DE19958584C1

DE19958584C1 - Füllstandmessgerät

Info

Publication number: DE19958584C1
Application number: DE19958584A
Authority: DE
Inventors: Joseph Neven; Achim Bletz
Original assignee: Krohne SAS
Current assignee: Krohne SAS
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-12-04
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2019-12-05
Also published as: US20020186025A1; US6724197B2; DE50005880D1

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Füllstandsmeßgerät, das nach dem Radarprinzip arbeitet, zum Messen des Füllstands des unteren von zwei in einem Behälter (1) eingefüllten, übereinander geschichteten Medien (2, 3), mit einem ersten elektrischen Leiter (4) und einem zweiten elektrischen Leiter (5), die parallel zueinander angeordnet sind, im wesentlichen gerade verlaufen und in das untere Medium (2) hineinragen, mit einem an dem außerhalb des unteren Mediums (2) und des oberen Mediums (3) vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters (4) bzw. des zweiten elektrischen Leiters (5) vorgesehenen Gerarator zum Erzeugen und Aussenden eines elektromagnetischen Signals und mit einem an dem außerhalb des ersten Mediums (2) und des zweiten Mediums (3) vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters (4) bzw. des zweiten elektrischen Leiters (5) vorgesehenen Meßumformer zum Detektieren eines reflektierten Anteils des elektromagnetischen Signals. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das elektromagnetische Signal an dem im unteren Medium (2) vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters in das untere Medium (2) einkoppelbar ist und ein an der Grenzfläche des unteren Mediums (2) mit dem oberen Medium (3) reflektierter Anteil des elektromagnetischen Signals von dem Meßumformer detektierbar ist. Auf diese Weise ist bei zwei übereinander geschichteten Medien (2, 3) in dem Behälter (1) auch eine Füllstandsbestimmung des unteren Mediums (2) möglich, wenn die ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllstandsmeßgerät, das nach dem Radarprinzip arbeitet, zum Messen des Füllstands des unteren, von zwei in einem Behälter eingefüllten, übereinander geschichteten Medien, mit einem ersten elektrischen Leiter und einem zweiten elektrischen Leiter, die parallel zueinander angeordnet sind, im wesentlichen gerade verlaufen und in das untere Medium hineinragen, mit einem an dem außerhalb des unteren Mediums und des oberen Mediums vorgesehenen Ende des ersten elek trischen Leiters bzw. des zweiten elektrischen Leiters vorgesehenen Generator zum Erzeugen und Aussenden eines elektromagnetischen Signals und mit einem an dem außerhalb des ersten Mediums und des zweiten Mediums vorgesehenen Ende des er sten elektrischen Leiters bzw. des zweiten elektrischen Leiters vorgesehenen Meß umformer zum Detektieren eines reflektierten Anteils des elektromagnetischen Si gnals.

Ein Füllstandsmeßgerät der zuvor beschriebenen Art ist einerseits z. B. aus der US 5,811,677 bekannt und wird andererseits von der Anmelderin z. B. unter der Bezeich nung Reflex-Radar BM 100 vertrieben. Das Meßverfahren eines solchen Füllstands meßgeräts, das nach dem Radarprinzip arbeitet, basiert auf dem TDR-Meßprinzip (Time Domain Reflectometry), das z. B. aus dem Bereich der Kabelprüfung bekannt ist und Ähnlichkeiten mit der Funktionsweise von Radargeräten aufweist. Bei einem solchen TDR-Füllstandsmeßgerät wird z. B. ein extrem kurzer elektrischer Impuls ge führt über zwei im wesentlichen gerade verlaufende elektrische Leiter in einen Behäl ter ausgesandt, in dem sich ein Medium, wie eine Flüssigkeit, ein Pulver oder ein Gra nulat befindet, dessen Füllstandshöhe bestimmt werden soll. Der über die beiden elek trischen Leiter in den Behälter ausgesandte kurze elektrische Impuls wird an der Oberfläche des Mediums reflektiert, und der reflektierte Anteil des kurzen elektri schen Impulses wird von einem Meßumformer des Meßgeräts wieder detektiert. Der reflektierte Anteil des kurzen elektrischen Impulses hängt von der Dielektrizitätszahl des Mediums ab und steigt mit dieser. Dabei ist die Laufzeit des Signals proportional zum Abstand des Impulsgenerators bzw. des Meßumformers zur Oberfläche des in dem Behälter befindlichen Mediums. Sich verändernde Umgebungsbedingungen, wie ein steigender oder fallender Umgebungsdruck oder eine steigende oder fallende Temperatur, beeinträchtigen die Meßgenauigkeit des TDR-Füllstandsmeßgeräts nicht. Außerdem ist die Laufzeit des Signals unabhängig von der Dielektrizitätszahl des Mediums, dessen Füllstand gemessen werden soll.

Über die zuvor beschriebene Füllstandsmessung eines in einem Behälter befindlichen Mediums hinaus gibt es jedoch auch derartige Anwendungen, bei denen der jewei lige Füllstand zweier übereinander geschichteter Medien bestimmt werden soll. Sol che übereinander geschichteten Konfigurationen können dann auftreten, wenn die Medien voneinander verschiedene Dichten aufweisen. Unproblematisch ist eine sol che Messung mit einem herkömmlichen, an der Oberseite des Behälters vorgesehenen TDR-Füllstandsmeßgerät nur dann durchführbar, wenn das Medium mit der geringe ren Dichte auch die geringere Dielektrizitätszahl aufweist, das oben liegende Medium also eine geringere Dielektrizitätszahl aufweist als das Medium darunter.

In dem zuvor beschriebenen Fall wird die Messung z. B. derart durchgeführt, daß, wie bei einer normalen Füllstandsmessung, in dem Generator ein kurzer elektrischer Im puls erzeugt und über die beiden elektrischen Leiter, die in die übereinander ge schichteten Medien hineinragen, in diese hineingeleitet wird. Dabei findet einerseits an der Oberfläche des oberen Mediums eine Reflektion eines gewissen Anteils des kurzen elektrischen Impulses und andererseits ein Eindringen des restlichen Anteils des kurzen elektrischen Impulses in das obere Medium und ein damit verbundenes Weiterlaufen des restlichen Anteils in diesem statt, wobei die Ausbreitungsge schwindigkeit des durch das obere Medium hindurchlaufenden Restimpulses der Di elektrizitätszahl des oberen Mediums entsprechend verringert ist. Der in dem oberen Medium weiterlaufende Anteil des kurzen elektrischen Impulses wird schließlich an der Grenzfläche zwischen dem oberen Medium und dem unteren Medium wiederum teilweise reflektiert, und teilweise dringt ein geringer Anteil des Restimpulses auch noch in das untere Medium ein. Aufgrund der großen Dielektrizitätszahl des unteren Mediums jedoch wird der größte Anteil des durch das obere Medium hindurchlau fenden Restimpulses an der Grenzfläche zwischen dem oberen Medium und dem un teren Medium reflektiert, so daß dieser reflektierte Restimpuls schließlich mit dem Meßumformer detektiert werden kann. Bei bekannter Dielektrizitätszahl des oberen Mediums lassen sich somit einerseits die Füllstandshöhe des oberen Mediums und andererseits die Füllstandshöhe des unteren Mediums bestimmen.

Liegt jedoch ein Fall vor, bei dem das obere Medium die größere Dielektrizitätszahl aufweist, so ist der reflektierte Anteil des kurzen elektrischen Impulses an dessen Oberfläche typischerweise so groß, daß der Anteil des kurzen elektrischen Impulses, der tatsächlich in das obere Medium eindringt und dann an der Grenzfläche zwischen dem oberen Medium und dem unteren Medium reflektiert werden könnte, für eine verläßliche TDR-Messung zu gering ist. In einem solchen Fall kann eine Messung mit einem herkömmlichen TDR-Füllstandsmeßgerät nur dann durchgeführt werden, wenn das TDR-Füllstandsmeßgerät nicht an der Oberseite des Behälters, sondern an dessen Unterseite angeordnet ist. Nur dann nämlich "sieht" der kurze elektrische Impuls zu erst das Medium mit der geringeren Dielektrizitätszahl, bevor er auf das Medium mit der größeren Dielektrizitätszahl trifft, an dessen Grenzfläche zu dem Medium mit der geringeren Dielektrizitätszahl der wesentliche Anteil des kurzen elektrischen Impul ses reflektiert wird. Die Anordnung eines TDR-Füllstandsmeßgeräts unter dem Behäl ter ist jedoch konstruktiv sehr aufwendig, wenn überhaupt möglich, und weist gra vierende sicherheitstechnische Nachteile auf.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, ein an der Oberseite eines Behälters anbring bares Füllstandsmeßgerät, das nach dem Radarprinzip arbeitet, anzugeben, mit dem die Füllstandshöhe des unteren von zwei in dem Behälter übereinander geschichte ten Medien meßbar ist, wenn das obere Medium mit der geringeren Dichte eine grö ßere Dielektrizitätszahl als das untere Medium aufweist.

Das erfindungsgemäße Füllstandsmeßgerät, mit dem die zuvor hergeleitete und aufge zeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet ist, daß das von dem Generator erzeugte elektromagnetische Signal in den ersten elektrischen Leiter einkoppelbar und in diesem bis zu dessen im unteren Medium vorgesehenen Ende ohne Kontakt zu dem oberen Medium und dem unteren Medium führbar ist, das elektromagnetische Signal an dem im unteren Medium vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters seine Laufrichtung umkehrt und in das untere Medium einkoppelbar ist, ein an der Grenzfläche des unteren Mediums mit dem oberen Medium reflektierter Anteil des elektromagnetischen Signals von dem Meßumformer detektierbar ist und die Laufzeit zwischen der Aussendung des elektromagnetischen Signals und der Detektion eines an der Grenzfläche des unteren Mediums mit dem oberen Medium reflektierten An teils des elektromagnetischen Signals bestimmbar ist. Bei zwei übereinander ge schichteten Medien ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, daß das elektromagneti sche Signal direkt in das untere Medium eingekoppelt wird und der an der Grenzflä che zwischen dem unteren Medium und dem oberen Medium reflektierte Anteil des elektromagnetischen Signals detektiert wird, so daß bei Kenntnis der Dielek trizitätszahl des unteren Mediums dessen Füllstandshöhe bestimmbar ist. Die starke Reflektion des elektromagnetischen Signals an dem Übergang auf das obere Medium mit der großen Dielektrizitätszahl wird somit für die Messung ausgenutzt und führt nicht, wie bei den herkömmlichen TDR-Füllstandsmeßgeräten, zu einer Schwächung des elektromagnetischen Signals, bevor dieses das untere Medium erreicht.

Da sich das elektromagnetische Signal in dem ersten elektrischen Leiter mit Lichtge schwindigkeit ausbreitet, ist seine Laufzeit in dem ersten elektrischen Leiter einfach bestimmbar, so daß aus der Gesamtlaufzeit des elektromagnetischen Signals bzw. des sen reflektierten Anteils bei Kenntnis der Dielektrizitätszahl des unteren Mediums einfach auf dessen Füllstandshöhe rückgeschlossen werden kann. Dabei ist das er findungsgemäße TDR-Füllstandsmeßgerät bevorzugt dadurch weitergebildet, daß das elektromagnetische Signal und dessen an der Grenzfläche zwischen dem unteren Medium und dem oberen Medium reflektierter Anteil im unteren Medium zwischen den beiden elektrischen Leitern führbar ist.

Für eine einfache Einkopplung des elektromagnetischen Signals in den ersten elektri schen Leiter ist vorzugsweise vorgesehen, daß der erste elektrische Leiter hohl ist und besonders bevorzugt als biegesteifer Hohlstab ausgebildet ist. Das erfindungs gemäße Füllstandsmeßgerät kann dabei bevorzugt dadurch weitergebildet sein, daß der erste Leiter einen Innenleiter aufweist, der gegenüber der Innenfläche des ersten elektrischen Leiters elektrisch isoliert ist. Eine solche Isolation kann alleine darin be stehen, daß der Innenleiter in dem ersten elektrischen Leiter im Abstand von dessen Innenfläche angeordnet ist. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß in dem ersten elektrischen Leiter um dessen Innenleiter herum eine Isolationshülse - vorzugsweise aus PTFE - vorgesehen ist. Es ist besonders bevorzugt, wenn die Anordnung des In nenleiters in dem ersten elektrischen Leiter derart ausgebildet ist, daß im wesentlichen über die gesamte Länge des Innenleiters bzw. des erste elektrischen Leiters eine gleichmäßige Impedanz vorherrscht.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen TDR-Füllstands meßgeräts ist vorgesehen, daß das elektromagnetische Signal an dem außerhalb des unteren Mediums und des oberen Mediums vorgesehenen Ende des ersten elektri schen Leiters in den Innenleiter einkoppelbar ist, an dem im unteren Medium vorge sehenen Ende des ersten elektrischen Leiters aus dem Innenleiter auf den zweiten elektrischen Leiter auskoppelbar ist und dann im unteren Medium zwischen dem er sten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter führbar ist. Dabei ist vorzugsweise der Innenleiter an dem im unteren Medium vorgesehenen Ende des er sten elektrischen Leiters mit dem zweiten elektrischen Leiter elektrisch leitend ver bunden.

Um die Stabilität des erfindungsgemäßen TDR-Füllstandsmeßgeräts zu erhöhen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter wenigstens eine Querverbindung vorgesehen ist. Solche Querverbindungen müssen im allgemeinen selbstverständlich elektrisch isolierend ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen TDR-Füllstandsmeßgeräts ist jedoch vorgesehen, daß die Querverbindung an dem im unteren Medium vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters bzw. des zwei ten elektrischen Leiters vorgesehen ist, die dann dazu verwendet werden kann, eine von dem ersten elektrischen Leiter isolierte elektrische Verbindung zwischen dem In nenleiter und dem zweiten elektrischen Leiter zu bilden.

Schließlich besteht eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen TDR-Füll standsmeßgeräts darin, daß der erste elektrische Leiter an dem im unteren Medium vorgesehenen Ende eine Dichtung - vorzugsweise aus PTFE und/oder Viton - auf weist.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße TDR-Füllstandsmeßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch die Anordnung eines TDR-Füllstandsmeßgeräts an der Oberseite eines Behälters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung und

Fig. 2 schematisch den Meßablauf mit einem TDR-Füllstandsmeßgerät gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Aus Fig. 1 ist im Schnitt schematisch ein TDR-Füllstandsmeßgerät gemäß einem be vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich, das an der Oberseite eines Behälters 1 angeordnet ist, in den ein Medium 2 eingefüllt ist, über das ein Medium 3 geschichtet ist. Die Dielektrizitätszahl ε_r1 des unteren Mediums 2 ist geringer als die Dielektrizitätszahl ε_r2 des oberen Mediums 2. ε_r2 liegt bei typischen Anwendungen des erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgeräts bei Werten von 20 und darüber. Über dem oberen Medium 3 befindet sich ein Gas, wie z. B. Luft, mit einer Dielektrizitäts zahl von ε_r3. Das TDR-Füllstandsmeßgerät gemäß dem bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung weist einen ersten elektrischen Leiter 4 und einen zweiten elektri schen Leiter 5 auf. An deren außerhalb des Mediums 2 vorgesehenen Enden ist ein nur teilweise angedeutetes Meßgerätegehäuse 6 des TDR-Füllstandsmeßgeräts ange ordnet. Das Meßgerätegehäuse 6 beherbergt einen nicht weiter dargestellten Genera tor zum Erzeugen und Aussenden eines elektromagnetischen Signals, gemäß vorlie gend beschriebenem bevorzugten Ausführungsbeispiel nämlich eines kurzen elektri schen Impulses für die TDR-Füllstandsmessung, sowie einen nicht weiter dargestell ten Meßumformer zum Detektieren eines reflektierten Anteils des kurzen elektrischen Impulses.

In dem ersten elektrischen Leiter 4 ist ein Innenleiter 7 vorgesehen, der von der In nenwand des ersten elektrischen Leiters 4 mittels einer Isolationshülse 8 aus PTFE isoliert ist. Der Innenleiter 7 ist über eine Querverbindung 9 elektrisch leitend mit dem zweiten elektrischen Leiter 5 an dessen in dem Medium 2 vorgesehenen Ende ver bunden. Ein mit einer Dichtung 10 versehenes Distanzstück 11 dient einerseits der Abdichtung des Inneren des ersten elektrischen Leiters 4 und andererseits der elektri schen Isolation des ersten elektrischen Leiters 4 von dem Innenleiter 7 und dem zwei ten elektrischen Leiter 5. Der erste elektrische Leiter 4, der zweite elektrische Leiter 5 sowie die Querverbindung 9 bestehen aus Edelstahl, so daß der elektrische Leiter 4 einen biegesteifen metallischen Hohlstab bildet. Ein von dem Generator erzeugter kurzer elektrischer Impuls kann somit in den Innenleiter 7 in dem ersten elektrischen Leiter 4 eingekoppelt werden und bis zu dessen in dem Medium 2 vorgesehenen Ende durchlaufen, ohne daß der kurze elektrische Impuls in Kontakt mit dem Medium 2 oder mit dem Medium 3 tritt. Seine Ausbreitungsgeschwindigkeit beträgt somit Lichtgeschwindigkeit. Am im Medium 2 vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters 4 wird der kurze elektrische Impuls dann aus dem Innenleiter 7 über die Quer verbindung 9 auf den zweiten elektrischen Leiter 5 ausgekoppelt. Der bisher nach unten verlaufende kurze elektrische Impuls wird aus dem Innenleiter 7 kommend an der Querverbindung 9 quasi nach oben gespiegelt und kehrt somit seine Laufrich tung um. Die Querverbindung dient praktisch als "Spiegel" zum Umkehren der Lauf richtung des kurzen elektrischen Impulses. Der kurze elektrische Impuls läuft darauf hin zwischen dem zweiten elektrischen Leiter 5 und dem dann als Referenzleiter die nenden ersten elektrischen Leiter 4 in dem unteren Medium 2 nach oben, so daß seine Ausbreitungsgeschwindigkeit entsprechend der Dielektrizitätskonstanten ε_r1 des unteren Mediums verringert ist.

Der eigentliche Meßablauf einer TDR-Füllstandsmessung mit einem TDR-Füllstands meßgerät gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schema tisch in zeitlich aufeinander folgenden Teilschritten t₁ bis t₁₀ aus Fig. 2 ersichtlich. Zu einem Zeitpunkt t₁ wird von dem in dem Meßgerätegehäuse 6 angeordneten Ge nerator ein kurzer elektrischer Impuls erzeugt. Dieser kurze elektrische Impuls wird dann ohne elektrischen Kontakt mit dem ersten elektrischen Leiter 4 in den in diesem isoliert geführten Innenleiter 7 eingekoppelt. Praktisch wird somit der Innenleiter der Koaxialleitung, die zur Weiterleitung des von dem Impulsgenerator her kommenden kurzen elektrischen Impulses dient, direkt mit dem Innenleiter 7 verbunden. Der In nenleiter 7 bildet somit zusammen mit dem ersten elektrischen Leiter 4 für den kurzen elektrischen Impuls eine Weiterführung der von dem Generator her kommenden Ko axialleitung. Der kurze elektrische Impuls läuft dann mit Lichtgeschwindigkeit v₁ im Inneren des ersten elektrischen Leiters 4 bis zu dessen im unteren Medium 2 vorge sehenen Ende. Wie aus den Darstellungen für die Zeitpunkte t₂, t₃ und t₄ ersichtlich, beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit des kurzen elektrischen Impulses in dem er sten elektrischen Leiter 4 immer Lichtgeschwindigkeit v₁ unabhängig davon, wo sich der kurze elektrische Impuls gerade befindet, d. h. von welchem Medium der erste elektrische Leiter 4 jeweils umgeben ist, da der kurze elektrische Impuls in dem ersten elektrischen Leiter 4 mit den diesen umgebenden äußeren Medien nicht in Kontakt tritt. Zum Zeitpunkt t₅ erreicht der kurze elektrische Impuls dann das im unteren Medium 2 vorgesehene Ende des ersten elektrischen Leiters 4; er wird dort auf den zweiten elektrischen Leiter 5 ausgekoppelt, der mit dem Innenleiter 7 über die Quer verbindung 9 elektrisch leitend verbunden ist. Der kurze elektrische Impuls breitet sich dann mit der entsprechend der Dielektrizitätszahl ε_r1 des unteren Mediums 2 verringerten Geschwindigkeit v₂ weiter aus und läuft zwischen dem ersten elektri schen Leiter 4 und dem zweiten elektrischen Leiter 5 nach oben. Zum Zeitpunkt t₆ erreicht der kurze elektrische Impuls die Grenzfläche zwischen dem unteren Medium 2 und dem darüber geschichteten Medium 3. Aufgrund der großen Dielektrizitäts konstanten ε_r2 des Mediums 3 von typischerweise über 20 dringt lediglich ein gerin ger Anteil des kurzen elektrischen Impulses in das Medium 3 ein, während der größte Anteil des kurzen elektrischen Impulses an der Grenzfläche zwischen dem Medium 2 und dem Medium 3 reflektiert wird und wieder mit der Geschwindigkeit v₂ entspre chend der Dielektrizitätskonstante ε_r1 des Mediums 2 nach unten läuft. Am im Me dium 2 vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters 4 wird dann der reflek tierte Anteil des kurzen elektrischen Impulses wieder in den Innenleiter 7 in dem er sten elektrischen Leiter 4 eingekoppelt und läuft dann auf dem Innenleiter 7 die ge samte Strecke von dem im Medium 2 vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Lei ters 4 bis zum im Meßgerätegehäuse 6 vorgesehenen Meßumformer mit Lichtge schwindigkeit v₁ durch. Zum Zeitpunkt t₁₀ schließlich wird der reflektierte Anteil des elektrischen Impulses von dem Meßumformer detektiert.

Da die Länge des ersten elektrischen Leiters, d. h. der Abstand vom Generator bzw. vom Meßumformer bis zum im Medium 2 vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters 4, die Dielektrizitätskonstante ε_r1 des unteren Mediums 2 sowie die Lichtge schwindigkeit v₁ bekannt sind, kann aus der Gesamtlaufzeit des kurzen elektrischen Impulses bzw. dessen reflektierten Anteils vom Generator bis zur Grenzschicht zwi schen dem unteren Medium 2 und dem oberen Medium 3 und zurück zum Meßum former auf die Füllstandshöhe des zweiten Mediums 2 rückgeschlossen werden.

Ist die Dielektrizitätskonstante ε_r1 des Mediums 2 nicht von vornherein bekannt, so kann diese mittels eines herkömmlichen TDR-Füllstandsmeßverfahrens bestimmt wer den, wenn das Medium 3 noch nicht über dem Medium 2 liegt, mit einem anderen herkömmlichen Verfahren, wie z. B. einer kapazitiven Messung, festgestellt werden oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden, wenn die Füllstands höhe des unteren Mediums 2 bekannt ist. Somit sind die einzigen Kalibrierparameter bei der Installation des erfindungsgemäßen TDR-Füllstandsmeßgeräts die Dielektrizi tätskonstante des unteren Mediums 2 sowie die Länge des ersten elektrischen Leiters 4.

Das zuvor beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein TDR-Füllstandsmeßgerät bzw. eine TDR-Füllstandsmeßverfahren unter Verwendung von kurzen elektrischen Impulsen als elektromagnetisches Signal. Selbstverständlich ist die Erfindung auch mit einem Füllstandsmeßgerät bzw. einem Füllstandsmeßver fahren verwendbar, bei denen als elektromagnetisches Signal kontinuierliche elek tromagnetische Wellen Verwendung finden, somit z. B. ein FMCW-Verfahren ange wandt wird.

Claims

1. Füllstandsmeßgerät, das nach dem Radarprinzip arbeitet, zum Messen des Füll stands des unteren von zwei in einem Behälter (1) eingefüllten, übereinander ge schichteten Medien (2, 3), mit einem ersten elektrischen Leiter (4) und einem zweiten elektrischen Leiter (5), die parallel zueinander angeordnet sind, im wesentlichen ge rade verlaufen und in das untere Medium (2) hineinragen, mit einem an dem außer halb des unteren Mediums (2) und des oberen Mediums (3) vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters (4) bzw. des zweiten elektrischen Leiters (5) vorgese henen Generator zum Erzeugen und Aussenden eines elektromagnetischen Signals und mit einem an dem außerhalb des ersten Mediums (2) und des zweiten Mediums (3) vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters (4) bzw. des zweiten elektri schen Leiters (5) vorgesehenen Meßumformer zum Detektieren eines reflektierten Anteils des elektromagnetischen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Generator erzeugte elektromagnetische Signal in den ersten elektrischen Leiter (4) einkoppelbar und in diesem bis zu dessen im unteren Medium (2) vorgesehenen Ende ohne Kontakt zu dem oberen Medium (3) und dem unteren Medium (2) führbar ist, das elektromagnetische Signal an dem im unteren Medium (2) vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters seine Laufrichtung umkehrt und in das untere Medium (2) einkoppelbar ist, ein an der Grenzfläche des unteren Mediums (2) mit dem oberen Medium (3) reflektierter Anteil des elektromagnetischen Signals von dem Meßumfor mer detektierbar ist und die Laufzeit zwischen der Aussendung des elektromagneti schen Signals und der Detektion eines an der Grenzfläche des unteren Mediums (2) mit dem oberen Medium (3) reflektierten Anteils des elektromagnetischen Signals be stimmbar ist.

2. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektro magnetische Signal und dessen an der Grenzfläche des unteren Mediums (2) mit dem oberen Medium (3) reflektierter Anteil im unteren Medium (2) zwischen dem ersten elektrischen Leiter (4) und dem zweiten elektrischen Leiter (5) führbar ist.

3. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der er ste elektrische Leiter (4) hohl ist, vorzugsweise als biegesteifer Hohlstab ausgebildet ist.

4. Füllstandsmeßgerät nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elek trische Leiter (4) einen Innenleiter (7) aufweist, der gegenüber der Innenfläche des ersten elektrischen Leiters (4) elektrisch isoliert ist.

5. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten elektrischen Leiter (4) um dessen Innenleiter (7) herum eine Isolationshülse (8) - vor zugsweise aus PTFE - vorgesehen ist.

6. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Signal an dem außerhalb des unteren Mediums (2) und des obe ren Mediums (3) vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters (4) in den Innen leiter (7) einkoppelbar ist, an dem im unteren Medium (2) vorgesehenen Ende des er sten elektrischen Leiters (4) aus dem Innenleiter (7) auf den zweiten elektrischen Lei ter (5) auskoppelbar ist und im unteren Medium (2) zwischen dem ersten elektrischen Leiter (4) und dem zweiten elektrischen Leiter (5) führbar ist.

7. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter an dem im unteren Medium (2) vorgesehenen Ende des ersten elektrischen Leiters (4) mit dem zweiten elektrischen Leiter (5) elektrisch leitend verbunden ist.

8. Füllstandsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten elektrischen Leiter (4) und dem zweiten elektrischen Leiter (5) wenigstens eine Querverbindung (9) vorgesehen ist.

9. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querver bindung (9) an dem im unteren Medium (2) vorgesehenen Ende des ersten elektri schen Leiters (4) bzw. des zweiten elektrischen Leiters (5) vorgesehen ist.

10. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querver bindung (9) eine von dem ersten elektrischen Leiter (4) isolierte elektrische Verbin dung zwischen dem Innenleiter (7) und dem zweiten elektrischen Leiter (5) bildet.

11. Füllstandsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektrische Leiter (4) an dem im unteren Medium vorgesehenen Ende eine Dichtung (10) - vorzugsweise aus PTFE und/oder Viton - aufweist.

12. Füllstandsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektrische Leiter (4), der zweite elektrische Leiter (5), der Innenleiter (7) und/oder die Querverbindung (9) aus Edelstahl bestehen.