DE212015000221U1

DE212015000221U1 - Measuring device for the physical parameters of a material

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Publication number: DE212015000221U1
Application number: DE212015000221.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-04-25
Anticipated expiration: 2025-09-17
Also published as: WO2016043629A1

Abstract

Gerät zur Messung von physikalischen Parametern eines Materials, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes aufweist: – einen primären Messumformer, ausgeführt als Abschnitt einer langen Linie mit mindestens zwei Leitern mit einem Raum dazwischen, der für die Auffüllung mit dem erwähnten zu kontrollierenden Material vorgesehen ist, – einen Amplitudendetektor mit einem Eingang und einem Ausgang, – einen Primärsignalerzeuger mit einem Steuereingang, ausgeführt auf der Basis des nach Frequenz umstimmenden Erzeugers von Oberschwingungen, – eine Mess- und Steuervorrichtung, an der der Steuereingang des Erzeugers und der Ausgang des Amplitudendetektors angeschlossen sind und – einen ersten und einen zweiten zusätzlichen Abschnitt der Übertragungslinie, wobei der erste zusätzliche Abschnitt zwischen dem Eingang des primären Messumformers und dem Eingang des Amplitudendetektors angeschaltet ist und wobei der zweite zusätzliche Abschnitt der Übertragungslinie zwischen dem Ausgang des Erzeugers und dem Eingang des Messumformers angeschaltet ist, die Eingänge des ersten und des zweiten zusätzlichen Abschnitts der Übertragungslinie mit dem Eingang des Messumformers parallel verbunden sind und der erste zusätzliche Abschnitt der Übertragungslinie seitens des Amplitudendetektors angepasst ist.Device for the measurement of physical parameters of a material, characterized in that it comprises: a primary transmitter designed as a section of a long line with at least two conductors with a space in between, intended for filling with said material to be controlled, An amplitude detector having an input and an output, a primary signal generator having a control input, executed on the basis of the frequency-modifying generator of harmonics, a measuring and control device to which the control input of the generator and the output of the amplitude detector are connected, and A first and a second additional portion of the transmission line, wherein the first additional portion between the input of the primary transmitter and the input of the amplitude detector is turned on and wherein the second additional portion of the transmission line between the Output of the generator and the input of the transmitter is connected, the inputs of the first and second additional portion of the transmission line to the input of the transmitter are connected in parallel and the first additional portion of the transmission line is adjusted by the amplitude detector.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messgerät für die physikalischen Parameter eines Materials. Die Erfindung ist in der Messtechnik einsetzbar und dient zur Messung der physikalischen Größen eines Materials, beispielsweise zur Messung der Materialfeuchte, der dielektrischen Leitfähigkeit, der Konzentration des Stoffgemisches, der Materialdichte sowie des Materialfüllstands in einem Reservoir, einem Gefäß oder einem sonstigen Behälter.The invention relates to a measuring device for the physical parameters of a material. The invention can be used in metrology and is used to measure the physical quantities of a material, for example, to measure the moisture content, the dielectric conductivity, the concentration of the mixture, the material density and the material level in a reservoir, a vessel or other container.

Bekannt sind ein Messgerät und ein Verfahren zur Messung der physikalischen Parameter eines Materials (Patent RF Nr. 2337328) zur Messung der Materialdichte oder des Materialfüllstands in einem Reservoir, die sich auf der Kontrolle der Schwächung der radioaktiven Ausstrahlung gründet, die das Material durchlässt. Der Nachteil der angegebenen Geräte und des Verfahrens ist die Verwendung einer Radioisotopenquelle, die als lebensgefährlich erkannt ist. Ein weiterer Nachteil ist die niedrige Messgenauigkeit.Known are a measuring device and a method for measuring the physical parameters of a material (Patent RF No. 2337328) for measuring the material density or the material level in a reservoir, which is based on the control of the attenuation of the radioactive radiation that passes through the material. The disadvantage of the specified devices and the method is the use of a radioisotope source that is recognized as life-threatening. Another disadvantage is the low measurement accuracy.

Bekannt ist ein Messgerät zur Messung der physikalischen Parameter eines Materials (Veröffentlichung WO 2014/123450 A1 ), das Folgendes enthält: einen primären Messumformer, ausgeführt als Abschnitt einer langen Linie mit mindestens zwei Leitern mit einem Raum dazwischen, der für die Auffüllung mit einem zu kontrollierenden Material vorgesehen ist, einen Amplitudendetektor, einen Primärsignalerzeuger mit einem Steuereingang, ausgeführt auf der Basis des nach Frequenz umstimmenden Erzeugers von Oberschwingungen, eine Mess- und Steuervorrichtung, an der ein Steuereingang des Erzeugers und ein Ausgang des Amplitudendetektors angeschaltet sind, wobei der Ausgang des Erzeugers mit dem Eingang des primären Messumformers durch ein Widerstandsbauelement verbunden ist und der Eingang des Amplitudendetektors mit dem Eingang des primären Messumformers unmittelbar verbunden ist.Known is a measuring device for measuring the physical parameters of a material (Publication WO 2014/123450 A1 ), comprising: a primary transmitter implemented as a section of a long line having at least two conductors with a space therebetween intended to be filled with a material to be controlled, an amplitude detector, a primary signal generator having a control input, executed on the base the harmonic generator of harmonics, a measuring and control device to which a control input of the generator and an output of the amplitude detector are connected, the output of the generator being connected to the input of the primary transmitter by a resistance device and the input of the amplitude detector being connected to is directly connected to the input of the primary transmitter.

In dem angegebenen Gerät ist das Verfahren zur Messung der physikalischen Parameter des Materials, beispielsweise der Materialfeuchte, seiner dielektrischen Leitfähigkeit, der Konzentration des Stoffgemisches, der Materialdichte sowie des Materialfüllstands in einem Reservoir, einem Gefäß oder einem sonstigen Behälter (Veröffentlichung WO 2015/041568 A1 ) mittels eines primären Messumformers realisiert, der als Abschnitt der langen Linie ausgeführt und in ein zu kontrollierendes Material eingetaucht ist. Gemäß diesem Material wird ein harmonisches Primärsignal an den Eingang des primären Messumformers abgegeben und die Frequenz von mindestens einer der Oberschwingungen des Primärsignals bestimmt, die sich dadurch kennzeichnen, dass der Eingangswiderstand des primären Messumformers auf der Frequenz der Oberschwingungen sein Minimum erreicht. Dabei wird der Widerstand des primären Messumformers über die Spannungsmessung des Primärsignals im Eingangskreis des primären Messumformers mithilfe eines Amplitudendetektors bestimmt. Das Primärsignal wird mithilfe eines Erzeugers gebildet, der im Frequenzbereich umgestimmt wird. Der gemessene Frequenzwert der Oberschwingung wird mit der Frequenz der Oberschwingung bei der Auffüllung des primären Messumformers mit Luft verglichen, und nach den Werten dieser Frequenzen oder ihrem Verhältnis werden die physikalischen Parameter des Materials festgestellt.In the specified device is the method for measuring the physical parameters of the material, for example, the material moisture, its dielectric conductivity, the concentration of the mixture, the material density and the material level in a reservoir, a vessel or other container (Publication WO 2015/041568 A1 ) realized by means of a primary transmitter, which is designed as a section of the long line and immersed in a material to be controlled. According to this material, a harmonic primary signal is delivered to the input of the primary transmitter and the frequency of at least one of the harmonics of the primary signal is determined, which is characterized by the fact that the input impedance of the primary transmitter reaches its minimum on the frequency of the harmonics. The primary transmitter resistance is determined by measuring the voltage of the primary signal in the primary transmitter input circuit using an amplitude detector. The primary signal is generated by means of a generator, which is retuned in the frequency domain. The measured frequency value of the harmonic is compared with the frequency of the harmonic at the filling of the primary transmitter with air, and according to the values of these frequencies or their ratio, the physical parameters of the material are determined.

Das genannte Verfahren und das Gerät dürfen nicht bei extremen Temperaturen verwendet werden. Der Betriebstemperaturbereich dieses Geräts wird durch den gültigen Temperaturbereich des Einsatzes von Halbleiterdioden bestimmt, die zum Amplitudendetektor gehören. Die angegeben Dioden sind unmittelbar am Eingang des primären Messumformers angeschlossen und haben die gleiche Temperatur wie der primäre Messumformer und daher die gleiche Temperatur wie das zu kontrollierende Material. Die offensichtliche Lösung, die die Wärmeisolation der Diode gewährleistet, besteht in dem Anschluss des Amplitudendetektors am Eingang des primären Messumformers nicht unmittelbar sondern in die Übertragungslinie, die den Erzeuger mit dem Eingang des primären Messumformers verbindet. In diesem Fall hängt aber die Stehwellenphase, festgestellt vom Detektor, nicht nur von den dielektrischen Parametern des zu kontrollierenden Materials, sondern auch in hohem Maße von der Konstruktion und den Parametern des Durchführungsisolators (Eingabepunkt des elektrischen Signals am Eingang des primären Messumformers) sowie von der Länge des Abschnitts der Übertragungslinie zwischen dem Detektor und dem Eingang des primären Messumformers ab. Im Ergebnis wird das Minimum der gemessenen Spannung bezüglich der Oberschwingungsfrequenz des primären Messumformers verschoben, was zu großen Fehlern bei der Messung der physikalischen Größen des Materials führt.This procedure and the device must not be used in extreme temperatures. The operating temperature range of this device is determined by the valid temperature range of use of semiconductor diodes associated with the amplitude detector. The indicated diodes are connected directly to the input of the primary transmitter and have the same temperature as the primary transmitter and therefore the same temperature as the material to be controlled. The obvious solution providing thermal insulation of the diode consists in the connection of the amplitude detector at the input of the primary transmitter not directly but in the transmission line connecting the generator with the input of the primary transmitter. In this case, however, the standing wave phase detected by the detector depends not only on the dielectric parameters of the material to be controlled but also to a large extent on the design and parameters of the feedthrough insulator (input point of the electrical signal at the input of the primary transmitter) and of the Length of the section of the transmission line between the detector and the input of the primary transmitter. As a result, the minimum of the measured voltage is shifted with respect to the harmonic frequency of the primary transmitter, resulting in large errors in the measurement of the physical quantities of the material.

Der Betriebstemperaturbereich der Halbleiterdioden, auf deren Basis der Amplitudendetektor ausgeführt ist, geht normalerweise nicht über –60°C bis +150°C. Dementsprechend stellt die genannte technische Lösung nur in diesem Temperaturbereich die Messungen sicher. Insbesondere zur Kontrolle der Dampf-Wasser-Gemische mit einer Temperatur von über 150°C oder tiefkalter Flüssigkeiten ist die Anwendung der genannten technischen Lösung ohne eine rasche Genauigkeitsverschlechterung nicht möglich.The operating temperature range of the semiconductor diodes, on the basis of which the amplitude detector is designed, does not normally go beyond -60 ° C to + 150 ° C. Accordingly, said technical solution ensures measurements only in this temperature range. In particular, for the control of steam-water mixtures with a temperature of above 150 ° C or cryogenic liquids, the application of said technical solution without a rapid deterioration in accuracy is not possible.

Ein weiterer Nachteil des genannten Geräts ist die konstruktive Komplexität, die sich dadurch äußert, dass die elektronischen Bauelemente im primären Messumformer, und zwar an seinem Ausgang, angeordnet sind. Das beschränkt die Funktionalität in der Anwendung des Geräts.Another disadvantage of said device is the constructive complexity that arises states that the electronic components are located in the primary transmitter, at its output. This limits the functionality in the application of the device.

Bei der Anwendung der technischen Lösung, beschrieben in dem oben angeführten Verfahren, ist es für die Messung des Füllstands unmöglich, eine hohe Präzision der Messung zu erhalten, was die Abhängigkeit der Messergebnisse von physikalischen Parametern (von dielektrischer Leitfähigkeit oder/und Tangens des Winkels der dielektrischen Verluste) des zu kontrollierenden Materials verursacht. Der Füllstand des Materials wird in der angeführten Lösung durch die Umrechnung der gemessenen resultierenden dielektrischen Leitfähigkeit des Mediums im Verhältnis der Volumen der Medien zu unterschiedlichen dielektrischen Leitfähigkeiten, d. h. zur Luft und dem zu kontrollierenden Material, bestimmt. Deshalb hängt der gefundene Wert des Füllstands vom komplexen Wert der dielektrischen Leitfähigkeit des zu kontrollierenden Materials ab.In the application of the technical solution described in the above-mentioned method, it is impossible for the measurement of the level to obtain a high precision of the measurement, which the dependence of the measurement results of physical parameters (of dielectric conductivity and / or tangent of the angle of the dielectric losses) of the material to be controlled. The level of the material in the stated solution is calculated by converting the measured resulting dielectric conductivity of the medium in the ratio of the volumes of the media to different dielectric conductivities, i. H. to the air and the material to be controlled. Therefore, the found value of the level depends on the complex value of the dielectric conductivity of the material to be controlled.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Genauigkeit bei der Messung der physikalischen Parameter des Materials mit extremer Temperatur zu erhöhen sowie die Funktionalität des Geräts zur Messung der physikalischen Parameter des Materials zu erweitern und seine Konstruktion zu vereinfachen.The object of the present invention is to increase the accuracy in the measurement of the physical parameters of the extreme temperature material and to extend the functionality of the device for measuring the physical parameters of the material and to simplify its construction.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das vorgeschlagene Gerät zur Messung der physikalischen Parameter des Materials Folgendes enthält:

– einen primären Messumformer, ausgeführt als Abschnitt einer langen Linie mit mindestens zwei Leitern, mit einem Raum dazwischen, der für die Auffüllung mit dem erwähnten zu kontrollierenden Material vorgesehen ist,
– einen Amplitudendetektor mit einem Eingang und einem Ausgang,
– einen Primärsignalerzeuger mit einem Steuereingang, ausgeführt auf der Basis des nach Frequenz umstimmenden Erzeugers der Oberschwingungen,
– eine Mess- und Steuervorrichtung, an der der Steuereingang des Erzeugers und der Ausgang des Amplitudendetektors angeschlossen sind,
– einen ersten und einen zweiten zusätzlichen Abschnitt der Übertragungslinie, wobei der erste zusätzliche Abschnitt zwischen dem Eingang des primären Messumformers und dem Eingang des Amplitudendetektors angeschaltet ist, der zweite zusätzliche Abschnitt der Übertragungslinie zwischen dem Ausgang des Erzeugers und dem Eingang des primären Messumformers angeschaltet ist, die Eingänge des ersten und des zweiten zusätzlichen Abschnitts der Übertragungslinie mit dem Eingang des Messumformers parallel verbunden sind und der erste zusätzliche Abschnitt der Übertragungslinie angepasst und seitens des Amplitudendetektors ausgeführt ist.

This problem is solved by the fact that the proposed device for measuring the physical parameters of the material contains:

A primary transmitter, designed as a section of a long line with at least two conductors, with a space in between, intended to be filled with said material to be controlled,
An amplitude detector having an input and an output,
A primary signal generator having a control input, executed on the basis of the frequency-detuning harmonic generator,
A measuring and control device to which the control input of the generator and the output of the amplitude detector are connected,
A first and a second additional portion of the transmission line, the first additional portion being connected between the input of the primary transmitter and the input of the amplitude detector, the second additional portion of the transmission line being connected between the output of the generator and the input of the primary transmitter, the inputs of the first and second additional portions of the transmission line are connected in parallel to the input of the transmitter and the first additional portion of the transmission line is adapted and implemented by the amplitude detector.

Das Gerät gemäß der Erfindung, das oben in allgemeinen Kategorien bezeichnet ist, hat möglicherweise (aber nicht notwendigerweise) Besonderheiten der bevorzugten Ausführungsformen, die unten aufgeführt werden. Diese Besonderheiten können zusätzliche Vorteile bieten.The apparatus according to the invention, referred to above in general categories, may (but not necessarily) have features of the preferred embodiments listed below. These features can provide additional benefits.

Die physikalischen Parameter des Materials können durch die dielektrische Leitfähigkeit des Materials, die Materialfeuchte, die Konzentration des Stoffgemisches, die Materialdichte, den Stand oder die Menge des Materials gebildet sein. Das Gerät gemäß der Erfindung eignet sich unter anderem für Materialprüfungen unter extremen Bedingungen, zum Beispiel zur Messung der Zusammensetzung von Wasser-Dampf-Gemischen, zur Kontrolle des Trockenheitsgrads des Dampfs, zur Füllstandmessung von tiefkalten Flüssigkeiten oder Materialien mit hohen Temperaturen, darunter auch zur Füllstandsmessung von geschmolzenem Metall.The physical parameters of the material may be formed by the dielectric conductivity of the material, the moisture content of the material, the concentration of the substance mixture, the material density, the level or the amount of the material. The device according to the invention is suitable, inter alia, for material testing under extreme conditions, for example for measuring the composition of water-vapor mixtures, for controlling the degree of dryness of the vapor, for level measurement of cryogenic liquids or materials with high temperatures, including for level measurement of molten metal.

Die Abstimmung des ersten zusätzlichen Abschnitts der Übertragungslinie seitens des Amplitudendetektors kann durch den Anschluss des anpassenden Widerstands parallel zum Eingang des Amplitudendetektors sichergestellt werden.The tuning of the first additional portion of the transmission line by the amplitude detector can be ensured by the connection of the matching resistor parallel to the input of the amplitude detector.

Der Leiterabschluss am Eingang des primären Messumformers kann mittels eines Durchführungsisolators ausgeführt werden, der für die Abdichtung des primären Messumformers von der äußeren Umgebung entwickelt ist.The conductor termination at the input of the primary transmitter can be accomplished by means of a feed-through insulator designed to seal the primary transmitter from the outside environment.

Die Leiter des ersten und des zweiten zusätzlichen Abschnitts der Übertragungslinie und die Leiter des Messumformers können aus Metall und resistent gegen extreme Temperaturen ausgeführt und die Verbindung der genannten Leiter kann geschweißt sein.The conductors of the first and second additional portions of the transmission line and the conductors of the transmitter may be made of metal and resistant to extreme temperatures, and the connection of said conductors may be welded.

Die Leiter des primären Messumformers können an dessen Ende als geschlossen ausgeführt sein, wofür an die Leiter des primären Messumformers an seinem Ende eine Kurzschlussachse angeschlossen werden kann.The conductors of the primary transmitter can be designed as closed at the end, for which a short-circuit axis can be connected to the conductors of the primary transmitter at its end.

An die Leiter des primären Messumformers kann an dessen Ende ein Widerstand angeschlossen sein, der dem Wellenwiderstand einer langen Linie in dem zu kontrollierenden Material gleich ist.At the head of the primary transmitter, a resistor may be connected at its end, which is equal to the characteristic impedance of a long line in the material to be controlled.

Das Gerät kann zusätzlich einen zweiten Amplitudendetektor enthalten, wobei der Eingang des angegebenen Detektors an den Ausgang des Erzeugers und der Ausgang des angegebenen Detektors an die Mess- und Steuervorrichtung angeschlossen sind. Eine solche Lösung schließt die Einwirkungen der Instabilität der Amplitudenkurve dadurch aus, dass das Signal des Amplitudendetektors nach dem Signal des zweiten Amplitudendetektors genormt wird, der an den Ausgang des Erzeugers angeschlossen ist.The device may additionally include a second amplitude detector, wherein the input of the specified detector to the output of the generator and the output of the specified Detector connected to the measuring and control device. Such a solution eliminates the effects of instability of the amplitude curve by standardizing the signal of the amplitude detector with the signal of the second amplitude detector connected to the output of the generator.

Der Erzeuger des Primärsignals kann als Synthesizer ausgeführt werden, der die Frequenz vom Primärsignal über einen Zahlencode bildet, der von der Mess- und Steuervorrichtung angegeben wird. Die Mess- und Steuervorrichtung kann einen Prozessor enthalten, der die physikalischen Parameter des Materials nach der Frequenz des Primärsignals berechnet, auf der ein minimaler Eingangswiderstand des primären Messumformers erreicht wird.The generator of the primary signal may be implemented as a synthesizer which forms the frequency of the primary signal via a numerical code indicated by the measuring and control device. The measurement and control device may include a processor that calculates the physical parameters of the material according to the frequency of the primary signal at which a minimum input resistance of the primary transmitter is achieved.

Die Mess- und Steuervorrichtung kann ein analoges Bauelement enthalten, ausgeführt mit der Möglichkeit der Frequenzumstimmung des Erzeugers bis zum Minimum des Eingangswiderstands des Umformers sowie ein Bauelement zur Messung der angegebenen Frequenz.The measuring and control device may comprise an analogue component, designed with the possibility of frequency tuning of the generator to the minimum of the input resistance of the converter and a device for measuring the specified frequency.

Im Verfahren zur Messung der physikalischen Parameter des Materials, das in dem vorgeschlagenen Gerät realisiert ist,

– verwendet man den primären Messumformer, ausgeführt in Form des Abschnitts einer langen Linie,
– füllt man den primären Messumformer mit dem erwähnten zu kontrollierenden Material,
– bildet man ein harmonisches Primärsignal mittels eines Erzeugers, das im Frequenzbereich umgestimmt wird,
– gibt man das harmonische Primärsignal vom Ausgang des Erzeugers an den Eingang des Messumformers über den dazwischen angeschlossenen zweiten Abschnitt der Übertragungslinie,
– bestimmt man den Widerstand des primären Messumformers, wofür die Spannung des Primärsignals im Eingangskreis des primären Messumformers mittels eines Amplitudendetektors gemessen wird, zwischen dessen Eingang und dem Eingang des primären Messumformers der erste zusätzliche Schnitt der Übertragungslinie angeschaltet ist, in dem der Betrieb der fortschreitenden Wellen aufgebaut wird,
– bestimmt man die Frequenz von mindestens einer der Oberschwingungen des Primärsignals, die sich dadurch kennzeichnen, dass der Eingangswiderstand des primären Messumformers auf der Frequenz der Oberschwingungen sein Minimum erreicht,
– vergleicht man die gemessene Frequenz der Oberschwingung mit der Frequenz der Oberschwingungen bei der Auffüllung des primären Messumformers mit Luft und
– bestimmt man die physikalischen Parameter des Materials nach diesen Frequenzen oder deren Verhältnis.

In the method of measuring the physical parameters of the material realized in the proposed device,

Using the primary transmitter, executed in the form of the section of a long line,
- filling the primary transmitter with the mentioned material to be controlled,
Forming a harmonic primary signal by means of a generator which is retuned in the frequency domain,
The harmonic primary signal from the output of the generator is applied to the input of the transmitter via the second section of the transmission line connected therebetween,
Determining the resistance of the primary transmitter, for which the voltage of the primary signal in the input circuit of the primary transmitter is measured by means of an amplitude detector between whose input and the input of the primary transmitter the first additional section of the transmission line is connected, in which the operation of the progressive waves is being built
Determining the frequency of at least one of the harmonics of the primary signal, characterized by the fact that the input resistance of the primary transmitter reaches its minimum at the frequency of the harmonics,
- Comparing the measured frequency of the harmonic with the frequency of the harmonics when filling the primary transmitter with air and
- Determine the physical parameters of the material according to these frequencies or their ratio.

Dieses Verfahren, das oben in allgemeinen Kategorien bezeichnet ist, hat möglicherweise (aber nicht notwendigerweise) Besonderheiten der bevorzugten Ausführungsformen, die unten aufgeführt werden. Diese Besonderheiten können zusätzliche Vorteile bieten.This method, referred to above in general categories, may (but not necessarily) have features of the preferred embodiments listed below. These features can provide additional benefits.

Die Frequenz der Oberschwingungen kann nach dem Erreichen der minimalen Spannung, gemessen mittels des Amplitudendetektors, oder nach dem Erreichen des Minimums im Verhältnis der angegebenen Spannung zur Spannung, gemessen mittels des zweiten Amplitudendetektors, der an der Verbindungsstelle des Ausgangs des Erzeugers mit dem zweiten zusätzlichen Schnitt der Übertragungslinie angeschaltet ist; bestimmt werden, dabei ist der Eingang des primären Messumformers an die Eingänge der ersten und zweiten zusätzlichen Schnitte der Übertragungslinie parallel angeschlossen.The frequency of the harmonics may be measured after reaching the minimum voltage, as measured by the amplitude detector, or after reaching the minimum in the ratio of the specified voltage to the voltage, measured by the second amplitude detector, at the junction of the output of the generator with the second additional section the transmission line is turned on; are determined, the input of the primary transmitter is connected in parallel to the inputs of the first and second additional sections of the transmission line.

Der Erzeuger kann im Frequenzbereich mit diskreten Schritten umgestimmt werden, und bei jedem Schritt der Umstimmung wird das Verhältnis der vom Amplitudendetektor gemessenen Spannung zur Spannung, die mithilfe des zweiten Amplitudendetektors gemessen wird, bestimmt. Nach der Frequenzabhängigkeit bestimmen die Verhältnisse der angegebenen Spannungen, die für den ganzen Frequenzbereich der Umstimmung erhalten wurden, die Frequenzen der Oberschwingungen.The generator may be retimed in the frequency domain with discrete steps, and at each step of retuning, the ratio of the voltage measured by the amplitude detector to the voltage measured using the second amplitude detector is determined. After the frequency dependence, the ratios of the specified voltages obtained for the whole frequency range of the tuning determine the frequencies of the harmonics.

Gleichzeitig kann die Temperatur des Materials gemessen werden.At the same time, the temperature of the material can be measured.

Bei der Anwendung des Geräts gemäß der Erfindung zur Messung des Füllstands in einem Reservoir, einem Gefäß oder einem sonstigen Behälter kann dieses Gerät eine andere Messmethode realisieren, bei der

– man einen Messumformer verwendet, ausgeführt als Schnitt der langen Linie,
– der Messumformer in das erwähnte Material eintaucht,
– ein harmonisches Primärsignal anhand eines Erzeugers gebildet ist, den man im Frequenzbereich umstimmt,
– das harmonische Primärsignal von dem Ausgang des Erzeugers an den Eingang des Messumformers über den dazwischen angeschalteten zusätzlichen zweiten Abschnitt der Übertragungslinie abgegeben wird, wobei der Eingang des Messumformers an die Eingänge des ersten und des zweiten zusätzlichen Schnitts der Übertragungslinie parallel angeschlossen ist,
– der primäre Widerstand des Messumformers festgestellt wird, wofür man die Spannung des Primärsignals im Eingangskreis des primären Messumformers mittels des Amplitudendetektors misst, zwischen dessen Eingang und dem Eingang des Messumformers der erste zusätzliche Schnitt der Übertragungslinie angeschaltet ist, in dem der Betrieb der fortschreitenden Wellen aufgebaut wird,
– die Frequenz mindestens eine der Oberschwingungen des Primärsignals bestimmt wird, die sich dadurch kennzeichnen, dass der Eingangswiderstand des Messumformers auf der Frequenz der Oberschwingungen sein Minimum erreicht,
– der Abstand vom Eingang des Messumformers bis zur Oberfläche des zu kontrollierenden Materials nach der Differenz zwischen gemessenen harmonischen Frequenzen oder nach der Frequenz der ersten Oberschwingung festgestellt wird.

In the application of the device according to the invention for measuring the level in a reservoir, a vessel or other container, this device can realize a different measuring method in which

One uses a transmitter, executed as a section of the long line,
- the transmitter dips into the mentioned material,
A harmonic primary signal is formed by means of a generator which is tuned in the frequency domain,
The primary harmonic signal is output from the output of the generator to the input of the transmitter via the additional second section of the transmission line connected therebetween, the input of the transmitter being connected in parallel to the inputs of the first and second additional sections of the transmission line,
- the primary resistance of the transmitter is determined by measuring the voltage of the primary signal in the input circuit of the primary transmitter by means of the amplitude detector, between whose input and the input of the transmitter the first additional section of the transmission line is established, in which the operation of the progressive waves is established becomes,
- the frequency of at least one of the harmonics of the primary signal is determined, characterized by the fact that the input resistance of the transmitter reaches its minimum on the frequency of the harmonics,
- the distance from the transmitter input to the surface of the material to be checked is determined by the difference between the measured harmonic frequencies or the frequency of the first harmonic.

Dieses Verfahren, bezeichnet oben in den allgemeinen Kategorien, hat möglicherweise (aber nicht notwendigerweise) Besonderheiten der bevorzugten Formen der Ausführung, die unten aufgeführt werden. Diese Besonderheiten können weitere Vorteile bieten.This method, referred to above in the general categories, may (but not necessarily) have features of the preferred forms of execution listed below. These features can provide additional benefits.

Das Minimum des Eingangswiderstands kann nach Erreichung der Minimumspannung, gemessen mittels des Amplitudendetektors, oder nach Erreichung des Minimums im Verhältnis der angegebenen Spannung zur Spannung, gemessen mittels des zweiten Amplitudendetektors, der an der Verbindungsstelle des Ausgangs des Erzeugers mit dem zweiten zusätzlichen Schnitt der Übertragungslinie angeschaltet ist bestimmt werden.The minimum of the input resistance may be switched on after reaching the minimum voltage, measured by means of the amplitude detector, or after reaching the minimum in the ratio of the specified voltage to the voltage, measured by means of the second amplitude detector connected to the junction of the output of the generator with the second additional section of the transmission line is to be determined.

Der Erzeuger kann im Frequenzbereich mit diskreten Schritten umgestimmt werden, und bei jedem Schritt der Umstimmung werden die Spannung mittels des Amplitudendetektors oder das Verhältnis der angegebenen Spannung zur Spannung, die mithilfe vom zweiten Amplitudendetektor gemessen wird, gemessen. Nach dem Abschluss der Umstimmung gemäß der Frequenzabhängigkeit der angegebenen Parameter, gemessen im Frequenzbereich der Umstimmung, bestimmt man die Frequenzen der Oberschwingungen.The generator may be retimed in the frequency domain with discrete steps, and at each step of retuning, the voltage is measured by the amplitude detector or the ratio of the indicated voltage to the voltage measured by the second amplitude detector. After completion of the tuning according to the frequency dependence of the specified parameters measured in the frequency range of the tuning, the frequencies of the harmonics are determined.

Zur Füllstandsmessung des Materials mit niedrigen dielektrischen Verlusten kann der Betrieb der fortschreitenden Wellen auf dem ins Material eingetauchten Schnitt der langen Linie mittels eines Widerstands aufgebaut werden, der am Ende des primären Messumformers angeschlossen ist. Dabei ist der Widerstand kongruent zum Wellenwiderstand der langen Linie im zu kontrollierenden Material gewählt.For level measurement of the low dielectric loss material, the operation of the progressive waves on the long line immersed in the material can be established by means of a resistor connected at the end of the primary transmitter. The resistance is chosen congruent to the characteristic impedance of the long line in the material to be controlled.

Zur Füllstandmessung des Materials mit hohen dielektrischen Verlusten wird eine Kurzschlussachse ans Ende des primären Messumformers angeschlossen.For level measurement of the high dielectric loss material, a shorting axis is connected to the end of the primary transmitter.

Das Wesen der Erfindung wird nun durch die in den 1–8 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The essence of the invention will now be through the in the 1 - 8th illustrated embodiments explained in more detail.

In den 1 und 2 ist ein Messgerät zur Messung der physikalischen Größen eines Materials dargestellt, das Vorrichtungsversionen entspricht, in denen es an die Leiter des Primär-Umformers einer Kurzschlussachse angeschlossen ist. Dabei ist in 1 die Ausführungsversion eines Durchführungsisolators 9 dargestellt, in dem beide Leitungen des zu kontrollierenden Materials (vom Gehäuse des primären Messumformers 1) isoliert sind, und in 2 ist die Ausführungsversion des Durchführungsisolators 9 dargestellt, in dem nur einer der Leiter des Messumformers 1 vom Gehäuse isoliert ist.In the 1 and 2 a measuring device is shown for measuring the physical quantities of a material corresponding to device versions in which it is connected to the conductors of the primary converter of a short-circuit axis. It is in 1 the execution version of a bushing insulator 9 shown in which both lines of the material to be controlled (from the housing of the primary transmitter 1 ) are isolated, and in 2 is the execution version of the bushing insulator 9 shown in which only one of the conductors of the transmitter 1 isolated from the housing.

In 3 ist das Messgerät zur Messung der physikalischen Größen des Materials gezeigt, das den Vorrichtungsversionen entspricht, in denen ein Widerstand an die Leiter des Primär-Umformers an dessen Ende angeschlossen ist.In 3 the meter is shown for measuring the physical quantities of the material corresponding to the device versions in which a resistor is connected to the conductors of the primary converter at its end.

In 4 sind die Spannungslinien U_det abhängig von der Frequenz des Erzeugers 5 gezeigt, wobei U_det – entweder die Spannung am Ausgang des Amplitudendetektors 4 oder die Spannung, normiert nach dem Spannungswert vom Ausgang des zweiten Amplitudendetektors 8, ist. Die voll ausgezogene Linie entspricht der Auffüllung des primären Messumformers mit dem zu kontrollierenden Material, und die punktierte Linie entspricht der Auffüllung des primären Messumformers mit Luft. Die Frequenz der Charakteristiken kennzeichnet die dielektrische Leitfähigkeit (ihren Realteil) des zu kontrollierenden Materials (bei der vollen Füllung des primären Messumformers 1 mit dem angegebenen Material).In 4 the voltage lines U _{det are} dependent on the frequency of the generator 5 where U _det - either the voltage at the output of the amplitude detector 4 or the voltage normalized to the voltage value from the output of the second amplitude detector 8th , is. The full line corresponds to the replenishment of the primary transmitter with the material to be controlled, and the dotted line corresponds to the filling of the primary transmitter with air. The frequency of the characteristics characterizes the dielectric conductivity (its real part) of the material to be controlled (at the full charge of the primary transmitter 1 with the specified material).

In 5 ist ein primärer Messumformer des Geräts zur Messung der physikalischen Parameter des Materials, nämlich des Füllstands, gezeigt, der in das zu kontrollierende Material eingetaucht ist, wobei der Raum zwischen den Leitern des primären Messumformers teilweise mit dem zu kontrollierenden Material gefüllt ist.In 5 is a primary transmitter of the device for measuring the physical parameters of the material, namely the level, immersed in the material to be controlled, the space between the conductors of the primary transmitter being partially filled with the material to be controlled.

Zur Auffüllung des primären Messumformers gemäß der 5 und 6 ist eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Spannung U_det von der Frequenz des Erzeugers gezeigt, wobei U_det die Spannung am Ausgang des Amplitudendetektors 4 ist, oder es ist die gleiche Spannung, die aber nach dem Wert der Ausgangsspannung des zweiten Amplitudendetektors 8 normiert ist. Die Grafik zeigt die Frequenzen der Oberschwingungen, nach deren Wert der Füllstand des Materials beim Eintauchen des Messumformers 1 bestimmt werden kann.To fill the primary transmitter according to the 5 and 6 Figure 4 is a graph of the dependence of the voltage U _det on the frequency of the generator, where U _{det is} the voltage at the output of the amplitude detector 4 is, or it is the same voltage, but according to the value of the output voltage of the second amplitude detector 8th normalized. The graph shows the frequencies of the harmonics, according to their value the level of the material when immersing the transmitter 1 can be determined.

Es ist anzumerken, dass bei dem in den 1–3 dargestellten Gerät zur Messung der physikalischen Parameter des Materials die Eingänge der zusätzlichen Schnitte der Übertragungslinie an den Eingang des primären Messumformers parallel angeschlossen sind, und die in den 4 und 6 gezeigten Charakteristiken entsprechen der angegebenen Ausführungsform des Anschlusses. It should be noted that in the in the 1 - 3 Device for measuring the physical parameters of the material represented, the inputs of the additional sections of the transmission line are connected in parallel to the input of the primary transmitter, and those in the 4 and 6 shown characteristics correspond to the specified embodiment of the terminal.

In 7 ist ein Gerät zur Messung von physikalischen Parametern des Materials mit einer Hintereinanderschaltung der Eingänge der zusätzlichen Abschnitte der Übertragungslinie an den Eingang des primären Messumformers gezeigt, und in 8 werden für diese Variante der Vorrichtung die Abhängigkeitsdiagramme der Spannung von der Frequenz des Erzeugers 5 angeführt, wobei U_det entweder die Spannung am Ausgang des Amplitudendetektors ist, oder es ist die gleiche Spannung, die aber nach dem Wert der Ausgangsspannung des zweiten Amplitudendetektors 8 normiert ist.In 7 A device for measuring physical parameters of the material is shown with a series connection of the inputs of the additional sections of the transmission line to the input of the primary transmitter, and in 8th For this variant of the device, the dependence diagrams of the voltage on the frequency of the generator 5 where U _{det is} either the voltage at the output of the amplitude detector, or it is the same voltage, but the value of the output voltage of the second amplitude detector 8th normalized.

Das Gerät gemäß der Erfindung zur Messung der physikalischen Parameter des Materials enthält folgende Bauelemente:The device according to the invention for measuring the physical parameters of the material contains the following components:

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: einen primären Messumformer (Sonde),a primary transmitter (probe),
22: einen ersten zusätzlichen Abschnitt der Doppelleitung, die eine lange Linie darstellt,a first additional section of the double line, which represents a long line,
33: einen zweiten zusätzlichen Abschnitt der Doppelleitung, die eine lange Linie darstellt,a second additional section of the double line, which represents a long line,
44: einen Amplitudendetektor,an amplitude detector,
55: einen Erzeuger des Direktsignals, der über einen Steuereingang verfügt und auf Basis des frequenzumschaltenden Formers des harmonischen Signals ausgeführt ist,a generator of the direct signal, which has a control input and is designed on the basis of the frequency-switching shaper of the harmonic signal,
66: eine Mess- und Steuervorrichtung.a measuring and control device.

Die Messvorrichtung der physikalischen Parameter eines Materials kann auch folgende Bauelemente enthalten:The measuring device of the physical parameters of a material may also contain the following components:

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

77: einen Abschlusswiderstand,a terminator,
88th: einen zweiten Amplitudendetektor,a second amplitude detector,
99: einen Durchführungsisolator, den Eingangspunkt des elektrischen Signals am Eingang des Messumformers,a bushing insulator, the point of entry of the electrical signal at the input of the transmitter,
1010: einen Widerstand,a resistance,
1111: eine Kurzschlussachse.a short-circuit axis.

Das Gerät gemäß der Erfindung zur Messung der physikalischen Größen eines Materials wird durch folgende Merkmale gekennzeichnet. Der primäre Messumformer 1 ist als Abschnitt einer langen Linie mit mindestens zwei Leitern mit einem Raum dazwischen ausgeführt, der für die Auffüllung mit dem zu kontrollierenden Material vorgesehen ist. Zur Messung der Materialfeuchte, seiner dielektrischen Leitfähigkeit sowie der Konzentration des Stoffgemisches oder zur Bestimmung der Materialdichte muss der primäre Messumformer mit dem zu kontrollierenden Material völlig aufgefüllt sein. Bei der nicht völligen Auffüllung des primären Messumformers 1 mit dem Material (gezeigt in 5) kann das Gerät zur Bestimmung der Menge des Materials oder des Füllstands des Messumformers 1 mit dem Material verwendet werden.The device according to the invention for measuring the physical quantities of a material is characterized by the following features. The primary transmitter 1 is designed as a section of a long line with at least two conductors with a space in between, which is intended for filling with the material to be controlled. To measure the moisture content of the material, its dielectric conductivity and the concentration of the substance mixture or to determine the material density, the primary transmitter must be completely filled with the material to be controlled. In the case of incomplete replenishment of the primary transmitter 1 with the material (shown in 5 ) allows the device to determine the amount of material or level of the transmitter 1 to be used with the material.

An den Eingang des primären Messumformers 1 sind die Eingänge der zusätzlichen Schnitte 2 und 3 der Übertragungslinie angeschlossen, wobei das Gerät als die Grundvariante der Ausführung einer Parallelschaltung betrachtet wird. Der erste zusätzliche Schnitt 2 der Übertragungslinie ist zwischen dem Eingang des primären Messumformers 1 und dem Eingang des Amplitudendetektors 4 angeschlossen. Der zweite zusätzliche Schnitt 3 ist an den Eingang des primären Messumformers 1 und den Eingang des Erzeugers 5 angeschlossen. Der Ausgang des Amplitudendetektors 4 und der Eingang des Erzeugers 5 sind an die Mess- und Steuervorrichtung 6 angeschlossen. Der erste zusätzliche Schnitt 2 ist konsistent seitens des Amplitudendetektors 4, das heißt, dass er mit dem Widerstand belastet ist, der seinem Wellenwiderstand entspricht (die angegebene Harmonisierung bezeichnet man als „Betrieb der fortschreitenden Wellen”). Das ist zum Beispiel durch den Anschluss des Widerstands 7 an den Ausgang des Abschnitts 2 parallel zum Eingang des Amplitudendetektors 4 sichergestellt. Der Widerstand 7 ist in der Absicht gewählt, dass der Lastwiderstand, gebildet vom Eingangswiderstand des Amplitudendetektors 4 und des Widerstands 7, dem Wellenwiderstand des Schnitts 2 der Übertragungslinie gleich ist.To the input of the primary transmitter 1 are the inputs of the additional cuts 2 and 3 connected to the transmission line, the device is considered as the basic variant of the execution of a parallel connection. The first additional cut 2 the transmission line is between the input of the primary transmitter 1 and the input of the amplitude detector 4 connected. The second additional cut 3 is at the input of the primary transmitter 1 and the entrance of the producer 5 connected. The output of the amplitude detector 4 and the entrance of the producer 5 are to the measuring and control device 6 connected. The first additional cut 2 is consistent by the amplitude detector 4 that is, it is loaded with the resistance corresponding to its characteristic impedance (the specified harmonization is called "operation of progressive waves"). This is for example by connecting the resistor 7 to the exit of the section 2 parallel to the input of the amplitude detector 4 ensured. The resistance 7 is chosen with the intention that the load resistance, formed by the input resistance of the amplitude detector 4 and the resistance 7 , the characteristic impedance of the cut 2 the transmission line is the same.

Der Eingangswiderstand des Dioden-Amplitudendetektors ohne den passenden Widerstand beträgt in der Regel 1–10 kOhm. Der Wellenwiderstand der Übertragungslinie bleibt innerhalb von 20–200 Ohm. Deswegen ist es für die gewünschte Harmonisierung ausreichend, dass der Widerstand 7 dem Wellenwiderstand des Schnitts 2 der Übertragungslinie entspricht. Es ist anzumerken, dass die Abstimmung des Abschnitts 2 mit dem Amplitudendetektor 4 auch dadurch erreicht werden kann, dass ein Breitband-Transformator zwischen dem Ausgang des Abschnitts 2 und dem Eingang des Amplitudendetektors 4 angeschlossen wird. Die Verwendung des Widerstands 7 ist mit diesem Ziel einfacher und bringt bessere Ergebnisse.The input resistance of the diode amplitude detector without the matching resistor is typically 1-10 kohms. The characteristic impedance of the transmission line remains within 20-200 ohms. Therefore it is sufficient for the desired harmonization that the resistance 7 the characteristic impedance of the cut 2 corresponds to the transmission line. It should be noted that the vote of the section 2 with the amplitude detector 4 can also be achieved by using a broadband transformer between the output of the section 2 and the input of the amplitude detector 4 is connected. The use of the resistor 7 is easier with this goal and brings better results.

Als Bestandteil des Geräts zur Messung von physikalischen Parametern kann auch der zweite Amplitudendetektor 8 eingefügt sein, dessen Eingang mit dem Ausgang des Erzeugers 5 an seiner Verbindungsstelle mit dem zweiten zusätzlichen Schnitt 3 der Übertragungslinie angeschlossen ist, und der Ausgang des Amplitudendetektors 8 ist an eine Mess- und Steuervorrichtung 6 angeschlossen.As part of the apparatus for measuring physical parameters and the second amplitude detector 8th be inserted, whose input to the output of the generator 5 at its junction with the second additional one cut 3 the transmission line is connected, and the output of the amplitude detector 8th is to a measuring and control device 6 connected.

Die Eingabe des Primärsignals in den Messumformer 1 wird durch den Durchführungsisolator 9 abgewickelt, der zwei metallische Leiter, getrennt durch ein Dielektrikum, enthält. Der Verwendungszweck des Durchführungsisolators 9 besteht in der Trennung des zu kontrollierenden Materials von der äußeren Umgebung, der Abdichtung des primären Messumformers 1. Der Durchführungsisolator 9 kann konstruktiv als koaxial angeordneter Leiter ausgeführt werden. Der Raum zwischen den Leitern ist mit Dielektrikum gefüllt. In den 2 und 3 ist eine Ausführungsvariante des Durchführungsisolators 9 dargestellt, in der nur einer der Leiter des primären Messumformers 1 von der Hülle des Behälters mit dem zu kontrollierenden Material (vom Gehäuse des Messumformers 1) isoliert ist. In den 1, 5 und 7 ist eine Ausführungsvariante des Durchführungsisolators 9 dargestellt, in der beide Leiter des primären Messumformers 1 vom Gehäuse des Messumformers 1 isoliert sind.The input of the primary signal into the transmitter 1 is through the bushing insulator 9 unwound containing two metallic conductors separated by a dielectric. The intended use of the bushing insulator 9 consists in the separation of the material to be controlled from the external environment, the sealing of the primary transmitter 1 , The bushing insulator 9 can be designed constructively as a coaxially arranged conductor. The space between the conductors is filled with dielectric. In the 2 and 3 is a variant of the bushing insulator 9 shown in the only one of the conductors of the primary transmitter 1 from the shell of the container with the material to be controlled (from the housing of the transmitter 1 ) is isolated. In the 1 . 5 and 7 is a variant of the bushing insulator 9 shown in the two conductors of the primary transmitter 1 from the housing of the transmitter 1 are isolated.

An die Leiter des primären Messumformers 1 kann ein Widerstand 10, wie dargestellt in den 3 und 5, oder an die Kurzschlussachse 11, wie dargestellt in den 1, 2 und 7, angeschlossen werden.To the conductors of the primary transmitter 1 can be a resistance 10 , as shown in the 3 and 5 , or to the short-circuit axis 11 , as shown in the 1 . 2 and 7 to be connected.

Zur Messung der Materialfeuchte und weiterer physikalischer Parameter im Zusammenhang mit der Messung der dielektrischen Leitfähigkeit können die Leiter des primären Messumformers 1 nicht nur geschlossen (sogenannter Kurzschluss-Betrieb) sondern auch offen (Leerlauf-Betrieb) ausgeführt werden. Wenn die Leiter des primären Messumformers 1 geschlossen sind, dann hat der Messumformer 1 eine höhere Stabilität der elektrischen Parameter im Vergleich zum Leerlauf-Betrieb. Mit einem solchen Messumformer wird der Einfluss auf die Messung der parasitären Kapazität am Ende der Übertragungslinie beseitigt, was für die Messumformer mit offenen Leitern am Ende typisch ist.For measuring the moisture content of the material and other physical parameters related to the measurement of the dielectric conductivity, the conductors of the primary transmitter can be used 1 not only closed (so-called short-circuit operation) but also open (idling operation) are executed. If the head of the primary transmitter 1 are closed, then the transmitter has 1 a higher stability of electrical parameters compared to idling operation. With such a transmitter the influence on the measurement of the parasitic capacitance at the end of the transmission line is eliminated, which is typical for transmitters with open conductors at the end.

Das Gerät gemäß der Erfindung zur Messung von physikalischen Parametern eines Materials funktioniert wie folgt:
Der Erzeuger 5 wird im Frequenzbereich mittels der Mess- und Steuervorrichtung 6 umgestimmt. Das vom Erzeuger 5 generierte harmonische Primärsignal wird an den Eingang des Messumformers 1 über den zweiten zusätzlichen Schnitt 3 der Übertragungslinie abgegeben. Mittels des Amplitudendetektors 4, angeschlossenen an den primären Messumformers 1 über den Abschnitt 2, wird die Spannung des Primärsignals im Eingangskreis des Messumformers 1 gemessen. Dadurch, dass der Abschnitt 2 mit dem angeschlossenen Detektor 4 abgestimmt ist, wird in diesem Abschnitt 2 ein Betrieb der fortschreitenden Wellen erstellt. Die ganze Energie, die am Eingang dieses Abschnitts 2 erscheint, wird an den Eingang des Detektors 4 übermittelt.The device according to the invention for measuring physical parameters of a material works as follows:
The producer 5 is in the frequency domain by means of the measuring and control device 6 retuned. That from the producer 5 Generated primary harmonic signal is sent to the input of the transmitter 1 over the second additional cut 3 delivered the transmission line. By means of the amplitude detector 4 , connected to the primary transmitter 1 over the section 2 , the voltage of the primary signal is in the input circuit of the transmitter 1 measured. By doing that section 2 with the connected detector 4 is tuned in this section 2 created an operation of progressive waves. All the energy at the entrance of this section 2 appears, is sent to the input of the detector 4 transmitted.

Der Betrieb der fortschreitenden Wellen verursacht folgenden Effekt:

– die Verbindung des Detektors 4 mit dem primären Messumformer 1 hängt nicht von der Frequenz ab;
– der angegebene Schnitt 2 trägt keine Reaktivität an den Eingang des Messumformers 1 ein und ändert die Positionen der Minima des Eingangswiderstands in seinem Frequenzgang.

The operation of the advancing waves causes the following effect:

- the connection of the detector 4 with the primary transmitter 1 does not depend on the frequency;
- the specified section 2 carries no reactivity to the input of the transmitter 1 and changes the positions of the minima of the input resistance in its frequency response.

Dadurch ist die genaue Messung der Spannung in den Eingangskreisen des Messumformers 1 in einem Abstand, der nach der Länge des Abschnitts 2 bestimmt ist, sichergestellt, d. h. dass tatsächlich die Fernmessung sichergestellt ist. Der Amplitudendetektor 4 wandelt das Hochfrequenz-Primärsignal in ein Niederfrequenz-Signal um. Die Ausgangsspannung des Detektors 4 wird in die Vorrichtung 6 übertragen. Gleichzeitig wird in die Vorrichtung 6 die Ausgangsspannung des zweiten Detektors 8 gegeben. Die resultierende Spannung U_det (Spannung am Ausgang des Detektors 4 oder die gleiche Spannung, normiert nach der Spannung des Ausgangs des zweiten Detektors 8) wird in der Vorrichtung 6 analysiert. Auf den Frequenzen der Oberschwingungen, die dem Minimum des Eingangswiderstands des Messumformers 1 entspricht, erfolgt die Überbrückung der Übertragungslinie, gebildet von den Schnitten 2 und 3. Das Signal des Detektors 4 wird drastisch reduziert. Die Frequenzen, auf denen der Wert U_det das Minimum erreicht, werden bestimmt, und dementsprechend erreicht der Eingangswiderstand des Messumformers 1 auch ein Minimum. Die gefundenen Frequenzen sind die Frequenzen der Oberschwingungen.This is the accurate measurement of the voltage in the input circuits of the transmitter 1 at a distance that depends on the length of the section 2 is determined, that is, that in fact the telemetry is ensured. The amplitude detector 4 converts the high-frequency primary signal into a low-frequency signal. The output voltage of the detector 4 gets into the device 6 transfer. At the same time, in the device 6 the output voltage of the second detector 8th given. The resulting voltage U _det (voltage at the output of the detector 4 or the same voltage normalized to the voltage of the output of the second detector 8th ) is in the device 6 analyzed. On the frequencies of the harmonics, the minimum of the input resistance of the transmitter 1 corresponds to the bridging of the transmission line, formed by the cuts 2 and 3 , The signal of the detector 4 is drastically reduced. The frequencies at which the value U _{det reaches} the minimum are determined, and accordingly the input resistance of the transmitter reaches 1 also a minimum. The frequencies found are the frequencies of the harmonics.

In Abhängigkeit von dem zu messenden physikalischen Parameter kann die Auffindung des Parameterwerts anhand der gemessenen harmonischen Frequenzen auf zwei Arten durchgeführt werden.Depending on the physical parameter to be measured, the retrieval of the parameter value from the measured harmonic frequencies can be performed in two ways.

Das Verfahren 1 ist anwendbar für die Messung von solchen physikalischen Parametern, wie der Materialfeuchte, der Materialdichte, der Konzentration des Stoffgemisches sowie auch des Füllstands, das heißt solchen Parametern, die durch die dielektrische Leitfähigkeit des Mediums bestimmt werden. Dieses Verfahren wird anhand der Graphen U_det von der Frequenz in 4 dargestellt. Hier sind die Frequenzen der Oberschwingungen angegeben:
f M / j, f M / i bei der Auffüllung des Messumformers 1 mit dem zu kontrollierenden Mate rial;
f 0 / j, f 0 / i bei der Auffüllung des Messumformers 1 mit Luft.The method 1 is applicable to the measurement of such physical parameters as the material moisture content, the material density, the concentration of the substance mixture as well as the level, that is, such parameters, which are determined by the dielectric conductivity of the medium. This method is based on the graph U _det of the frequency in 4 shown. Here are the frequencies of the harmonics:
f M / j, f M / i when filling the transmitter 1 with the material to be controlled;
f 0 / j, f 0 / i when filling the transmitter 1 with air.

Für den Messumformer 1, dessen Leiter am Ende geschlossen sind, ist die Oberschwingungszahl i der Anzahl der Halbwellen gleich, die sich auf die Länge L des Messumformers 1 beziehen: L = ( λ / 2)·i, wobei λ die Wellenlänge im Materialmedium ist, das den Messumformer 1 auffüllt, wobei die Oberschwingungszahl i = 1, 2, 3, ... ist. For the transmitter 1 , whose conductors are closed at the end, the harmonic number i is equal to the number of half-waves, referring to the length L of the transmitter 1 Respectively: L = (λ / 2) · i, where λ is the wavelength in the material medium that is the transmitter 1 fills, where the harmonic number i = 1, 2, 3, ....

Für den Messumformer 1, dessen Leiter am Ende offen sind, ist der Widerstand dem Minimum im folgenden Verhältnis zwischen der Länge des Messumformers und der Wellenlänge gleich: L = ( λ / 4)·i, wobei die Oberschwingungszahl i = 1, 3, 5, ... ist.For the transmitter 1 whose conductor is open at the end, the resistance is equal to the minimum in the following relationship between the length of the transmitter and the wavelength: L = (λ / 4) · i, where the harmonic number i = 1, 3, 5, ....

Die Messung der Frequenzen der Oberschwingungen wird abwechselnd beim Auffüllen des Messumformers 1 mit Luft und mit dem zu kontrollierenden Material durchgeführt. In Abhängigkeit von der Breite des Umstimmungsbereichs kann man als Folge der Messungen die Frequenzwerte einer Reihe von Oberschwingungen erhalten. Nach den gemessenen harmonischen Frequenzen berechnet man den Brechungsindex des Materials (genauer gesagt, seine tatsächliche Komponente).The measurement of the frequencies of the harmonics takes place alternately when filling the transmitter 1 carried out with air and with the material to be controlled. Depending on the width of the tuning range, the frequency values of a series of harmonics can be obtained as a result of the measurements. After the measured harmonic frequencies, one calculates the refractive index of the material (more precisely, its actual component).

Da die elektrische Länge des Durchführungsisolators 9 viel kürzer als die Länge des Messumformers 1 ist, kann man mithilfe von folgenden Ansätzen den Brechungsindex des Materials n berechnen:

oder

wobei m die Anzahl der gemessenen Oberschwingungen ist und wobei m = 1, 2, 3, ... ist;
i, j sind die Oberschwingungszahlen, wobei i ≠ j, i ≠ 0 ist;

f M / i, f M / j

sind die Oberschwingungsfrequenzen mit den Zahlen i, j bei der Auffüllung des Messumformers mit dem zu kontrollierenden Material;

f 0 / i, f 0 / j

sind die Oberschwingungsfrequenzen mit den Zahlen i, j bei der Auffüllung des Messumformers 1 mit Luft.As the electrical length of the feedthrough insulator 9 much shorter than the length of the transmitter 1 is, one can calculate the refractive index of the material n using the following approaches:

or

where m is the number of measured harmonics and where m = 1, 2, 3, ...;
i, j are the harmonic numbers, where i ≠ j, i ≠ 0;

f M / i, f M / j

are the harmonic frequencies with the numbers i, j when filling the transmitter with the material to be controlled;

f 0 / i, f 0 / j

are the harmonic frequencies with the numbers i, j at the top of the transmitter 1 with air.

Für die Sicherstellung der hohen Genauigkeit ist bevorzugt, mit Unterwellen zu arbeiten. In den meisten praktischen Fällen ist es ausreichend, die Messungen nur nach den ersten zwei Wellen und sogar nach einer einzigen Welle durchzuführen, zum Beispiel nach der ersten (m = 1; i = 1).To ensure the high accuracy is preferred to work with sub-waves. In most practical cases it is sufficient to perform the measurements only after the first two waves and even after a single wave, for example after the first one (m = 1; i = 1).

Es ist ausreichend, die Frequenzmessung der Oberschwingungen bei der Auffüllung des Messumformers 1 mit Luft einmal bei der Herstellung des Geräts durchzuführen und diese Daten in den Speicher der Mess- und Steuervorrichtung 6 einzutragen. Beim Betrieb des Geräts kann eine erneute Messung bei der Auffüllung des Messumformers mit Luft nur für eine Metrologie-Prüfung nötig werden.It is sufficient to measure the frequency of the harmonics when filling the transmitter 1 with air once in the manufacture of the device and carry this data into the memory of the measuring and control device 6 entered. When operating the instrument, a new measurement may be required when filling the transmitter with air only for a metrology check.

Der Brechungsindex n wird in der technischen Literatur auch als Verzögerungsfaktor oder Faktor der Verkürzung der Wellenlange genannt. Dieser Parameter ist mit der dielektrischen Leitfähigkeit ε_r des Materials durch folgende Beziehung verbunden: ε_r = n². The refractive index n is also called in the technical literature as a delay factor or factor of shortening the wavelength. This parameter is related to the dielectric conductivity ε _{r of} the material by the relationship: ε _r = n ² .

Nach den gemessenen Werten n und der Temperatur des Materials werden dessen Feuchte oder weitere physikalische Parameter, die auf den Brechungsindex einwirken, zum Beispiel die Konzentration des Stoffgemisches, die Materialdichte sowie die Anzahl oder der Füllstand des Materials im Behälter, in dem der primären Messumformer installiert ist, gemessen.After the measured values n and the temperature of the material, its moisture or other physical parameters acting on the refractive index, for example the concentration of the mixture, the material density and the number or the level of the material in the container in which the primary transmitter is installed is, measured.

Das Verfahren 2 eignet sich für die Messung solcher physikalischer Parameter, wie Füllstand des Materials oder der Abstand vom Eingang des Messumformers bis zur Oberfläche des Materials, die das elektromagnetische Signal reflektiert. Im Vergleich zu dem oben beschriebenen Verfahren 1 ist das Verfahren 2 bei der Füllstandsmessung vorzuziehen, da es eine größere Genauigkeit dadurch gewährt, dass die Auswirkungen auf die Messung der dielektrischen Leitfähigkeit des Materials verringert werden.Method 2 is suitable for measuring such physical parameters as the level of the material or the distance from the transducer input to the surface of the material that reflects the electromagnetic signal. Compared to the method 1 described above, the method 2 is preferable in the level measurement, because it grants greater accuracy that the effects on the measurement of the dielectric conductivity of the material are reduced.

Dieses Verfahren wird anhand der Grafiken der Abhängigkeit von der Frequenz U_det, dargestellt in 6. Nach der Erreichung des Minimums der Spannung U_det bestimmt man die Frequenzen eines oder mehrerer Oberschwingungen:
f₀ ist die Frequenz der Null-Oberschwingung;
f₁ ist die Frequenz der ersten Oberschwingung;
f₂ ist die Frequenz der zweiten Oberschwingung.This method is based on the graphs of the dependence on the frequency U _det , shown in 6 , After reaching the minimum of the voltage U _det , one determines the frequencies of one or more harmonics:
f ₀ is the frequency of the zero harmonic;
f ₁ is the frequency of the first harmonic;
f ₂ is the frequency of the second harmonic.

Im Allgemeinen sind:
f_i+1, f_i die Frequenzen der Nachbaroberschwingungen mit den Zahlen i + 1 und i.In general, are:
f _{i + 1} , f _i the frequencies of the neighboring harmonics with the numbers i + 1 and i.

Den Abstand h vom Eingang des primären Messumformers bis zur Oberfläche des zu kontrollierenden Materials bestimmt man durch die mathematischen Beziehungen: h = C/2f₁, (1) oder h = C/2(f_i+1 – f_i), (2) wobei C die Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektromagnetischen Signals in der Luft (in die Umgebung über dem zu kontrollierenden Material) ist.The distance h from the input of the primary transmitter to the surface of the material to be controlled is determined by the mathematical relationships: h = C / 2f ₁ , (1) or h = C / 2 (f _{i + 1} -f _i ), (2) where C is the propagation velocity of the electromagnetic signal in the air (in the environment above the material to be controlled).

Es ist zu bemerken, dass die Beziehung (1) ein Sonderfall der Beziehung (2) für die Wellen mit den Zahlen 1 und 0 ist, weil die Frequenz der Null-Oberschwingung f₀ für den angegebenen Messumformer gleich Null ist: f₀ ≡ 0. It should be noted that the relation (1) is a special case of the relationship (2) for the waves with the numbers 1 and 0 because the frequency of the zero harmonic f ₀ for the given transmitter is zero: f ₀ ≡ 0.

Die Besonderheit dieser Berechnung beruht auf der Tatsache, dass das Primärsignal an der Grenze zwischen den Medien Luft und dem zu kontrollierenden Material reflektiert wird, wobei sich ein Spannungsknoten an der Stelle der Reflexion bildet. Dementsprechend erreicht der Eingangswiderstand des Messumformers 1 das Minimum, wenn auf der Länge L des Messumformers eine ganze Zahl i von Halbwellen erscheint: L = ( λ / 2)·i, wobei λ die Wellenlänge in der Luft (in der Umgebung über dem zu kontrollierenden Material) ist.The peculiarity of this calculation is based on the fact that the primary signal is reflected at the boundary between the media air and the material to be controlled, with a voltage node forming at the location of the reflection. Accordingly, the input resistance of the transmitter reaches 1 the minimum, if on the length L of the transmitter an integer i of half waves appears: L = (λ / 2) · i, where λ is the wavelength in the air (in the environment above the material to be controlled).

Es ist anzumerken, dass die Zahl der Halbwellen i der harmonischen Nummer entspricht.It should be noted that the number of halfwaves i corresponds to the harmonic number.

Das an den Eingang des Messumformers 1 gegebene Direktsignal wird nur teilweise von der Verteilungsgrenze der Stoffe reflektiert, ein Teil dieses Signals geht in das zu kontrollierende Material ein.That to the input of the transmitter 1 given direct signal is only partially reflected by the distribution limit of the substances, a part of this signal enters the material to be controlled.

Es seien nun zwei Fälle betrachtet. Im ersten Fall ist das zu kontrollierende Material durch kleine dielektrische Verluste gekennzeichnet, was für die Messung des Füllstands von Erdölprodukten sowie salzarmem Wasser gilt. In diesem Fall kann das in das Material eingegangene Signal vom Ende des Umformers 1 reflektiert werden. Dieses reflektierte Signal schließt sich mit dem Signal zusammen, das von der Verteilungsgrenze der Stoffe reflektiert wird, was genaue Werte der harmonischen Frequenzen nicht feststellen lässt. Für die Unterdrückung der Signalreflexion, die in das zu kontrollierende Material eingegangen ist, werden an dem Abschnitt der langen Linie, der sich im Material befindet, fortschreitende Wellen mittels des Abschlusswiderstands 10 hergestellt. Der Wert des Widerstands 10 wird kongruent zum Wellenwiderstand der langen Linie im zu kontrollierenden Material gewählt. Es ist anzumerken, dass dieser Abschlusswiderstand immer kleiner als der Wellenwiderstand der langen Linie 1 in Luft ist. Deswegen wird beim Fehlen des Materials die Phase der vom Widerstand reflektierten Welle der Reflexion von der niedrigen Messgrenze der Stoffverteilung entsprechen, und das Gerät wird den Abstand bis zum Widerstandsanschluss messen.Let us now consider two cases. In the first case, the material to be controlled is characterized by small dielectric losses, which applies to the measurement of the level of petroleum products and low-salt water. In this case, the signal received in the material from the end of the converter 1 be reflected. This reflected signal coincides with the signal reflected from the distribution limit of the materials, which does not detect exact values of harmonic frequencies. For the suppression of the signal reflection which has entered the material to be controlled, progressing waves are made by means of the terminating resistor at the portion of the long line which is located in the material 10 produced. The value of the resistor 10 is chosen congruent to the characteristic impedance of the long line in the material to be controlled. It should be noted that this terminator is always smaller than the characteristic impedance of the long line 1 in air. Therefore, in the absence of material, the phase of the wave reflected by the resistor will correspond to the reflection from the low measurement limit of the material distribution, and the instrument will measure the distance to the resistor terminal.

In dem Fall, in dem das zu kontrollierende Material durch große dielektrische Verluste gekennzeichnet ist (beispielsweise salzreiches Wasser), wird das in das Material eingegangene Signal völlig aufgenommen. In diesem Fall kann am Ende des Umformers 1 die Kurzschlussachse 11 anstatt des Widerstands angeschlossen werden. Beim Fehlen des Materials stellt die Kurzschlussachse 11 den Widerhall des Direktsignals mit der gleichen Phase wie der von der Verteilungsgrenze sicher, und das Messgerät wird dann den Abstand bis zur Kurzschlussachse 11 messen.In the case where the material to be controlled is characterized by large dielectric losses (for example, high-salt water), the signal received into the material is completely absorbed. In this case, at the end of the converter 1 the short-circuit axis 11 be connected in place of the resistor. In the absence of material is the short-circuit axis 11 the reverberation of the direct signal having the same phase as that of the distribution limit, and the meter then becomes the distance to the short-circuit axis 11 measure up.

Beim Fehlen des zu kontrollierenden Materials im Behälter schließt der Anschluss des Widerstands 10 oder der Kurzschlussachse 11 die Unbestimmtheit des Messergebnisses aus.In the absence of the material to be controlled in the container, the connection of the resistor closes 10 or the short-circuit axis 11 the indeterminacy of the measurement result.

Sowohl im Verfahren 1 als auch im Verfahren 2 können die Suche nach den minimalen Frequenzwerten des Messumformers 1 sowie die Berechnung der harmonischen Frequenzen gemäß einer der unten angegebenen Verfahren durchgeführt werden.In both method 1 and method 2, the search for the minimum frequency values of the transmitter 1 and calculating the harmonic frequencies according to one of the methods given below.

Verfahren 1Method 1

Der Erzeuger 5 wird im Frequenzbereich mit diskreten Schritten umgestimmt, und auf jedem Schritt des Umbaus wird die Spannung, die mithilfe des Amplitudendetektors 4 gemessen wird, oder das Verhältnis der angegebenen Spannung zu derjenigen Spannung, die mithilfe des zweiten Detektors 8 gemessen wird, festgestellt. Nach den Werten, die für den gesamten Frequenzbereich des Umbaus erhalten wurden, werden die harmonischen Frequenzen bestimmt. Nach den gefundenen Werten der angegebenen Frequenzen berechnet der Prozessor 6 die Brechungszahl des Materials. Ferner berechnet der Prozessor 6 nach der Kalibrierkurve des zu kontrollierenden Materials mit Rücksicht auf seine Temperatur die physikalischen Parameter dieses Materials. Für die Sicherstellung der Arbeit nach diesem Verfahren ist der Erzeuger 5 als Synthesegerät ausgeführt, das die Signalfrequenz nach dem Zahlencode bildet, der von der Mess- und Steuervorrichtung 6 angegeben wird.The producer 5 is re-tuned in the frequency domain with discrete steps, and at each step of the conversion the voltage is measured using the amplitude detector 4 is measured, or the ratio of the specified voltage to that voltage, using the second detector 8th is measured, determined. After the values obtained for the entire frequency range of the conversion, the harmonic frequencies are determined. The processor calculates the found values of the specified frequencies 6 the refractive index of the material. Furthermore, the processor calculates 6 according to the calibration curve of the material to be controlled with regard to its temperature, the physical parameters of this material. For ensuring work by this procedure is the producer 5 implemented as a synthesizer, which forms the signal frequency according to the numerical code, by the measuring and control device 6 is specified.

Verfahren 2Method 2

Der Erzeuger 5 wird im Frequenzbereich unterbrechungsfrei umgebaut, bis der Spannungsextremwert U_det erreicht wird, der dem minimalen Eingangswiderstand des Umformers 1 entspricht. Nachfolgend wird der Erzeuger auf einen automatischen Begleitungsbetrieb, das heißt auf eine automatische Abstimmkorrektur mit der Extremfrequenz umgesetzt. Nach der Auffindung des Extremwerts wird die Ablesung der Frequenz des Erzeugers 5 vorgenommen, und ferner wird, wie im vorangehenden Verfahren, die Brechungszahl berechnet, nach der die physikalischen Parameter des zu kontrollierenden Materials bestimmt werden. Für die Realisierung dieses Verfahrens sind ein analoges Bauelement, das mit einer Möglichkeit des Frequenzumbaus des Erzeugers 5 bis zum Minimum des Eingangswiderstands des Umformers 1 ausgeführt ist, und ein Bauelement zur Frequenzmessung des Erzeugers 5 installiert.The producer 5 is rebuilt without interruptions in the frequency range until the voltage extremum U _{det is} reached, which is the minimum input resistance of the converter 1 equivalent. Subsequently, the generator is converted to an automatic accompaniment mode, that is, to an automatic tuning correction with the extreme frequency. After finding the extreme value, the reading of the frequency of the producer 5 and, further, as in the previous method, the refractive index is calculated according to which the physical parameters of the material to be controlled are determined. For the realization of this method are an analog component, with a possibility of frequency change of the producer 5 to the minimum of the input resistance of the converter 1 is executed, and a device for measuring the frequency of the generator 5 Installed.

Das Verfahren 2 ist im Vergleich zum Verfahren 1 schwieriger zu realisieren und ist mehr den Störeinwirkungen unterworfen, die beispielsweise durch die unvollkommene Unterdrückung des Direktsignals hervorgerufen sind.The method 2 is more difficult to implement compared to the method 1 and is more subject to the interference caused, for example, by the imperfect suppression of the direct signal.

Als erklärende Zusätze müssen einige folgende Besonderheiten hervorgehoben werden, die diese technische Lösung kennzeichnen:
Durch die Verwendung des Effekts der gleichgerichteten Verteilung des Direktsignals in der angepassten Übertragungslinie kann die Länge von zusätzlichen Abschnitten 2 und 3 von 1 cm bis 10 m gewählt werden, und das fast ohne Einwirkung auf die Messgenauigkeit.As explanatory additions, some of the following peculiarities that characterize this technical solution must be highlighted:
By using the effect of the rectified distribution of the direct signal in the adjusted transmission line, the length of additional sections 2 and 3 from 1 cm to 10 m, with almost no effect on the measuring accuracy.

Die Frequenzmessung führt man bei einem minimalen Eingangswiderstand des Messumformers 1 durch. Diese Lösung schließt die Einwirkung der Konstruktion und der störenden Reaktivitäten des Durchführungsisolators 9 auf die Messergebnisse nahezu völlig aus. Als letzte Aussage wäre zu betonen: Da die Messungen bei dem minimalen Eingangswiderstand des Messumformers 1 durchgeführt werden, überbrückt dessen niedriger Eingangswiderstand die störenden Reaktivitäten, die in den Messpunkt durch die Konstruktion des Durchführungsisolators 9 eingetragen werden, was eine hohe Messgenauigkeit erreichen lässt. Es ist anzumerken, dass die Längenabmessung des Durchführungsisolators 9 weitaus kürzer ist als die Längen des Messumformers 1 und die Wellenlänge sind.The frequency measurement is carried out with a minimum input resistance of the transmitter 1 by. This solution eliminates the effect of the construction and the interfering reactivities of the feed-through insulator 9 almost completely on the measurement results. As a final statement, it should be emphasized: Since the measurements are at the minimum input resistance of the transmitter 1 be performed, its low input resistance bridges the disturbing reactivities, which in the measuring point by the construction of the feedthrough insulator 9 be registered, which can achieve a high accuracy. It should be noted that the length dimension of the feed-through insulator 9 much shorter than the lengths of the transmitter 1 and the wavelength are.

Wie erwähnt, stellt die Verbindung von zusätzlichen Abschnitten 2 und 3 mit dem Messumformer 1 die Überbrückung auf der harmonischen Frequenz und die Übertragung des Signals zum Amplitudendetektor 4 sicher. Es ist aber auch die Hintereinanderschaltung der zusätzlichen Abschnitte 2 und 3 mit dem Messumformer 1 möglich. Diese Lösung ist in den 7 und 8 veranschaulicht. Bei dieser Verbindung wird der Maximalwert der Signalübertragung zum Detektor 4 auf den harmonischen Frequenzen sichergestellt. Da aber die Erfassungsgenauigkeit des Signalmaximalwerts normalerweise der Messgenauigkeit des Minimalwerts nachsteht, ist die Nebeneinanderschaltung der zusätzlichen Abschnitte 2 und 3 mit dem Messumformer 1 besonders bevorzugt.As mentioned, the connection provides additional sections 2 and 3 with the transmitter 1 the bridging on the harmonic frequency and the transmission of the signal to the amplitude detector 4 for sure. But it is also the series connection of the additional sections 2 and 3 with the transmitter 1 possible. This solution is in the 7 and 8th illustrated. In this connection, the maximum value of the signal transmission to the detector 4 ensured on the harmonic frequencies. However, since the detection accuracy of the signal maximum value is usually lower than the measurement accuracy of the minimum value, the juxtaposition of the additional portions is 2 and 3 with the transmitter 1 particularly preferred.

Die Spannungsfernmessung am Eingang des Messumformers bringt alle elektronischen Bauelemente des Messgeräts weit außerhalb des Bereichs mit den extremen Bedingungen. Die Übertragung der elektronischen Bauelemente (Dioden der Gleichrichter 4 und 8) von der Sonde in einen gemeinsamen elektronischen Block vereinfacht außerdem die Konstruktion des Messgeräts und stellt die Funktionserweiterung für seine Anwendung sicher.Remote telemetering at the transmitter's input puts all of the electronic components of the meter far out of the extreme conditions range. The transmission of the electronic components (diodes of the rectifier 4 and 8th ) from the probe into a common electronic block also simplifies the design of the meter and ensures its functional extension for its application.

Die technische Lösung gemäß der Erfindung kann bei kryogenischen Temperaturen oder Temperaturen um 1000°C und mehr verwendet werden.The technical solution according to the invention can be used at cryogenic temperatures or temperatures around 1000 ° C and more.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014/123450 A1 [0003]
WO 2015/041568 A1 [0004]

Claims

Device for measuring physical parameters of a material, characterized in that it comprises: - a primary transmitter, designed as a section of a long line with at least two conductors with a space in between, intended for filling with said material to be controlled, An amplitude detector having an input and an output, a primary signal generator having a control input, executed on the basis of the frequency-modifying generator of harmonics, a measuring and control device to which the control input of the generator and the output of the amplitude detector are connected, and A first and a second additional portion of the transmission line, wherein the first additional portion between the input of the primary transmitter and the input of the amplitude detector is turned on and wherein the second additional portion of the transmission line between the Output of the generator and the input of the transmitter is connected, the inputs of the first and second additional portion of the transmission line to the input of the transmitter are connected in parallel and the first additional portion of the transmission line is adjusted by the amplitude detector.

Apparatus according to claim 1, characterized in that said physical parameters of the material are the moisture of the material, the concentration of the mixture, the density of the material, the level or the amount of the material.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the agreement of the first additional section of the transmission line on the part of the amplitude detector is ensured by the connection of a suitable resistor parallel to the input of the amplitude detector.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the connection of conductors at the input of the transmitter is performed by a feedthrough insulator developed for the sealing of the transmitter from the external environment.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the conductors of the first and second additional sections and the conductors of the transmission line of the transmitter are made of metal and resistant to extreme temperatures, and in that the connection of said conductors is welded.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the conductors of the transmitter are closed, for which a short-circuit axis is connected to the conductor of the transmitter.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at the end of the conductor of the transmitter, a resistor is connected, which corresponds to the characteristic impedance of a long line in the material to be controlled.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that it contains an additional amplitude detector, wherein the input is connected to the output of the generator, and the output of the amplitude detector is connected to the measuring and control device.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the generator of the primary signal is carried out as a synthesizer which forms the frequency of the primary signal via a numerical code, which is indicated by the measuring and control device, wherein the measuring and control device, the processor which calculates the physical parameters of the material according to the frequency of the primary signal at which the minimum input resistance of the transmitter is reached.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring and control device comprises an analog component, which is designed with the possibility of frequency reversal of the generator to the minimum of the input resistance of the converter, and a device for measuring the specified frequency.