiten Zeitpunkt des Sendens, des Erfassens und des Berechnens, wobei der erste Zeitpunkt zeitlich von dem zweiten Zeitpunkt getrennt ist. Basierend auf den verschiedenen wiederholten Messungen wird die Distanz zu der Oberfläche des Füllmaterials als die berechnete Distanz bestimmt, welche die größte Änderung zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt aufweist. Basierend auf dieser Zeitdifferenzanalyse ist es möglich, sich bewegende Oberflächen sehr leicht und genau zu bestimmen. Das Verfahren ist besonders vorteilhaft bei Überfüllungs- oder Hoch-Level-Alarmsystemen.One Method and device for radar-based measurement of a filling level of a filling material is disclosed, wherein the container at least one annoying Structure has. The method includes: at a first time Sending a microwave signal towards the surface of the filling material; Receiving microwave signals as from the surface of the filler reflected and as reflected by the at least one disturbing structure; Calculate based on transit times of the sent and reflected To reflect microwave signals of at least two distances surfaces in the container; and repeating at a second time of transmission, detection and calculating, wherein the first time in time of the second Time is separated. Based on the different repeated Measurements will be the distance to the surface of the filler material as the calculated Distance determines which is the biggest change between the first and second times. Based on this time difference analysis, moving surfaces are very much possible easy and precise to determine. The method is particularly advantageous in case of overcrowding or high-level alarm systems.
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