DE3336210A1

DE3336210A1 - Verfahren und vorrichtung zur fuellstandsmessung

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Publication number: DE3336210A1
Application number: DE19833336210
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Phys. Dr. 7507 Pfinztal Eisenreich; Hans-Peter Dipl.-Ing. 7519 Zaisenhausen Kugler
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1983-10-05
Publication date: 1984-04-12
Also published as: DE3336210C2

Description

DR. ING. HANS LiC'HTI · DIPL-MNC. HEINER LICHTi ~ DIPL.M^HYS. DR. JOST LEMPERT PATENTANWÄLTE

D-7S00 KARLSRUH E 4I(CRÖT2INCEN) · DU R LAC HER STR. 31 (HOCHHAUS)

TELEFON (0721) 48511

Fraunhofer - Gese 11 schaft

zur Förderung der angewandten Forschung e.V. _

Leonrodstr. 54 69B3/83°lT

8000 München 19

Verfahren und Vorrichtung zur Füllstandsmessung

Die Erfindung betrifft ein Verfahrenzur Füllstandsmessung eines Füllguts, wie zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter oder eines schüttfähigen Gutes in einem Sifo od.dgl. mit mindestens einer Lichtquelle und einer Detektoranordnung, wobei mindestens ein Primärstrahl unter einem vom 90° abweichenden Winkel zur Oberfläche des Füllguts auf dieses gerichtet wird und der vom Füllgut kommende Sekundärstrahl entlang einer in der durch den einfallenden und den Sekundärstrahl aufgespannten Ebene und unter einem endlichen Winkel zur Richtung des reflektierten Strahles gegebenen Erstreckungsrichtung detektiert wird sowie eine Vorrichtung zur Füllstandsmessung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Detektor, wobei die Lichtquelle oberhalb der Oberfläche eines Füllguts derart angeordnet ist, daß ihr Licht unter einem von 90 abweichenden Winkel auf die Oberfläche fällt und daß im Strahlengang des vom Füllgut ausgehenden Sekundärlichts in der durch die Achse der Lichtquelle sowie die Senkrechte der Oberfläche aufgespannte Ebene liegende, aber unter einem endlichen Winkel zur Richtung des reflektierten Strahles sich erstreckende

Empfangsanordnung angeordnet ist.

Es gibt eine Reihe von Verfahren zur Füllstandsmessung, auch optische Verfahren unter Verwendung von Lichtquellen und Detektoranordnungen. Die bekannten Verfahren sind entweder mit erheblichem, insbesondere elektronischem Aufwand verbunden, haben nur einen engen Meßbereich, oder aber sind nicht ausreichend genau. Es besteht die Gefahr, daß Meßergebnisse verfälscht werden können. Die Verfahren sind oft auch gegen Umwelteinflüsse empfindlich. Oftmals bestehen Einschränkungen hinsichtlich des Meßbereichs. Beispielsweise sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die nur eine Grenzwert messung durchführen. Ein Vorgehen mit beschränktem Meßbereich bei noch vertretbarer Empfindlichkeit ist in der DE-PS 12 07 103 beschrieben.Hier besteht die Lichtquelle aus zwei im wesentlichen gleichen lichtaussendenden Objekten, wie den beiden Elektroden einer Neonröhre, die in einer vorbestimmten Frequenz wechselweise Licht ausstrahlen. Bei jeder Abweichung der reflektierten Fläche aus einer vorbestimmten Lage wird eines der "Bilder der lichtaussendenden Objekte mehr oder minder verdeckt. Zur Feststellung eines solchen Verdeckens muß eine elektronische Vorrichtung vorgesehen sein, die auf die Frequenz der wechselweisen Lichtausstrahlung anspricht, so daß dann die Stellung der reflektierenden Fläche, also der Füllstand bestimmt werden kann. Diese Vorrichtung dient im wesentlichen nur zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Füllstandes, ist aber nicht im Stande, Füllstandsänderungen über einen, größeren Bereich zu messen, es sei denn es werden komplizierte mechanische Nachfül!anordnungen vorgesehen. Abgesehen hiervon ist eine aufwendige frequenzselektive Elektronik erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Füllstandsmessung zu schaffen, das dennoch eine hohe Auflösung ge-

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währleistet und eine einfache Beziehung zwischen Füllstandshöhe und erhaltener Meßinformation sicherstellt, so daß bei hoher erzielbarer Genauigkeit keine aufwendigen Erfassungs- und Auswertungsapparaturen bzw. -elektroniken erforderlich sind.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein kohärenter Lichtstrahl auf die Füllgutoberfläche gerichtet und der Sekundärstrahl von einer Reihe zumindest in der genannten Erstreckungsrichtung nebeneinander angeordneten Detektoren detektierbar ist oder bei dem ein kohärenter Lichtstrahl auf die Füllgutoberfläche gerichtet wird und der reflektierte Strahl zunächst durch ein Medium mit in der durch den einfallenden und den Sekundärstrahl aufgespannten Ebene und unter einem endlichen Winkel zur Richtung des Sekundärstrahles kontinuierlich veränderlicher optischer Durchlässigkeit für das Licht der Lichtquelle gesandt wird und daß mittels der Detektoranordnung die Intensität des Lichtstrahls gemessen wird. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgesehen, bei der entweder die Lichtquelle ein Laser ist und daß die Empfangsanordnung eine Reihe nebeneinander angeordneter Detektoren aufweist oder bei der die Lichtquelle ein Laser ist und daß die Empfangsanordnung ein im Strahlengang des vom Füllgut ausgehenden Sekundärlichts vor der Detektoranordnung angeordnetes Medium mit in der durch die Achse der Lichtquelle sowie die Senkrechte der Oberfläche aufgespannten Ebene, aber unter einem endlichen Winkel zur Richtung des Sekundärstrahles veränderlicher optischer Durchlässigkßit aufweist.

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Unter Sekundärstrahl wird allgemein der vom Füllgut herkommende und durch dieses in seiner optischen Lage beeinflußte Strahl verstanden. Als reihenförmige Detektoranordnung ,Detektorreihe oder Detektorarray, kommen insbesondere Bildsensoren in Form von re'ihenförmigen.aber auch flächenhaften, matrixförmigen Anordnungen (deren größte Abmessung sich dann in der genannten Vorzugsirichtung erstreckt) oktoelektronische Halbleiterbauelemente als lichtelektrische Empfänger in Betacht. ^

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Gemäß bevorzugter Ausführung kann vorgesehen sein, daß der vom Füllgut kommende Sekundärstrahl ein von der Oberfläche des Füllguts reflektierter Strahl ist oder aber daß bei einem transparenten flüssigen Füllgut der vom Füllgut kommende Sekundärstrahl ein zumindest im Füllgut gebrochener Strahl ist, wobei dann insbesondere der Sekundär strahl am Boden des Füll gut-Behälters reflektiert wird.

Bei der Ausgestaltung mit vorgeschaltetem teildurchlässigem Medium kann der eigentliche Empfang und die Umwandlung in elektrische Signale dann durch eine hinter dem Medium angeordnete Detektorreihe erfolgen. In bevorzugter Weise kann aber auch vorgesehen sein, daß der Strahl hinter dem Medium mit veränderlicher Durchlässigkeit auf einen Detektor gerichtet wird.

Die (optische) Durchlässigkeit eines Körpers wird durch das Verhältnis in den Körper eintretender und austretender Lichtintensität bestimmt, ist also der Opazität umgekehrt proportional. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Füllhöhe eines Füllgutes kontinuierlich und analog zu erfassen. Als Detektoren können vorzugsweise Fotodioden, Sekundärelektronen-Vervielfacher, Fototransistoren, insbesondere Foto-FETs od.dgl. eingesetzt werden. Die räumliche Auflösung beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Funktion der Geometrie und Intensität des Lichtstrahls, des Gradienten der Durchlässigkeit des Mediums sowie der Empfindlichkeit des Detektors und ggfls. die Ab- " . ·

messungen einer möglicherweise im Strahlengang vorzusehenden Blende. Es kann eine sehr hohe Auflösung erzielt werden. Während für große Auslenkungen die erhaltene Intensität exponentiell vom Absorptionskoeffizienten und der Dicke des Materials abhängt, kann die durchgelassene Intensität für kleine Auslenkungen im Bereich der Dicke des Licht-

Strahls linearisiert werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Lichtstrahl sowohl durch Blenden begrenzt oder auch durch Abbildungsoptiken geleitet und insbesondere nach Durchtritt durch das Medium mit veränderlicher Durchlässigkeit auf einen Detektor gerichtet werden, so daß insbesondere vorgesehen sein kann, daß der reflektierte Strahl hinter dem Medium mit veränderlicher Durchlässig keit auf einen Detektor gerichtet wird.

Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne weiteres möglich, mit einem konstanten Gradienten der Durchlässigkeit des Mediums in einer Richtung, die einen endlichen Winkel zur Austrittsrichtung des Sekundärstrahles einschließt, zu arbeiten. In bevorzugter Weise ist aber vorgesehen, daß das Medium einen veränderlichen Gradienten in seiner Durchlässigkeit aufweist und insbesondere, daß die Durchlässigkeit sich in Bewegungsrischtung logarithmisch verändert. Letzteres im Hinblick auf die erwähnte exponentielie Abhängigkeit des Verhältnisses von durchgelassener Intensität zu einfallender Intensität von der körperlichen Dicke des Mediums. Hierdurch kann eine lineare Beziehung zwischen Füllstandshöhe und erhaltener Intensität erreicht werden. Dies läßt sich in praktischer Weise zum einen dadurch erreichen, daß bei konstanter Dicke des Mediums, indem dieses beispielsweise als Quader ausgestaltet ist ,vorgesehen ist, daß der Absorptionskoeffizient sich logarithmisch ändert und zwar vorteilhafterweise in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Sekundärstrahles. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß das Medium selbst eine logarithmisch veränderliche körperliche Dicke in der erwähnten Richtung aufweist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung

einer ersten Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht mit reflektiertem Sekundärstrahl;

Figur.2 eine andere Anordnung mit

reflektiertem Sekundärstrahl, ebenfalls in Seitenansicht;

Figur 3 eine weitere Anordnung mit im Füll

gut gebrochenen Sekundärstrahl und

Figur 4 eine Anordnung gegebenenfalls mit

gebrochenem Sekundärstrahl

Zur Messung des Füllstandes einer Flüssigkeit 1 in einem Behälter 2 wird ein Lichtstrahls eines Lasers 4, unter einem von der Senkrechten abweichenden Winkel auf die Oberfläche 6 der Flüssigkeit 1 gerichtet, wobei im allgemeinen zwischen dem Laser 4 und der Oberfläche 6 noch eine Abbildungsoptik 7 zwischengeordnet ist. Der vom Laser 4 auf die Oberfläche 6 der Flüssigkeit 1 einfallende Lichtstrahl 3 wird von der Oberfläche 6 als reflektierter Strahl 3' reflektiert. In der durch den einfallenden und den reflektierten Strahl 3,3' aufgespannten Ebene, die genauso durch die Achse der Lichtquelle und die Senkrechte zur Flüssigkeitsoberfläche 6 bestimmt ist, wird ein sogenannter Graukeil 8 angeordnet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem rechtwinkligen Dreikantprisma 9 aus Rauchglas und einem entsprechenden rechtwinkligen Dreikantprisma 11 aus völlig transparentem Material zu einem Quader zusammengesetzt ist. Das Dreikantprisma 9 verjüngt sich dabei in einen endlichen Winkel zum reflektierten Strahl 3' einschließenden und in der durch die Strahlung 3,3' aufge-

spannten Ebene liegende Richtung, wobei es nicht notwendig ist, daß die den reflektierten Strahl 3¹ entgegengerichtete Oberfläche 12 des Dreikantprismas 9 einen rechten Winkel mit der Richtung des reflektierten Strahles 3' einschließt. Der durch die beiden Dreikantprismen 9 und 11 hergestellte Graukeil 8 bildet ein teildurchlässiges Medium mit in unter einem endlichen Winkel zum reflektierten Strahl verlaufender veränderlicher Lichtdurchlässigkeit, d.h. im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Graukeil 8 an der Durchtrittsstelle 13 des von der Flüssigkeitsoberfläche 6 reflektierten Strahles 3' eine größere Lichtdurchlässigkeit auf als an der Durchtrittsstelle 14 eines von einer Oberfläche 6' bei geringerem Füllstand der Flüssigkeit 1 reflektierten Strahles 3".

Auf der der Flüssigkeitsoberfläche 6,6' abgewandten Seite des Graukeils 8 ist ein Detektor 16 angeordnet, auf den die reflektierten Strahlen 3' , 3' ' durch eine Abbildungsoptik 17 bei der Ausgestaltung der Figur 1 gerichtet werden. Das vom Detektor 16 empfangene Licht wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt. .

Weist nun der Füllstand im Behälter 2 die durch die Oberfläche6 bedingte Höhe auf, so wird der einfallende Lichtstrahl 3 des Lasers von der Oberfläche in den reflektierten Strahl 3' umgelenkt. Dieser trifft bei der Durchtrittsstelie 13 durch den Graukeil 8, wird dort nur relativ wenig geschwächt und anschließend auf den Detektor 16 gerichtet. Befindet im Behältnis 2 sich weniger Flüssigkeit, weist diese also eine geringere Füllstandshöhe mit der Oberfläche 6' auf, so wird der einfallende Lichtstrahl 3 des Lasers an einer zur Reflektionsstelle auf der Oberfläche 6 versetzten Stelle in den Strahl 3'.' reflektiert, der parallel zum Strahl 3' verläuft. Der reflektierte Strahl 3" ' tritt an der Durch-

trittsstelle 14 durch den Graukeil und wird dort, da hier das Rauchglasprisma 9 stärker ist, wesentlich stärker geschwächt als der reflektierte Strahl 3¹ an seiner Durchtrittsstelle 13. Auch der reflektierte Strahl 3¹ ' wird dann auf den Detektor 16 gerichtet. Je nach Durchtrittsstelle 13, 14 der reflektierten Strahlen 3' , 3' ' , wobei die Durchtrittsstelle durch die Füllstandshöhe entsprechend

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den Oberflächen 6, 6' der Flüssigkeit 1 bestimmt wird, tritt durch den Graukeil 8 ein unterschiedlicher Lichtanteil hindurch und wird auf den Detektor 16 gerichtet. Durch die Intensität des durch den Graukeil 8 hindurchtretenden Lichtes, kann daher in einfacher Weise aber mit hoher Genauigkeit die Füllstandshöhe im Behältnis 2 bestimmt werden, da durch die erfindungsgemäße Anordnung der Anteil des durchgelassenen Lichtes eine Funktion der Füllstandshöhe ist. Da der Anteil des durchgelassenen Lichtes bei vorgegebenem Absorptionskoeffizienten des Materials exponentiell mit der Dicke abfällt, könnte beispielsweise auch die Veränderung des dem Prisma 9 entsprechenden lediglich teildurchlässigen Teil eines Graukeils nicht linear wie bei dem Prisma, sondern logarithmisch erfolgen, wodurch die Änderung des hindurchtretenden Lichtanteils dann proportional zur Änderung der Füllstandshöhe wäre.

Insbesondere die Anordnungen der Figur 1 mit einem Detektor und einer Abbildungsoptik kann vorzugsweise auch beispielsweise zur Bestimmung der Füllstandshöhe sehr feinen Schüttguts in einem Silo od.dgl. eingesetzt werden, da derartiges Schüttgut zumindest unter konstanten Umwelt bedingungen, wie insbesondere Feuchtigkeit, einen festen Schjttwinkel hat. Bei geeigneter Ausrichtung der Anordnung kann auch bei solchen Schüttgut die Füllstandshöhe gut bestimmt werden, wobei insbesondere

die Abbildungsanordnung 17 nur den Hauptanteil des reflektierten Lichtes von der Oberfläche des Schüttberges unter einem Winkel reflektiert wird, der dem Einfallswinkel des einfallenden Strahles entspricht, auf den

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Detektor fokussiert wird, während aufgrund der Körnigkeit des Schüttgutes diffus reflektiertes Licht derart gebrochen wird, daß es nicht auf den Detektor fällt.

Bei der Ausgestaltung der Figur 2 ist statt einer Abbildungsanordnung und einem Einzel detektor 16 eine Detektorreijpie 21 hinter dem Graukeil angeordnet. Durch eine solche Detektorreihe 21 kann neben der kontinuierlichen oder analogen Intensitätsbestimmung auch noch die quasi-kontinierliche Ortsanordnung der einzelnen Detektoren der Detektorreihe 21 zur Bestimmung und Kontrolle der Füllstandshöhe eingesetzt werden. Grundsätzlich könnte auch lediglich·die Detektorreihe vorgesehen sein, also die Füllstandsmessung ohne Graukeil vorgenommen werden, wodurch einö quasi-kontinuierliche Füllstandsbestimmung mit hoher Auflösung möglich ist.

Statt einer geometrischen Veränderung der Durchlässigkeit des durchstrahlten teildurchlässigen Mediums oder Körpers über die Dicke desselben bzw. die Dicke eines stärker absorbierenden Teils eines solchen Mediums oder Körpers in Form eines Graukeils 8 wie er in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, besteht eine andere Möglichkeit darin, die Veränderlichkeit der Durchlässigkeit des Mediums in einer Richtung unter einem endlichen Winkel zum reflektierten Stahl 3' ,3' ' zu halten, darin, ein zu durchstrahlendes Medium oder einen zu durchstrahlenden Körper zu nehmen, bei dem sich lediglich der Absorptions-"¹ koeffizient in einer Richtung mit endlichem Winkel zum reflektierten Strahl 3', 3'' ändert, wobei dann insbesondere die Dicke des durchstrahlten Körpers konstant sein kann. Die Änderung des Absorptionskoefffzienten selbst kann dabei ebenfalls entweder linear oder in anderer geeigneter Weise erfolgen, der Gradient des Absorptionskoeffizienten kann also konstant oder veränderlich sein.

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Gemäß den Ausführungsformen der Figuren 3 und 4 ist ebenfalls jeweils in einem Behältnis 2 eine Flüssigkeit 1 vorgesehen, deren Füllstand mittels des Lichtstrahls 3 eines Lasers 4 gemessen wird. Der Laser 4 ist ebenfalls wie bei den vorangehenden Ausgestaltungen unter einem von der Senkrechten abweichenden Winkel auf die Oberfläche¹ 6 der Flüssigkeit 1 gerichtet. Der vom'Laser 4 auf die Oberfläche 6 der Flüssigkeit 1 einfallende Lichtstrahl 3 dringt in diese, die eine ausreichende Transparenz besitzt, ein und wird von dieser zu einem Strahl 3' gebrochen. Auf dem Boden des Gefäßes 2 ist ein Spiegel 23 angeordnet, von dem der gebrochene Strahl 3' in die Flüssigkeit reflektiert wird, so daß er schließlich aus dieser wieder als Sekundärstrahl austritt. Der Sekundärstrahi 3' wird von einem Spiegel 23 auf eine Fotodiodenzeile 24 reflektiert, der eine Signalauswertungsanordnung 25 nachgeordnet ist. Weist nun der Füllstand im Behälter 2 die durch die Oberfläche 6 bedingte Höhe auf, so wird der einfallende Lichtstrahl 3 des Lasers 4 in der Flüssigkeit 1 derart gebrochen, daß er nach Spiegelung am Spiegel 23 als Sekundärstrahl 3 aus der Flüssigkeit wieder auftritt und anschließend auf die Fotodiodenzeile 24 an einer Stelle 25 gerichtet. Befindet sich im Behälter 2 weniger Flüssigkeit 1, weist diese also eine geringere Füllstandshöhe mit der Oberfläche 6' auf, so wird der einfallende Lichtstrahl 3 des Lasers 4 später, nämlich erst an der Oberfläche 6' und damit an einer Durchbrechungsstelle an der Oberfläche 6 entlang der Oberfläche versetzten Stelle derart gebrochen, daß nach Reflektion am Spiegel 23 aus der Flüssigkeit 1 mit der Füllstandshöhe 6' ein Sekundärstrahl 3' ' austritt, der parallel zum Strahl 3¹ verläuft und damit an einer zur Auftreffstelle 25 des Strahls 3' versetzten Stelle 26 auf die Fotodiodenzeile 24 auftrifft.

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Durch die Signalauswertung kann dann die Höhe der Obe fläche der Flüssigkeit bzw. die Füllstandshöhe bestimmt werden. Statt der Anordnung mit einer Fotadfodenzeile könnte auch bei dieser Ausgestaltung ebenso wie bei der Ausgestaltung der Figur 1 und der im nachfolgend erläuterten Ausgestaltung ein Graukeil mit einer den Lichtstrahl auf eine einzelne Fotodiode abbildenden Optik vorgesehen sein.

Bei der Ausgestaltung der Figur 4 wird der einfallende Primärstrahl 3 ebenfalls an der Oberfläche 6 der Flüssigkeit 1 im Behältnis 2 gebrochen und tritt als Sekundärstrahl 3¹ durch den Boden des Gefäßes 3 hindurch aus diesem aus der Flüssigkeit 1 wieder aus. Der Sekundärstrahl 3' tritt dann in ähnlicher Weise, wie unter Bezugnahme auf die Figur 1 beschrieben,durch den sogenannten Graukeil 8 und wird durch eine Linse 17 auf einen Fotodetektor 16 fokusiert. Weist die Flüssigkeit eine andere Füllstandshöhe mit der Oberfläche 6' auf, so wird der einfallende Primärstrahl an einer versetzten Stelle gebrochen und tritt als Sekundärstrahl 3" an einer zum Sekundärstrahl 3' versetzten Stelle durch den Boden des Behälters 2 wieder aus, durchstrahlt damit den Graukeil 8 an einer anderen Stelle als der Sekundärstrahl 3' und wird damit in anderer Weise geschwächt, im dargestellten Ausführungsbeiapie! weniger als der Sekundärstrahl 3'. Nach Durchtritt durch den Graukeil wird auch der Sekundärstrahl 3¹ ' wieder auf den Fotodetektor 16 durch die Abbildungsanordnung 17 fokusiert. Durch die unterschiedliche Intensität der einfallenden Strahlen kann dann wieder die Füllstandshöhe bestimmt werden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. ~

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Claims

DR. ING. HANS LlCHTI ■ DIPL.-ING. HEINER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. J O.ST LEMPERT PATENTANWÄLTE D-7500 KARLSRUHE 41 (CRÖTZINGEN) · DURLAC H ER STR. 31 (HOCH H AUS) TELEFON (0721) 48511 Fraunhofer-Gesel !schaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Leonrodstr. 54 · -ΛΙ« ,„,-, 6983/83 Le München 19 PATENTANSPRÜCHE

1. / Verfahren zur Füllstandsmessung eines Füllguts, wie zum

Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter oder eines schüttfähigen Gutes in einem Silo od.dgl., rrvt mindestens einer Lichtquelle und einer Detektoranordnung, wobei mindestens ein Primärstrahl unter einem von 90 abweichenden Winkel zur Oberfläche des Füllguts auf dieses gerichtet wird und der vom Füllgut kommende Sekundärslrahl entlang einer in der durch den einfallenden und den Sekurdärstrahl aufgespannten Ebene und unter einem endlichen Winkel zur Richtung des reflektierten Strahles gegebenen Erstreckungs· richtung detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eir kohärenter Lichtstrahl auf die Füllgutoberfläche gerichtet und der Sekundärstrahl von einer Reihe zumindest in der ge- - nannten Erstreckungsrichtung nebeneinander angeordneter Detektoren detektierbar ist.

2. Verfahren zur Füllstandsmessung eines Füllguts, wie zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter oder eines schüttfähigen Gutes in einem Silo od.dgl., mit mindestens einer Lichtquelle und einer Detektoranordnung, wobei mindestens ein Primärstrahl unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Oberfläche des Füllguts auf dieses gerichtet wird und der vom Füllgut kommende Sekundärstrahl entlang einer in der durch den einfallenden und den Sekundär strahl aufgespannten Ebene und unter einem endlichen Winkel zur Richtung des reflektierten Strahles gegebenen Erstreckungsrichtung detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein kohärenter Lichtstrahl auf die Füllgutoberfläche gerichtet wird und der reflektierte Strahl zunächst durch ein Medium mit in der durch den einfallenden und den Sekundärstrahl aufgespannten Ebene und unter einem endlichen Winkel zur Richtung des Sekundärstrahles kontinuierlich veränderlicher optischer Durchlässigkeit für das Licht der Lichtquelle gesandt wird und daß mittels der Detektoranordnung die Intensität des Lichtstrahls gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärstrahl hinter dem Medium mit veränderlicher Durchlässigkeit auf einen Detektor gerichtet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium einen veränderlichen Gradienten der optischen Durchlässigkeit aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Durchlässigkeit sich senkrecht zur Richtung des Sekundär-

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Strahles logarithmisch verändert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium Quaderform aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium mit veränderlicher optischer Durchlässigkeit unter einem endlichen Winkel zur Richtung des reflektierten Strahles einen veränderlichen Absorptionskoeffizienten aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionskoeffizient sich logarithmisch ändert.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium sidn in einer Richtung , die einen endlichen Winkel zur Richtung des reflektierten Strahles einschließt, von einem zum anderen Ende hin verjüngt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das durchstrahlte Medium keilförmig ausgebildet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das durchstrahlte Medium logarithmisch veränderliche körperliche Dicke aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis₍ 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Füllgut kommende Sekundärstrahl ein

- 4 νοη der Oberfläche des Füllguts reflektierter Strahl ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem transparenten flüssigen Füllgut der vom Füllgut kommende Sekundärstrahl ein zumindest im Füllgut gebrochener Strahl ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärstrahl am Boden des Füllgut- Behälters reflektiert wird.

15. Vorrichtung zur Füllstandsmessung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Detektor, wobei die Lichtquelle oberhalb der Oberfläche eines Füllguts derart angeordnet ist, daß ihr Licht unter einem von 90° abweichenden Winkel auf die Oberfläche fällt und daß im Strahlengang des vom Füllgut ausgehenden Sekundärlichts in der durch die Achse der Lichtquelle sowie die Senkrechte der Oberfläche aufgespannte Ebene liegende, aber unter einem endlichen Winkel zur Richtung des reflektierten Strahles sich erstreckende Empfangsanordnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser (4) ist und daß die Empfängsancrdnung eine Reihe nebeneinander angeordneter Detektoren (Detektorreihe 21) aufweist.

16. Vorrichtung zur Füllstandsmessung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14,

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mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Detektor, wobei die Lichtquelle oberhalb der Oberfläche eines Füllguts derart angeordnet ist, daß ihr Licht unter einem von 90° abweichenden Winkel auf die Oberfläche fällt und daß im Strahlengang des vom Füllgut ausgehenden SekundärIichts in der durch die Achse der Lichtquelle sowie die Senkrechte der Oberfläche aufgespannte Ebene liegende, aber unter einem endlichen Winkel zur Richtung des reflektierten Strahles sich erstreckende Empfangsanordnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser (4) ist und daß die Empfangsanordnung ein im Strahlengang des vom Füllgut (1) ausgehenden Sekundärlichts (3· , 3' ') vor der Detektoranordnung (16, 21) angeordnetes Medium mit in der durch die Achse der Lichtquelle (4) sowie die Senkrechte der Oberfläche (6) aufgespannten Ebene, aber unter einem endlichen Winkel zur Richtung des Sekundärstrahles (3' ,3' ') veränderlicher optischer Durchlässigkeit aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16 in Verbindung mit Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung ein einzelner Detektor (16) ist und zwischen dem Medium (8, 9, 11) mit veränderlicher Durchlässigkeit und dem Detektor (16) eine Abbildungsoptik (17) angeordnet ist,, die die Sekundärlichtstrahlen (3¹ ,3' ') unabhängig vom Füllniveau auf den Detektor (16) richtet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15,bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (16, 21) im

Strahlengang (3, 3¹,3' ') des von der Oberfläche (6, 6') des Füllguts (1) reflektierten Sekundärstrahls (3^!, 3' ') angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem flüssigen transparenten Füllgut (1) die Detektoranordnung (21, 16) im Strahlengang des im Füllgut (1) gebrochenen Sekundärstrahls (3¹ , 3¹ ') angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19 da durch gekennzeichnet, daß auf dem Boden des Füllgut-Behälters (2) im Strahlengang (3¹ , 3¹ · ) ein Spiegel (23) angeordnet ist.