EP1819992A1 - Verfahren zur auswertung und korrektur von messsignalen eines nach dem laufzeitverfahren arbeitenden füllstandsmessgeräts - Google Patents

Verfahren zur auswertung und korrektur von messsignalen eines nach dem laufzeitverfahren arbeitenden füllstandsmessgeräts

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Publication number
EP1819992A1
EP1819992A1 EP05858608A EP05858608A EP1819992A1 EP 1819992 A1 EP1819992 A1 EP 1819992A1 EP 05858608 A EP05858608 A EP 05858608A EP 05858608 A EP05858608 A EP 05858608A EP 1819992 A1 EP1819992 A1 EP 1819992A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
curve
measurement
echo
signals
reference curve
Prior art date
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Ceased
Application number
EP05858608A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Edgar Schmitt
Dietmar Spanke
Alexey Malinovskiy
Holger Steltner
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 EP1819992A1 publication Critical patent/EP1819992A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating and correcting overall measurement signals of a measuring device, which works according to the transit time measurement method and which is used to determine the fill level of a medium in a container.
  • Measuring devices are often used in automation and process control technology
  • Measuring devices with the designation Micropilot or Prosonic are produced and sold, which work according to the runtime measuring method and serve to determine and / or monitor a fill level of a medium in a container.
  • the transit time measurement method for example, ultrasonic waves are transmitted over
  • Sound transducers emitted, furthermore microwaves or radar waves are emitted via an antenna or guided along a waveguide that projects into the medium. These emitted waves are reflected on the surface of the medium and received again as useful echo signals or useful echo waves after the distance-dependent transit time of the signal.
  • the fill level of the medium in a container can be calculated from the transit time using the known propagation speed of the respective emitted waves.
  • the runtime measurement method is basically carried out in two determination processes
  • the first time-of-flight measurement method is the time difference measurement, which determines the duration of the time-of-flight of a transmitted high-frequency pulse signal for a covered distance.
  • Another widespread determination method is the determination of the frequency difference of the continuously transmitted high-frequency signal, the transmission frequency of which, for example, changes continuously over time, in relation to the reflected, received high-frequency signal (FMCW - Frequency Modulated Continuous Wave or continuous wave method).
  • FMCW Frequency Modulated Continuous Wave or continuous wave method
  • the transmitted measurement signals form with the received useful echo signals an overall measurement signal, which may contain additional interference echo signals under real measurement conditions.
  • These interference echo signals have various causes, such as:
  • EP 1 069438 A1 proposes a method and a device which enable highly precise filling level measurement independently of interference signals and in particular independently of multiple reflections or multi-mode propagation.
  • a correction procedure is used to determine and store a correction value from the difference between the amplitude distance value and the phase distance value for certain fill level values.
  • the values are interpolated between two correction values of the determined level values. Using these correction values, any fill level can be determined with high precision regardless of multiple reflections and multi-mode propagation.
  • a method for measuring the fill level is described using a transit time measuring device, in which the interference signals are corrected by subtracting an determined intensity value, the first interference signal that has occurred, from the overall signal.
  • WO 03/016835 A1 also describes a method for evaluating measurement signals of a measuring device operating according to the transit time principle, in which a currently recorded measurement curve is compared with reference signal data. In comparison of the reference signal data to the currently recorded
  • Measurement curve can be determined from the time shift of the corresponding interference and useful signals, a correction factor with which the desired level can be determined if the useful signal of the level is not available or cannot be evaluated.
  • Limit curve come to rest.
  • the description (FIGS. 2 and 3) also addresses the problem due to process-technical conditions that occur when measuring the transit time of waves in the container.
  • the patent application proposes to install four limit switches at different heights of the container in addition to the fill level measuring device, which enable the limit curve to be corrected or compared to the process-related changes in the container.
  • This integration of limit switches has the disadvantages that the additional limit switches cause increased costs for the entire measurement set-up and that the installation of the limit switches in the container wall introduces additional internals as interference elements that can influence the measurement signal through reflected interference echo signals.
  • the invention has for its object an improved and more accurate
  • the object is achieved according to the invention by a method for evaluating and correcting overall measurement signals of a measuring device, which operates according to the transit time measurement method and which is used for determining the fill level of a medium in a container, that emits measurement signals in the direction of the medium during a measurement cycle are reflected and received on a surface of the medium as useful echo signals or on a surface of an interference element as interference echo signals, that from the high-frequency total measurement signal, consisting of the superimposition of the transmitted measurement signals, the reflected useful echo signals and the interference echo signals , 1 a sequential scanning generates a low-frequency intermediate frequency signal that from the intermediate frequency signal at least one raw echo curve or digitized envelope curve, which is dependent on the transit time or the running distance, is determined that the interference echo signals in the raw echo curve e or the digitized envelope curve are determined and stored in a current static reference curve, that in the case of a modification of at least one process-technical condition in the container and / or a modification of at least one measurement-technical condition
  • This method makes it possible to react to the modifications of process conditions and the modifications of the measuring conditions of the measuring device and thereby to optimize the determination and measurement of the fill level of a medium in the container.
  • the following procedure is used for this purpose: A measuring signal is sent from a measuring device via a transmitting and receiving unit and is reflected on the surface of the medium as a useful echo signal and, for example, on the interference elements as an interference echo signal.
  • the total measurement signal is created by superimposing the transmitted measurement signal, the useful echo signal and, if applicable, the interference echo signals.
  • the low-frequency signal embfre ⁇ is generated from the total measuring signal by means of a signal sampling circuit.
  • a measuring signal is generated and transmitted, and a scanning signal with a somewhat lower pulse repetition frequency is generated or the scanning signal is generated in a phase-modulated manner with respect to the transmitted measuring signal.
  • the lower-frequency intermediate frequency signal is generated in that the total measurement signal and the sampling frequency signal are fed to a frequency mixer.
  • the lower-frequency intermediate frequency signal has the same profile as the overall measurement signal, but is stretched compared to the overall measurement signal by a time expansion factor which is equal to the quotient of the pulse repetition frequency of the measurement signal and the frequency difference between the two
  • Frequencies of the scanning signal and the measuring signal With a pulse repetition frequency of a few megahertz, a frequency difference of a few hertz and a microwave frequency of a few gigahertz, a frequency of the intermediate frequency signal of less than 100 kHz is generated.
  • an analog raw echo curve is generated, which corresponds to the analog intermediate frequency signal resulting from averaging over a few overall measurement signals. If digital values are used in the following process steps, a digitized envelope or envelope is determined from the analog intermediate frequency signal by rectification, optionally logarithming and digitizing the analog intermediate frequency.
  • a static reference curve is generated from the envelope curve in the empty container, the so-called empty echo curve or empty function, to which a certain offset is added to the amplitude values of the empty echo curve; alternatively, this offset from the Subtracted amplitude values of the envelope for further signal processing.
  • the static reference curve records particularly well the static or temporally stable interference echo signals from fixed interference elements, for example installations in the container. With the static reference curve, interference echo signals can thus be masked out from the envelope curve or the raw echo curve. If the measurement situation in the container or process area changes or, for example, the filter parameters of the measuring device are modified, the static reference curve must be adapted to the changed conditions. Since these changes or modifications to the process and measurement conditions have an influence on the overall measurement signal and correspondingly on the envelope, for example by changing the position or shape of the envelope and the useful echo signals or interference echo signals, these influences must also in. the static reference curve. Otherwise - as possible examples - the modified useful echo signal could be masked out from the unmodified static reference curve or a modified false echo signal could come to lie above the unmodified static reference curve and thus be regarded as a useful echo signal.
  • an evaluation curve is generated by a smoothing method from the raw echo curve or digitized envelope.
  • the evaluation curve is generated by a smoothing process, which always represents a mathematical filter function of the digitized envelope.
  • the smoothing is performed by using a filter function with a window function, e.g. a moving average with a certain window width.
  • these smoothing methods usually have the disadvantage that the curve shape is changed greatly and in particular the signal width of the echo signals is broadened, since the averaging width often has to be set very wide so that no artifacts are obtained.
  • the evaluation curve hides interference echo signals particularly well, which are statistical in nature and can arise, for example, from the filling of the tank, from stirring the medium and from turbulent medium surfaces.
  • Echo signals are formed by the evaluation line.
  • the evaluation curve forms a reference line for the evaluation or evaluation of the envelopes, which reacts to the modifications of the process-technical and measurement-technical conditions.
  • This requirement on the evaluation curve is achieved by smoothing with the Window filter function of the sliding minimum fulfilled.
  • the window filter function of the sliding minimum has the advantage over other window filter functions that the setting of the window width of the filtering does not have such a large impact. has the measurement result.
  • the evaluation curve predominantly shows the signal components caused by changes in the process conditions in the container.
  • Another additional variant of the solution according to the invention provides that the smoothing method is implemented by a mathematical filter function of the moving minimum with a subsequent filter function of the moving average with exponential factors. Due to the determination of the evaluation curve by the window filter function of the sliding minimum, jumps can occur in the generated evaluation curve, which are caused by the filtering of the sliding minimum
  • Measurement signal can be determined.
  • the static reference curve is generated periodically or event-controlled from a current empty echo curve, which is determined from the raw echo curve or the digitized envelope curve in the empty container.
  • the interference echo signals are determined in the static reference curve. It is therefore necessary to measure these interference echo signals in a first measurement in the empty container, so that on the whole
  • the interference echo signals can be determined and saved.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention provides that the static reference curve when the container is not empty in the area above the fill level of the medium is determined periodically or event-controlled from a current partial empty echo curve and in the area below the fill level of the medium * a static reference curve generated during previous measurement cycles is determined periodically or event-controlled, and that the current partial empty echo curve is represented at least by the area A of the raw echo curve or the digitized envelope curve from the transmission of the measurement signals to the reflection of the echo signal of the fill level of the medium. If the container is partially filled with the medium, only the partial empty echo curve of area A above the surface of the medium can be determined, since the measurement signal is usually completely on the surface of the medium is reflected and the interference elements below the fill level of the medium are hidden in the overall measurement signal.
  • a difference curve be generated and stored on the basis of a difference formation or correlation calculation between the evaluation curve and the static reference curve.
  • the judges are
  • Deviations or curve difference values of the curve points between the current evaluation curve and the current static reference curve are determined and stored.
  • the formation of a difference curve determines and stores the relationship between the temporally stable interference echo signals in the current measurement situation. If the current measurement situation changes due to modifications of process or measurement conditions, this change is determined by the current evaluation curve.
  • An expedient embodiment of the method according to the invention is that the process-technical condition involves a temporal change in the measurement situation in the container, that the static reference curve is matched to the current, temporal change in the measurement situation in the container and a current relative reference curve is determined. Due to the situation that the static reference curve, which represents only an instantaneous value of the measurement situation in the container at the time of the recording, is based on the changes over time
  • a relative reference curve is calculated that takes into account the changes in the measurement situation over time.
  • the current relative reference curve is formed from an addition of the evaluation curve and the stored, current difference curve or the stored difference curve from previous measurement cycles.
  • the relative reference curve is calculated from the stored difference curve or the stored difference values, which were determined currently or in a previous measurement cycle, and the current evaluation curve. Since the evaluation curve is recalculated in each measurement cycle and adapts to the measurement situation in the container, the relative reference curve reacts to changes in the measurement situation over time or modifications to the process conditions.
  • An expedient alternative exemplary embodiment of the method according to the invention consists in that the modification of the technical condition involves a change in the filter parameterization of the measuring device, and.
  • the static reference curve is generated independently of the current filter parameterization of the measuring device. If the filter parameters of the curve filters are changed, the curve shape or position of the filtered envelope curves or filtered raw echo curves no longer matches the static reference curve or limit curve generated in a previous measurement cycle. However, the static reference curve is made from an unfiltered
  • Envelope or unfiltered raw echo curve generated this is independent of the Eilterparametem. And can be processed in a later process step signal technology.
  • an advantageous embodiment of the solution according to the invention is that the independent reference curve is determined by filtering the static reference curve or the relative reference curve with the current parameter settings of a filter, with which the raw echo curve or the digitized envelope curve is also processed. Because the current envelope curve or the current raw echo curve and the static reference curve or relative reference curve are processed periodically or in an event-controlled manner using the same filter parameter, a modification of the filter parameters affects both in the same way.
  • a particularly advantageous development of the solution according to the invention proposes that the current static reference curve and the current difference curve are determined in the measurement cycle of the commissioning of the measuring device and are stored in a memory.
  • the curve values of the static reference curve and / or the difference curve stored in previous measuring cycles are used, if no modifications of the process-technical conditions compared to the previous measuring cycle have taken place.
  • the measurement cycle is continually processed anew, and the history values or curves of previous measurement cycles are supplemented or overwritten periodically or event-controlled. However, if there is no change in the measuring situation in the container If the comparison to the previous measurement cycle is carried out, the stored history values or curves of past measurement cycles of the static reference curve and the difference curve can be used; otherwise a new static reference curve and difference curve are generated.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the masking algorithm is carried out by forming a difference and / or calculating the correlation of the independent reference curve with the envelope curve or raw echo curve.
  • Various masking algorithms can be used to mask out the interference echo signals. Forming a difference or calculating correlation is a simple way of masking out the interference echo signals in the envelope curve or the raw echo curve, but other algorithms, such as e.g. Calculations of correction values are used in the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a measurement setup of the measuring device on a
  • Fig. 2 is a block diagram of the inventive method of the first
  • FIG. 3 shows a block diagram of the method according to the invention of a measuring cycle during operation of the measuring device
  • Fig. 4 is a diagram with a suppression of false echoes according to the methods of the prior art.
  • Fig. 5 is a diagram with a suppression of false echoes according to the inventive method.
  • FIG. 6 shows a diagram with an evaluation of the envelope curve by an evaluation curve according to the method according to the invention.
  • a measuring device 1 is mounted on a container 3 in a nozzle 12, which determines the fill level 6 of a medium 4 in the container 3 according to the transit time measuring method.
  • Interfering elements 7 are, for example, an agitator, a cooling tube coil and a limit level measuring device built into the container wall, but there are also other interfering elements 7, which are not explicitly shown in the drawing, which can influence the measurement.
  • the transmitting and receiving unit 2 is designed as a horn antenna, however, any known transmitting and receiving unit 2, such as planar antennas, rod antennas, parabolic mirror antennas, microwave conductors, sound transducers, and optical transmission and reception elements, can be used.
  • a fieldbus 10 For communication with remote measuring devices 1 or a control center, a fieldbus 10 is provided, which works according to the usual communication standards, such as Foundation Fieldbus, Profibus-PA, and is designed, for example, in a two-wire technology.
  • the supply of the measuring device 1 with energy can, in addition to the energy supply of the measuring device 1 via the fieldbus 10, take place by means of a separate supply line 11.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the method according to the invention in the commissioning mode.
  • This commissioning mode has the function of determining all reference values or reference curves LE (n) or TLE (n), statRef (n), Diff (n) and storing them in a memory 9.
  • a measurement signal MS (n) is emitted and on the surface 5 of the medium 4, the measurement signal Ms (n) is transmitted as a useful echo signal NES (n) and on the surface 8 of interference elements 7 as interference echo signals SES ( n) reflected.
  • a sequential sampling in the second method step generates a time-stretched intermediate frequency signal ZF (n) from the overall measurement signal, from a superimposition of measurement signal MS (n), useful echo signal NES (n) and interference echo signal SES (n).
  • a third method step S3 an averaged raw echo curve RE (n) or a rectified, digitized envelope curve HK (n) is determined from the time-stretched intermediate frequency signal ZF (n).
  • a smoothing method or a mathematical filter function such as the window function of the sliding minimum
  • an evaluation curve BK (n) is formed from the envelope curve HK (n) or the raw echo curve RE (n) and in a memory 9 saved.
  • a fifth method step S5 the empty echo curve LE (n ⁇ is determined in an empty container 3. If the container 3 is partially filled with a medium 4, only a partial empty echo curve TLE (n) can be used to cover the empty area of the container 3 to characterized to the surface 5 of the medium 4.
  • the empty echo curve LE (n) contains the static interference echo signals SES (n) from interference elements 7 which are located in the container 3.
  • a difference curve Diff (n) is generated by subtracting the stored static reference curve statRef (n) and the evaluation curve BK (n).
  • this difference curve Diff (n) the difference is determined and stored, which the static interference echo signals SES (n) to the evaluation curve BK (n) has. Since the evaluation curve BK (n) is newly determined in each measurement cycle Mzyk (n) from the envelope curve HK (n) or the raw echo curve RE (n) and this curve reacts to changes in the process conditions, one of the current evaluation curve BK ( n) dependent static reference curve statRef (n) created.
  • a time-stretched intermediate frequency signal ZF (n) is generated from the overall measurement signal GS (n), from which a digitized envelope curve HK ( n) or a raw echo curve RE (n) is determined.
  • a current evaluation curve BK (n) is determined and stored.
  • the empty echo curve LE (n) is stored as the static reference curve statRef (n) in a sixth method step S6a or a subrange of the static reference curve statRef (na) generated in a previous measuring cycle Mzyk (na) or in the commissioning mode is overwritten by the partial empty echo curve TLE (n).
  • An event that can trigger such an action of a new determination of a partial echo curve TLE (n) is, for example, a decreasing fill level of the medium, which was determined in previous measurements. If no new empty echo curve LE (n) is to be recorded, a static reference curve statRef (n-a) from previous measurement cycles Mzyk (n-a) is loaded from the memory 9 in the sixth method step S6b.
  • a relative reference curve relRef (n) is formed.
  • This relative reference curve combines the advantages of the evaluation curve BK (n) that the evaluation curve BK (n) reacts to temporal changes in the process-technical conditions in the container 3, with the advantage of the static reference curve statRef (n) that interference echo signals SES (n) from, for example, interference elements 7 can be determined in container 3 in this curve.
  • the changes in the metrological conditions such as the filter parameters, have an immediate effect on the relative reference curve relRef (n) and the envelope curve HK (n) or raw echo curve RE (n), both are processed or metrologically processed in the same way in a tenth process step S1 filtered with the same filter parameters.
  • the filtered, independent reference curve unRef (n) removes the interference echo signals SES (n) from the echo curve E (n).
  • IaFig ... 4 is a diagram with two envelopes HK (n). shown that after one out. known methods have been determined.
  • the time t or the distance x of the measurement signal in the container 3 is plotted on the abscissa axis, and the ordinate axis contains the amplitude value Amp of the envelope HK (n) of the total measurement signal GS (n).
  • the diagram shows two envelope curves HK (n): a first envelope curve HK (n-a) shows the measurement result of a previous measurement cycle 'Mzyk (n-a) and a second envelope curve HK (n), which is caused by changes in the process engineering conditions, e.g. Formation of the medium on the wall of the container 3 or the state before and after the container 3 is filled, an increase or an increase compared to the first envelope curve HK (n)
  • the diagram also shows two evaluation curves BK (n), which were determined from the respective envelope curve HK (n) using a mathematical filter function - the moving average gMean (n). It can be seen that the evaluation curve BK (n) is due to the increase in the envelope curve HK (n) and thus the
  • statRef (n-a) was generated in a previous measurement cycle Mzyk (n-a) from the envelope curve HK (n-a) and was saved. In the current
  • FIG. 5 shows a diagram with two envelope curves HK (n), which were determined by the method according to the invention.
  • the same envelope curves HK (n) and evaluation curves BK (n) of the moving average gMittel (n) were used as in FIG. 4 of the previous measurement cycle Mzyk (na) and the current measurement cycle Mzyk (n).
  • the independent reference curve unRef (n) the interference echo signal SES (n) is masked out in the second envelope curve HK 2 (n) in the method according to the invention.
  • the un- dependent reference curve unRef (n) adapts to the modification of the current evaluation curve BK (n) and thus reacts to changes in process engineering
  • the current evaluation curve BK (n) was determined by a mathematical. Moving minimum filter function generated.
  • the evaluation curve BK (n) has increased
  • the evaluation curves BK (n) and BK (na) have the advantage that the smoothing method according to the sliding minimum does not cause a signal broadening of the useful echo signals NES (n) or the interference echo signals SES (n) and a kind of baseline of the useful echo signals NES (n) or the interference echo signals SES (n).
  • FIG. 6 shows a diagram with a third envelope curve HK (n), which is evaluated according to the method according to the invention by means of the fifth evaluation curve BK (n).
  • The,. smoothed fifth weighting curve BK (n) was generated by a mathematical filter function of the moving minimum followed by filtering with a filter function of the moving average with exponential factors (gmeans (n)).
  • the evaluation curve BK (n) has the advantage over the evaluation curves BK (n) and BK (na) in FIG. 4 and FIG. 5, as already described, that the smoothing method does not broaden the usefulness of the signal after the sliding minimum.
  • Echo signals NES (n) or the interference echo signals SES (n) causes and forms a kind of baseline of the useful echo signals NES (n) or the interference echo signals SES (n).
  • Echo signals NES (n) or the interference echo signals SES (n) causes and forms a kind of baseline of the useful echo signals NES (n) or the interference echo signals SES (n).

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes und genaueres Verfahren zur Auswertung und Korrektur von den Gesamtmesssignalen (GS(n)) von Messgeräten (1) aufzuzeigen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung und Korrektur von Gesamtmesssignalen (GS(n)) eines Messgeräts (1), wobei Messsignale (MS(n)) in Richtung des Mediums (4) ausgesendet werden und an einer Oberfläche (5) des Mediums (4) als Nutz-Echosignale (NES(n)) oder an einer Oberfläche (8) eines Störelementes (7) als Stör-Echosignale (SES(n)) reflektiert und empfangen werden, wobei im Falle einer Modifikation zumindest einer prozess-technischen Bedingung im Behälter und/oder einer Modifikation zumindest einer messtechnischen Bedingung des Messgerätes (1) anhand einer aktuellen statischen Referenzkurve (statRef(n)) eine unabhängige Referenzkurve (unRef(n)) ermittelt wird, wobei die Stör-Echosignale (SES (n)) aus der Roh-Echokurve (RE(n)) anhand eines Ausblendalgorithmus, der die unabhängige Referenzkurve (unRef(n)) verwendet, ausgeblendet werden.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR AUSWERTUNG UND KORREKTUR VON MESSSIGNALEN EINES NACH DEM LAUFZEITVERFAHREN ARBEITENDEN FÜLLSTANDSMESSGERÄTS
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung und Korrektur von Gesamtmesssignalen eines Messgeräts, das nach dem Laufzeitmessverfahren arbeitet und das zur Ermittlung des Füllstands eines Mediums in einem Behälter eingesetzt wird.
[0002] Messgeräte werden häufig in der Automations- und Prozesssteuerungstechnik
eingesetzt, um eine Prozessvariable wie z.B. Durchfluss, Füllstand, Druck und
Temperatur oder eine andersartige physikalische und/oder chemische Prozessgröße in einem Prozessablauf zu ermitteln. Von der Anmelderin werden unter anderem
Messgeräte mit der Bezeichnung Micropilot oder Prosonic produziert und vertrieben, welche nach dem Laufzeit-Messverfahren arbeiten und dazu dienen, einen Füllstand eines Mediums in einem Behälter zu bestimmen und/oder zu überwachen. Bei der Laufzeit-Messmethode werden beispielsweise Ultraschallwellen über einen
Schallwandler ausgesendet, ferner werden Mikrowellen bzw. Radarwellen über eine Antenne ausgesendet oder an einem Wellenleiter, der in das Medium hineinragt, entlang geführt. Diese ausgesendeten Wellen werden an der Mediumsoberfläche reflektiert und nach der abstandsabhängigen Laufzeit des Signals als Nutz-Echosignale bzw. Nutzechowellen wieder empfangen. Aus der Laufzeit lässt sich mit Hilfe der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der jeweiligen ausgesendeten Wellen der Füllstand des Mediums in einem Behälter berechnen.
[0003] Die Laufzeit-Messmethode wird grundsätzlich in zwei Ermittlungsverfahren
aufgeteilt: Als erste Laufzeit-Messmethode ist die Zeitdifferenzmessung zu nennen, die die Dauer der Laufzeit eines ausgesandten hochfrequenten Impulssignals für eine zurückgelegte Wegstrecke ermittelt. Ein weiteres weit verbreitetes Ermittlungsverfahren ist die Bestimmung der Frequenzdifferenz des kontinuierlich ausgesendeten Hochfrequenzsignals, dessen Sendefrequenz beispielsweise mit der Zeit kontinuierlich verändert wird, zum reflektierten, empfangenen Hochfrequenzsignal (FMCW - Frequency Modulated Continuous Wave oder Dauerstrichverfahren). Im Weiteren wird nur noch auf das Impulslaufzeitverfahren Bezug genommen, jedoch ist das ..erfindungsgemäße Verfahren auf die anderen Laufzeitmessmethoden, wie z.B. FMCW, gleichfalls anwendbar.
[0004] Die ausgesendeten Messsignale bilden mit den empfangenen Nutz-Echosignalen ein Gesamtmesssignal, das gegebenenfalls unter realen Messbedingungen zusätzliche Stör- Echosignale beinhaltet. Diese Stör-Echosignale haben verschiedene Ursachen, wie z.B.:
Reflexionen an Einbauten im Behälter und dem Behälter selbst - Mehrwegeausbreitung (Retxoreflexionen) und Mehrmodenausbreitung
- Dispersion der ausgesendeten Wellen
- Schaum- und Ansatzbildung des Mediums
Befüll- und Entleervorgänge
- Reflektionseigenschaften des Mediums
- niedrige Dielektrizitätskonstante des Mediums
- Luftfeuchte im Behälter
- turbulente Mediumsoberflächen.
[0005] Nach heutigem Stand der Technik gibt es verschiedene Ansätze, diese Stör- Echosignale aus dem Gesamtmesssignal zu entfernen, da diese Stör-Echosignale die Auswertung und Bestimmung des Füllstandes erschweren können, indem sie beispielsweise das Nutzechosignal überdecken.
[0006] In der EP 1 069438 Al werden ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, die unabhängig von Störsignalen und im Speziellen unabhängig von Mehrfachreflexionen oder Mehrmodenausbreitung eine hochgenaue Füllstandsmessung ermöglichen. Es wird über eine spezielle Vorgehensweise bei bestimmten Füllstandswerten aus dem Unterschied des Amplitudenentfernungswerts und des Phasenentfernungswerts ein Korrekturwert ermittelt und abgespeichert. Zwischen zwei Korrekturwerten der bestimmten Füllstandswerte wird eine Interpolation der Werte vorgenommen. Durch diese Korrekturwerte kann ein beliebiger Füllstand unabhängig von Mehrfachreflexionen und Mehrmodenausbreitung hochgenau bestimmt werden.
[0007] Als ein weiterer Lösungsansatz wird in der Patentschrift DE 43 27 33 C2 ein
Verfahren zur Messung des Füllstands mit einem Laufzeitmessgerät beschrieben, bei dem die Störsignale mittels einer Subtraktion eines ermittelten Intensitätswertes, des ersten aufgetretenen Störsignals, vom Gesamtsignal korrigiert werden.
[0008] Des Weiteren wird in der WO 03/016835 Al ein Verfahren zur Auswertung von Messsignalen eines nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Messgerätes beschrieben, bei dem eine aktuell aufgenommene Messkurve mit Referenz-Signaldaten verglichen wird. Im Vergleich der Referenz-Signaldaten zu der aktuell aufgenommenen
Messkurve kann aus der zeitlichen Verschiebung der entsprechenden Stör- und Nutzsignale ein Korrekturf aktor ermittelt werden, mit dem der gesuchte Füllstand bei nicht vorhandenem oder auswertbarem Nutzsignal des Füllstandes ermittelt werden kann.
[0009] Die in den obigen Anmeldungen aufgezeigten Verfahren und Vorrichtungen zur
Beseitigung von Störsignalen aus dem Messsignal haben alle die Problematik, dass sie nicht auf die Veränderungen der Prozessbedingungen im Behälter, die das Messsignal beeinflussen, oder auf die Veränderungen der Messmethode und Messperformanz des Messgerätes reagieren können. [0010] In der europäischen Patentanmeldung EP 0 961 106 Al ist ein Füllstandsmessgerät zur kontinuierlichen Messung des Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter beschrieben. In dieser Patenanmeldung (Fig. 4 mit Beschreibung) werden solche Stör- Echosignale beispielsweise in einer Grenzkurve ermittelt und gespeichert. Diese Grenzkurve wird anhand einer Messung im leeren Behälter ermittelt und stellt folglich die sog. Leerechofunktion dar, zu der ein zusätzlicher, konstanter Offset der Amplitudenwerte hinzu gerechnet wird. Von der aktuellen Echofunktion werden im Ermittlungsverfahren des Füllstands nur die Werte verwendet, die oberhalb dieser
Grenzkurve zu liegen kommen. In der Beschreibung (Fig. 2 und 3) wird auch die Problematik aufgrund von prozesstechnischen Bedingungen, die bei einer Messung der Laufzeit von Wellen im Behälter auftreten, angesprochen. Zur Problemlösung wird in der Patentanmeldung vorgeschlagen, zusätzlich zu dem Füllstandsmessgerät vier Grenzwertschalter in verschiedenen Höhen des Behälters anzubringen, die eine Korrektur bzw. einen Abgleich der Grenzkurve auf die prozesstechnischen Veränderungen im Behälter ermöglichen. Diese Integration von Grenzwertschaltern hat die Nachteile, dass für den gesamten Messaufbau durch die zusätzlichen Grenzwertschalter erhöhte Kosten verursacht werden und dass durch die- Anbringung der Grenzwertschalter in der Behälterwand weitere Einbauten als Störelemente eingebracht werden, die das Messsignal durch reflektierte Stör-Echosignale beeinflussen können.
[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes und genaueres
Verfahren zur Auswertung und Korrektur von den Gesamtmesssignalen von
Messgeräten aufzuzeigen, das auf Veränderungen in der Messung reagiert.
[0012] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Auswertung und Korrektur von Gesamtmesssignalen eines Messgeräts, das nach dem Laufzeitmessverfahren arbeitet und das zur Ermittlung des Füllstands eines Mediums in einem Behälter eingesetzt wird, dass während eines Messzyklus' Messsignale in Richtung des Mediums ausgesendet werden und an einer Oberfläche des Mediums als Nutz- Echosignale oder an einer Oberfläche eines Störelementes als Stör-Echosignale reflektiert und empfangen werden, dass aus dem hochfrequenten Gesamtmesssignal, bestehend aus der Überlagerung der ausgesendeten Messsignale, den reflektierten Nutz-Echosignalen und den Stör-Echosignalen,1 durch eine sequentielle Abtastung ein niederfrequentes Zwischenfrequenzsignal erzeugt wird, dass aus dem Zwischenfre- quenzsignal zumindest eine von der Laufzeit oder der Laufstrecke abhängige Roh- Echokurve oder digitalisierte Hüllkurve ermittelt wird, dass die Stör-Echosignale in der Roh-Echokurve oder der digitalisierten Hüllkurve in einer aktuellen statischen Referenzkurve ermittelt und abgespeichert werden, dass im Falle einer Modifikation zumindest einer prozesstechnischen Bedingung im Behälter und/oder einer Modifikation zumindest einer messtechnischen Bedingung des Messgerätes anhand der aktuellen statischen Referenzkurve eine unabhängige Referenzkurve ermittelt wird, dass die Stör-Echosignale aus der Roh-Echokurve anhand eines Ausblendalgorithmus, der die unabhängige Referenzkurve verwendet, ausgeblendet werden. . . .
[0013] Durch dieses Verfahren ist es möglich, auf die Modifikationen von Prozessbedingungen und die Modifikationen der messtechnischen Bedingung des Messgerätes zu reagieren und dadurch die Ermittlung und Messung des Füllstands eines Mediums im Behälter zu optimieren. Hierzu wird folgende Vorgehensweise angewandt: Von einem Messgerät wird über eine Sende- und Empfangseinheit ein Messsignal ausgesendet und an der Oberfläche des Mediums als Nutz-Echosignal und beispielsweise an den Störelementen als Stör-Echosignal reflektiert. Das Gesamtmesssignal entsteht durch eine Überlagerung des ausgesendeten Messsignals, des Nutz-Echosignals und ggf. der Stör-Echosignale. Das niederfrequente Zwischenfre^ quenzsignal wird aus dem Gesamtmesssignal mittels einer Signalabtastschaltung erzeugt. Grundlegend wird bei diesem Abtastverfahren ein Messsignal erzeugt und ausgesandt, und ein Abtastsignal mit einer etwas geringeren Pulsrepetierfrequenz erzeugt oder das Abtastsignal gegenüber dem ausgesandten Messsignal phasenmoduliert erzeugt. Das niederfrequentere Zwischenfrequenzsignal wird dadurch - erzeugt, dass das Gesamtmesssignal und das Abtastfrequenzsignal auf einen Frequenzmischer geführt werden. Das niederfrequentere Zwischenfrequenzsignal hat den gleichen Verlauf wie das Gesamtmesssignal, ist gegenüber dem Gesamtmesssignal jedoch um einen Zeitdehnungsfaktor gestreckt, der gleich dem Quotienten aus der Pulsrepetierfrequenz des Messsignals und der Frequenzdifferenz der beiden
Frequenzen von Abtastsignal und des Messsignal ist. Bei einer Pulsrepetierfrequenz von einigen Megahertz, einer Frequenzdifferenz von wenigen Hertz und einer Mikrowellenfrequenz von einigen Gigahertz wird eine Frequenz des Zwischenfre- quenzsignals von kleiner als 100 kHz erzeugt.
[0014] Die Transformation des Gesamtmesssignals auf die Zwischenfrequenz hat den
Vorteil, dass verhältnismäßig langsamere und folglich kostengünstigere elektronische Bauteile zur Signalauswertung benutzt werden können. Für eine analoge Weiterverarbeitung wird eine analoge Roh-Echokurve erzeugt, die dem durch eine Mittelung üb er einige Gesamtmesssignale entstandenen, analogen Zwischenfrequenzsignal entspricht. Wird in den folgenden Verfahrensschritten mit digitalen Werten weiter gerechnet, wird aus dem analogen Zwischenfrequenzsignal durch eine Gleichrichtung, optional eine Logarithmierung und eine Digitalisierung der analogen Zwischenfrequenz eine digitalisierte Hüllkurve bzw. Einhüllende ermittelt. Aus der Hüllkurve im leeren Behälter, der sog. Leerechokurve oder Leerfunktion, wird eine statische Referenzkurve erzeugt, zu der ein bestimmter Offset zu den Amplitudenwerten der Leerechokurve hinzuaddiert wird; alternativ wird dieser Off set von den Amplitudenwerten der Hüllkurve für die weitere Signalverarbeitung subtrahiert. Die statische Referenzkurve erfasst besonders gut die statischen bzw. zeitlich stabilen Störechosignale von festen Störelementen, z.B. Einbauten im Behälter. Mit der statischen Referenzkurve können somit Stör-Echosignale aus der Hüllkurve oder der Roh- Echokurve ausgeblendet werden. Ändert sich die Messsituation im Behälter bzw. Prozessbereich oder werden beispielsweise die Filterparameter des Messgerätes modifiziert, so muss die statische Referenzkurve an die geänderten Bedingungen angepasst werden. Da diese Änderungen bzw. Modifikationen der prozesstechnischen und messtechnischen Bedingungen einen Einfluss auf das Gesamtmesssignal und entsprechend auf die Hüllkurve haben, indem sich beispielsweise die Lage oder die Form der Hüllkurve und der Nutz- Echosignale bzw. Stör-Echosignale verändert, müssen diese Einflüsse.auch in. der statischen Referenzkurve beräcksichtigt. werden.. Ansonsten könnte - als mögliche Beispiele - das modifizierte Nutz-Echosignal von der unmodi- fizierten statischen Referenzkurve ausgeblendet werden oder ein modifiziertes Stör- Echosignal könnte oberhalb der unmodifizierten statischen Referenzkurve zu liegen kommen und somit als Nutz-Echosignal angesehen werden.
[0015] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung schlägt vor, dass eine Bewertungskurve durch ein Glättungs verfahren aus der Roh-Echokurve oder digitalisierten Hüllkurve erzeugt wird. Die Bewertungskurve wird durch ein Glättungs- verfahren erzeugt, das immer eine mathematische Filterfunktion der digitalisierten Hüllkurve darstellt. Beispielsweise wird die Glättung durch den Einsatz einer Filterfunktion mit einer Fensterfunktion, z.B. ein gleitendes Mittel mit einer bestimmten Fensterbreite, bewirkt. Diese Glättungsverfahren haben jedoch meist den Nachteil, dass die Kurvenform stark verändert wird und im Besonderen die Signalbreite der Echosignale verbreitert wird, da die Mittelungsbreite oft sehr breit eingestellt werden muss, damit keine Artefakte erhalten werden. Die Bewertungskurve blendet besonders gut Störechosignale aus, die statistischer Natur sind und beispielsweise durch die Befüllung des Tankes, durch Umrühren des Mediums und durch turbulente Mediumsoberflächen entstehen können.
[0016] Eine sehr vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass das Glättungsverfahren durch eine mathematische Filterfunktion" des gleitenden Minimums realisiert wird. In diesem Verfahren ist es sehr wichtig, dass durch die Glättung der digitalisierten Hüllkurve die Signalbreite der Echosignale in der Bewertungskurve nicht verbreitert wird und nahezu eine Nulllinie bzw. Basislinie der
Echosignale durch die Bewertungslinie gebildet wird. Die Bewertungskurve bildet gewissermaßen eine Bezugslinie für die Auswertung bzw. Bewertung der Hüllkurven, die auf die Modifikationen der prozesstechnischen und messtechnischen Bedingungen reagiert. Diese Anforderung an die Bewertungskurve wird durch eine Glättung mit der Fenster-Filterfunktion des gleitenden Minimums erfüllt. Die Fenster-Filterfunktion des gleitenden Minimums hat gegenüber anderen Fenster-Filterfunktionen den Vorteil, dass die Einstellung der Fensterbreite der Filterung keine so großen Auswirkungen auf. das Messergebnis hat. Die Bewertungskurve zeigt vorherrschend die Signalanteile an, die durch Änderungen der Prozessbedingungen im Behälter bewirkt werden.
[0017] Eine weitere ergänzende Variante der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, dass wobei das Glättungsverfahren durch eine mathematische Filterfunktion des gleitenden Minimums mit einer daran anschließenden Filterfunktion des gleitenden Mittels mit exponentiellen Faktoren realisiert wird. Aufgrund der Ermittlung der Bewertungskurve durch die Fenster-Filterfunktion des gleitenden Minimums können Sprünge in der erzeugten Bewertungskurve entstehen, die durch die Filterung des gleitenden
-Minimums mit exponentiellen Faktoren vermieden werden. Diese Sprünge in der.Be-. wertungskurve werden durch die exponentiellen Faktoren in der Fenster-Filterfunktion vermieden, da diese für die Anwendung als Basislinie zur Ermittlung der Amplitudenwerte der Nutz-Echosignale nicht erwünscht sind. Vorteile durch diese stärke Glättung der Bewertungskurve ergeben sich z.B. besonders im Nahbereich der
Antenne, da dadurch die Nutz-Echosignale besser identifizierbar sind und sich allgemein durch diese Basislinie höhere Nutz-Echopegel der Echokurve des
Messsignals ermittelt werden können.
[0018] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung schlägt vor, dass die statische Referenzkurve aus einer aktuellen Leerechokurve, welche aus der Roh-Echokurve oder der digitalisierten Hüllkurve im leeren Behälter ermittelt wird, periodisch oder ereignisgesteuert erzeugt wird. In der statischen Referenzkurve werden die Stör-Echosignale ermittelt. Daher ist es notwendig, diese Stör-Echosignale in einer ersten Messung im leeren Behälter zu messen, damit auf der gesamten
Messstrecke bzw. Behälterhöhe die Stör-Echosignale ermittelt und abgespeichert werden können.
[0019] Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die statische Referenzkurve bei nicht leerem Behälter im Bereich oberhalb des Füllstands des Mediums aus einer aktuellen Teil-Leerechokurve periodisch oder ereignisgesteuert ermittelt wird und im Bereich unterhalb des Füllstands des'Mediums*aus- einer bei zurückliegenden Messzyklen erzeugten statischen Referenzkurve periodisch oder ereignisgesteuert ermittelt wird, und dass die aktuelle Teil-Leerechokurve zumindest durch den Bereich A der Roh-Echokurve oder der digitalisierten Hüllkurve vom Aussenden der Messsignale bis zur Reflexion des Echosignals des Füllstands des Mediums repräsentiert wird. Ist der Behälter teilweise gefüllt mit dem Medium, so kann nur die Teil-Leerechokurve des Bereichs A oberhalb der Mediumsoberfläche ermittelt werden, da das Messsignal meist vollständig an der Oberfläche des Mediums reflektiert wird und die Störelemente unterhalb des Füllstandes des Mediums in dem Gesamtmesssignal ausgeblendet sind.
[0020] Die gespeicherte statische Referenzkurve von zurückliegenden Messzyklen wird von den Kurvenwerten der Teil-Leerechokurve bis zum Nutzechosignal überschrieben. Infolgedessen ist die statische Referenzkurve in dem Bereich A oberhalb der Mediumsoberfläche der neuen Messsituation angepasst worden. Sinkt der Füllstand bzw. die Oberfläche des Mediums weiter, wird eine neue Teil-Echokurve erzeugt und die statische Referenzkurve so sukzessiv erneuert.
[0021] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird vorgeschlagen, dass anhand einer Differenzbildung oder Korrelationsberechnung zwischen der Bewertungskurve und der statischen Referenzkurve eine Differenzkurve erzeugt und abgespeichert, wird. In der Differenzkurve werden die Kuryenab-.
weichungen bzw. Kurvendifferenzwerte der Kurvenpunkte zwischen der aktuellen Bewertungskurve und der aktuellen statischen Referenzkurve ermittelt und gespeichert. Durch die Bildung einer Differenzkurve wird der Bezug zwischen den zeitlich stabilen Stör-Echosignalen bei der aktuellen Messsituation ermittelt und gespeichert. Ändert sich nun aufgrund von Modifikationen von prozesstechnischen oder messtechnischen Bedingungen die aktuelle Messsituation, wird diese Änderung durch die aktuelle Bewertungskurve ermittelt.
[0022] Ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es sich bei der prozesstechnischen Bedingung um eine zeitliche Änderung der Messsituation im Behälter handelt, dass die statische Referenzkurve auf die aktuelle, zeitliche Änderung der Messsituation im Behälter abgestimmt wird und eine aktuelle relative Referenzkurve ermittelt wird. Aufgrund der Situation, dass die statische Referenzkurve, die nur einen Augenblickswert der Messsituation im Behälter zum Zeitpunkt der Aufnahme darstellt, auf die zeitlichen Änderungen der
Messsituation nicht eingeht, wird eine relative Referenzkurve berechnet, die die zeitlichen Änderungen der Messsituation berücksichtigt.
[0023] Eine sehr vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass die aktuelle relative Referenzkurve aus einer Addition der Bewertungskurve und der abgespeicherten, aktuellen Differenzkurve oder der abgespeicherten Differenzkurve von zurückliegenden Messzyklen gebildet wird. Die relative Referenzkurve wird aus der gespeicherten Differenzkurve bzw. den gespeicherten Differenzwerten, die aktuell oder in einem vorhergehenden Messzyklus ermittelt wurden, und der aktuellen Bewertungskurve berechnet. Da die Bewertungskurve in jedem Messzyklus neu ermittelt wird und sich der Messsituation im Behälter anpasst, reagiert die relative Referenzkurve auf die zeitlichen Änderungen der Messsituation bzw. Modifikation der prozesstechnischen Bedingungen. [0024] Ein zweckmäßiges alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es sich bei der Modifikation der inesstechnischen Bedingung um eine Änderung der Filterparametrierung des Messgeräts handelt, und . dass durch die Berechnung der statischen Referenzkurve aus der ungefilterten Roh- Echokurve oder der ungefilterten, digitalisierten Hüllkurve die statische Referenzkurve unabhängig von der aktuellen Filterparametrierung des Messgerätes erzeugt wird. Wenn die Filterparameter der Kurvenfilter verändert werden, passt die Kurvenform oder Lage der gefilterten Hüllkurven bzw. gefilterten Roh-Echokurven nicht mehr zu der in einem zurückliegenden Messzyklus erzeugten statischen Referenzkurve bzw. Grenzkurve. Wird hingegen die statische Referenzkurve aus einer ungefilterten
Hüllkurve bzw. ungefilterten Roh-Echokurve erzeugt, so ist diese unabhängig von den Eilterparametem.und kann in einem späteren Verfahrensschritt signaltechniscbLweiter verarbeitet werden.
[0025] Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die unabhängige Referenzkurve durch eine Filterung der statischen Referenzkurve oder der relativen Referenzkurve mit den aktuellen Parametereinstellungen eines Filters, mit der auch die Roh-Echokurve oder die digitalisierte Hüllkurve verarbeitet wird, ermittelt wird. Dadurch dass die aktuelle Hüllkurve bzw. die aktuelle Roh- Echokurve und die statische Referenzkurve bzw. relative Referenzkurve periodisch oder ereignisgesteuert mit dem gleichen Filterparameter signaltechnisch verarbeitet werden, wirkt sich eine Modifikation der Filterparameter auf beide gleichermaßen aus.
[0026] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung schlägt vor, dass im Messzyklus der Inbetriebnahme des Messgerätes die aktuelle statische Referenzkurve und die aktuelle Differenzkurve ermittelt werden und in einem Speicher abgespeichert werden. Ih einem ersten Inbetriebnahme-Messzyklus werden die Vergangenheitswerte der statischen Referenzkurve und der Differenzkurve für
nachfolgende Messzyklen erzeugt und gespeichert. Bei diesem Messzyklus ist es von Vorteil, wenn die statische Referenzkurve im leeren Behälter ermittelt wird, wodurch die gesamte Leerechofunktion bzw. Leerechokurve ermittelt und abgespeichert werden kann.
[0027] Gemäß einer weiteren vorteilhaften- Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass während des Betriebs des Messgerätes auf die in zurückliegenden Messzyklen gespeicherten Kurvenwerte der statischen Referenzkurve und/oder der Differenzkurve zurückgegriffen wird, falls keine Modifikationen der prozesstechnischen Bedingungen im Vergleich zum zurückliegenden Messzyklus erfolgt sind. Der Messzyklus wird stetig neu abgearbeitet, und es werden periodisch oder ereignisgesteuert die Historienwerte bzw- -kurven zurückliegender Messzyklen ergänzt oder überschrieben. Ist hingegen keine Änderung der Messsituation im Behälter im Vergleich zum zurückliegenden Messzyklus erfolgt, so kann auf die gespeicherten Historienwerte bzw. -kurven zurückliegender Messzyklen der statischen Referenzkurve und der Differenzkurve zurückgegriffen werden; ansonsten werden eine neue statische Referenzkurve und Differenzkurve erzeugt.
[0028] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es, dass der Ausblendalgorithmus durch eine Differenzbildung und/oder Korrelationsberechnung der unabhängigen Referenzkurve mit der Hüllkurve oder Roh-Echokurve ausgeführt wird. Es sind verschiedene Ausblendalgorithmen zur Ausblendung der Stör-Echosignale einsetzbar. Eine Differenzbildung oder Korrelationsberechnung ist eine einfache Möglichkeit, die Stör-Echosignale in der Hüllkurve oder der Roh-Echokurve auszublenden, jedoch können auch weitere Algorithmen, wie z.B. Berechnungen von Korrekturwerten, in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz..kommen.
[0029]
[0030] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Zur Vereinfachung sind in den Zeichnungen identische Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen worden. Es zeigt:
[0031] Fig. 1 ein Ausfuhrungsbeispiel eines Messaufbaus des Messgerätes auf einem
Behälter mit einigen der möglichen Störeinflüsse sowie der entsprechenden digitalisierten Hüllkurve,
[0032] Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens des ersten
Messzyklus bei der Inbetriebnahme oder Initialisierung des Messgerätes,
[0033] Fig. 3 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens eines Messzyklus im Betrieb des Messgerätes,
[0034] Fig. 4 ein Diagramm mit einer Ausblendung von Störechos nach den Verfahren des Stands der Technik, und
[0035] Fig. 5 ein Diagramm mit einer Ausblendung von Störechos nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
[0036] Fig. 6 ein Diagramm mit einer Bewertung der Hüllkurve durch eine Bewertungskurve nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
[0037] In Fig. 1 ist auf einem Behälter 3 in einen Stutzen 12 ein Messgerät 1 montiert, das nach dem Laufzeit-Messverfahren den Füllstand 6 eines Mediums 4 im Behälter 3 ermittelt. Als Störelemente 7 sind in der Darstellung beispielsweise ein Rührwerk, eine Kühlrohrwendel und ein in die Behälterwand eingebautes Grenzstandmessgerät dargestellt, jedoch gibt es auch noch weitere, in der Zeichnung nicht explizit abgebildete Störelemente 7, die die Messung beeinflussen können. Eine der
Messsituation im Behälter 3 entsprechende Hüllkurve HK(n) ist proportional zu der Höhe des Behälters 3 dargestellt. Die abgebildete Hüllkurve HK(n) stellt die
Amplitude Amp des abgetasteten, ausgesendeten und reflektierten Messsignals MS (n) in Abhängigkeit von der Laufstrecke x bzw. der Laufzeit t dar. Die Störeinflüsse von Störelementen 7 im Behälter 3 und die Oberfläche 5 des Mediums 4 sind über Bezugslinien direkt dem entsprechenden Nutz-Echosignal NES(n) und den entsprechenden Stör-Echosignalen SES(n ) in der Hüllkurve HK(n) zugeordnet, so dass man das Ursache-Wirkungs-Prinzip auf einen Blick erfassen kann. Die Sende- und Empfangseinheit 2 ist als eine Hornantenne ausgestaltet, jedoch kann jede bekannte Sende- und Empfangseinheit 2, wie z.B. Planarantennen, Stabantennen, Parabolspiegelantennen, Mikrowellenleiter, Schallwandler, sowie optische Sende- und Empfangselemente, eingesetzt werden. Zur Kommunikation mit entfernten Messgeräten 1 oder einer Leitstelle ist ein Feldbus 10 vorgesehen, der nach den üblichen Kommunikationsstandards, wie z.B. Foundation Fieldbus, Profibus-PA, arbeitet und beispielsweise in einer Zweileitertechnik.ausgestaltet.ist. Die Versorgung„des Messgeräts 1 mit Energie kann, zusätzlich zur Energieversorgung des Messgeräts 1 über den Feldbus 10, mittels einer separaten Versorgungsleitung 11 erfolgen.
In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens im Inbetriebnahmemodus gezeigt. Dieser Inbetriebnahmemodus hat die Funktion, alle Referenz werte oder Referenzkurven LE(n) oder TLE(n), statRef(n), Diff(n) zu ermitteln und in einem Speicher 9 abzulegen. In einem ersten Verfahrensschritt Sl wird ein Messsignal MS(n) ausgesendet und an der Oberfläche 5 des Mediums 4 wird das Messsignal Ms(n) als Nutz-Echosignal NES (n) und an der Oberfläche 8 von Störelementen 7 als Stör-Echosignale SES(n) reflektiert. Durch eine sequentielle Abtastung in dem zweiten Verfahrensschritt wird aus dem Gesamtmesssignal, aus einer Überlagerung von Messsignal MS(n), Nutz-Echosignal NES(n) und Stör- Echosignal SES(n), ein zeitgedehntes Zwischenfrequenzsignal ZF(n) erzeugt. Aus dem zeitgedehnten Zwischen- frequenzsignal ZF(n) wird in einem dritten Verfahrensschritt S3 eine gemittelte Roh- Echokurve RE(n) oder eine gleichgerichtete, digitalisierte Hüllkurve HK(n) ermittelt. Durch ein Glättungsverfahren bzw. eine mathematische Filterfunktion, wie z.B. die Fensterfunktion des gleitenden Minimums, wird in einem vierten Verfahrenschritt S4 aus der Hüllkurve HK(n) oder der Roh-Echokurve RE(n) eine Bewertungskurve BK(n) gebildet und in einem Speicher 9 abgespeichert. In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird in einem leeren Behälter 3 die Leerechokurve LE(n^ ermittelt. Ist der -Behälter 3 teilweise mit einem Medium 4 gefüllt, kann nur eine Teil-Leerechokurve TLE(n), die den leeren Bereich des Behälters 3 bis zur Oberfläche 5 des Mediums 4 charakterisiert, aufgenommen werden. Die Leerechokurve LE(n) enthält die statischen Stör- Echosignale SES(n) von Störelementen 7, die sich im Behälter 3 befinden. Diese Leerechokurve LE(n) oder Teil-Leerechokurve TLE(n) mit den enthaltenen Störechosignalen SES(n) werden in dem sechsten Verfahrensschritt S6a in einer statischen Referenzkurve statRef(n) für spätere Messzyklen und weitere Verfahrensschritte abge- speichert. In einem achten Verfahrensschritt S8a wird durch eine Subtraktion der gespeicherten statischen Referenzkurve statRef(n) und der Bewertungskurve BK(n) eine Differenzkurve Diff(n) erzeugt. In dieser Differenzkurve Diff(n) wird die Differenz be stimmt und gespeichert, die die statischen Stör-Echosignale SES(n) zur Bewertungskurve BK(n) besitzt. Da die Bewertungskurve BK(n) in jedem Messzyklus Mzyk(n) neu aus der Hüllkurve HK(n) oder der Roh-Echokurve RE(n) ermittelt wird und diese Kurve auf Änderungen der Prozessbedingungen reagiert, wird eine von der aktuellen Bewertungskurve BK(n) abhängige statische Referenzkurve statRef(n) geschaffen.
In Fig 3. ist ein weiteres Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens im
Betrieb des Messgerätes 1 gezeigt. Wie schon zuvor in der Beschreibung zu Fig. 2 beschrieben, wirdin den-ersten bis dritten Verfahrensschritt Sl, S2, S3 aus.dem Gesamt- messsignal GS(n) ein zeitgedehntes Zwischenfrequenzsignal ZF(n) erzeugt, aus welchem eine digitalisierte Hüllkurve HK(n) oder eine Roh-Echokurve RE(n) bestimmt wird. In einem weiteren vierten Verfahrensschritt S6 wird eine aktuelle Bewertungskurve BK(n) bestimmt und abgespeichert. Wird in einem fünften Verfah- rensschiitt S5 ereignisgesteuert oder periodisch eine neue Leerechokurve LE(n) oder eine Teil-Leerechokurve TLE(n) ermittelt, so wird in einem sechsten Verfahrensschritt S6a die Leerechokurve LE(n) als statische Referenzkurve statRef(n) gespeichert oder ein Teilbereich von der in einem zurückliegenden Messzyklus Mzyk(n-a) oder im In- betriebnahmemodus erzeugten statischen Referenzkurve statRef(n-a) durch die Teil- Leerechokurve TLE(n) überschrieben. Ein Ereignis, das eine solche Aktion einer neuen Ermittlung einer Teil-Echokurve TLE(n) auslösen kann, ist beispielsweise ein abnehmender Füllstand des Mediums, der in zurückliegenden Messungen ermittelt wurde. Soll keine neue Leerechokurve LE(n) aufgenommen werden, wird in dem sechsten Verfahrensschritt S6b eine statische Referenzkurve statRef(n-a) von zurückliegenden Messzyklen Mzyk(n-a) aus dem Speicher 9 geladen. Sind in diesem
Messzyklus Mzyk(n) im Gegensatz zum zurückliegenden Messzyklus Mzyk(n) bei der Ermittlung der Bewertungskurve BK(n) die Glättungsparameter, wie z.B. Fensterbreite der digitalen Filterung, bzw. die mathematischen Filterfunktionen geändert worden, muss in einem achten Verfahrensschritt S8a, wie zuvor in der Beschreibung zu Fig. 2 dargestellt, eine aktuelle Differenzkurve Diff(n) ermittelt werden. Ansonsten kann in einem achten Verfahrensschritt S8b auf die gespeicherte Differenzkurve Diff(n-a) von zurückliegenden Messzyklen Mzyk(n-a) zurückgegriffen werden. In einem neunten Verfahrensschritt S9 des Messzyklus Mzyk(n) wird durch die Addition der aktuellen Differenzkurve Diff(n) oder der Differenzkurve Diff(n-a) von zurückliegenden
Messzyklen Mzyk(n) mit der aktuellen Bewertungskurve Bk(n) dieses Messzyklus' eine relative Referenzkurve relRef(n) gebildet. Diese relative Referenzkurve vereint die Vorteile der Bewertungskurve BK(n), dass die Bewertungskurve BK(n) auf zeitliche Änderungen der prozesstechnischen Bedingungen im Behälter 3 reagiert, mit dem Vorteil der statischen Referenzkurve statRef(n), dass Stör-Echosignale SES(n) von beispielsweise Störelementen 7 im Behälter 3 in dieser Kurve ermittelt werden. Damit die Änderungen der messtechnischen Bedingungen, wie z.B. der Filterparameter, sich gleich auf die relative Referenzkurve relRef (n) und die Hüllkurve HK(n) oder Roh-Echokurve RE(n) auswirken, werden in einem zehnten Verfahrensschritt SlO beide messtechnisch gleich verarbeitet bzw. mit den gleichen Filterparametern gefiltert. In einem letzten bzw. elften Verfahrenschritt Sil werden mit der gefilterten, unabhängigen Referenzkurve unRef(n) die Stör-Echosignale SES (n) aus der Echokurve E(n) entfernt.
[0040], IaFig...4 istein Diagramm mitzwei Hüllkurven HK(n). gezeigt, die nach einem aus. dem Stand der Technik bekanntem Verfahren ermittelt wurden. Auf der Abszissenachse ist die zurückgelegte Zeit t oder der zurückgelegte Weg x des Messsignals im Behälter 3 aufgetragen, und die Ordinatenachse enthält den Amplitudenwert Amp der Hüllkurve HK(n) des Gesamtmesssignals GS(n). In dem Diagramm sind zwei Hüllkurven HK(n) dargestellt: eine erste Hüllkurve HK (n-a) zeigt das Messergebnis eines zurückliegenden Messzyklus' Mzyk(n-a) und eine zweite Hüllkurve HK (n), die durch Änderungen der prozesstechnischen Bedingungen, wie z.B. Ansatzbildung des Mediums an der Wand des Behälters 3 oder dem Zustand vor und nach der Befüllung des Behälters 3, gegenüber der ersten Hüllkurve HK (n) einen Anstieg bzw.
Gradienten 13 aufweist. In dem Diagramm sind des Weiteren zwei Bewertungskurven BK(n) zu sehen, die mit einer mathematischen Filterfunktion - dem gleitenden Mittel gMittel(n) - aus der jeweiligen Hüllkurve HK(n) ermittelt wurden. Es ist zu sehen, dass die Bewertungskurve BK (n) auf den Anstieg der Hüllkurve HK (n) und somit die
Änderungen der prozesstechnischen Bedingungen reagiert. Die statische Referenzkurve statRef(n-a) ist in einem zurückliegenden Messzyklus Mzyk(n-a) aus der Hüllkurve HK (n-a) erzeugt worden und wurde abgespeichert. Im aktuellen
Messzyklus Mzyk(n) steigt die Hüllkurve HK (n) leicht an, wodurch das Stör- Echosignal SES(n) in der Hüllkurve HK (n) über der gespeicherten, statischen Referenzkurve' statRef(n) bzw.~Ausblendkurve liegt und nicht mehr ausgeblendetwird:
[0041] In Fig. 5 ist ein Diagramm mit zwei Hüllkurven HK(n) gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt wurden. Zur Verdeutlichung des Unterschieds der beiden Verfahren wurden die gleichen Hüllkurven HK(n) und Bewertungskurven BK(n) des gleitenden Mittels gMittel(n) wie in Fig. 4 des zurückliegenden Messzyklus Mzyk(n-a) und des aktuellen Messzyklus Mzyk(n) verwendet. Durch die Ermittlung der unabhängigen Referenzkurve unRef (n) wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren das Stör-Echosignal SES(n) in der zweiten Hüllkurve HK 2 (n) ausgeblendet. Die un- abhängige Referenzkurve unRef(n) passt sich der Modifikation der aktuellen Bewertungskurve BK (n) an und reagiert somit auf Änderungen von prozesstechnischen Be-
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dingungen. Die aktuelle Bewertungskurve BK (n) wurde durch eine mathematische . Filterfunktion des gleitenden Minimums erzeugt. Die Bewertungskurve BK (n) hat zu
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den Bewertungskurven BK (n) und BK (n-a) den Vorteil, dass das Glättungsverfahren nach dem gleitenden Minimum keine Signalverbreiterung der Nutz-Echosignale NES(n) oder der Stör-Echosignale SES(n) hervorruft und eine Art Basislinie der Nutz- Echosignale NES(n) oder der Stör-Echosignale SES(n) bildet.
[0042] In Fig. 6 ist ein Diagramm mit einer dritten Hüllkurven HK (n) gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels der fünften Bewertungskurve BK (n) bewertet wird. In diesem Diagramm wurde im Gegensatz zu den Diagrammen in Fig. 4 .und Fig. 5 ist ein. weiteres Beispieteiner Bewertungskurve B K(n) dargestellt. Die,. geglättete fünfte Bewertungskurve BK (n) wurde durch eine mathematische Filterfunktion des gleitenden Minimums mit einer anschließenden Filterung mit einer Filterfunktion des gleitenden Mittels mit exponentiellen Faktoren (gMittel (n)) erzeugt. Die Bewertungskurve BK (n) hat zu den Bewertungskurven BK (n) und BK (n-a) in der Fig. 4 und der Fig. 5, wie schon zuvor beschrieben, den Vorteil, dass das Glättungsverfahren nach dem gleitenden Minimum keine Signalverbreiterung der Nutz- Echosignale NES(n) oder der Stör-Echosignale SES(n) hervorruft und eine Art Basislinie der Nutz-Echosignale NES(n) oder der Stör-Echosignale SES(n) bildet. Jedoch kann es bei der Ermittlung der Bewertungskurve BK (n) nach dem Verfahren
4
des gleitenden Minimums gMin(n) zu Sprüngen Step in der Bewertungskurve BK (n)
4 kommen, die durch eine anschließende zweite Filterung mit einer Filterfunktion des gleitenden Mittels mit exponentiellen Faktoren gMittel (n) aus der Bewertungskurve BK (n) herausgefiltert werden. Die somit entstandene fünfte Bewertungskurve BK (n)
4 5 weist durch diese zweite Filterung keine Sprünge Step im Kurvenverlauf mehr auf, was diese für eine Anwendung zur Ermittlung der Amplitudenwerte Amp aus der
Hüllkurve HK (n) qualifiziert.
[0043] Bezugszeichenliste
1. Messgerät
2. Sende- und Empfangseinheit bzw. Antenne
3. Behälter
4. Medium
5. Oberfläche
6. Füllstand
7. Störelement
8. Oberfläche
9. Speicher 10. Feldbus
11. Versorgungsleitung
12. Stutzen
13. Abstieg bzw. Gradient
[0044] S 1 erster Verfabrensschritt
[0045] S2 zweiter Verfahrensschritt
[0046] S3 dritter Verfahrensschritt
[0047] S4 vierter Verfahrensschritt
[0048] S5 fünfter Verfahrensschritt
[0049] S6a, S6b sechster Verfahrensschritt
[0050] S7 siebter Verfahrensschritt
- [0051] S8a, S8b achter Verfahrensschritt
[0052] S9 neunter Verfahrensschritt
[0053] SlO zehnter Verfahrensschritt
[0054] Sil elfter Verfahrensschritt
[0055] Mzyk(n) aktueller Messzyklus
[0056] Mzyk(n-a) zurückliegender Messzyklus
[0057] GS(n) Gesamtmesssignal
[0058] MS(n) Messsignal
[0059] NES(n) Nutz-Echosignal
[0060] SES(n) Stör-Echosignal
[0061] ZF(n) Zwischenfrequenzsignal
[0062] RE(n) Roh-Echokurve
[0063] E(n) Echokurve
[0064] HK(n) digitaUsierte Hüllkurve
[0065] HK (n-a) erste Hüllkurve
[0066] HK (n) zweite Hüllkurve bzw. aktuelle Hüllkurve
[0067] HK3(n) dritte Hüllkurve
[0068] BK(n) Bewertungskurve bzw. aktuelle Bewertungskurve
[0069] BK (n-a) erste Bewertungskurve
[0070] BK (n) zweite Bewertungskurve
2
[0071] BK (n-a) dritte Bewertungskurve
[0072] BK (n) vierte Bewertungskurve
[0073] BK (n) fünfte Bewertungskurve
[0074] Step Sprung
[0075] statRef(n) aktuelle statische Referenzkurve
[0076] statRef(n-a) statische Referenzkurve von zurückliegenden Messzyklen
[0077] relRef(n) relative Referenzkurve [0078] unRef(n) unabhängige Referenzkurve
[0079] Diff(n) Differenzkurve
[0080] Diff(n-a) Differenzkurve von zurückliegenden Messzyklen .
[0081] LE(n) Leerechokurve
[0082] TLE(n) Teil-Leerechokurve
[0083] gMittel(n) gleitendes Mittel
[0084] gMittel (n) gleitendes Mittel mit exponentiellen Faktoren
[0085] gMin(n) gleitendes Minimum
[0086] Amp Amplitude, Amplitudenwert
[0087] x Laufweg
[0088] t Laufzeit
[0089] ABereich oberhalb des Füllstandes des Mediums
[0090] B Bereich unterhalb des Füllstandes des Mediums

Claims

Ansprüche
[0001] 1. Verfahren zur Auswertung und Korrektur von Gesamtmesssignalen (GS(n)) eines Messgeräts (1), das nach dem Laufzeitmessverfahren arbeitet und das zur Ermittlung des kontinuierlichen Füllstands (6) eines Mediums (4) in einem Behälter (3) eingesetzt wird, wobei während eines Messzyklus' (Mzyk(n)) Messsignale (MS(n)) in Richtung des Mediums (4) ausgesendet werden und an einer Oberfläche (5) des Mediums (4) als Nutz-Echosignale (NES (n)) oder an einer Oberfläche (8) eines Störelementes (7) als Stör-Echosignale (SES(n)) reflektiert und empfangen werden, wobei aus dem hochfrequenten Gesamtmesssignal (GS(n)), bestehend aus der Überlagerung der ausgesendeten
Messsignale (MS(n)), der reflektierten Nutz-Echosignale (NES(n)) und der Stör- Echosignale (SES (n)), durch eine sequentielle" Abtastung ein niederfrequentes Zwischenfrequenzsignal (ZF(n)) erzeugt wird, wobei aus dem Zwischenfre- quenzsignal (ZF(n)) zumindest eine von der Laufzeit (t) oder der Laufstrecke (x) abhängige Roh-Echokurve (RE(n)) oder digitalisierte Hüllkurve (HK(n)) ermittelt wird, -wobei die Stör-Echosignale (SES(n)) in der Roh-Echokurve (RE(n)) oder der digitalisierten Hüllkurve (HK(n)) in einer aktuellen statischen Referenzkurve (statRef(n)) ermittelt und abgespeichert werden, wobei im Falle einer Modifikation zumindest einer prozesstechnischen Bedingung im Behälter und/oder einer Modifikation zumindest einer messtechnischen Bedingung des Messgerätes (1) anhand der aktuellen statischen Referenzkurve (statRef(n)) eine unabhängige Referenzkurve (unRef (n)) ermittelt wird, und wobei die Stör- Echosignale (SES(n)) aus der Roh-Echokurve (RE(n)) anhand eines Ausblendalgorithmus, der die unabhängige Referenzkurve (unRef(n)) verwendet, ausgeblendet werden.
[0002] 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Bewertungskurve (BK(n)) durch ein
Glättungsverfahren aus der Roh-Echokurve (RE(n)) oder digitalisierten
Hüllkurve (HK(n)) erzeugt wird.
[0003] 3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Glättungsverfahren durch eine mathematische Filterfunktion des gleitenden Minimums (gMin(n)) realisiert wird.
[0004] 4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Glättungsverfahren durch eine mathematische Filterfunktion des gleitenden Minimums (gMin(n)) mit einer daran anschließenden Filterfunktion des gleitenden Mittels mit exponentiellen Faktoren (gMittel (n)) realisiert wird.
[0005] 5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die statische Referenzkurve (statRef(n)) aus einer aktuellen Leerechokurve (LE(n)), welche aus der Roh-Echokurve (RE(n)) oder der digitalisierten Hüllkurve (HK(n)) im leeren Behälter (3) ermittelt wird, periodisch oder ereignisgesteuert erzeugt wird.
[0006] 6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die statische Referenzkurve (statRef(n)) bei nicht leerern Behälter (3) im Bereich A oberhalb des Füllstands (6) des Mediums (4) aus einer aktuellen Teil-Leerechokurve (TLE(n)) periodisch oder ereignisgesteuert ermittelt wird und im Bereich (B) unterhalb des Füllstands (6) des Mediums (4) aus einer bei zurückliegenden Messzyklen erzeugten statischen Referenzkurve (statRef(n-a)) periodisch oder ereignisgesteuert ermittelt wird, und wobei die aktuelle Teil-Leerechokurve (TLE(n)) zumindest durch den Bereich (A) der Roh-Echokurve (RE(n)) oder der digitalisierten Hüllkurve (HK(n)) vom Aussenden der Messsignale (MS (n)) bis zur Reflexion des Nutz- Echosignals (NES(n)) repräsentiert wird.
[0007] 7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei anhand.einer Differenzbildung oder
Korrelationsberechnung zwischen der Bewertungskurve (BK(n)) und der statischen Referenzkurve (statRef (n)) eine Differenzkurve (Diff(n)) erzeugt und abgespeichert wird.
[0008] 8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Modifikation der prozesstechnischen Bedingung um eine zeitliche Änderung der Messsituation im
Behälter (3) handelt, und wobei die statische Referenzkurve (statRef(n)) auf die aktuelle, zeitliche Änderung der Messsituation im Behälter (3) abgestimmt und eine aktuelle relative Referenzkurve (relRef(n)) ermittelt wird.
[0009] 9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, wobei die aktuelle relative Referenzkurve
(relRef(n)) aus einer Addition der Bewertungskurve (BK(n)) und der abgespeicherten, aktuellen Differenzkurve (Diff(n)) oder der abgespeicherten Differenzkurve Diff (n-a) von zurückliegenden Messzyklen Mzyk(n-a) gebildet wird.
[0010] 10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Modifikation der messtechnischen Bedingung um eine Änderung der Filterparametrierung des
Messgeräts (1) handelt, und wobei durch die Berechnung der statischen Referenzkurve (satRef(n)) aus der ungefilterten Roh-Echokurve (RE(n)) oder der ungefilterten, digitalisierten Hüllkurve (HK(n)) die statische Referenzkurve
(statRef(n)) unabhängig von der aktuellen Filterparametrierung des Messgerätes (1) erzeugt wird.
[0011] 11. Verfahren nach Anspruch 1, 8 oder 10, wobei die unabhängige Referenzkurve (unRef(n)) durch eine Filterung der statischen Referenzkurve
(statRef(n)) oder der relativen Referenzkurve (relRef(n)) mit den aktuellen Parametereinstellungen eines Filters, mit der auch die Roh-Echokurve (RE(n)) oder die digitalisierte Hüllkurve (HK(n)) verarbeitet wird, ermittelt wird.
[0012] 12. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, wobei im Messzyklus (Mzyk(n)) der Inbetriebnahme des Messgerätes (1) die aktuelle statische Referenzkurve (statRef(n)) und die aktuelle Differenzkurve (Diff(n)) ermittelt und in einem Speicher (9) abgespeichert werden.
[0013] 13. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, wobei während des Betriebs des
Messgerätes (1) auf die in zurückliegenden Messzyklen gespeicherten
Kurvenwerte der statischen Referenzkurve (statRef(n-a)) und/oder der Differenzkurve (Diff(n-a)) zurückgegriffen wird, falls keine Modifikationen der prozesstechnischen und/oder messtechnischen Bedingungen im Vergleich zum zurückliegenden Messzyklus (Mzyk(n-a)) erfolgt sind.
[0014] 14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ausblendalgorithmus durch eine Differenzbildung und Korrelationsberechnung der unabhängigen Referenzkurve (unRef(n)) mit der Hüllkurve (HK(n)) oder Roh-Echokurve (RE(n)) ausgeführt wird..
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