EP1695044A2 - Füllstandsmessgerät und verfahren zur füllstandsmessung und -überwachung - Google Patents

Füllstandsmessgerät und verfahren zur füllstandsmessung und -überwachung

Info

Publication number
EP1695044A2
EP1695044A2 EP04804821A EP04804821A EP1695044A2 EP 1695044 A2 EP1695044 A2 EP 1695044A2 EP 04804821 A EP04804821 A EP 04804821A EP 04804821 A EP04804821 A EP 04804821A EP 1695044 A2 EP1695044 A2 EP 1695044A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
level
echo
evaluation
predetermined
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04804821A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Steltner
Reinhard Schaefer
Dietmar Spanke
Edgar Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP1695044A2 publication Critical patent/EP1695044A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S367/00—Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
    • Y10S367/908—Material level detection, e.g. liquid level

Definitions

  • the invention relates to a working according to the transit time principle Standslandsmeß réelle and a method for measuring a level of a filling material in a container and for monitoring at least one fixed predetermined level with the level measuring device.
  • transmission signals eg microwave or ultrasonic signals
  • a echo function representing the echo amplitudes as a function of the transit time is formed.
  • Each value of this echo function corresponds to the amplitude of an echo reflected at a certain distance from the transmitting and receiving element.
  • a useful echo is determined, which probably corresponds to the reflection of a transmission signal at the product surface.
  • the useful echo has a greater amplitude than the other echoes.
  • the distance between the product surface and the transmitting and receiving element, and thus the filling level results directly at a known propagation speed of the transmission signals.
  • To determine the filling level it is possible to use all known methods which make it possible to measure relatively short distances, for example distances of less than 100 meters, by means of reflected transmission signals.
  • One known method is the Frequency Modulation Continuous Wave Radar (FMCW) method implemented in conjunction with microwave level gauges.
  • FMCW Frequency Modulation Continuous Wave Radar
  • the FMCW method continuously transmits a microwave signal that is periodically frequency modulated, for example, a sawtooth function.
  • the frequency of the received echo signal therefore has a frequency difference with respect to the instantaneous frequency which the transmission signal has at the time of reception, which depends on the propagation time of the echo signal.
  • the frequency difference between the transmitted signal and the received signal which can be obtained by mixing both signals and evaluating the Fourier spectrum of the mixed signal, thus corresponds to the distance of the reflecting surface from the antenna. Further, the amplitudes of the spectral lines of the Fourier transform correspond obtained frequency spectrum the echo amplitudes. This Fourier spectrum therefore represents the echo function in this case.
  • the pulse transit time method is used both in microwaves and in ultrasonic level measuring devices.
  • the pulse transit time method periodically sends short transmission signals, so-called transmission pulses, which are reflected by the product surface and whose echo signals are received again after a distance-dependent transit time.
  • the received Signalatnplitude as a function of time represents the echo function.
  • Each value of this echo function corresponds to the amplitude of a reflected at a certain distance from the transmitting and receiving element echo.
  • a fixed predetermined level for example, a level limit, which may not be exceeded in order to avoid overfilling of the container.
  • a level limit which may not be exceeded in order to avoid overfilling of the container.
  • a Standslandsunteralia which must not be fallen below, e.g. to prevent dry running of pumps.
  • fill level limit switches are therefore used in addition to continuous level measuring devices which monitor the exceeding or falling below of the predetermined fill levels.
  • the invention consists in a method for measuring a filling level of a filling material in a container and for monitoring at least one predetermined level in a container with a working according to the running time principle level measuring device, in which
  • the invention further relates to a method for measuring a filling level of a filling material in a container and for monitoring at least one predetermined level in a container with a level measuring device operating according to the transit time principle, in which [028] - in a Basal mells transmission signals in
  • the level measuring device has a first signal processing branch, in which the echo signals are used, which are used to determine the filling level.
  • the level measuring device has a second signal processing branch, in which the echo signals are processed, which are used to determine the exceeding or falling below the fixed predetermined levels.
  • an echo function is derived from the echo signal to determine the overshooting or undershooting of the predetermined fill levels, which represents an amplitude of the echo signal as a function of a transit time.
  • a measure of the area enclosed by the echo function in the region of a respective expected runtime for the given fill level is determined and it is determined that the fill level exceeds the respective predetermined fill level if the measure exceeds a predetermined reference dimension. It is also determined that the level falls below the respective predetermined level, if the measure falls below a predetermined reference level.
  • the measure corresponds to an integral over the echo function in the range of the respective transit time to be expected for the given fill level.
  • the measure corresponds to an average, median or maximum of the amplitudes of the echo function in the region of the respective one for the predetermined level expected life.
  • an echo function is derived from the echo signal to determine whether the predetermined fill levels are exceeded or fallen short of, which represents an amplitude of the echo signal as a function of a transit time.
  • a first measure is determined for the area enclosed under the echo function in the region of a respective expected running time for the given fill level.
  • a comparative measure for a predetermined reference range of the echo function is determined, and determined based on a comparison of the respective first measure with the comparative measure, whether the level exceeds the respective predetermined level or below.
  • the level measuring device is a level measuring device operating with ultrasound, to determine whether one of the predetermined fill levels has exceeded or fallen short of, transmit signals having a fixed transmission frequency are transmitted.
  • the invention consists in a fill-level measuring device operating according to the transit time principle
  • this has a first signal processing branch, which is used for the preparation of echo signals, which are used to determine the level, and a second signal processing branch, which serves for the processing of echo signals, to determine the over- or Fall below the fixed predetermined levels are used.
  • FIG. 1 shows an arrangement for level measurement
  • Fig. 2 shows a simplified representation of an echo function, as they are
  • Fig. 3 shows a construction of one with microwaves
  • FIG. 4 shows a sequence of a measuring cycle with a measurement
  • FIG. 5 shows a sequence of a measurement cycle with two measurements
  • Fig. 6 shows a construction of one with microwaves
  • Fig. 7 shows a structure of one with ultrasound
  • FIG. 1 shows an arrangement for level measurement and for monitoring an overshoot or undershoot of at least one predetermined fill level. It is a filled with a product 1 container 3 shown. On the container 3, a working according to the transit time level measuring device 5 is arranged. As a level measuring device 5 is suitable, for. a level measuring device operating with microwaves or a level measuring device working with ultrasound. The level measuring device 5 serves to measure a level 7 of the filling material 1 in the container and to monitor the exceeding or falling below at least one predetermined level.
  • the level measuring device 5 has at least one transmitting and receiving element 11 for transmitting transmission signals S and for receiving echo signals E.
  • a working with microwaves level measuring device is shown, which has as a transmitting and Ernangangselement 11, a single antenna 11 which both transmits and receives.
  • an antenna for transmission and at least one further antenna for reception In an ultrasonic level gauge, as an emitting and receiving element, instead of the antenna, an ultrasonic sensor with an electromechanical transducer, e.g. a piezoelectric element.
  • the transmission signals S are sent in the direction of the filling material 1 and reflected on a product surface.
  • the reflected transmission signal forms the echo signal E.
  • Transmission signals S eg short microwave or ultrasonic pulses, sent out in the direction of a filling 1.
  • Their echo signals E are recorded and fed to a signal processor 13.
  • 3 shows a simplified structure for a fill level measuring device 5 operating with microwaves.
  • the signal processing 13 is connected to the transmitting and receiving element 11 and comprises a high-frequency module 14 and an analog module 16.
  • the high-frequency module 14 is constructed as follows, for example. It has a microwave generator that continuously generates microwaves with a gigahertz frequency. It is provided with a pulse repetition frequency oscillating generator which is connected to a control circuit. The control circuit starts the microwave generator for a very short time interval, which corresponds to the desired pulse duration of the microwave pulses to be transmitted, and then stops it again. This process is repeated with the voltage applied to the control circuit pulse repetition frequency. This is e.g. a few megahertz.
  • the microwave generator is connected via a directional coupler or circulator with the transmitting and receiving element 11.
  • Echo signals E received by the transmitting and receiving element 11 are fed via the directional coupler or circulator to the receiving and evaluating circuit, amplified and fed to a first input of a mixer.
  • the pulse frequency oscillating generator is connected to a second microwave generator via a time delay stage and a second control circuit operating identically to the first control circuit.
  • the second microwave generator is constructed identically to the first microwave generator.
  • the control circuit causes the second microwave generator with the pulse repetition frequency recurrently generates microwave pulses. These are applied to a second input of the mixer.
  • the time delay stage delays the incoming signals by a variable delay time, eg, increasing according to a sawing function of finite width.
  • a microwave signal delayed by a level-dependent transit time is superimposed on a substantially identical-shaped microwave signal delayed by a variable delay time.
  • the signal available at the output of the mixer corresponds to the correlation of the incoming microwave signals at its two inputs. It contains a high-frequency component which contains frequencies which are essentially given by the sum of the frequencies applied to the inputs and a low-frequency component of the frequencies contains the essential given by the difference of the frequencies applied to the inputs.
  • the low-frequency component is filtered out by means of a low-pass filter and supplied to the analog module 16.
  • the incoming signal is recorded, for example by means of a Ablast- and holding circuit and the respective signal amplitude A recorded along with the associated delay time t as an echo function.
  • the echo signals E processed in the signal processing 13 are supplied to an evaluation unit 17.
  • the actual evaluation is preferably carried out in digital form.
  • the processed echo signals are fed to an analog-to-digital converter 18 whose output signal is present at an input of the evaluation unit 17.
  • the filling level is determined on the basis of the echo signals E in a first evaluation method.
  • the evaluation unit 17 has a digital unit 19, e.g. a microcontroller or a digital signal processor, and a first memory 21 associated therewith.
  • the first evaluation process is carried out by applying evaluation programs stored on the digital unit 19 in the first memory 21 to the processed echo signals E.
  • an echo function A (t) is derived from the received echo signals E which contains amplitudes A of the echo signal E as a function of their transit time t.
  • FIG. 2 shows a greatly simplified example of such an echo function for the arrangement of FIG. 1.
  • the echo function has two pronounced maxima. These maxima are echoes L and B, of which the echo L is due to a reflection on the product surface and the echo B is due to a reflection at a bottom 15 of the container 3.
  • the echoes L and B occur after running times t, t, which correspond to a distance between the transmitting and receiving element 11 and the filling material surface or the bottom 15.
  • the echo L originating from the reflection at the product surface is determined. For this purpose, a large number of sometimes very complex methods are already used in today's level gauges, which allow a precise analysis of the echo signals and detection of the echo L originating from the filling land.
  • the echo signals E are additionally subjected to a second evaluation method, which is independent of the first evaluation method, in which it is determined whether the filling level 7 exceeds or falls below at least one predetermined filling level.
  • Two predetermined fill levels L and L are shown by way of example in FIG.
  • the height of the predetermined levels results from the application in which the level measuring device 5 is used.
  • the upper predetermined level L is an upper one Limit value for the level 7. This should not be exceeded in the illustrated application, so that no filling material 1 can leak through an inspection opening 23 drawn at this height.
  • the lower predetermined level L is a lower limit for the level 7. min This should not be exceeded in the illustrated application so that a built-in an outlet 25 of the container 3 pump 27 does not run dry.
  • the ejection unit 17 additionally comprises a second memory 22 assigned to the digital unit 19. The second evaluation method is carried out by evaluation programs stored in the second memory 22 on the digital unit 19 the echo signals E are applied.
  • the level measurement and the monitoring of the predetermined fill levels L and L are carried out alternatively according to one of the process flows illustrated in FIGS. 4 and 5.
  • a measurement is performed in each measurement cycle in which transmission signals S are sent in the direction of the contents 1 and their echo signals E are received and processed.
  • the band of the echo signal E of each measuring cycle is determined by the first evaluation of the level 7, and with the second of the first evaluation independent method evaluation is determined whether the level 7 at least a predetermined level, here L min and L exceeds or falls below.
  • the evaluation of the measurements according to the first and the second evaluation method is carried out separately.
  • the first evaluation module 23 comprises the digital unit 19 and the first memory 21 associated therewith.
  • the second evaluation module 25 comprises the digital unit 19 and a second memory 22 assigned to it.
  • the second evaluation method is carried out by applying evaluation programs stored on the digital unit 19 in the second memory 22 to the echo signals.
  • the first and second evaluation methods are completely independent of each other and can be tested and tested separately from each other before commissioning.
  • the second evaluation procedure is described in more detail later in the text. It is very simple in comparison to the first evaluation procedure and can therefore be checked much more thoroughly in advance. This also simplifies the whole development process with specification, analysis, design, implementation and testing. This allows the guarantee of a high degree of measuring reliability for the limit level monitoring.
  • the signal processing 13 preferably has a first and a second signal processing branch 29, 31.
  • the first signal processing branch 29 serves to process the echo signals E, which are used to determine the filling level 7. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, this comprises the high-frequency module 14 and the analog module 16.
  • the second signal processing branch 31 is used to process the echo signals E, which are used to determine the overshoot or undershoot of the fixed predetermined levels L and L.
  • the second signal processing branch 31 comprises the high-frequency module 14 and an additional analog module 33.
  • the analog module 33 is preferably constructed very simply. For example, it may be a rectifier that rectifies the incoming signals.
  • the output signals of the additional analog module 33 are applied to the analog-to-digital converter 18 and are supplied from there in digital form to the digital unit 19.
  • the splitting of the signal processing 13 into a first and a second signal processing branch 29, 31 offers the advantage that the two signal processing branches 29, 31 can be tested separately.
  • the second signal processing branch 31 is simpler in comparison with the first one.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment for the construction of a fill level measuring device 5 operating with microwaves. Due to the great agreement with the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, only the existing differences are explained in more detail here.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6 has two signal processing branches 29 and 35 which are completely separate.
  • the first signal processing branch 29 is identical to the first signal processing branch 29 shown in FIG. 3.
  • the second signal processing branch 35 has an additional high-frequency module 37 which is connected to the transmitting xmd receiving module 11 parallel to the high-frequency module 14.
  • the second signal processing branch 35 comprises the analogue module 33, which is connected to the additional high-frequency module 37.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6 has two completely separate evaluation modules 23 and 41.
  • the first evaluation module 23 corresponds to that shown in FIG.
  • the second evaluation module 41 has an additional digital unit 43, which is connected via an analog-to-digital converter 39 to the analog module 33.
  • the additional digital unit 43 is associated with the second memory 22.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of an inventive ultrasonic level measuring device 5.
  • the electromechanical transducer is, for example, a piezoelectric element. However, other types of electromechanical transducers can be used.
  • the housing consists for example of a plastic, eg polypropylene.
  • the electromechanical transducer serves to transmit and receive ultrasound through the ground.
  • a digital unit 45 e.g. a digital signal processor.
  • a transmit signal generator 47 periodically generates short ultrascronic wave pulses that are supplied to a transmit amplifier 49.
  • the amplified analog output signals are supplied to the transmitting and receiving element 11 and sent from this as a transmission signal S in the container 3 in the direction of the filling material 1. Echo signals E of the transmission signals S are received by means of the transmission and reception element 11 and fed to a reception amplifier 51.
  • Its output signals are supplied to an analog signal processor 52, which has, for example, as shown in Fig. 7, a band-pass filter, a rectifier and a logarithm.
  • the output signals of the analog signal processing branch 52 are fed to an analog-to-digital converter 53, which is again connected to the digital unit 45.
  • the fill level 7 is also determined based on the echo signals E in a first evaluation, and determined in a second of the first evaluation independent evaluation method, if the level 7 at least one predetermined level, here L and L min over or under.
  • L and L min at least one predetermined level
  • a second evaluation module 57 for carrying out a second evaluation method for determining the exceeding or falling below the fixed predetermined levels, here L and L, on.
  • the first evaluation module 55 includes the digital unit 45 and min max one of these associated first memory 59th
  • the first evaluation process is carried out by applying evaluation programs stored on the digital unit 45 in the first memory 59 to the echo signals E.
  • the second evaluation module 57 comprises the digital unit 45 and one of these ordered second memory 61.
  • the second evaluation process is carried out by applying on the digital unit 45 in the second memory 61 stored evaluation programs on the echo signals E.
  • an optimum transmission frequency is preferably determined for level measurement, which have the transmission signals S for level measurement.
  • This optimum transmission frequency depends on a resonance frequency of the electromechanical transducer and depends on the temperature. By using this optimum transmission frequency, an improvement of the signal quality is achieved and thus improves the accuracy of the level measurement. Determination and adjustment of this transmission frequency, however, contain sources of error that are undesirable in the monitoring of the predetermined levels L and L and are usually not outweighed by the min max benefits of improved signal quality for the level monitoring.
  • transmission signals S are therefore preferably transmitted with a fixed transmission frequency in order to determine whether one of the predetermined fill levels L and L exceeds or exceeds min. This provides a higher degree of safety for point level monitoring.
  • level measuring devices are also suitable in which transmission signals, eg short electromagnetic pulses, are guided along a probe, eg a metallic cable or rod, into the container in the direction of the filling material and reflected on the filling material.
  • transmission signals eg short electromagnetic pulses
  • a probe eg a metallic cable or rod
  • echo signals of the transmission signals are recorded, the amplitudes of which are determined as a function of their transit time and the level determined therefrom.
  • This form of level measurement is known as time domain reflectometry.
  • the second evaluation method determines whether at least one pre-set fill level, L min irax or below.
  • this it is preferable for this to be a measure of the echo function in the region I, II of a given fill level L , L expected term t, t trapped area determined.
  • max min max of course, a measure of a reciprocal of the enclosed area can be determined.
  • the expected life t is determined from a distance of the predetermined fill level L, L to be transmitted by the user premix, from the transmit and receive minima 11 and the propagation speed of the transmit and receive signals S, E in the container 3.
  • a measure which depends on the reciprocal of the enclosed area, it is of course analogous that it is determined that the filling level 7 exceeds the respective predetermined filling level L, L over-max min if the measure falls below a predetermined reference value or if it is detected in that the fill level 7 falls below the respective predetermined fill level L, L max min when the measure exceeds a predetermined reference dimension.
  • a suitable measure is, for example, an integral over the echo function in the region I, II of the respective transit time t, t expected for the given fill level L, L. max min min max
  • L max an average, median or maximum of the amplitudes of the echo function A (t) in the range of the respective transit time t, t to be expected for the given fill level L, L max can be determined as a measure.
  • the current measure can be evaluated individually as described above by comparing it with a given reference measure.
  • a first measure of the min max under the echo function A (t) in the region I, II of a respective one for the predetermined fill level L, L expected life t, t enclosed area determines min max min max and in the same way a comparative measure for a given reference range R of the echofuntion A (t) can be determined. By comparing the respective first measure with the comparative measure is then determined whether the level 7 exceeds the respective predetermined level L, L or below.
  • the reference region R is shown in FIG. It is preferably chosen so that it lies outside of all areas in which pronounced maxima of the echo function A (t) are to be expected. These are, for example, areas in which transit times of echoes attributable to reflections on the filling material 1, on the bottom 15 or even on interference built into the container 1 are to be expected. These ranges can be determined on the basis of the distances of ground and Störem to the transmitting and receiving element 11 and the level measurement.
  • a plausibility check of the results of the first evaluation procedure is carried out. From the second evaluation method it is known whether the current fill level exceeds or falls below the predetermined fill levels L, L. It follows that de ⁇ min max determined by the first evaluation current level 7 must be above each predetermined level L, L, which is exceeded according to the result of the first min max evaluation. Conversely, the current fill level 7 determined using the first evaluation method must be below any given fill level L, L which has fallen short of min according to the result of the first evaluation method. If this is not the case, the result of the first evaluation procedure is incorrect and should be discarded or at least checked.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Messung eines Füllstandes (7) eines Füllgutes (1) in einem Behälter (3) und zur Überwachung mindestens eines vor­gegebenen Füllstands (L min, L max) mit einem nach dem Laufzeitprinzip ar­beitenden Füllstandsmeßgerät (5) sowie ein entsprechendes Füllstandsmeßgerät (5) vorgesehen, wobei die Überwachung hohen Sicherheitsstandards genügt, bei dem in jedem Meßzyklus Sendesignale (S) in Richtung des Füllgutes (l.) gesendet und deren Echosignale (E) empfangen werden, anhand der Echosignale (E) in einem ersten Auswerteverfahren der Füllstand (7) bestimmt wird, und anhand der Echosignale (E) in einem zweiten von dem ersten Auswerteverfahren unabhängigen Auswerteverfahren bestimmt wird, ob der Füllstand die vorgegebenen Füllstände (Lmin , Lmax ) über- oder unterschreitet.

Description

Füllstandsmeßgerät und Verfahren zur Füllstandsmessung und -Überwachung
Die Erfindung betrifft ein nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllslandsmeßgerät und ein Verfahren zur Messung eines Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter und zur Überwachung mindestens eines fest vorgegebenen Füllstandes mit dem Füllstandsmeßgerät. Bei der Füllstandsmessung nach dem Laufzeitprinzip werden periodisch Sendesignale, z.B. Mikrowellen- oder Ultraschallsignale, mittels eines Sende- und Empfangselementes zur Oberfläche eines Füllguts gesendet und deren an der Oberfläche reflektierte Echosignale nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen. Es wird eine die Echoamplituden als Funktion der Laufzeit darstellende Echofunktion gebildet. Jeder Wert dieser Echofunktion entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand vom Sende- und Empfangselement reflektierten Echos. Aus der Echofunktion wird ein Nutzecho bestimmt, das wahrscheinlich der Reflexion eines Sendesignals an der Füllgutoberfläche entspricht. Dabei wird in der Regel angenommen, daß das Nutzecho, eine größere Amplitude aufweist, als die übrigen Echos. Aus der Laufzeit des Nutzechos ergibt sich bei einer bekannten Aus- breitungsgeschwindigkeit der Sendesignale unmittelbar der Abstand zwischen der Füllgutoberfläche und dem Sende- und Empfangselement und damit der Füllstand. Zur Bestimmung des Füllstandes können alle bekannten Verfahren angewendet werden, die es ermöglichen, verhältnismäßig kurze Entfernungen, z.B. Entfernungen unter 100 Metern, mittels reflektierter Sendesignale zu messen. Ein bekanntes Verfahren ist das in Verbindung mit mit Mikrowellen arbeitenden Füllstandsmeßgeräten eingesezte Frequenzmodulations-Dauerstrichradar- Verfahren (FMCW- Verfahren). Beim FMCW- Verfahren wird kontinuierlich ein Mikrowellensignal gesendet, das periodisch frequenzmoduliert ist, beispielsweise nach einer Sägezahnfunktion. Die Frequenz des empfangenen Echosignals weist daher gegenüber der Augenblicksfrequenz, die das Sendesignal zum Zeitpunkt des Empfangs hat, eine Frequenzdifferenz auf, die von der Laufzeit des Echosignals abhängt. Die Frequenzdifferenz zwischen Sendesignal und Empfangssignal, die durch Mischung beider Signale und Auswertung des Fourierspektrums des Mischsignals gewonnen werden kann, entspricht somit dem Abstand der reflektierenden Fläche von der Antenne. Ferner entsprechen die Amplituden der Spektrallinien des durch Fouriertransfoπmtion gewonnenen Frequenzspektrums den Echoamplituden. Dieses Fourierspektrum stellt daher in diesem Fall die Echofunktion dar.
[006] Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das Pulslaufzeitverfahren, das sowohl bei mit Mikrowellen als auch bei mit Ultraschall arbeitenden Füllstandsmeßgeräten eingesetzt wird. Beim Pulslaufzeitverfahren werden periodisch kurze Sendesignale, sogenannte Sendepulse, gesendet, die von der Füllgutoberfläche reflektiert und deren Echosignale nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen werden. Die empfangene Signalatnplitude als Funktion der Zeit stellt die Echofunktion dar. Jeder Wert dieser Echofunktion entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand vom Sende- und Empfangselement reflektierten Echos.
[007] In der Füllstandsmeßtechnik wird dabei häufig ein erheblicher Aufwand betrieben, um auch unter schwierigen Meßbedingungen, z.B. bei in den Behälter fest eingebauten Störern, sporadisch in den Signalweg hineinragenden Rührern oder schlechten Signalqualitäten, zuverlässige Messungen durchführen zu können.
[008] Hierzu werden zum Teil sehr komplexe Signalaufnahme-, Signalaufbereitungs- und/oder Signalauswerteverfahren eingesetzt.
[009] In einer Vielzahl von Anwendungen ist es zusätzlich zur Füllstandsmessung erforderlich, ein Über- oder Unterschreiten eines oder mehrerer fest vorgegebener Füllstände zu überwachen. Ein solcher fest vorgegebener Füllstand ist beispielsweise eine Füllstandsobergrenze, die nicht überschritten werden darf, um eine Überfüllung des Behälters zu vermeiden. Ein weiteres Beispiel ist eine Füllslandsuntergrenze, die nicht unterschritten werden darf, z.B. um ein Trockenlaufen von Pumpen auszuschließen.
[010] Die Überwachung von vorgegebenen Füllständen dient der Betriebssicherheit und ist zum Teil sogar gesetzlich vorgeschrieben. So enthält z.B. das in Deutschland geltende Wasserhaushaltsschutzgesetz entsprechende Vorschriften.
[011] Aufgrund der Sicherheitsrelevanz der Überwachung von vorgegebenen Füllständen ist es zwingend, daß die Überwachung beständig fehlerfrei erfolgt. Dabei muß die Überwachung hohen Sicherheitsstandards genügen. Vorzugsweise kann das Funktionieren der Überwachung im Bezug auf alle im Betrieb möglicherweise auftreten Meßsituationen vorab überprüft werden.
[012] In vielen Anwendungen werden daher zusätzlich zu kontinuierlich messenden Füll- standmeßgeräten Füllstandsgrenzschalter eingesetzt, die das Über- bzw. Unterschreiten der vorgegebenen Füllstände überwachen.
[013] Signalaufnahme-, Signalaufbereitungs- und/oder Signalauswerteverfahren han- delsüblicher Füllslandsgrenzschalter sind in der Regel im Vergleich zu Füllstands- meßgeräten deutlich einfacher aufgebaut. Entsprechend kann deren fehlerfreies Funktionieren leichter getestet und im Bezug auf alle im Betrieb möglicherweise auftreten Meßsituationen vorab überprüft werden.
[014] Es stellt aber einen erheblichen Kosten-, Platz- und Wartungsbedarf dar, diese Geräte zusätzlich zu dem Füllstandsmeßgerät einzusetzen.
[015] Es ist möglich, ein Über- oder Unterschreiten der fest vorgegebenen Füllstände anhand des mit dem kontinuierlich arbeitenden Füllstandsmeßgerät gemessenen Füllstandes zu überwachen. Da bei den beschriebenen herkömmlichen Füllstandsmeßgeräten jedoch in der Regel komplexe Signalaufnahme-, Signalaufbereitungs- und/ oder Signalauswerteverfahren eingesetzt werden, ist es häufig nicht möglich, die mit ihnen durchführbare Grenzstandsüber achung im Bezug auf alle möglicherweise auftretenden Meßsituationen vorab zu testen, um mögliche Fehlmessungen mit Sicherheit auszuschließen.
[016] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Füllstandsmessungen und Überwachungen mindestens eines fest vorgegebenen Füllstands mit einem nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmeßgerät zu ermöglichen, wobei die Überwachung hohen Sicherheitsstandards genügt.
[017] Hierzu besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Messung eines Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter und zur Überwachung mindestens eines vorgegebenen Füllstands in einem Behälter mit einem nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmeßgerät, bei dem
[018] - in jedem Meßzyklus Sendesignale in Richtung des
[019] Füllgutes gesendet und deren Echosignale empfangen
[020] werden,
[021] - anhand der Echosignale in einem ersten
[022] Auswerteverfahren der Füllstand bestimmt wird, und
[023] - anhand der Echosignale in einem zweiten von dem
[024] ersten Auswerteverfahren unabhängigen
[025] Auswerteverfahren bestimmt wird, ob der Füllstand
[026] die vorgegebenen Füllstände über- oder unterschreitet.
[027] Weiter besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Messung eines Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter und zur Überwachung mindestens eines vorgegebenen Füllstands in einem Behälter mit einem nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmeßgerät, bei dem [028] - in einem Füllstandsmeßzyklus Sendesignale in
[029] Richtung des Füllgutes gesendet und deren
[030] Echosignale empfangen werden,
[031] - anhand der im Füllstandsmeßzyklus aufgenommenen
[032] Echosignale in einem ersten Auswerteverfahren der
[033] Füllstand bestimmt wird, und
[034] - in einem Grenzstandsmeßzyklus Sendesignale in
[035] Richtung des Füllgutes gesendet und deren
[036] Echosignale empfangen werden,
[037] - anhand der im Grenzstandsmeßzyklus aufgenommenen
[038] Echosignale in einem zweiten von dem
[039] ersten Auswerteverfahren unabhängigen
[040] Auswerteverfahren bestimmt wird, ob der Füllstand
[041 ] die vorgegebenen Füllstände über- oder unterschreitet.
[042] Gemäß einer Ausgestaltung der obigen Verfahren weist das Füllstandsmeßgerät einen ersten Signalverarbeitungszweig auf, in dem die Echosignale aufbereitet werden, die zur Bestimmung des Füllstandes verwendet werden.
[043] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Füllstandsmeßgerät einen zweiten Signalverarbeitungszweig auf, in dem die Echosignale aufbereitet werden, die zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der fest vorgegebenen Füllstände herangezogen werden.
[044] Gemäß einer Weiterbildung der obigen Verfahren wird zur Feststellung des Überoder Unterschreitens der vorbestimmten Füllstände aus dem Echosignal eine Echofunktion abgeleitet, die eine Amplitude des Echosignals als Funktion einer Laufzeit darstellt. Es wird ein Maß für die unter der Echofunktion im Bereich einer jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand zu erwartenden Laufzeit eingeschlossene Fläche bestimmt und festgestellt, daß der Füllstand den jeweiligen vorgegebenen Füllstand überschreitet, wenn das Maß ein vorgegebenes Referenzmaß überschreitet. Ebenso wird festgestellt, daß der Füllstand den jeweiligen vorgegebenen Füllstand unterschreitet, wenn das Maß ein vorgegebenes Referenzmaß unterschreitet.
[045] Gemäß einer ersten Ausgestaltung entspricht das Maß einem Intergral über die Echofunktion im Bereich der jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand zu erwartenden Laufzeit.
[046] Gemäß einer anderen Ausgestaltung entspricht das Maß einem Mittelwert, Mediän oder Maximum der Amplituden der Echofunktion im Bereich der jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand zu erwartenden Laufzeit.
[047] Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der vorbestimmten Füllstände aus dem Echosignal eine Echofunktion abgeleitet, die eine Amplitude des Echosignals als Funktion einer Laufzeit darstellt. Es wird ein erstes Maß für die unter der Echofunktion im Bereich einer jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand zu erwartenden Laufzeit eingeschlossene Fläche bestimmt. Auf gleiche Weise wird ein Vergleichsmaß für einen vorgegebenen Referenzbereich der Echofunktion bestimmt, und anhand eines Vergleiches des jeweiligen ersten Maßes mit dem Vergleichsmaß bestimmt, ob der Füllstand den jeweiligen vorgegebenen Füllstand über- oder unterschreitet.
[048] Gemäß einer Weiterbildung wird anhand von Ergebnissen des zweiten Auswerteverfahrens eine Plausibilitätskontrolle von Ergebnissen des ersten Auswerteverfahrens vorgenommen.
[049] Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens, bei dem das Füllstandsmeßgerät ein mit Ultraschall arbeitendes Füllstandsmeßgerät ist, werden zur Feststellung ob einer der vorgegebenen Füllstände über- oder unterschritten ist Sendesignale mit einer fest vorgegebenen Sendefrequenz ausgesendet.
[050] Weiter besteht die Erfindung in einem nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmeßgerät mit
[051] - einem Sende- und Empfangselement zum Senden von
[052] Sendesignalen und zum Empfangen von deren
[053] Echosignalen,
[054] - einem ersten Auswertemodul, zur Ausführung eines
[055] ersten Auswerteverfahrens zur Bestimmung des
[056] Füllstands, und
[057] - einem zweiten Auswertemodul, zur Ausführung eines
[058] zweiten Auswerteverfahrens zur Feststellung
[059] eines Über- oder Unterschreitens mindestens eines fest vorgegebenen
[060] Füllstands.
[061] Gemäß einer Weiterbildung des Füllstandsmeßgeräts weist dieses einen ersten Signalverarbeitungszweig auf, der zur Aufbereitung von Echosignalen, die zur Bestimmung des Füllstandes verwendet werden, dient und einen zweiten Signalverarbeitungszweig auf, der zur Aufbereitung von Echosignalen dient, die zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der fest vorgegebenen Füllstände herangezogen werden. [062] Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen drei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[063] Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Füllstandsmessung;
[064] Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Echofunktion, wie sie
[065] mit der Anordnung von Fig. 1 aufgenommen werden kann;
[066] Fig. 3 zeigt einen Aufbau eines mit Mikrowellen
[067] arbeitenden Füllstandsmeßgeräts;
[068] Fig. 4 zeigt einen Ablauf eines Meßzyklusses mit einer Messung;
[069] Fig. 5 zeigt einen Ablauf eines Meßzyklusses mit zwei Messungen;
[070] Fig. 6 zeigt einen Aufbau eines mit Mikrowellen
[071] arbeitenden Füllstandsmeßgeräts mit zwei getrennten
[072] Signalaufbereitungszweigen; und
[073] Fig. 7 zeigt einen Aufbau eines mit Ultraschall
[074] arbeitenden Füllstandsmeßgeräts;
[075] Fig. 1 zeigt eine Anordung zur Füllstandsmessung und zur Überwachung eines Über- oder Unterschreitens mindestens eines vorgegebenen Füllstandes. Es ist ein mit einem Füllgut 1 gefüllter Behälter 3 dargestellt. Auf dem Behälter 3 ist ein nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmeßgerät 5 angeordnet. Als Füllstandsmeßgerät 5 eignet sich z.B. ein mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmeßgerät oder ein mit Ultraschall arbeitendes Füllstandsmeßgerät. Das Füllstandsmeßgerät 5 dient dazu, einen Füllstand 7 des Füllguts 1 im Behälter zu messen und das Über- oder Unterschreiten mindestens eines vorgegebenen Füllstandes zu überwachen.
[076] Das Füllstandsmeßgerät 5 weist mindestens ein Sende- und Empfangselement 11 zum Senden von Sendesignalen S und zum Empfangen von Echosignalen E auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmeßgerät dargestellt, das als Sende- und Ernpfangselement 11 eine einzige Antenne 11 aufweist, die sowohl sendet als auch empfängt. Alternativ können aber auch eine Antenne zum Senden und mindestens eine weitere Antenne zum Empfangen vorgesehen sein. Bei einem mit Ultraschall arbeitenden Füllstandsmeßgerät wäre als Sende- und Empfangselement anstelle der Antenne ein Ultraschallsensor mit einem elektromecmnischen Wandler, z.B. einem piezoelektrischen Element, vorzusehen.
[077] Die Sendesignale S werden in Richtung des Füllguts 1 gesendet und an einer Füllgutoberfläche reflekiert. Das reflektierte Sendesignal bildet das Echosignal E.
[078] Bei der Füllstandsmessung nach dem Laufzeitprinzip werden in jedem Meßzyklus Sendesignale S, z.B. kurze Mikrowellen- oder Ultraschallpulse, in Richtung eines Füllgutes 1 ausgesendet. Es werden deren Echosignale E aufgenommen und einer Signalverarbeitung 13 zugeführt. Die Signalverarbeitung 13 dient der Aufbereitung der empfangenen Echosignale E. Fig.3 zeigt einen vereinfachten Aufbau für ein mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmeßgerät 5. Die Signalverarbeitung 13 ist an das Sende- und Empfangselement 11 angeschlossen und umfaßt ein Hochfrequenzmodul 14 und ein analoges Modul 16.
[079] Das Hochfrequenzmodul 14 ist beispielsweise wie folgt aufgebaut. Es weist einen Mikrowellengenerator auf, der kontinuierlich Mikrowellen mit einer Frequenz im Gigahertzbereich erzeugt. Es ist ein mit einer Pulswiederholfrequenz schwingender Generator vorgesehen, der mit einer Steuerschaltung verbunden ist. Die Steuerschaltung startet den Mikrowellengenerator für ein sehr kurzes Zeitintervall, das der gewünschten Pulsdauer der zu sendenden Mikrowellenimpulse entspricht, und stoppt ihn dann wieder. Dieser Vorgang wiederholt sich mit der an der Steuerschaltung anliegenden Pulswiederholfrequenz. Diese beträgt z.B. einige Megahertz. Der Mikrowellengenerator ist über einen Richtkoppler oder Zirkulator mit dem Sende- und Empfangselement 11 verbunden.
[080] Vom Sende- und Empfangselement 11 empfangene Echosignale E werden über den Richtkoppler oder Zirkulator der Empfangs- und Auswerteschaltung zugeführt, verstärkt und einem ersten Eingang eines Mischers zugeführt. Der mit der Pulswiederholfrequenz schwingende Generator ist über eine Zeitverzqgerungsstufe und eine zweite identisch zur ersten Steuerschaltung arbeitende Steuerschaltung mit einem zweiten Mikrowellengenerator verbunden. Der zweite Mikrowellengenerator ist identisch zu dem ersten Mikrowellengenerator aufgebaut. Die Steuerschaltung bewirkt, daß der zweite Mikrowellengenerator mit der Pulswiederholfrequenz wiederkehrend Mikrowellenpulse erzeugt. Diese liegen an einem zweiten Eingang des Mischers an. Die Zeitverzögerungsstufe verzögert die eingehenden Signale um eine variable, z.B. gemäß einer Säge ahnfunktion endlicher Breite ansteigende, Verzögerungszeit. Im Mischer wird also einem durch eine füllstands-abhängige Laufzeit verzögerten Mikrowellensignal ein im wesentlichen formgleiches um eine variable Verzqgerungszeit verzögertes Mikrowellensignal überlagert. Das am Ausgang des Mischers zur Verfügung stehende Signal entspricht der Korrelation der an dessen beiden Eingängen eingehenden Mikrowellensignale. Es enthält einen hochfrequenten Anteil, der Frequenzen enthält, die im wesentlichen durch die Summe der an den Eingängen anliegenden Frequenzen gegeben ist und einen niederfrequenten Anteil, der Frequenzen enthält, die wesentlichen durch die Differenz der an den Eingängen anliegenden Frequenzen gegeben ist. Es wird mittels eines Tiefpasses der niederfrequente Anteil herausgefiltert und dem analogen Modul 16 zugeführt. Dort wird das eingehende Signal z.B. mittels einer Ablast- und Halteschaltung aufgezeichnet und dessen jeweilige Signalamplitude A zusammen mit der zugehörigen Verzögerungszeit t als Echofunktion aufgezeichnet.
[081] Die in der Signalverarbeitung 13 aufbereiteten Echosignale E werden einer Auswerteeinheit 17 zugeführt. Die eigentliche Auswertung erfolgt vorzugsweise in digitaler Form. Hierzu werden die aufbereiteten Echosignale einem Analog- Digital-Wandler 18 zugeführt, dessen Ausgangssignal an einem Eingang der Auswerteeinheit 17 anliegt.
[082] Mittels der Auswerteeinheit 17 wird anhand der Echosignale E in einem ersten Auswerteverfahren der Füllstand bestimmt. Hierzu weist die Auswerteeinheit 17 eine digitale Einheit 19, z.B. einen Mikrocontroller oder einen digitalen Signalprozessor, und einen diesem zugeordneten ersten Speicher 21 auf. Das erste Auswerteverfahren wird ausgeführt, indem auf der digitalen Einheit 19 in dem ersten Speicher 21 abgelegte Auswertungsprogramme auf die aufbereiteten Echosignale E angewendet werden.
[083] 'Üblicherweise wird aus den empfangenen Echosignalen E eine Echofunktion A(t) abgeleitet, die Amplituden A des Echosignals E in Abhängigkeit von deren Laufzeit t enthält.
[084] In Fig. 2 ist ein stark vereinfachtes Beispiel einer solchen Echofunktion für die Anordnung von Fig. 1 dargestellt. Die Echofunktion weist zwei ausgeprägte Maxima auf. Diese Maxima sind Echos L und B, von denen das Echo L auf eine Reflektion an der Füllgutoberfläche und das Echo B auf eine Reflektion an einem Boden 15 des Behälters 3 zurückzuführen sind. Die Echos L und B treten nach Laufzeiten t , t auf, L B die einer Entfernung zwischen dem Sende- und Empfangselement 11 und der Füllguto- berfläche, bzw. dem Boden 15 entsprechen. [085] In dem ersten Auswerteverfahren wird das von der Reflektion an der Füllgutoberfläche stammende Echo L ermittelt. Hierzu werden in heutigen Füllstands- meßgeräten bereits eine Vielzahl zum Teil sehr komplexer Verfahren eingesetzt, die eine genaue Analyse der Echosignale und eine Erkennung des vom Füllsland stammenden Echos L ermöglichen. Dabei werden z.B. Signalfilterungen ausgeführt, Mehrfachechos, die auf mehrmalige Reflektionen im Behälter zurückzuführen sind ausgeblendet, Echos die auf Reflektionen an im Behälter eingebauten Störern zu- rückzuführen sind ausgeblendet und vieles mehr. Am Ende des ersten Auswerteverfahrens steht in der Regel die Erkennung des von der Reflektion an der Füllgutoberfläche stammenden Echos L, aus dessen Laufzeit t sich der aktuelle Füllstand 7 L ergibt. [086] Erfindungsgemäß werden die Echosignale E zusätzlich einem zweiten von dem ersten Auswerteverfahren unabhängigen Auswerteverfahren unterzogen, in dem bestimmt wird, ob der Füllstand 7 mindestens einen vorgegebenen Füllstand über- oder unterschreitet. [087] In Fig. 1 sind beispielhaft zwei vorgegebene Füllstände L und L eingezeichnet. Die Höhe der vorgegebenen Füllstände ergibt sich aus der Anwendung, in der das Füllstandsmeßgerät 5 eingesetzt wird. Der obere vorgegebene Füllstand L ist ein oberer Grenzwert für den Füllstand 7. Dieser sollte bei der dargestellten Anwendung nicht überschritten werden, damit kein Füllgut 1 durch eine in dieser Höhe eingezeichnete Inspektionsöffnung 23 auslaufen kann. [088] Der untere vorgegebene Füllstand L ist ein unterer Grenzwert für den Füllstand 7. min Dieser sollte bei der dargestellten Anwendung nicht unterschritten werden, damit eine in einen Auslaß 25 des Behälters 3 eingebaute Pumpe 27 nicht trocken läuft. [089] Zur Überwachung der vorgegebenen Füllstände L und L umfaßt die Auswer- min max teeinheit 17 zusätzlich einen der digitalen Einheit 19 zugeordneten zweiten Speicher 22. Das zweite Auswerteverfahren wird ausgeführt, indem auf der digitalen Einheit 19 in dem zweiten Speicher 22 abgelegte Auswertungsprogramme auf die Echosignale E angewendet werden. [090] Die Füllstandsmessung und die Überwachung der vorgegebenen Füllstände L und min L erfolgt alternativ gemäß einem der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Verfah- max rensabläufen. [091] Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ablauf wird in jedem Meßzyklus eine Messung durchgeführt, bei der Sendesignale S in Richtung des Füllgutes 1 gesendet und deren Echosignale E empfangen und aufbereitet werden. Anband des Echosignals E jedes Meßzyklusses wird mit dem ersten Auswerteverfahren der Füllstand 7 bestimmt, und mit dem zweiten von dem ersten Auswerteverfahren unabhängigen Auswerteverfahren wird bestimmt, ob der Füllstand 7 mindestens einen vorgegebenen Füllstand, hier L min und L über- oder unterschreitet. ax
[092] Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ablauf werden zwei Messungen parallel durchgeführt. Dabei werden jeweils in einem Füllstandsmeßzyklus Sendesignale S in Richtung des Füllgutes 1 gesendet und deren Echosignale E empfangen und aufbereitet. Anhand der im Füllstandsmeßzyklus aufgenommenen Echosignale E wird mit dem ersten Auswerteverfahren der Füllstand 7 bestimmt. [093] Parallel dazu werden Grenzstandsmeßzyklen durchgeführt, bei denen Sendesignale S in Richtung des Füllgutes 1 gesendet und deren Echosignale E empfangen werden. Anhand der im Grenzstandsmeßzyklus aufgenommenen Echosignale E wird in dem zweiten von dem ersten Auswerteverfahren unabhängigen Auswerteverfahren bestimmt, ob der Füllstand 7 mindestens einen vorgegebenen Füllstand, hier L und L min , über- oder unterschreitet. max
[094] Die Auswertung der Messungen gemäß dem ersten und dem zweiten Auswerteverfahren erfolgt getrennt. Hierzu ist ein erstes Auswertemodul 23, zur Ausführung des ersten Auswerteverfahrens zur Bestimmung des Füllstands 7, und ein zweites Auswertemodul 25, zur Ausführung des zweiten Auswerteverfahrens zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der fest vorgegebenen Füllstände, hier L und L , min max vorgesehen. In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das erste Auswertemodul 23 die digitale Einheit 19 und den dieser zugeordneten ersten Speicher 21.
[095] Das zweite Auswertemodul 25 umfaßt die digitale Einheit 19 und einen dieser zugeordneten zweiten Speicher 22. Das zweite Auswerteverfahren wird ausgeführt, indem auf der digitalen Einheit 19 in dem zweiten Speicher 22 abgelegte Auswertungsprogramme auf die Echosignalen angewendet werden.
[096] Das erste und das zweite Auswerteverfahren sind vdlig unabhängig voneinander und können getrennt voneinander vor einer Inbetriebnahme ausgetestet und geprüft werden. Das zweite Auswerteverfahren ist weiter unten im Text näher beschrieben. Es ist im Vergleich zu dem ersten Auswerteverfahren sehr einfach aufgebaut und kann daher vorab sehr viel vollständiger überprüft werden. Dies vereinfacht auch den ganzen Entwicklungsprozess mit Spezifikation, Analyse, Design, Implementierung und Tests. Dies erlaubt die Gewährleistung eines hohen Maßes an Meßsicherheit für die Grenzstandsüberwachung.
[097] Die Signalverarbeitung 13 weist vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Signalverarbeitungszweig 29, 31 auf. Der erste Signalverarbeitungszweig 29 dient der Aufbereitung der Echosignale E, die zur Bestimmung des Füllstandes 7 verwendet werden. Dieser umfaßt bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das Hochfrequenzmodul 14 und das analoge Modul 16.
[098] Der zweite Signalverarbeitungszweig 31 dient der Aufbereitung der Echosignale E, die zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der fest vorgegebenen Füllstände L und L herangezogen werden. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der zweite Signalverarbeitungszweig 31 das Hochfrequenzmodul 14 und ein zusätzliches analoges Modul 33. Das analoge Modul 33 ist vorzugsweise sehr einfach aufgebaut. Es kann beispielsweise ein Gleichrichter sein, der die eingehenden Signale gleichrichtet. Die Ausgangssignale des zusätzlichen analogen Moduls 33 liegen am Analog-Digital-Wandler 18 an und werden von dort in digitaler Form der digitalen Einheit 19 zugeführt. [099] Die Aufspaltung der Signalverarbeitung 13 in einen ersten und einen zweiten Signalverarbeitungszweig 29, 31 bietet den Vorteil, daß die beiden Signalverarbeitungszweige 29, 31 getrennt ausgetestet werden können. Der zweite Signalverarbeitungszweig 31 ist im Vergleich zu dem ersten einfacher aufgebaut. Entsprechend kann dessen zuverlässiges Funktionieren leichter und vollständiger im Hinblick auf alle möglicherweise auftretenden Meßsituationen hin ausgetestet werden. Dies bietet den Vorteil, daß für die den zweiten Signalverarbeitungszweig 31 nutzende Überwachung der vorgegebenen Füllstände, hier L und L , durch eαtsprechende Tests ein höheres min mυt Maß an Sicherheit garantiert werden kann als für die Fülls andsmessung.
[100] Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Aufbau eines mit Mikrowellen arbeitenden Füllstandsmeßgeräts 5. Aufgrund der großen Übereinstimmung zu dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind hier lediglich die bestehenden Unterschiede näher erläutert.
[101] Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel weist zwei vdlig getrennte Signalverarbeitungszweige 29 und 35 auf. Der erste Signalverarbeitungszweig 29 ist identisch zu dem in Fig. 3 dargestellten ersten Signalverarbeitungszweig 29. Der zweite Signalverarbeitungszweig 35 weist ein zusätzliches Hochfrequenzmodul 37 auf, das parallel zu dem Hochfrequenzmodul 14 an das Sende- xmd Empfangsmodul 11 angeschlossen ist. Weiter umfaßt der zweite Signalverarbeitungszweig 35 das analoge Modul 33, das an das zusätzliche Hochfrequenzmodul 37 angeschlossen ist.
[102] Weiter weist das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel zwei vdlig getrennte Auswertungsmodule 23 und 41 auf. Das erste Auswertungsmodul 23 entspricht dem in Fig. 3 dargestellten. Das zweite Auswertungsmodul 41 weist eine zusätzliche digitale Einheit 43 auf, die über einen Analog-Digital-Wandler 39 an das analoge Modul 33 angeschlossen ist. Der zusätzlichen digitalen Einheit 43 ist der zweite Speicher 22 zugeordnet.
[103] In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes mit Ultraschall arbeitendes Füllstandsmeßgerät 5 dargestellt.
[104] Es weist als Sende- und Empfangselment 11 einen ele tromechanischen Wandler auf, der in einem topfförmigen Gehäuse angeordnet ist, das von einem Boden abgeschlossenen ist. Der elektromechanische Wandler ist beispielsweise ein piezoelektrisches Element. Es können aber auch andere Arten von elektromechanischen Wandlern eingesetzt werden. Das Gehäuse besteht z.B. aus einem Kunststoff, z.B. aus Polypropylen. Der elektromechanische Wandler dient dazu Ultraschall durch den Boden hindurch zu senden und zu empfangen.
[105] Kernstück des Füllstandsmeßgeräts 5 ist eine digitale Einheit 45, z.B. ein digitaler Signalprozessor. Ein Sendesignalgenerator 47 generiert beispielsweise periodisch kurze Ultrascrallwellenpulse, die einem Sendeverstärker 49 zugeführt werden. Die verstärkten analogen Ausgangssignale werden dem Sende- und Empfangselement 11 zugeführt und von diesem als Sendesignale S in den Behälter 3 in Richtung des Füllgutes 1 gesendet. Echosignale E der Sendesignale S werden mittels des Sende- und Empfangselements 11 aufgenommen und einem Empfangsverstärker 51 zugeführt. Dessen Ausgangssignale werden einer analogen Signalverarbeitung 52 zugeführt, die beispielsweise, wie in Fig. 7 dargestellt, einen Bandpaßfilter, einen Gleichrichter und einen Logarithmierer aufweist. Die Ausgangssignale des analogen Signalverarbeitungszweigs 52 sind einem Analog-Digital-Wandler 53 zugeführt, der wiederam an die digitale Einheit 45 angeschlossen ist.
[106] Analog zu dem zuvor beschriebenen Ausführangsbeispiel mit einem mit Mikrowellen arbeitenden Füllstandsmeßgerät wird erfindungsgemäß auch hier anhand der Echosignale E in einem ersten Auswerteverfahren der Füllstand 7 bestimmt, und in einem zweiten von dem ersten Auswerteverfahren unabhängigen Auswerteverfahren bestimmt, ob der Füllstand 7 mindestens einen vorgegebenen Füllstand, hier L und L min über- oder unterschreitet. Dabei stehen die anhand der Figuren 4 und 5 erläuterten max Verfahrensabläufe zur Auswahl.
[107] Analog zu dem in Fig. 3 dargestellten Ausführangsbeispiel weist das in Fig. 7 dargestellte Füllstandsmeßgerät 5 ein erstes Auswertemodul 55, zur Ausführung eines ersten Auswerteverfahrens zur Bestimmung des Füllstands 1, und
[108] ein zweites Auswertemodul 57, zur Ausführung eines zweiten Auswerteverfahrens zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der fest vorgegebenen Füllstände, hier L und L , auf. Das erste Auswertemodul 55 umfaßt die digitale Einheit 45 und min max einen dieser zugeordneten ersten Speicher 59 . Das erste Auswerteverfahren wird ausgeführt, indem auf der digitalen Einheit 45 in dem ersten Speicher 59 abgelegte Auswertungsprogramme auf die Echosignale E angewendet werden. [109] Das zweite Auswertemodul 57 umfaßt die digitale Einheit 45 und einen dieser zu- geordneten zweiten Speicher 61. Das zweite Auswerteverfahren wird ausgeführt, indem auf der digitalen Einheit 45 in dem zweiten Speicher 61 abgelegte Auswertungsprogramme auf die Echosignale E angewendet werden. [110] Bei mit Ultraschall arbeitenden Füllstandsmeßgeräten, die nach dem Laufzeitprinzip arbeiten wird zur Füllstandsmessung vorzugsweise eine optimale Sendefrequenz bestimmt, die die Sendesignale S zur Füllstandsmessung aufweisen. Diese optimale Sendefrequenz ist abhängig von einer Resonanzfrequenz des elektrome- chanischen Wandlers und hängt von der Temperatur ab. Durch die Verwendung dieser optimalen Sendefrequenz wird eine Verbesserung der Signalqualität erzielt und damit die Genauigkeit der Füllstandsmessung verbessert. Bestimmung und Einstellung dieser Sendefrequenz bergen jedoch Fehlerquellen, die bei der Überwachung der vorgegebenen Füllstände L und L unerwünscht sind und in der Regel nicht durch die min max Vorteile der verbesserten Signalqualität für die Grenzstandsüberwachung überwogen werden. Bei mit Ultraschall arbeitenden Füllstandsmeßgeräten 5 werden daher zur Feststellung ob einer der vorgegebenen Füllstände L und L über- oder unter- min max schritten ist vorzugsweise Sendesignale S mit einer fest vorgegebenen Sendefrequenz aussendet. Dies bietet ein höheres Maß an Sicherheit für die Grenzstandsüberwachung.
[111] Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Füllstandsmeßgeräte1 beschränkt. Es können auch andere nach dem Lauf zeitprinzip arbeitende Füllslandsmeßgeräte eingesetzt werden. So eignen sich z.B. auch Füllstandsmeßgeräte, bei denen Sendesignale, z.B. kurze elekromagnetische Pulse, entlang einer Sonde, z.B. einem metallischen Seil oder Stab, in den Behälter in Richtung des Füllgutes geführt und am Füllgut reflektiert werden. Auch hier werden Echosignale der Sendesignale aufgenommen, deren Amplituden als Funktion von deren Laufzeit ermittelt und daraus der Füllstand bestimmt. Diese Form der Füllstandsmessung ist unter der Bezeichnung Time-Domain-Reflectometry bekannt.
[112] Allen nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmeßgeräten ist es gemeinsam, daß anhand der Echosignale E eine Echofunktion ableitbar ist, die eine Amplitude des Echosignals E als Funktion einer Laufzeit darstellt. Eine solche Echofunktion ist in stark vereinfachter Form in Fig. 2 dargestellt.
[113] Anhand dieser Echofunktion wird erfindungsgemäß in dem zweiten Auswerteverfahren festgestellt, ob mindestens ein vorgegegebener Füllstand, L über- min irax oder unterschritten wird. [114] Vorzugsweise wird hierzu in dem zweiten Auswerteverfahren ein Maß für die unter der Echofunktion im Bereich I, II einer jeweiügen für den vorgegebenen Füllstand L , L zu erwartenden Laufzeit t , t eingeschlossene Fläche bestimmt. Alternativ max min max kann natürlich auch ein Maß für einen Kehrwert der eingeschlossenen Fläche bestimmt werden. [115] Die zu erwartenden Laufzeit t bestimmt sich aus einem vom Anwender vor- min mix zugebenden Abstand des vorgegebenen Füllstandes L , L von dem Sende- und min max Empfangselement 11 und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Sende- und Empfangssignale S, E im Behälter 3. In Fig. 2 sind die zu erwartenden Laufzeiten t , t min max , der dem vorgegebenen maximalen Füllstand L zugeordnete Bereich I und der dem max vorgegebenen minimalen Füllsland L zugeordnete Bereich JJ für die in Fig. 1 darmin gestellte Anordnung eingezeichnet. [116] Erfindungsgemäß wird in dem zweiten Auswerteverfahren festgestellt, daß der Füllstand 7 den jeweiligen vorgegebenen Füllstand L , L überschreitet, wenn das max min Maß ein vorgegebenes Referenzmaß überschreitet, bzw. es wird festgestellt, daß der Füllstand 7 den jeweiligen vorgegebenen Füllstand L unterschreitet, wenn das imx min Maß ein vorgegebenes Referenzmaß unterschreitet. Wird ein Maß verwendet, das vom Kehrwert der eingeschlossenen Fläche abhängt gilt natürlich analog, daß festgestellt wird, daß der Füllstand 7 den jeweiligen vorgegebenen Füllstand L , L über- max min schreitet, wenn das Maß ein vorgegebenes Referenzmaß unterschreitet, bzw. daß festgestellt wird, daß der Füllstand 7 den jeweiligen vorgegebenen Füllstand L , L max min unterschreitet, wenn das Maß ein vorgegebenes Referenzmaß überschreitet. [117] Als Maß eignet sich z.B. ein Intergral über die Echofunktion im Bereich I, II der jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand L , L zu erwartenden Laufzeit t , t . max min min max
[118] Ebenso kann als Maß ein Mittelwert, Mediän oder Maximum der Amplituden der Echofunktion A(t) im Bereich der jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand L , L min max zu erwartenden Laufzeit t , t bestimmt werden. min max
[119] Als Maß kann aber auch eine beliebige streng monotone Funktion wie z.B . Integral, Mittelwert, Mediän oder Maximum eingesetzt werden.
[120] Das aktuelle Maß kann wie oben beschrieben für sich genommen ausgewertet werden, indem es mit einem vorgegebenen Referenzmaß verglichen wird.
[121] Alternativ kann aber auch zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der vorbestimmten Füllstände L , L anhand der Echofunktion A(t) ein erstes Maß für die min max unter der Echofunktion A(t) im Bereich I, II einer jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand L , L zu erwartenden Laufzeit t , t eingeschlossene Fläche bestimmt min max min max werden und auf gleiche Weise ein Vergleichsmaß für einen vorgegebenen Referenzbereich R der Echofuntion A(t) bestimmt werden. Durch einen Vergleich des jeweiligen ersten Maßes mit dem Vergleichsmaß wird dann bestimmt, ob der Füllstand 7 den jeweiligen vorgegebenen Füllstand L , L über- oder unterschreitet. min max
[122] Der Referenzbereich R ist in Fig. 2 eingezeichnet. Er ist vorzugsweise so gewählt, daß er außerhalb von allen Bereichen liegt, in denen ausgeprägte Maxima der Echofunktion A(t) zu erwarten sind. Dies sind beispielsweise Bereiche in denen Laufzeiten von auf Reflektionen am Füllgut 1, am Boden 15 oder aber auch an im Behälter 1 eingebauten Störem zurückzuführende Echos zu erwarten sind. Diese Bereiche lassen sich anhand der Abstände von Boden und Störem zu dem Sende- und Empfangselement 11 und anhand der Füllstandsmessung bestimmen.
[123] Selbstverständlich reicht es aus ein Überschreiten der Füllstandsobergrenzen und ein Unterschreiten der Füllstandsuntergrenzen zu überwachen. Wird eine Füllstandsobergrenze überschritten bzw. eine Füllstandsuntergrenze unterschritten, so wird vorzugsweise ein Alarm ausgelöst und/oder eine Fehlermeldung abgesetzt.
[124] Vorzugsweise wird eine Plausibilitätskontrolle der mit dem Füllstandsmeßgerät erzielten Meßergebenisse vorgenommen.
[125] Dabei wird anhand von Ergebnissen des zweiten Auswerteverfahrens eine Plausibilitätskontrolle von Ergebnissen des ersten Auswerteverfahrens vorgenommen. Aus dem zweiten Auswerteverfahren ist bekannt, ob der aktuelle Füllstand die vorgegebenen Füllstände L , L über- bzw. unterschreitet. Hieraus ergibt sich, daß deϊ min max mit dem ersten Auswerteverfahren ermittelte aktuelle Füllstand 7 oberhalb eines jeden vorgegebenen Füllstandes L , L liegen muß, der gemäß dem Ergebnis des ersten min max Auswerteverfahrens überschritten ist. Umgekehrt muß der mit dem ersten Auswerteverfahren ermittelte aktuelle Füllstand 7 unterhalb eines jeden vorgegebenen Füllstandes L , L liegen, der gemäß dem Ergebnis des ersten Auswerteverfahrens min max unterschritten ist. Ist dies nicht der Fall ist das Ergebnis des ersten Auswerteverfahrens fehlerhaft und sollte verworfen oder zumindest überprüft werden. [126] Selbstverständlich ist auch eine Plausibilitätskontrolle in umgekehrter Form möglich, bei der die Ergebnisse des zweiten Auswerteverfahrens anhand der Ergebnisse des ersten Auswerteverfahrens überprüft werden. Dieser Form ist jedoch ein geringer Stellenwert zuzuordnen, da die Sicherheit und Zuverlässigkeit der mit dem zweiten Auswertverfahren gewonnen Ergebnisse höher ist als die der mit dem ersten Auswerteverfahren gewonnen Ergebnisse.

Claims

Ansprüche
[001] lNerfahren zur Messung eines Füllstandes (7) eines Füllgutes (1) in einem Behälter (3) und zur Überwachung mindestens eines vorgegebenen Füllstands (L , L ) mit einem nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmeßgerät min max (5), bei dem in jedem Meßzyklus Sendesignale (S) in Richtung des Füllgutes (1) gesendet und deren Echosignale (E) empfangen werden, anhand der Echosignale (E) in einem ersten Auswerteverfahren der Füllstand (7) bestimmt wird, und anhand der Echosignale (E) in einem zweiten von dem ersten Auswerteverfahren unabhängigen Auswerteverfahren bestimmt wird, ob der Füllstand die vorgegebenen Füllstände (L , L ) über- oder unterschreitet. min max
[002] 2Nerfahren zur Messung eines Füllstandes (7) eines Füllgutes (1) in einem Behälter (3) und zur Überwachung mindestens eines vorgegebenen Füllstands (L , L ) mit einem nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmeßgerät min max (5), bei dem in einem Füllstandsmeßzyklus Sendesignale (S) in Richtung des Füllgutes (1) gesendet und deren Echosignale (E) empfangen werden, anhand der im Füllstandsmeßzyklus aufgenommenen Echosignale (E) in einem ersten Auswerteverfahren der Füllstand (7) bestimmt wird, und in einem Grenzstandsmeßzyklus Sendesignale (S) in Richtung des Füllgutes (1) gesendet und deren Echosignale (E) empfangen werden, anhand der im Grenzstandsmeßzyklus aufgenommenen Echosignale (E) in einem zweiten von dem ersten Auswerteverfahren unabhängigen Auswerteverfahren bestimmt wird, ob der Füllstand die vorgegebenen Füllstände ) über- oder unterschreitet.
[003] 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Füllstandsmeßgerät (5) einen ersten Signalverarbeitungszweig (27) aufweist, in dem die Echosignale (E) aufbereitet werden, die zur Bestimmung des Füllstandes (7) verwendet werden.
[004] 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Füllstandsmeßgerät (5) einen zweiten Signalverarbeitungszweig (31, 35) aufweist, in dem die Echosignale (E) aufbereitet werden, die zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der fest vorgegebenen Füllstände (L , L ) herangezogen werden. min max
[005] 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der vorbestimmten Füllstände (L , L ) aus dem Echosignal min mix (E) eine Echofunktion (A(t)) abgeleitet wird, die eine Amplitude des Echosignals (E) als Funktion einer Laufzeit (t) darstellt, ein Maß für die unter der Echofunktion (A(t)) im Bereich (I, II) einer jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand (L ) eingeschlossene Fläche bestimmt wird, festgestellt wird, daß der Füllstand den jeweiligen vorgegebenen Füllstand (L , L ) überschreitet, wenn das Maß ein vorgegebenes Re- min max ferenzmaß überschreitet, und festgestellt wird, daß der Füllstand den jeweiligen vorgegebenen Füllstand (L ) unterschreitet, wenn das Maß ein vor- min irax gegebenes Referenzmaß unterschreitet. [006] 6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Maß einem Intergral über die Echofunktion ( (t)) im Bereich (I, II) der jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand (L , L ) zu erwartenden Laufzeit (t , t ) entspricht. min max min max
[007] 7. Verfahren nach Ansprach 5, bei dem das Maß einem Mittelwert, Mediän oder Maximum der Amplituden der Echofunktion (A(t)) im Bereich (1, 11) der jeweiligen für den vorgegebenen Füllstand (L , L ) zu erwartenden Laufzeit (t min max , t ) entspricht. min max
[008] 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der vorbestimmten Füllstände (L , L ) aus dem Echosignal min max (E) eine Echofunktion (A(t)) abgeleitet wird, die eine Amplitude des Echosignals (E) als Funktion einer Laufzeit (t) darstellt, ein erstes Maß für die unter der Echofunktion (A(t)) im Bereich (I, JJ) einer jeweiligen für den vorgegebenen • Füllstand (L , L ) zu erwartenden Laufzeit (t , t ) eingeschlossenen Fläche min max min max bestimmt wird, auf gleiche Weise ein Vergleichsmaß für einen vorgegebenen Referenzbereich (R) der Echofunktion (A(t)) bestimmt wird, und anhand eines Vergleiches des jeweiligen ersten Maßes mit dem Vergleichsmaß bestimmt wird, ob der Füllstand den jeweiligen vorgegebenen Füllstand (L ) über- oder min imx unterschreitet. [009] 9. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, bei dem anhand von Ergebnissen des zweiten Auswerteverfahrens eine Plausibilitätskontrolle von Ergebnissen des ersten Auswerteverfahrens vorgenommen wird. [010] 10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Füllstandsmeßgerät (5) ein mit Ultraschall arbeitendes Füllstandsmeßgerät (5) ist, das zur Feststellung ob einer der vorgegebenen Füllstände (L , L ) über- oder unterschritten ist Sen- min max designale (S) mit einer fest vorgegebenen Sendefrequenz aussendet. [011] 11. Nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmeßgerät (5) mit einem Sende- und Empfangselement (11) zum Senden von Sendesignalen (S) und zum Empfangen von deren Echosignalen (E), einem ersten Auswertemodul (23), zur Ausführung eines ersten Auswerteverfahrens zur Bestimmung des Füllslands (7), und einem zweiten Auswertemodul (25, 41), zur Ausführung eines zweiten Auswerteverfahrens zur Feststellung eines Über- oder Unterschreitens mindestens eines fest vorgegebenen Füllstands (L , L ). min max 12. Nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes FüTistandsmeßgerät (5) nach Ansprach
11, mit einem ersten Signalverarbeitungszweig (27) zur Aufbereitung von Echosignalen (E), die zur Bestimmung des Füllstandes (7) verwendet werden, und einem zweiten Signalverarbeitungszweig (31, 35) zur Aufbereitung von Echosignalen (E), die zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens der fest vorgegebenen Füllstände (L , L ) herangezogen werden. min max
EP04804821A 2003-12-19 2004-12-14 Füllstandsmessgerät und verfahren zur füllstandsmessung und -überwachung Withdrawn EP1695044A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10360711A DE10360711A1 (de) 2003-12-19 2003-12-19 Füllstandsmeßgerät und Verfahren zur Füllstandsmessung und -überwachung
PCT/EP2004/053463 WO2005062000A2 (de) 2003-12-19 2004-12-14 Füllstandsmessgerät und verfahren zur füllstandsmessung und -überwachung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1695044A2 true EP1695044A2 (de) 2006-08-30

Family

ID=34673051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04804821A Withdrawn EP1695044A2 (de) 2003-12-19 2004-12-14 Füllstandsmessgerät und verfahren zur füllstandsmessung und -überwachung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7826309B2 (de)
EP (1) EP1695044A2 (de)
DE (1) DE10360711A1 (de)
WO (1) WO2005062000A2 (de)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7355548B2 (en) 2005-09-01 2008-04-08 Rosemount Tank Radar Ab Processing of tank signal in radar level gauge system
US20080129583A1 (en) * 2006-12-01 2008-06-05 Lars Ove Larsson Radar level detector
EP2128576B1 (de) * 2008-05-27 2016-12-28 VEGA Grieshaber KG Auswertung der Echoform bei Füllstandsensoren
DE102008050329A1 (de) * 2008-10-10 2010-04-15 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmessgerät
DE102009001010B4 (de) * 2008-12-30 2023-06-15 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur Ermittlung und Überwachung des Füllstands eines Mediums in einem Behälter nach einem Laufzeitmessverfahren
EP2226615B1 (de) * 2009-03-02 2018-08-22 VEGA Grieshaber KG Messen von Füllständen mittels Auswerten einer Echokurve
US20100305885A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Enraf B. V. System and method for detecting adulteration of fuel or other material using wireless measurements
US8044844B2 (en) * 2009-12-14 2011-10-25 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed radar level gauge system and method for energy efficient filling level determination
DE102010011492A1 (de) * 2010-03-16 2012-05-10 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes
US20110232381A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Al-Absi Munir A System for monitoring liquid level in underground storage tank
DE102010031276A1 (de) * 2010-07-13 2012-01-19 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Füllstandsmessgerät zur Ermittlung und Überwachung eines Füllstandes eines im Prozessraum eines Behälters befindlichen Mediums mittels einem Mikrowellen-Laufzeitmessverfahren
RU2552573C2 (ru) * 2010-12-16 2015-06-10 Фега Грисхабер Кг Измерительное устройство, устройство управления и измерительный прибор для измерения уровня наполнения
US10010898B2 (en) 2013-03-15 2018-07-03 S. C. Johnson & Son, Inc. Dispensing systems with wave sensors
DE102013103532A1 (de) * 2013-04-09 2014-10-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Füllstandsmessung nach dem Laufzeitprinzip
DE102013105486B4 (de) * 2013-05-28 2024-08-22 Endress+Hauser SE+Co. KG Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Dichte und/oder des Füllstands eines Mediums in einem Behälter
WO2015000068A1 (en) * 2013-07-04 2015-01-08 Titan Logix Corp. Fluid gauge with low level detection
US9612147B2 (en) * 2014-02-10 2017-04-04 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system with multiple receiver branches
WO2015135913A2 (en) * 2014-03-10 2015-09-17 Onesubsea Ip Uk Limited Container monitoring apparatus
EP2962887A1 (de) * 2014-07-02 2016-01-06 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Verfahren zur Steuerung eines Befüllvorgangs eines Fahrzeugflüssigkeitsspeichersystems
US9778089B2 (en) * 2014-06-30 2017-10-03 Rosemount Tank Radar Ab Multi-channel guided wave radar level gauge
US9618617B2 (en) * 2015-03-20 2017-04-11 Honeywell International Inc. Level measurement using correlation between a pair of secondary reference signals
CN105181081A (zh) * 2015-05-15 2015-12-23 安徽宏锦包装设备有限公司 一种雷达液位计安装保护装置
DE102015115462A1 (de) * 2015-09-14 2017-03-16 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Verfahren zur Messung des Füllstands eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes
DE102015122284A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Elektronikeinheit mit Diagnosefunktion
JP6096971B1 (ja) * 2016-08-25 2017-03-15 ムサシノ機器株式会社 高位液面警報装置
DE102017222272B4 (de) * 2017-12-08 2024-05-23 Vega Grieshaber Kg Radargerät zur Objekterkennung
US10954115B2 (en) * 2017-12-18 2021-03-23 Maxum Enterprises, Llc System and method for delivering fuel
DE102018102366A1 (de) * 2018-02-02 2019-08-08 Endress+Hauser SE+Co. KG Füllstandsmessgerät
DE102018123432A1 (de) 2018-09-24 2020-03-26 Endress+Hauser SE+Co. KG Detektion von Ereignis-abhängigen Zuständen bei Füllstandsmessung
EP4266012B1 (de) * 2022-04-19 2024-07-24 VEGA Grieshaber KG Füllstandmessgerät mit wählbarer gütestufe einer überwachungsfunktion

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH607002A5 (de) * 1976-06-09 1978-11-30 Endress G H & Co
US4496144A (en) * 1982-08-19 1985-01-29 Xerox Corporation Paddle wheel feeder with normal force optimization and blade control
US4572253A (en) * 1984-07-19 1986-02-25 Farmer M Zane Automatic level sensing system
CA1214858A (en) * 1984-09-27 1986-12-02 Stanley Panton Acoustic ranging system
DE4234300C2 (de) * 1992-10-12 1998-11-26 Grieshaber Vega Kg Füllstand-Meßverfahren
DE4405238C2 (de) * 1994-02-18 1998-07-09 Endress Hauser Gmbh Co Anordnung zur Messung des Füllstands in einem Behälter
DE19510484C2 (de) * 1995-03-27 1998-04-09 Krohne Messtechnik Kg Füllstandsmesser
DE19636422C2 (de) * 1996-09-07 1999-11-11 Audi Ag Verfahren zur Ölstandsbestimmung einer Brennkraftmaschine
DE19845116C1 (de) * 1998-09-30 1999-12-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Füllstandmessung
US6559657B1 (en) 1999-01-13 2003-05-06 Endress+Hauser Gmbh+Co. Probe mapping diagnostic methods
EP1210567B1 (de) * 1999-09-07 2011-07-27 Endress + Hauser GmbH + Co. KG Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands eines Mediums
JP2004519661A (ja) 2000-09-27 2004-07-02 エンドレス ウント ハウザー ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 材料のリミットレベルの捕捉検出方法およびこのための装置
DE10051025A1 (de) * 2000-10-14 2002-04-18 Endress Hauser Gmbh Co Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter
US6684919B2 (en) * 2001-02-08 2004-02-03 Vega Grieshaber Kg Filling level measuring device and method for the non-contact determination of the filling level of a filling product in a receptacle
DE10149851A1 (de) 2001-10-10 2003-04-24 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter
US6828930B2 (en) * 2003-03-21 2004-12-07 Saab Rosemount Tank Radar Ab System and method in a radar level gauging system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Also Published As

Publication number Publication date
US20080302439A1 (en) 2008-12-11
WO2005062000A3 (de) 2005-10-06
DE10360711A1 (de) 2005-07-14
WO2005062000A2 (de) 2005-07-07
US7826309B2 (en) 2010-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005062000A2 (de) Füllstandsmessgerät und verfahren zur füllstandsmessung und -überwachung
EP1839017B1 (de) VERFAHREN ZUR ÜBERPRÜFUNG DER ORDNUNGSGEMÄßEN FUNKTION EINES FÜLLSTANDMESSGERÄTS
EP0670048B1 (de) Verfahren zur füllstandsmessung nach dem radarprinzip
EP3308110B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überprüfung der funktionsfähigkeit eines radar-basierten füllstandsmessgeräts
EP0626063B1 (de) Mit mikrowellen arbeitendes füllstandsmessgerät
DE69121264T2 (de) Verbesserungen in akustischen Entfernungsmessern
EP3418700A1 (de) Füllstandradargerät mit automatisierter frequenzanpassung
EP1210567B1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands eines Mediums
EP2128576A1 (de) Auswertung der Echoform bei Füllstandsensoren
EP0961106A1 (de) Füllstandsmessgerät zur Messung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter
EP1434974B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur bestimmung des füllstandes eines füllguts in einem behälter
DE4345242A1 (de) Frequenzumsetzungsschaltung für ein Radar-Abstandsmeßgerät
EP3350552B1 (de) Verfahren zur messung des füllstands eines in einem behälter befindlichen füllgutes
WO2006063933A2 (de) Nach dem laufzeitprinzip arbeitendes füllstandsmessgerät und verfahren zu dessen inbetriebnahme
WO2012048938A1 (de) Verfahren zur ermittlung und überwachung des füllstands eines mediums in einem behälter mittels eines füllstandsmessgeräts nach einem laufzeitmessverfahren
DE102015120736B4 (de) Verfahren und Füllstandsmessgerät zur Bestimmung des Füllstands eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes
WO2015176889A1 (de) Verfahren zur überwachung der funktionstüchtigkeit einer radarvorrichtung
DE10063694C2 (de) Verfahren zur Unterscheidung der Form von Ablagen eines Backofens sowie Backofen
DE102017100269A1 (de) Verfahren zur Detektion eines Fehlerzustandes an einem FMCW-basierten Füllstandsmessgerät
DE4331353C2 (de) Radar-Abstandsmeßgerät
EP1039273B1 (de) Verfahren zur Füllstandsmessung
DE102009002785A1 (de) Verfahren zur Füllstandsmessung
EP3746753B1 (de) Verfahren zur detektion von potentiellen fehlerzuständen an einem fmcw-basierten füllstandsmessgerät
DE102017210402A1 (de) Füllstandradargerät mit automatisierter frequenzanpassung
EP3575755B1 (de) Füllstandmessgerät mit optimierter antennensteuerung und verfahren zur füllstandmessung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20060515

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SCHAEFER, REINHARD

Inventor name: SPANKE, DIETMAR

Inventor name: STELTNER, HOLGER

Inventor name: SCHMITT, EDGAR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20120202

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ENDRESS+HAUSER SE+CO. KG

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20181005