DE3337690A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung des fuellstands in einem behaelter mittels schall-/ultraschallwellen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Messung des
• Füllstands in einem Behälter mittels Schall-/Ultraschallwellen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands in einem Behälter mittels Schall-/Ultraschallwellen, wobei über die Zeit zwischen dem Senden der Schall-/-Ultraschallwellen und dem Empfang von an der Oberfläche des Guts im Behälter reflektierten Schall-/Ultraschallechowellen die Füllstandshöhe bestimmt wird.
• Beim Einsatz von Schall-/Ultraschallimpulsen zur Füllstandshöhenmessung treten neben den von der Oberfläche des Guts im Behälter reflektierten, für die Messung geeigneten Echosignalen häufig Störechos auf, von denen das richtige Echosignal unterschieden werden muß. Solche Störechos können durch Verstrebungen oder Kanten im Behälter verursacht werden. Um Störechos zu unterdrücken werden die Schall-/Ultraschallwellen häufig eng gebündelt und so ausgerichtet, daß ihr Weg an derartigen Kanten oder Verstrebungen vorbeiführt. Enggebündelte Schall-/Ultraschallwellen lassen sich nur mit relativ hohem Aufwand erzeugen und bergen zudem den Nachteil in sich, wegen des geringen Durchmessers der Strahlungskeule nach Reflexion am Füllgut den empfangsbereiten Schallwandler nicht mehr zu treffen.
• Eine weitere Möglichkeit zur Unterdrückung von Störechos besteht im Setzen eines sog. "mitlaufenden Zeitfensters" oder im Nahbereich durch entfernungsabhängige Verstärkungsänderung. Unter einem derartigen Zeitfenster ist die Begrenzung der für die Füllstandsmessung auszuwertenden Schall-/Ultraschallechosignale auf einen Zeit- raum zu verstehen, der kurz vor dem mu.tmaßlichen Eintreffen des an der Oberfläche des Guts reflektierten Echos beginnt und kurz nach dem mutmaßlichen Eintreffen endet. Das "mitlaufende Zeitfenster" wird auf ein vorher ermitteltes und als gültig angesehenes Schall-/Ultraschallechosignal hin eingestellt. Durch diese Methode lassen sich viele Störeinflüsse beseitigen. Im Wege der Schall-/-Ultraschallwellen angeordnete störende Teile, die vom Füllgut zunächst bedeckt sind und während des Absinkens des Füllguts freigelegt und deshalb von den Schall-/Ultraschallwellen erfaßt werden, lassen sich nur als Störstellen erkennen, wenn die Amplituden der reflektierten Schall-/Ultraschallwellen deutlich größer als die Amplituden der von der Oberfläche des Guts reflektierten Schall-/Ultraschallwellen sind. Trifft dies zu, dann rastet das "mitlaufende Zeitfenster" auf das von einem derartigen Teil, beispielsweise einer Kante oder einer Verstrebung im Behälter, erzeugte Schall-/Ultraschallechosignal ein und liefert nur dann einen richtigen Füllstandsmeßwert, wenn die Höhe des Füllstands mit der Höhe dieses Teils im Behälter übereinstimmt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß die Verfälschung des Meßergebnisses durch feststehende Teile des Behälters, die sich im Wege der Schall-/Ultraschallwellen befinden oder in den Weg hineinragen, beseitigt wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen können Störechos auf einfache Weise vom Nutzecho unterschieden werden. Es ist sogar möglich, mehrere Störechos, die von hintereinander im Weg der Schall-/Ultraschallwellen angeordneten Teilen erzeugt werden, festzustellen und für die weitere Verarbeitung zu sperren. Wenn sich die Oberfläche des Guts in Höhe eines der Störechos erzeugenden Teile befindet, wird die Füllstandshöhe trotzdem richtig gemessen. Ein Ansteigen der Oberfläche über ein solches Teil hinaus oder ein Absinken der Oberfläche unter das Teil wird mit dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren in der Meßphase sofort erkannt.
• Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform werden für im Weg der Schall-/Ultraschallsignale in gegebenen Abständen angeordnete Hindernisse bzw. Störstellen während der Inbetriebnahmephase die Zeiten - oder die Amplituden nebst Laufzeiten der Schall-/Ultraschallechowellen gemessen und für die Betriebsphase abrufbar gespeichert. Hierdurch wird nicht nur eine schnelle und einfache Anpassung des Meßverfahrens an die Gegebenheiten des jeweiligen Meßobjekts möglich, sondern überhaupt erst die Voraussetzung zur mißweisungsfreien Meßwertverarbeitung geschaffen.
• In einer weiteren Ausgestaltung werden Vielfachechos im Zuge der Inbetriebnahme erfaßt und bei der Meßwertverarbeitung berücksichtigt. Hierdurch können solche Vielfachechos, die beispielsweise bei gewölbtem Behälterboden höhere Amplituden als jene des Nutzechos aufweisen, von einer Verarbeitung zu einer Füllstandshöhenanzeige ferngehalten werden.
• Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß für die zwischen Boden und Decke des Behälters reflektierten Vielfachechos die Laufzeit gemessen und eine Zeitblende gesetzt wird, die etwas kürzer als deren Laufzeit ist. Mit dieser Maßnahme können die Voraussetzungen für die Unterdrückung des Einflusses der Vielfachechos auf das Meßergebnis am jeweiligen Einsatzort schnell und auf einfache Weise geschaffen werden.
• Eine Vorrichtung zur Durchführung des im Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß ein elektri- sches Signal in Schall- oder Ultraschallsignale und empfangene Schall- oder Ultraschallsignale in elektrische Signale umformender Wandler jeweils mit einem Hochfrequenzsender und einem Empfangsverstärker verbunden ist und daß der Hochfrequenzsender und der Empfangsverstärker an einen Mikrocomputer angeschlossen sind, der mit einem nichtflüchtigen Schreib-Lese-Speicher verbunden ist, in den mittels an den Mikrocomputer angeschlossener Eingabeelemente Daten über die Laufzeiten von Störechos bzw. die Höhenlagen von Hindernissen oder Störstellen eingebbar sind. Diese einfach aufgebaute Vorrichtung weist einen nichtflüchtigen Speicher auf, in dem die Einstellwerte für das jeweilige Meßobjekt auch nach dem Abschalten der Stromversorgung erhalten bleiben. Für die Meßvorrichtung ist deshalb keine ständig anstehende Betriebsspannung erforderlich. Lediglich zu Beginn einer Füllstandshöhenmessung wird die Betriebsspannung eingeschaltet.
• Im nichtflüchtigen Programm-Speicher ist zweckmäßigerweise ein Steuerprogramm für den Mikrocomputer enthalten, der gemäß den Befehlen dieses Steuerprogramms den Sender zur Abgabe einer hochfrequenten Impulsfolge veranlaßt. Mit dem Mikrocomputer werden auch nach Maßgabe von Befehlen des Steuerprogramms nach dem Aussenden der Schall-/Ultraschallwellen durch Aüfsummieren von Taktimpulsen die Laufzeiten der Schall-Ultraschallwellen beim Empfang der Schall-/Ultraschallechowellen festgesetzt. Dem Mikrocomputer ist u.a. ein an den Ausgang des Empfangsverstärkers angeschlossener Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet, der ebenfalls in Übereinstimmung mit dem Steuerprogramm mit Steuersignalen beaufschlagt wird.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß an den Mikrocomputer eine Entfernungsanzeige-Baugruppe und ein multiplizierender Digital-Analog-Wandler angeschlossen ist. Mit dieser An- ordnung wird der Einfluß von Temperaturänderungen auf die Laufzeit des Schall-/Ultraschall-Laufzeitmediums über eine veränderliche Verstärkungsgradeinstellung ausgeglichen. Das Meßergebnis des Gerätes ist deshalb unabhängig von der Temperatur der spezifischen Schall-Laufzeit.
• Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß ein Eingabeelement als Taster ausgebildet ist, bei dessen Betätigung der Meßwert der Laufzeit des vom Behälterboden reflektierten Vielfachechos unter Berücksichtigung eines kleinen Sicherheitswerts mittels eines Programmierzyklus in den nichtflüchtigen Speicher eingebbar ist. Die Laufzeit abzüglich des Sicherheitswerts wird durch das Steuerprogramm in einen eigens hierfür freigehaltenen Speicherplatz eingegeben. Für die Eingabe ist keine Kenntnis des Steuerprogramms notwendig. Es muß lediglich der Taster betätigt werden, wenn am Behälterboden entstandene Vielfachechos mittels der Vorrichtung auf der Entfernung sanzeige-Baugruppe festgestellt werden.
• Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein Eingabeelement als Taster ausgebildet, bei dessen Betätigung die Meßwerte der Laufzeit eines von einem Hindernis oder einer Störstelle erzeugten Schall-/Ultraschallstörechos und die zugehörigen Amplituden der Schall-/Ultraschallechowellen mittels Programmierzyklus in den nichtflüchtigen Speicher eingebbar sind. Die gerade festgestellte Laufzeit nebst der zugehörigen Amplitude des empfangenen Schall-/Ultraschallechosignals werden bei Betätigung dieses Tasters in ausgewählte Speicherplätze des nichtflüchtigen Speichers übertragen. Die Speicherplätze sind im Rahmen des Steuerprogramms festgelegt. Die Einstellung der Vorrichtung auf die vorhandenen Hindernisse bzw.
• Störstellen setzt keine Kenntnisse des internen Aufbaus der Vorrichtung oder des Steuerprogramms voraus.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Ansprüchen 2, 7, 10 und 11 beschrieben.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben.
• In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands in einem Behälter mittels Schall-/Ultra schallwellen dargestellt. Die Schall-/Ultraschallwellen werden mit einem Schallwandler 10 erzeugt, der die ihm zugeführten hochfrequenten elektrischen Signale, deren Frequenzen im Schall-/Ultraschallwellenbereich liegen, in Schall-/Ultraschallwellen bzw. Ultraschall-Impulspakete umwandelt, und diese aussendet. Der Schallwandler 10 ist in einem nicht dargestellten Behälter angeordnet. Die Ausrichtung des Schallwandlers 10 ermöglicht die kontinuierliche Feststellung der Füllstandshöhe des Guts im Behälter vom Boden bis an eine nahe am oberen Behälterende liegende Grenze. Im Weg der Schall-/Ultraschallwellen können Hindernisse, z.B. Streben oder andere fest eingebaute Behälterteile, angeordnet sein. In den Pausen zwischen der Aussendung von Ultraschallwellen-Impulspaketen empfängt der Schallwandler 10 Schall-/Ultraschallechowellen von der reflektieren den Oberfläche und setzt diese in entsprechende elektrische Signale um. Mit dem Schallwandler 10 ist der Ausgang eines Hochfrequenzsenders 12 verbunden, der hochfrequente Impulspakete erzeugt, wenn er über einen nicht näher bezeichneten Eingang durch ein von einem Mikrocomputer 14 abgegebenes Steuersignal angeregt wird.
• An den Schallwandler 10 ist weiterhin der Eingang eines Empfangsverstärkers 16 angeschlossen, dessen Verstärkung sgrad einstellbar ist. Hierzu weist der Verstärker 16 einen Steuereingang 17 auf. Der Ausgang des Empfangsverstärkers 16 ist an einen Eingang 18 des Mikrocomputers 14 angeschlossen. Dem Eingang 18 ist ein nicht näher dargestellter Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet, der zweckmäßigerweise Bestandteil des Mikrocomputers 14 ist.
• Der Mikrocomputer 14 ist über bidirektional beaufschlagbare Leitungen 20 mit einem nichtflüchtigen Speicher 22 verbunden, in dem ein Steuerprogramm abgespeichert ist.
• Datenausgänge 24,26 des Mikrocomputers 14 sind jeweils ein multiplizierender Digital-Analog-Wandler 28, im folgenden als D/A-Wandler bezeichnet, und eine Entfernungsanzeige-Baugruppe 30 nachgeschaltet. Die Entfernung sanzeige-Baugruppe zeigt beispielsweise digital in Zentimetern beim Empfang eines Schall-/Ultraschallechosignals den Abstand zwischen dem Schallwandler 10 und derjenigen Stelle an, an der das Schall-/Ultraschallsignal reflektiert wurde.
• Der Ausgang des D/A--Wandlers 28 ist einerseits an den Steuereingang 17 des Empfängers 16 und andererseits an ein Schaltelement 32 angeschlossen, das vom Mikrocomputer 14 steuerbar ist. Mit dem Schaltelement 32 ist ein analoger Signalstromspeicher 34 verbunden, der einen Ausgang 36 enthält, an den ein nicht näher dargestelltes, entfernt angeordnetes Auswertgerät angeschlossen ist.
• Der D/A-Wandler 28 enthält einen Steuereingang 29, an den ein (beispielsweise im Behälter angeordneter) Temperaturfühler 38 angeschlossen ist. Die Bauelemente 10,12,14,16,22,28,30,32 und 34 werden von einer Stromversorgungseinrichtung 40 mit Betriebsstrom versorgt. Die Stromversorgungseinrichtung 40, die z. B. eine geregelte Ausgangsspannung erzeugt, wird über Leitungen 42 vom Auswertgerät her mit Energie versorgt.
• An nicht näher dargestellte Steuereingänge des Mikrocomputers 14 sind jeweils drei Taster 44,46,48 angeschlossen. Die Taster 44 bis 48 lösen in Verbindung mit dem im Speicher 22 enthaltenen Steuerprogramm bestimmte Funktionen der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung aus. Die reflektierten Schall-/Ultra schallechos ignale, die vom Schallwandler 10 empfangen werden, gelangen über den Empfänger 16 in den Mikrocomputer 14 und werden in einem nicht dargestellten Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeichert. Die gespeicherten Daten werden durch die Anzeige-Baugruppe 30 über beispielsweise eine LED-Anzeige dargestellt. Im Mikrocomputer 14 wird die Zeitdauer zwischen dem Aussenden eines Schall-/Ultraschallimpulses oder eines Schall-/Ultraschallimpulspaketes und dem Empfang eines entsprechenden Schall-/Ultraschallechosignals gemessen und ebenfalls auf der Anzeige-Baugruppe 30 dargestellt. Eine der gemessenen Zeitdauer proportionale Information über den Abstand zwischen Schallwandler 10 und reflektierender Fläche wird vom Mikrocomputer 14 an den D/A-Wandler 28 ausgegeben. Die Messung der Zeitdifferenz, bei der es sich um die Laufzeit der Schall-/Ultraschallwellen vom Schallwandler 10 zu einer die Wellen reflektierenden Fläche und von dieser Fläche zurück zum Schallwandler 10 handelt, erfolgt im Mikrocomputer 14 durch Auszählung hochfrequenter Taktimpulse, deren Frequenz z.B. im Megahertzbereich liegt.
• Aus der Laufzeit wird im Mikrocomputer 14 mittels des im Speicher 22 vorhandenen Steuerprogramms, das den Wert für die spezifische Schallgeschwindigkeit des Laufzeitmediums enthält, der Abstand zwischen dem Schallwandler 10 und der jeweils reflektierenden Fläche bestimmt und z;B. auf dem Entfernungsanzeige-Baugruppe 30 dargestellt. Vorzugsweise wird auf der Grundlage dieses Abstands die Füllstandshöhe bestimmt, bei der es sich um die Differenz des Abstands zwischen Füllgut und Schallwandler und der Höhe des Schallwandlers 10 über dem Boden des Behälters handelt. Zweckmäßigerweise kann auch die so ermittelte Füllstandshöhe auf der Anzeige-Baugruppe 30 dargestellt und an den D/A-Wandler 28 ausgegeben werden.
• Beim Betätigen des Tasters 44 werden die auf der Anzeige-Baugruppe 30 dargestellten Werte der Schall-/Ultraschallechoamplitude und der Füllstandshöhe in den Speicher 22 übertragen. Hierzu wird ein Programmierzyklus ausgelöst. Durch das Steuerprogramm sind hierfür eigene Speicherplätze reserviert, in die diese Daten gelangen.
• Bei Betätigung des Tasters 46 wird die auf der Anzeige-Baugruppe dargestellte Füllstandshöhe unter Berücksichtigung eines Sicherheitsabstands in den Speicher 22 übertragen. Hierfür wird ebenfalls ein Programmierzyklus für den Speicher 22 durchgeführt. Der über den Taster 46 eingehende, durch den Sicherheitsabstand abgewandelte Meßwert dient mit Hilfe des Steuerprogramms zur Erzeugung einer Zeitblende, die eine zeitliche Grenze festlegt, bei deren Überschreitung die noch empfangenen Schall-/Ultraschallechosignale nicht weiterverarbeitet werden. Auf diese Weise lassen sich die reflektierten Vielfachechos, deren Amplituden höher als jene des von der Füllgutoberfläche erzeugtem Nutzechos sein können, von der Füllstandshöhenangabe fernhalten.
• Vom Schallwandler 10 werden sowohl die Nutzechowellen als auch Störechowellen, die von Hindernissen im Weg der gesendeten Schall-/Ultraschallwellen ausgehen, empfangen. Die Höhenlage und die Amplituden der von den Hindernissen erzeugten Störechowellen bleiben gleich und sind vorab erfaßt und im nichtflüchtigen Speicher 22 enthalten. In der Meßbetriebsart der Vorrichtung werden die empfangenen Schall-/Ultraschallechowellen mit den für Störechowellen gespeicherten Daten verglichen. Herrscht zwischen den empfangenen und den gespeicherten Werten Übereinstimmung innerhalb vorgebbarer Toleranzgrenzen, dann werden die empfangenen Schall-/Ultraschallechowellen als Störechowellen erkannt und nicht für die Füllstand shöhen angabe weiterverarbeitet. Liegen die Amp lituden und die Höhen angaben der empfangenen Schall-/Ultraschallechowellen außerhalb der gespeicherten Werte, dann handelt es sich um die von der Oberfläche des Guts im Behälter reflektierten Echowellen, die nach entsprechender Umrechnung als Füllstandshöhe ausgegeben werden, indem das Schaltelement 32 über den Mikrocomputer 14 angesteuert wird. Damit gelangt ein der Füllstandshöhe entsprechender Wert über den analogen Speicher 34 zur Entfernungs-Anzeige-Baugruppe 30.
• Wenn keine Schall-/Ultra schallechowellen empfangen werden, deren Amplitude und Höhe außerhalb der gespeicherten Werte liegt, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß das Füllgut in Höhe eines der Hindernisse liegt. Um die Füllstandshöhe für diesen Fall zu ermitteln, werden die Amplituden der in Höhe der Hindernisse reflektierten Schall-/Ultraschallechosignale ausgewertet. Gespeichert sind die Amplituden von Störechos, die sich ergeben, wenn die Füllgutoberfläche nicht gerade in Höhe eines Hindernisses liegt. Nicht gespeichert sind die Amplituden, die bei einem vom Füllgut bedeckten Hindernis auftreten. Die letzteren Amplituden können, je nach Absorptionsvermögen des Guts im Behälter, sehr gering sein.
• Es ist möglich, die Laufzeiten der Schall-/Ultraschallstörechosignale oder die berechneten Höhen der Hindernisse über dem Behälterboden zu speichern und in der Meßbetriebsart mit den empfangenen Schall-/Ultraschallechosignalen zu vergleichen. Der Verstärkungsgrad des Empfangsverstärkers 16 wird in Abh'ängigkeit vom D/A-Wandler-Ausgangssignal gesteuert. Über den Temperaturfühler 38 wird das Ausgangssignal des D/A-Wandlers 28 so geregelt, daß es über eine entsprechende Beeinflussung des D/A-Wandlers 28 von Temperaturänderungen des Laufzeit-Mediums im Behälter nicht beeinflußt wird.
• In der Inbetriebnahme der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung erscheint die tatsächlich gemessene Entfernung oder die Entfernung des Störechos in beispielsweise Zentimetern auf der geräteinternen LCD-Anzeige 30. Somit läßt sich rückschließen, ob ein Störecho vorhanden ist oder der wahre Füllstand angezeigt wird.
• Die Höhe der Hindernisse über dem Boden wird dabei als bekannt vorausgesetzt.
• Befindet sich eine Störquelle innerhalb der Meßstrecke, so stimmt die angezeigte Entfernung nicht mit der Entfernung des wahren Füllstandes überein. Durch Betätigen der zugeordneten Taste 44 der die Bedeutung "Entfernung zu klein" entspricht, kann die Amplitude und die Entfernung für ein vorhandenes Störecho abgespeichert werden. Anschließend ist die gleiche Speicherprozedur mit einem möglichen weiteren Störecho durchführbar. Der beschriebene Speichervorgang kann mehrfach wiederholt, d.h. es können mehrere Störechos abgespeichert werden.
• Es kommt aber auch vor, daß bei leerem Behälter ein "Vielfachecho" in der Amplitude größer ist als das Nutzecho. Damit wird eine zu große Entfernung angezeigt. Durch Betätigen der weiteren Taste 46, die "Entfernung zu groß" entspricht, kann der maximale Meßbereich derart begrenzt werden, daß sein Zeitäquivalent kürzer ist als die Zeit des auszublendenden Vielfachechos. Analog dem oben genannten werden die Charakteristika des Vielfach echos wieder in einen nichtflüchtigen Speicher übernommen.
• Das vorstehend geschilderte Verfahren kann darüber hinaus dazu genutzt werden, im voraus bekannte Störstellen durch geeichte Schalter- oder Tasteneinstellung zu eliminieren.
• Im Verlaufe der Inbetriebnahme deutet die oben beschriebene Vorrichtung ein Störecho zunächst als Füllgutecho. Eine Bedienungsperson vermag anhand der LCD-Entfernungsanzeige das Vorhandensein eines Störechos zu erkennen. Durch Betätigen des Tasters 44 "Entfernung zu klein" werden sämtliche Daten dieses Echos unter dem Pseudonamen "Störecho 1" abgespeichert.
• Gleichzeitig wird ein neuer Suchzyklus vom Ende dieses Echos ab bis zum Meßbereichsende eingeleitet, und das gefundene Echo angezeigt. Während des anschließenden Befüllens wird die Störstelle bzw. das Hindernis vom Füllgut bedeckt werden. Um zu verhindern, daß in diesem Falle das Füllgut als Störecho deklariert wird, sorgt die Meßwertverarbeitung des Gerätes dafür, daß die Störecho-Deutung abgeschaltet wird, bevor das Füllgut die Störstelle überschreitet.
• Umgekehrt wertet das Gerät bei der Behälterentleerung ein von einer Störstelle ausgehendes Echo wiederum als Störecho, sobald das wahre Füllgutecho die Entfernung überschreitet, die für ein Störecho reserviert worden ist. D.h. im Falle größerer Entfernungen zum Füllgut als jener zum Störecho wertet das Gerät das zeitlich kürzere Echo als Störecho und das zeitlich längere als den wahren Füllstand. Befindet sich das Füllgut in Höhe der Störstelle, so sucht das Gerät ständig über die Entfernung zur Störstelle hinausgehend nach einem anderen Echo, das eine kleinere Amplitude als das Störecho haben kann. Somit wird auch bei geringerer Amplitude des Füllgutechos als jener des Störechos erkannt, wenn der Füllstand größere Distanzen annimmt als die Entfernung zum Störecho.
• Bei diesem Suchzyklus werden Vielfachechos unterdrückt. Es verdient Betonung, daß die genannten Maßnahmen das Finden des wahren Füllstandsechos unabhängig von der Behälterfüllung nach jedem Einschalten des Gerätes sicherstellen.
• Der Taster 48 dient zur Auswahl einer bestimmten Betriebsweise des Mikrocomputers 14. Bei Betätigung des Tasters 48 werden jeweils zwei Meßwerte für die Oberfläche des Guts im Behälter erfaßt. Die Meßwerte entsprechen dem höchsten und dem tiefsten Punkt der Oberfläche. Durch Mittelwertbildung aus diesen beiden Meßwerten wird die mittlere Füllstandshöhe festgelegt.
• - L e e r s e i t e -

Claims (13)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Füllstands in einem Behälter mittels Schall-/Ultraschallwellen Patentansprüche Verfahren zur Messung des Füllstands in einem Behälter mittels Schall-/Ultraschallwellen, wobei über die Zeit zwischen dem Senden der Schall-/Ultraschallwellen und dem Empfang von an der Oberfläche des Guts im Behälter reflektierten Schall-/Ultraschallwellen die Füllstandshöhe bestimmt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Schall-/Ultraschallwellen, die von zwischen der Füllstandsoberfläche und dem Schallwandler (10) angeordneten Hindernissen bzw. Störstellen erzeugt werden, an ihrer vorab erfaßten und gespeicherten Laufzeit bzw. an der vorab erfaßten und vorgegebenen Höhe über dem Behälterboden festgestellt und nicht für die Füllstandsanzeige weiterverarbeitet werden, sobald ein nicht einem Hindernis bzw. einer Störstelle zugeordnetes Schall-/Ultraschallechosignal empfangen wird, und daß beim Fehlen eines nicht einem Hindernis bzw. einer Störstelle zugeordneten Schall-/Ultraschallechosignals die zuletzt empfangene Schall-/Ultraschallechowelle aus der Reihe der Schall-/Ultraschallechowellen, die von nicht vom Gut bedeckten Hindernissen bzw. Störstellen erzeugt werden, für die Füllstandsanzeige weiterverarbeitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fehlen einer nicht einem Hindernis bzw. einer Störstelle zugeordneten Schall-/Ultraschallechowelle für die letzte nicht vom Gut bedeckte Störstelle bzw. das letzte nicht vom Gut bedeckte Hindernis ein Meßarbeitsgang ausgeführt wird, bei dem, hinausgehend über die den Störechowellen zugeordneten Laufzeit- bzw. Höhengrenzen, Schall-/Ultraschallechowellen festgestellt werden, deren Amplituden um vorgebbare Werte geringer als die Amplituden der Störechowellen sind und die für die Füllstandshöhenanzeige weiterverarbeitet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß durch ein vorgebbares Zeitfenster Schall-/Ultraschallechowellen, die vom Boden des leeren Behälters reflektiert werden, ausgeblendet werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für im Weg der Schall-/Ultraschallwellen in gegebenen Abständen angeordnete Hindernisse bzw. - Störstellen in der Einstellphase die Amplituden und die Laufzeiten der Schall-/-Ultraschallechowellen gemessen und für die Meßphase abrufbar gespeichert werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Einstellphase für die vom Boden des Behälters reflektierten Schall-/Ultraschallechowellen die Laufzeit gemessen und eine Zeitblende gesetzt wird, die etwas kürzer als die Laufzeit ist.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß elektrische Signale in Schall-/Ultraschallsignale und empfangene Schall-/Ultraschallsignale in elektrische Signale umformender Schallwandler (10) jeweils mit einem Hochfrequenzsender (12) und einem Empfangsverstärker (16) verbunden ist und daß der Hochfrequenzsender (12) und der Empfangsverstärker (16) an einen Mikrocomputer (14) angeschlossen sind, der mit einem nichtflüchtigen Schreibe-Lese-Speicher (22) verbunden ist, in den mittels an den Mikrocomputer (14) angeschlossener Eingabeelemente (44,46,48) Daten über die Laufzeiten von Störechos bzw. die Höhenlagen von Hindernissen oder Störstellen eingebbar sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mikrocomputer (14) einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff aufweist, in dem die Laufzeiten bzw. die zugeordneten Höhen ab stände vom Behälter für empfangene Schall-/Ultraschallechosignale speicherbar sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den Mikrocomputer (14) ein Entfernungsanzeige-Baugruppe (30) und ein multiplizierender Digital-Analog-Wandler (28) angeschlossen sind, dessen Ausgang mit einem Steuereingang (17) des Empfangsverstärkers (16) für die Einstellung des Verstärkungsgrads verbunden und dessen zweiter Eingang (29) an einen die Temperatur im Behälter messenden Temperaturfühler (38) angeschlossen ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Eingabeelement als Taster (46) ausgebildet ist, bei dessen Betätigung der Meßwert der Laufzeit des vom Behälterboden reflektierten Schall-/Ultraschallechosignals abzüglich eines kleinen Sicherheitswerts mittels eines Programmierzyklus in den nichtflüchtigen Speicher (22) eingebbar ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Eingabeelement als Taster (44) ausgebildet ist, bei dessen Betätigung die Meßwerte der Laufzeit eines von einem Hindernis oder einer Störstelle erzeugten Schall-/Ultraschallstörechos oder der Abstand ' des Hindernisses oder der Störstelle vom Behälterboden und die zugehörigen Amplituden der Schall-/Ultraschallechowellen mittels Programmierzyklen in den nichtflüchtigen Speicher (22) eingebbar sind.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem multiplizierenden Digital-Analog-Wandler (28) ein vom Mikrocomputer (14) steuerbarer Schalter (32) nachgeschaltet ist, an den ein analoger Speicher (34) angeschlossen ist, der mit einem entfernt angeordneten Auswertegerät verbunden ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Laufzeiten der nächsten Erhebung des Guts über dem Behälterboden und der tiefsten Stelle des Guts im Behälter für jede Füllstandshöhe gemessen werden, und daß die beiden Laufzeiten nach der Bildung eines Mittelwerts für die Füllstandsanzeige verwendet werden.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein zusätzliches Eingabeelement als Taster (48) ausgebildet ist, bei dessen Betätigung die Arbeitsweise der Mittelwertbildung einstellbar ist.