WO2010040580A1 - Mit mikrowellen arbeitendes füllstandsmessgerät - Google Patents

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WO2010040580A1
WO2010040580A1 PCT/EP2009/060404 EP2009060404W WO2010040580A1 WO 2010040580 A1 WO2010040580 A1 WO 2010040580A1 EP 2009060404 W EP2009060404 W EP 2009060404W WO 2010040580 A1 WO2010040580 A1 WO 2010040580A1
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WO
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antenna
antennas
receiving
transmitting
signals
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/060404
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter KLÖFER
Winfried Mayer
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg
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Publication date
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Priority to US13/122,749 priority patent/US8884632B2/en
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a working according to the transit time Füilstandsmess réelle for level measurement of in-container products, sent with the signal paths on different signal microwave signals into the container and their associated on the
  • Such non-contact meters are used in a variety of industries, e.g. in the processing industry, in chemistry or in the food industry.
  • the level gauge is mounted above the medium and its antenna aligned with the contents.
  • the frequency of the received echo signal therefore has a frequency difference which differs from the instantaneous frequency which the transmission signal has at the time of reception Microwave signal and its echo signal depends.
  • 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.
  • the amplitudes of the spectral lines of the frequency spectrum obtained by Fourier transformation correspond to the echo amplitudes. This Fourier spectrum therefore represents the echo function in this case,
  • At least one useful echo is determined from the echo function, which corresponds to the reflection of the transmission signal at the product surface. From the duration of the useful echo results in a known propagation speed of the microwaves directly the distance that the microwaves (your way from the measuring instrument to the full product surface and back again) Based on the installation height of the fullness measuring instrument above the container, the required level can be calculated directly
  • a Fuilstandsmessgerat can be equipped with several arranged at different locations on the product antennas that are switched individually, for example, arranged in the field electronic switches
  • the use of multiple switchable via electronic switch antennas is less expensive, but has the Disadvantage that this usually directly to the antenna in the field arranged switches must be supplied with energy This is not only expensive, but is esp in applications in which for reasons of explosion protection special security must be complied with a security risk
  • the echo signals of the individual transmission lobes are recorded and, for example, the transmission signals are transmitted in a plurality of transmission lobes with different orientation Based on the known orientation of the different emission lobes obtained additional information, based on which the echoes contained in all echo signals can be determined much more accurate and reliable Examples thereof are described in EP 1 431 724 A1 There is described among other things, the useful echo on the basis of the amplitudes of Whereas the amplitude of the useful echo is equal in all echo signals in terms of angle, the storechos in the different echo signals have different amplitudes due to the different alignment of the associated transmitting lobes
  • the invention consists in a working with microwaves on the runtime principle Fullstandsmessgerat for Fulistands horr of in-container products, with
  • the plurality of frequency-selective elements each having one of the different useful frequencies, in particular bandpass fifters, - In the over the antennas and the frequency-selective elements for each of the different micro Wehensignaie and its echo signal is a uniquely assigned signal path pretending that this Mikrowellensigna! sent to the container and its back to the antenna array reflected echo signal and the meter electronics is supplied, and
  • a device provided in the measuring device electronics, which assigns the consecutively incoming echo signals to the associated signal path.
  • the invention consists in a level gauge in which
  • one of the antennas is a transmitting antenna serving to transmit the different microwave signals into the container
  • the other antennas are receiving antennas, which serve to reflected by reflections in the container back to the antenna array echo signals of the different
  • Receive antenna received signal received to filter the useful frequency having echo signal out
  • the device assigns the successively transmitted from the antenna assembly to the meter electronics echo signals of the receiving antenna from which they were received.
  • the invention consists in a level gauge in which
  • One of the antennas is a receiving antenna, which serves to receive the reflections reflected in the container back to the antenna arrangement echo signals of the different microwave signals,
  • the remaining antennas are transmitting antennas which serve to send one of the different microwave signals into the container,
  • each transmitting antenna a for a frequency-selective element permeable to the different useful frequencies, in particular a band-pass filter, which serves to filter out from the microwave signals generated by the microwave generator that which is transmitted in the measurement mode via the respective transmitting antenna, and
  • the device assigns the successively transmitted from the antenna array to the meter electronics echo signals of the respective transmitting antenna, from which the associated MikroweJIensignale has been sent.
  • the invention consists in a level measuring device in which
  • the antennas are transmitting and receiving antennas which serve to transmit the different microwave signals into the container and to receive their echosigna reflected back to the antenna arrangement by reflections in the container,
  • each transmitting and receiving antenna for one of the different useful frequencies permeable frequency-selective element, esp.
  • a bandpass filter is assigned, which serves to from the from
  • Microwave generator generated the antenna array supplied microwave signals to filter out the one and the transmitting and receiving antenna, which via this
  • Transmitting and receiving antenna is sent, and which serves to filter out of the received from this transmitting and receiving antenna received signal, the associated this useful frequency having echo signal, and
  • the device assigns the successively transmitted from the antenna array to the meter electronics echo signals of the transmitting and receiving antenna over which the associated microwave signal was sent and its echo signal was received.
  • the measuring device electronics are connected to the antenna arrangement exclusively via a single waveguide,
  • the measuring device electronics are connected to the antenna arrangement via a transmitting conductor, via which the transmitting antennas are fed with the different microwave signals, and the measuring device electronics are connected to the antenna arrangement via a receiving waveguide via which the echo signals are transmitted from the antenna arrangement to the measuring device electronics.
  • the receiving antennas are arranged in a group spatially adjacent to each other, and
  • the transmitting antenna is spatially located outside the group.
  • the transmitting antennas are arranged in a group spatially adjacent to one another, and
  • the receiving antenna is spatially located outside of the group.
  • the receiving antennas surround the transmitting antenna spatially,
  • the transmitting antenna is aligned with the contents in the container
  • the receiving antennas each have an orientation which is inclined with respect to the orientation of the transmitting antenna, and the receiving areas of the individual receiving antennas which are predetermined by the orientations of the receiving antennas and which are covered by the respective receiving antenna partially overlap.
  • the transmitting antennas surround the receiving antenna spatially
  • the receiving antenna is aligned with the contents in the container
  • the transmitting antennas each have an orientation which is inclined with respect to the orientation of the receiving antenna
  • Transmission areas of the individual transmission antennas are at least partially in the reception area of the reception antenna and partly overlap.
  • the fill level measuring devices according to the invention have the advantage that, due to the arrangement of the antennas in the antenna arrangement, their integration into the transmitting antenna a! S
  • Receiving antenna or as transmitting and receiving antenna and the frequency-selective elements for each of the different microwave signals and the echo signal is a unique defined exclusively by passive components signal path is clearly specified.
  • the passive components do not require any power supply. Electronic switches or other active power supply requiring components are therefore no longer needed.
  • the assignment of the obtained measurement results to the individual signal paths is thus automatically given over the useful frequency of both the respective transmitted microwave signal and the associated echo signal.
  • the individual echo signals arrive one after the other in the measuring device electronics and can there be processed and evaluated separately in knowledge of the associated signal path in one and the same signal processing.
  • FIG. 1 shows a filling level measuring device according to the invention with a measuring device electronics and a frequency-selective antenna arrangement connected thereto via a single micro-conductor and having a transmitting antenna and a plurality of receiving antennas;
  • Fig. 2 shows an inventive level measuring device with a
  • Fig. 3 shows an inventive level measuring device in which the
  • Antenna arrangement comprises a plurality of transmitting and receiving antennas
  • FIG. 4 shows a fill level measuring device according to the invention with a measuring device electronics and a frequency-selective one connected thereto via a single microwave conductor Antenna arrangement comprising a receiving antenna and a plurality of transmitting antennas, and
  • Fig. 5 shows a erfuldonneudge Fulistandsmessgerat with a meter electronics and connected thereto via a transmitting conductor and a receiving conductor frequency-selective antenna arrangement with a receiving antenna and a plurality of transmitting antennas
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a first variant of the filling level measuring device according to the invention
  • the level gauge 1 is a working with microwaves on the transit time principle Fulistandsmessgerat, eg an FMCW radar level gauge or a pulse radar Fulistandsmessgerat and is used for level measurement of contained in containers 3 filling 5. It includes a Messgeratelektronik 7, which has a microwave generator 9, the successive generation of at least two different useful frequencies f m , f n having
  • Mikroweilensignalen SM S N is microwave generators 9, as can be used in level gauges are known from the prior art.
  • the generation of the different useful frequencies f m , f n having microwave signals S M , S N can be effected for example by a corresponding control of digitally controllable electronic tuning elements of the microwave generator 9, in modern microwave generators 9, such.
  • B in direct digital synthesizers (DDS) or voltage-controlled oscillators (VCO), are provided regularly anyway.
  • the Nutzfrequenzeingna then takes place for example via a varactor used in a resonant circuit of a transmission oscillator.
  • a synthesizer structure may be used in the transmit oscillator, and the pay frequency modifier may be made by changing values of an adjustable frequency divider.
  • a direct digital synthesizer with variable output frequency can be used, or the useful frequencies can be effected by the targeted adjustment of the operating points of active components of a transmission oscillator
  • meter electronics 7 To the meter electronics 7 according to the invention is a frequency-selective passive
  • the antenna arrangement 11 has a number of antennas which serve to successively transmit the different microwave signals S M , S N into the container 3, and to receive the echo signals E M , E N to which they are reflected back to the antenna arrangement 11
  • the antenna arrangement illustrated in FIG For this purpose, 11a comprises a transmitting antenna 13, which serves to transmit the different microwave signals SM, S N into the container 1, and a plurality of receiving antennas 15, 17, which serve to return the echo signals E M , E N of the different reflected back to the antenna arrangement 11a To receive microwave signals S M , S N.
  • the antenna arrangements 11 have a plurality of each one of the different wanted frequencies f m, f n permeable frequency selective Eiemente F M, FN, in particular, band pass filter, at.
  • the essence of the invention is that in the antenna assembly 11 via the antennas and the frequency-selective elements F Ml F N for each of the different microwave signals S M , S N and its echo signal E M , EN a uniquely assigned signal path is given over this Microwave signal S M , S N sent into the container 3 and the antenna array 11 back reflected echo signal E M , EN received and the meter electronics 7 is supplied.
  • this frequency selectivity of the antenna arrangement 11 an unambiguous assignment of the consecutively transmitted microwave signals SM, S N and their associated successively in the memory is obtained via the different useful frequencies f m , f n
  • Meter electronics 7 incoming echo signals E M , EN given to the associated signal path.
  • each receiving antenna 15, 17 has a frequency-selective element F M , F N , änsb which is permeable to one of the different useful frequencies f m , f n .
  • a band-pass filter is connected downstream, which serves to filter out the echo signal Ey, E N having this useful frequency f m , f n , from the received signals received by the respective receiving antenna 15, 17.
  • the microwave generator 9 successively generates two different microwave signals S M , S N , which are transmitted via the transmitting antenna 13.
  • two receiving antennas 15, 17 are provided accordingly. From the reception signal of the reception antenna 15, the frequency-selective element F M connected downstream of the reception antenna 15 is filtered out for the echo signal E M associated with the micro-presence signal S M. From the received signal of the receiving antenna 17, the frequency response to the receiving antenna 17 downstream frequency selective element F M to Mikroweilensignai S N associated echo signal E N is filtered out.
  • the measuring device electronics 7 comprises a device 21 which assigns the incoming echo signals E M , E N based on their different useful frequencies f m , f n to the respective receiving antennas 15, 17 or to the signal path extending over these receiving antennas 15, 17.
  • the device 21 comprises, for example, a memory connected to a signal processor 23, in which this assignment is stored.
  • the microwave generator 9 Since the microwave generator 9 successively generates the individual different microwave signals S M , S N , and these are sent successively, the useful frequencies f m , f n of the echo signals E M , E N need not be measured. As long as the microwave generator 9 generates the micro dimming signal S M , the receiving antennas 15, 17 exclusively receive its echo signal EM. The pertinent echo signal E M reflected back by reflection in the container 3 to the antenna arrangement 11a is indeed of both Reception antennas 15, 17 received, but this can happen only for its useful frequency f m permeable to the receiving antenna 15 downstream frequency-selective element F M.
  • the individual successive incoming echo signals E M , E N from the signal processing are used to determine the filling level 23 processed by, for example, based on the echo signals E M , EN an echo function is derived, which reproduces the received Signaiamplitude as a function of Signalzeitaufzeit
  • the known from the prior art both Pulse Radar Fullstandsmessgerate and FMCW Radar Fullstandsmessgerat be used
  • the invention Fullstandsmessgerat in this case has the advantage that the relevant for the transit time determination of the respective echo signal E M , E N sent sent sent sent.
  • Microwave signal S M , S N in the meter electronics 7 via the microwave generator 9 of the signal processing 23 is always time correct available
  • the measuring device electron 7 is connected to the antenna arrangement 11 exclusively via the single waveguide 19. This is via a transmitting-receiving separation 25, eg a circulator or a directional coupler, both to the transmitting antenna
  • FIG. 2 shows a second variant of the inventive Fullstandsmessgerats in contrast to the variant shown in Figure 1, the Messgeratelektronik 7 here via two microwave conductors, namely a transmitting conductor 27 and a receiving conductor 29 to the antenna assembly 1 1 b connected.
  • the transmission conductor 27 leads from the microwave generator 9 of the measuring device electronics 7 to the transmitting antenna 13.
  • the transmitting antenna 13 is fed with the microwave signals S M> S N via them.
  • the echo signals E M , E N filtered out of the received signals of the receiving antennas 15, 17 are fed to the measuring device electronics 7.
  • all receiving antennas 15, 17 are connected to the second Empfangsieiter 29, which in turn is connected to the meter electronics 7.
  • the Sendieiter 27 and the receiving conductor 29 permanent connections that unlike electronic switches cause no change and / or impairment of signal transmission.
  • no transmitting / receiving separation 25 is required in the antenna arrangement 1 1b shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a third variant of the level gauge according to the invention, which has the measuring device electronics 7 already explained with reference to FIGS. 1 and 2 and a frequency-selective passive antenna arrangement 11c connected thereto.
  • the antenna arrangement 11c has transmission and reception
  • Receiving antennas 31, 33, 35 ie each of the antennas serves both as a transmitting antenna and as a receiving antenna.
  • Each of these transmit and receive antennas 31, 33, 35 is each assigned a frequency-selective element F M , F N , F L which is permeable to one of the different useful frequencies f m , f n ,,, and which respectively serves for this purpose from the different successive microweighing generators 9 generated the antenna array 11 c supplied microwave signals SM; SN; SL, the respective useful frequency f m , f n , f ⁇ having microwave signal S M ; S N ; S L out, which is then sent in each case exclusively via the associated transmitting and receiving antenna 31, 33 and 35 in the container 3.
  • the respective frequency-selective element F M , F N , F L is used, from the recorded with the respective transmitting and receiving antenna 31, 33, 35 received signal, the associated this useful frequency f m , f n . f ⁇ having echo signal E M ; E N ; To filter out e l .
  • the Mikroweliengenerator 9 generates three different microwave signals SM; SN; SL- cause the frequency-selective elements F M , F N , F L that the microwave signal S M is sent exclusively via the transmitting and receiving antenna 31 and filtered out of the received signal exclusively the associated echo signal E M and to
  • the antenna arrangement 11c is also connected exclusively via the single microwave conductor 19 to the measuring device electronics 7, via which the antenna arrangement 11c is supplied with the microwave signals S M , S N , SL, and via which the echo signals E M , E N , E L associated with the received signals of the transmitting and receiving antennas 31, 33, 35 are supplied to the measuring device electronics 7 become
  • the microwave conductor 19 is connected in parallel via the transmitting and receiving separation 25 to the three frequency-selective elements F M , F N , F L , which in turn are connected to the transmission elements assigned to the respective element F M , F N , F L. and receiving antenna 31, 33, 35 are connected
  • FIGS. 4 and 5 show two further full-range measuring devices according to the invention, each having a frequency-selective antenna arrangement 1 1d, 11e connected to the measuring device electronics 7 in contrast to the exemplary embodiments described above, these antenna arrangements 11d, 11e have only one receiving antenna 37 and several transmitting antennas 39, 41
  • Each of the transmitting antennas 39, 41 serves to transmit one of the different micro-woke signals S M , S N into the container 3, and the receiving antenna 37 serves for this purpose the echo signals E M reflected back by reflections in the container 3 to the antenna arrangement 11d, 11e
  • E N of the different microwave signals S M , S N to receive each transmit antenna 39, 41 is one for one of the different useful frequencies f m , f n permeable frequency-selective element F M , F N , esp a bandpass filter, upstream, which serves from the micro-wave signals S M , S N d generated by the microwave generator 9 To filter out as that is sent in Messbet ⁇ eb on the respective transmit
  • the measuring device electronics 7 can either be connected via a single microwave conductor 19 to the antenna arrangement 11d, as shown in FIG. 4, via which the antenna arrangement 11d is supplied with the different micro-cavity signals SM, S N , and via which the associated antenna arrangement 11 d received echo signals e M> e N of Messgeratelektronik are supplied to 7 in the case of the microwave conductor 19 is connected analogous to that shown in Figure 1 example, via the transmitter-receiver separation 25 to the transmitting antennas 39, 41 and to the receiving antenna 37, the frequency selective elements F M , F N are in this case respectively between the transmitting-receiving separation 25 and the respective transmitting antenna 39, 41 are arranged
  • the measuring device electronics 7 analogous to the exemplary embodiment shown in Figure 2 via a transmission line 27 and a receiving line 29 to be connected to antenna array 11e
  • the transmission line 27 is here in the antenna assembly 11e via the frequency-selective element FM to the transmitting antenna 41 connected and connected via the frequency-selective element F N to the transmitting antenna 39 Due to the upstream frequency-selective elements F M , F N sends the transmitting antenna 41 exclusively the microwave signal S M and the transmitting antenna 39th only the microwave signal! S N. Since the microwave generator 9 successively generates the different microwave signals S M , S N , either one or the other transmitting antenna 39, 41 transmits.
  • the respective currently transmitted microwave signal S M , S N , S L and the associated echo signal E Mt E N , E L are each in pairs at the associated level-dependent run time offset in time to each other in the meter electronics 7 are available, so that the succession of the different measurement quantities obtained by the respective antenna arrangement signal paths, esp.
  • the associated dependent of the signal delay time echo functions of one and the same signal processing 23 can be determined sequentially.
  • the different shegnalwege on which the microwave signals S M , S N , S 1 are sent and associated echo signals E M , E N , E L are received by the positioning of the individual antennas of the antenna assemblies 11 a, 11 b, 11 c, 11 d, 11 e, the Alignment and their use as a transmitting antenna, as a receiving antenna or as a transmitting and receiving antenna within wide limits predetermined.
  • the individual signal paths predetermined by the respective antenna arrangement 11a, 11b, 11c, 11d, 11e via the frequency-selective elements F M , F N , F L are shown by arrows.
  • the antennas of the respective antenna arrangement 11a, 11b, 11c, 11d, 11e can be arranged, for example, next to each other in a row. In the embodiment shown in FIG. 3, this results in parallel orientation of the individual transmitting and receiving antennas 31, 33, 35 on the medium 5 via each of the individual transmitting and receiving antennas 31, 33, 35 respectively the current level at the location of the respective Transmitting and receiving antenna 31, 33, 35.
  • the measuring locations at which filling levels are measured in the course of a multi-point measurement are shown by the marked signal paths, which lead from one of the transmitting antennas 13, 39, 41 to one of the receiving antennas 15, 17, 37.
  • antenna arrangements such as the arrangement 11 b of FIG. 2 are selected in which a plurality of receiving antennas 15, 17 are arranged in a group spatially adjacent to one another, and a transmitting antenna 13 is arranged spatially outside the group, or antenna arrangements, such as the arrangements 11d, 11e are selected in which a plurality of transmitting antennas 39, 41 are arranged in a group spatially adjacent to each other, and a receiving antenna 31 is arranged outside the group.
  • the Individual antennas are preferably aligned depending on their position relative to each other such that the signal efficiency on the individual signal paths is maximaf.
  • Antenna arrangements such as the antenna arrangement 11a of FIG. 1, are preferably selected for carrying out the multi-lobe measurement described above, in which a plurality of receive antennas 15, 17 spatially surround a single transmit antenna 13.
  • the transmitting antenna 13 positioned in the center of the antenna arrangement 11a is preferably aligned directly with the filling material 5 in the container, and the receiving antennas 15, 17 each have an orientation which is inclined relative to the orientation of the transmitting antenna 13 and which is selected such that the light emitted through the Ausrächtitch the receiving antennas 15, 17 predetermined by the respective receiving antenna 15, 17 covered receiving areas at least partially cover the transmission range of the transmitting antenna 13 and the reception areas of the individual receiving antennas 15, 17 partially overlap.
  • an antenna arrangement 11e shown in FIG. 4 with respect to the signal paths, in which the receiving antenna 37 positioned in the center of the antenna arrangement 11d is spatially surrounded by a plurality of transmitting antennas 39, 41.
  • the receiving antenna 37 is preferably aligned directly with the filling material 5, and the transmitting antennas 39, 41 each have an orientation which is inclined relative to the orientation of the receiving antenna 37 and which is selected such that the directions defined by the dimensions of the transmitting antennas 39, 41 Transmission areas of the transmission antennas 39, 41 partially overlap and at least partially lie in the reception area of the reception antenna 37.

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Abstract

Es ist ein mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät zur Füllstandsmessung von in Behältern (3) befindlichen Füllgütern (5) beschrieben, mit dem auf mehreren unterschiedlichen Signalpfaden Mikrowellensignale (SM, SN, SL) in den Behälter (3) gesendet und deren zugehörigen Echosignale (EM, EN, EL) aufgenommen werden können und die auf den unterschiediichen Signalpfaden gewonnenen Messergebnisse getrennt voneinander ausgewertet werden können, mit einer Messgerätelektronik (7), mit einem MikrowelIengenerator (9) zur sukzessiven Erzeugung von unterschiedliche Nutzfrequenzen (fm, fn, f|) aufweisenden Mikrowellensignalen (SM, SN, SL), und einer daran angeschlossenen frequenzselektiven passiven Antennenanordnung (11a, 11 b, 11c, 11d, 11e), die mehrere Antennen aufweist, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mäkrowellensignale (SM, SN, SL) nacheinander in den Behälter (3) zu senden, und deren zur Antennenanordnung (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) zurück reflektierten Echosignale (EM, EN, EL) zu empfangen, die mehrere jeweils für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (fm, fn, fl) durchlässige frequenzselektive Elemente (FM, FN, FL), insb. Bandpassfilter, aufweist, in der über die Antennen und die frequenzselektiven Elemente (FM, FN, FL) für jedes der unterschiedlichen Mikrowellensignale (SM, SN, SL) und dessen Echosignal (EM, EN, EL) ein eindeutig zugeordneter Signalweg vorgeben ist, über den dieses Mäkrowellensignal in den Behälter (3) gesendet und dessen zur Antennenanordnung (SM, SN, SL) zurück reflektiertes Echosignal (EM, EN, EL) empfangen und der Messgerätelektronik (7) zugeführt wird, und einer in der Messgerätelektronik (7) vorgesehenen Vorrichtung (21), die die nacheinander eingehenden Echosignale (EM, EN) dem zugehörigen Signalweg zuordnet.

Description

Mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmessgerät
Die Erfindung betrifft ein nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füilstandsmessgerät zur Füllstandsmessung von in Behältern befindlichen Füllgütern, mit dem auf unterschiedlichen Signalwegen Mikrowellensignale in den Behälter gesendet und deren zugehörige an der
Füllgutoberfiäche reflektierten Echosignale nach einer vom Füllstand abhängigen Laufzeit wieder empfangen werden und anhand von deren Laufzeiten die Füllstände bestimmt werden.
Derartige berührungslos arbeitende Messgeräte werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, z.B. in der verarbeitenden Industrie, in der Chemie oder in der Lebensmittelindustrie.
Typischer Weise wird das Füllstandsmessgerät oberhalb des Füllguts montiert und dessen Antenne auf das Füllgut ausgerichtet.
Zur Bestimmung der Laufzeiten können alle bekannten Verfahren angewendet werden, die es ermöglichen, verhältnismäßig kurze Entfernungen mittels reflektierter Mikrowellen zu messen. Die bekanntesten Beispiele sind das Pulsradar und das frequenzmodulierte Dauerstrichradar (FMCW- Radar).
Beim Puisradar werden periodisch kurze Mikrowellen-Sendeimpulse gesendet, die von der Füllgutoberfläche reflektiert und nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen werden. Es wird anhand des empfangenen Signals eine Echofunktion abgeleitet, die die empfangene Signalamplitude als Funktion der Zeit wiedergibt. Jeder Wert dieser Echofunktion entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand von der Antenne reflektierten Echos.
Beim FMCW-Verfahren wird kontinuierlich ein Mikrowellensignal gesendet, das periodisch linear 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 Mikrowellensignals und dessen 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 Fouriertransformation gewonnenen Frequenzspektrums den Echoamplituden. Dieses Fourierspektrum stellt daher in diesem Fall die Echofunktion dar,
Aus der Echofunktion wird mindestens ein Nutzecho bestimmt, das der Reflexion des Sendesignals an der Füllgutoberfläche entspricht. Aus der Laufzeit des Nutzechos ergibt sich bei einer bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowellen unmittelbar die Wegstrecke die die Mikrowellen auf (hrem Weg vom Messgerat zur Fullgutoberflache und zurück durchlaufen Anhand der Einbauhohe des Fullstandsmessgerats über dem Behalter lasst sich hieraus unmittelbar der gesuchte Füllstand berechnen
Es gibt jedoch eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen diese Form der Fulistandsmessung unzureichend ist
Ein Beispiel hierfür sind Fullstandsmessungen in Lagerbehaltern für Schuttguter Schuttguter bilden in der Regel einen Schuttkegel aus Die oben genannte klassische Fulistandsmessung liefert hier zwar die Fullhohe in einem bestimmten durch die Antennenposition und deren Ausrichtung vorgegebenen Bereich des Schuttkegels, eine genauere Bestimmung des Fullgutvolumens ist hierdurch jedoch nicht erzielbar In diesen Fallen werden heute regelmäßig so genannte Mehrpunktmessungen ausgeführt Dabei werden mehrere Fulistandsmessgerate nebeneinander über dem Füllgut angeordnet und die Füllstände in den einzelnen von den jeweiligen Messgeraten erfassten Bereichen im Behalter bestimmt Der Einsatz mehrere Fulistandsmessgerate ist in der
Regel sehr teuer und aufwendig Alternativ hierzu kann ein Fuilstandsmessgerat mit mehreren an unterschiedlichen Orten über dem Füllgut angeordneten Antennen ausgestattet werden, die beispielsweise über im Feld angeordnete elektronische Schalter einzeln zugeschaltet werden Die Verwendung mehrerer über elektronische Schalter zuschaltbarer Antennen ist demgegenüber zwar kostengünstiger, weist jedoch den Nachteil auf, dass diese in der Regel unmittelbar an der Antenne im Feld angeordneten Schalter mit Energie versorgt werden müssen Dies ist nicht nur aufwendig, sondern stellt insb in Anwendungen in denen aus Gründen des Explosionsschutzes besondere Sicherheitsvorkehrungen eingehalten werden müssen ein Sicherheitsrisiko dar
Ein weiteres Beispiel sind Anwendungen bei denen im Behalter Storer, wie z B Ruhrwerke oder andere Einbauten, vorhanden sind, an denen die gesendeten Mikrowellensignale ebenfalls reflektiert werden In diesem Fall enthalt das mit dem Fuilstandsmessgerat aufgenommene Echosignal, sowohl das gesuchte auf eine Reflektion an der Fullgutoberflache zurück zufuhrende Nutzecho als auch auf Reflektionen an den Storern zurück zu fuhrende Storechos Dementsprechend ist es sehr schwierig oder unter Umstanden sogar unmöglich, anhand des Echosignals das gesuchte Nutzecho und damit den zu messenden Füllstand zu ermitteln Zur Überwindung dieses Problems werden häufig so genannte Mehrkeulenmessungen ausgeführt Dabei werden die Mikrowellensignale in mehreren Sendekeulen mit unterschiedlicher Ausrichtung in den Behalter gesendet Die Sendekeuien werden dabei beispielsweise derart ausgerichtet, dass jede Sendekeule das Fuligut erreicht Es werden die Echosignale der einzelnen Sendekeulen aufgenommen und anhand der bekannten Ausrichtung der unterschiedlichen Sendekeulen zusätzliche Informationen gewonnen, anhand derer das in allen Echosignalen enthaltene Nutzecho sehr viel genauer und zuverlässiger bestimmt werden kann Beispiele hierzu sind in der EP 1 431 724 A1 beschrieben Dort ist unter anderem beschrieben, das Nutzecho anhand der Amplituden der einzelnen Echosignale zu ermittein Wahrend die Amplitude des Nutzechos in allen Echosignalen winkeikorπgiert überall gleich ist, weisen die Storechos in den unterschiedlichen Echosignalen aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung der zugehörigen Sendekeulen unterschiedliche Amplituden auf
Sowohl bei der Mehrpunktmessung ais auch bei der Mehrkeulenmessung ist es erforderlich Mikrowellensignalen auf unterschiedlichen Signalwegen in den Behalter hinein zu senden und deren Echosignale getrennt voneinander auszuwerten
Hierzu können mehrere parallel betriebene Sende- und/oder Empfangsanordnungen und/ oder elektronische Schalter eingesetzt werden in der DE 10 2004 034 429 ist ein Beispiel hierzu beschrieben, das in der Automobilindustne als Abstandssensor eingesetzt wird Dort ist ein Mikroweliengenerator über einen Schalter nacheinander an unterschiedliche Sendeantennen angeschlossen und an jede der Empfangsantennen ist ein separater Empfangszweig angeschlossen, über den das von der jeweiligen Empfangsantenne aufgenommene Echosignal aufgenommen und einer Signalverarbeitung zugeführt wird Die Zuordnung der einzelnen Messsignale zu den einzelnen Signalwegen erfolgt hier über die jeweiligen Schalterstellungen und die separaten Empfangszwesge
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein mit Mikrowellen nach dem Laufzeitpnnzip arbeitendes Fullstandsmessgerat anzugeben, mit dem auf mehreren unterschiedlichen Signalwegen Mikrowellensignale in den Behalter gesendet und deren zugehörigen Echosignale aufgenommen werden können und die auf den unterschiedlichen Signalpfaden gewonnenen Messergebnisse getrennt voneinander ausgewertet werden können
Hierzu besteht die Erfindung in einem mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Fullstandsmessgerat zur Fulistandsmessung von in Behaltern befindlichen Füllgütern, mit
- einer Messgeratelektronik mit einem Mikrowellengenerator zur sukzessiven Erzeugung von unterschiedliche Nutzfrequenzen aufweisenden Mikroweilensignalen, und
- einer daran angeschlossenen frequenzselektiven passiven Antennenanordnung,
- die mehrere Antennen aufweist, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale nacheinander in den Behalter zu senden, und deren zur Antennenanordnung zurück reflektierten Echosignale zu empfangen, -- die mehrere jeweils für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen durchlassige frequenzselektive Elemente, insb Bandpassfifter, aufweist, - in der über die Antennen und die frequenzselektiven Elemente für jedes der unterschiedlichen MikroweHensignaie und dessen Echosignal ein eindeutig zugeordneter Signalweg vorgeben ist, über den dieses Mikrowellensigna! in den Behälter gesendet und dessen zur Antennenanordnung zurück reflektiertes Echosignal empfangen und der Messgerätelektronik zugeführt wird, und
- einer in der Messgerätelθktronik vorgesehenen Vorrichtung, die die nacheinander eingehenden Echosignale dem zugehörigen Signalweg zuordnet.
Gemäß einer ersten Variante besteht die Erfindung in einem Füllstandsmessgerät, bei dem
- eine der Antennen eine Sendeantenne ist, die dazu dient, die unterschiedlichen Mikrowellensignale in den Behälter zu senden,
- die übrigen Antennen Empfangsantennen sind, die dazu dienen, die durch Reflektionen im Behälter zur Antennenanordnung zurück reflektierten Echosignale der unterschiedlichen
Mikrowellensignale zu empfangen, - in der Antennenanordnung jeder Empfangsantenne ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen durchiässiges frequenzselektives Element, insb. ein Bandpassfilter, nachgeschaltet ist, das dazu dient, aus dem von der jeweiligen
Empfangsantenne aufgenommenen Empfangssignal das diese Nutzfrequenz aufweisende Echosignal heraus zu filtern, und
- die Vorrichtung die sukzessive von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragenen Echosignale der Empfangsantenne zuordnet, von der sie empfangen wurden.
Gemäß einer zweiten Variante besteht die Erfindung in einem Füllstandsmessgerät, bei dem
- eine der Antennen eine Empfangsantenne ist, die dazu dient, die durch Reflektionen im Behälter zur Antennenanordnung zurück reflektierten Echosignale der unterschiedlichen Mikrowellensignale zu empfangen,
- die übrigen Antennen Sendeantennen sind, die dazu dienen, jeweils eines der unterschiedlichen Mikrowellensignale in den Behälter zu senden,
- in der Antennenanordnuπg jeder Sendeantenne ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen durchlässiges frequenzselektives Element, insb. ein Bandpassfilter, vorgeschaltet ist, das dazu dient, aus den von dem Mikrowellengenerator erzeugten Mikrowellensignalen dasjenige herauszufiltern, dass im Messbetrieb über die jeweilige Sendeantenne gesendet wird, und
- die Vorrichtung die sukzessive von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragenen Echosignale der jeweiligen Sendeantenne zuordnet, von der das zugehörige MikroweJIensignale gesendet wurde.
Gemäß einer dritten Variante besteht die Erfindung in einem Füilstandsmessgerät, bei dem
- die Antennen Sende- und Empfangsantennen sind, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale in den Behälter zu senden und deren durch Reflektionen im Behälter zur Antennenanordnung zurück reflektierten Echosignaie zu empfangen,
- in der Antenneanordnung jeder Sende- und Empfangsantenne ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen durchlässiges frequenzselektives Element, insb. ein Bandpassfilter, zugeordnet ist, das dazu dient, aus den vom
Mikrowellengenerator erzeugten der Antennenanordnung zugeführten Mikrowellensignalen dasjenige herauszufiltern und der Sende- und Empfangsantenne zuzuführen, das über diese
Sende- und Empfangsantenne gesendet wird, und das dazu dient, aus dem von dieser Sende- und Empfangsantenne aufgenommenen Empfangssignal, das zugehörige diese Nutzfrequenz aufweisende Echosignal heraus zu filtern, und
- die Vorrichtung die sukzessive von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragenen Echosignale der Sende- und Empfangsantenne zuordnet, über die das zugehörige Mikrowellensignal gesendet und dessen Echosignal empfangen wurde.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung äst die Messgerätelektronik mit der Antennenanordnung ausschließlich über einen einzigen Wellenleiter verbunden,
- über den die unterschiedlichen Mikrowelleπsignale von der Messgerätelektronik zur Antennenanordnung übertragen werden und die Echosignale von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragen werden, und - der über eine in der Antennenanordnung vorgesehene Sende- Empfangstrennung an alle Sendeantennen und an aile Empfangsarttennen angeschlossen ist.
Gemäß einer alternativen Weiterbildung
- ist die Messgerätelektronik mit der Antennenanordnung über einen Sendewelienleiter verbunden, über den die Sendeantennen mit den unterschiedlichen Mikrowellensignaie gespeist werden, und - die Messgerätelektronik äst mit der Antennenanordnung über einen Empfangswellenieiter verbunden, über den die Echosignale von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragen werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der ersten Variante
- sind die Empfangsantennen in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet, und
- die Sendeantenne ist räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet.
Gemäß einer Ausgestaltung der zweiten Variante
- sind die Sendeantennen in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet, und
- die Empfangsantenne ist räumlich außerhaib der Gruppe angeordnet.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der ersten Variante
- umgeben die Empfangsantennen die Sendeantenne räumlich,
- ist die Sendeantenne auf das Füllgut im Behälter ausgerichtet,
- weisen die Empfangsantennen jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Sendeantenne geneigte Ausrichtung auf, und - die durch die Ausrichtungen der Empfangsantennen vorgegebenen von der jeweiligen Empfangsantenne abgedeckten Empfangsbereiche der einzelnen Empfangsantennen überlappen teilweise.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der zweiten Variante - umgeben die Sendeantennen die Empfangsantenne räumlich,
- ist die Empfangsantenne auf das Füllgut im Behälter ausgerichtet,
- weisen die Sendeantennen jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Empfangsantenne geneigte Ausrichtung auf, und
- die durch die Ausrichtungen der Sendeantennen vorgegebenen Sendebereiche der einzelnen Sendeantennen liegen zumindest teilweise im Empfangsbereich der Empfangsantenne und überlappen teilweise.
Die erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräte weisen den Vorteil auf, dass durch die Anordnung der Antennen in der Antennenanordnung, deren Einbindung a!s Sendeantenne, a!s
Empfangsantenne bzw. als Sende- und Empfangsantenne und die frequenzselektiven Elemente für jedes der unterschiedlichen Mikrowellensignale und dessen Echosignal ein eindeutiger ausschließlich durch passive Bauteile definierter Signalweg eindeutig vorgegebenen ist. Die passiven Bauteile benötigen keinerlei Stromversorgung. Elektronische Schalter oder andere aktive eine Energieversorgung benötigende Bauteile werden dementsprechend nicht mehr benötigt. Die Zuordnung der gewonnenen Messergebnisse zu den einzelnen Signalwegen ist damit automatisch über die Nutzfrequenz sowohl des jeweiligen gesendeten Mikrowellensignals als auch des zugehörigen Echosignals gegeben. Die einzelnen Echosignale treffen nacheinander in der Messgerätelektronik ein und können dort getrennt voneinander in Kenntnis des zugehörigen Signalwegs in ein und derselben Signalverarbeitung verarbeitetet und ausgewertet werden.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen fünf Ausführungsbeispiel dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt: ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät mit einer Messgerätelektronik und einer daran über einen einzigen Mikroweilenleiter angeschlossenen frequenzselektiven Antennenanordnung mit einer Sendeantenne und mehrere Empfangsantennen;
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät mit einer
Messgerätelektronik und einer daran über einen Sendeleiter und einen Empfangsieiter angeschlossenen frequenzselektiven Antennenanordnung mit einer Sendeantenne und mehrere
Empfangsantennen;
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät bei dem die
Antennenanordnung mehrere Sende- und Empfangsantennen aufweist;
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät mit einer Messgerätelektronik und einer daran über einen einzigen Mikrowellenleiter angeschlossenen frequenzselektiven Antennenanordnung mit einer Empfangsantenne und mehreren Sendeantennen, und
Fig. 5 zeigt ein erfmdungsgemaßes Fulistandsmessgerat mit einer Messgerätelektronik und einer daran über einen Sendeleiter und einen Empfangsleiter angeschlossenen frequenzselektiven Antennenanordnung mit einer Empfangsantenne und mehreren Sendeantennen
Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Fullstandsmessgeräts
1 Das Füllstandsmessgerät 1 ist ein mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Fulistandsmessgerat, z.B. ein FMCW Radar Füllstandsmessgerät oder ein Puls Radar Fulistandsmessgerat und dient zur Füllstandsmessung von in Behältern 3 befindlichen Füllgütern 5. Es umfasst eine Messgeratelektronik 7, die einen Mikroweliengenerator 9 aufweist, der zur sukzessiven Erzeugung von mindestens zwei unterschiedliche Nutzfrequenzen fm, fn aufweisenden
Mikroweilensignalen SM, SN dient Mikrowellengeneratoren 9, wie sie in Füllstandsmessgeräten einsetzbar sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Erzeugung der unterschiedliche Nutzfrequenzen fm, fn aufweisenden Mikrowellensignale SM, SN kann beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung von digital ansteuerbaren elektronischen Abstimmelementen des Mikrowellengenerators 9 bewirkt werden, die in modernen Mikrowellengeneratoren 9, wie z. B in direkten digitalen Synthesizern (DDS) oder spannungsgesteuerten Oszillatoren (VCO), ohnehin regelmäßig vorgesehen sind. Die Nutzfrequenzeinstellung erfolgt dann beispielsweise über einen in einen Resonanzkreis eines Sendeoszillators eingesetzten Varaktor. Alternativ kann eine Synthesizerstruktur im Sendeoszillator verwendet werden, und die NutzfrequenzemsteSlung durch Änderung von Werten eines einstellbaren Frequenzteilers vorgenommen werden. Ebenso kann ein direkter digitaler Synthesizer mit veränderbarer Ausgangsfrequenz eingesetzt werden, oder die Nutzfrequenzen können durch die gezielte Einstellung der Arbeitspunkte aktiver Bauelemente eines Sendeoszillators bewirkt werden
An die Messgerätelektronik 7 ist erfindungsgemaß eine frequenzselektive passive
Antennenanordnung 11 angeschlossen. Die Antennenanordnung 11 weist mehrere Antennen auf, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale SM, SN nacheinander in den Behalter 3 zu senden, und deren zur Antennenanordnung 11 zurück reflektierten Echosignale EM, EN ZU empfangen Die in Fig. 1 dargestellte Antennenanordnung 11a umfasst hierzu eine Sendeantenne 13, die dazu dient, die unterschiedlichen Mikrowellensignale SM, SN in den Behalter 1 zu senden, und mehrere Empfangsantennen 15, 17, die dazu dienen, die zur Antennenanordnung 11a zurück reflektierten Echosignale EM, EN der unterschiedlichen Mikrowellensignale SM, SN ZU empfangen. Die erfindungsgemäßen Antennenanordnungen 11 weisen mehrere jeweils für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen fm, fn durchlässige frequenzselektive Eiemente FM, FN, insb, Bandpassfilter, auf. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass in der Antennenanordnung 11 über die Antennen und die frequenzselektiven Elemente FMl FN für jedes der unterschiedlichen Mikrowellensignale SM, SN und dessen Echosignal EM, EN ein eindeutig zugeordneter Signalweg vorgeben ist, über den dieses Mikrowellensignal SM, SN in den Behälter 3 gesendet und dessen zur Antennenanordnung 11 zurück reflektiertes Echosignal EM, EN empfangen und der Messgerätelektronik 7 zugeführt wird. Durch diese Frequenzselektivität der Antennenanordnung 11 ist über die unterschiedlichen Nutzfrequenzen fm, fn eine eindeutige Zuordnung der nacheinander gesendeten Mikrowellensignale SM, SN und deren zugehörigen nacheinander in der
Messgerätelektronik 7 eingehenden Echosignale EM, EN ZU dem zugehörigen Signalweg gegeben.
In der in Fig. 1 dargestellten Variante ist dies dadurch realisiert, dass jeder Empfangsantenne 15, 17 ein für jeweils eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen fm, fn durchlässiges frequenzselektives Element FM, FN, änsb. ein Bandpassfilter, nachgeschaltet ist, das dazu dient, aus den mit der jeweiligen Empfangsantenne 15, 17 aufgenommenen Empfangssignalen das diese Nutzfrequenz fm, fn aufweisende Echosignal Ey, EN heraus zu filtern.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt der Mikrowellengenerator 9 sukzessive zwei verschiedene Mikrowellensignale SM, SN, die über die Sendeantenne 13 gesendet werden. Für den Empfang der zugehörigen Echosignale EM, EN sind entsprechend zwei Empfangsantennen 15, 17 vorgesehen. Aus dem Empfangssägnal der Empfangsantenne 15 wird über das der Empfangsantenne 15 nachgeschaltete frequenzselektive Element FMdas zum Mikroweilensignai SM zugehörige Echosignal EM herausgefiltert. Aus dem Empfangssignal der Empfangsantenne 17 wird über das der Empfangsantenne 17 nachgeschaltete frequenzselektive Element FM das zum Mikroweilensignai SN zugehörige Echosignal EN herausgefiltert.
Anhand der unterschiedlichen Nutzfrequenzen der Echosignale EM, EN können die Echosignale EM, EN eindeutig der jeweiligen Empfangsantenne 15, 17 zugeordnet werden. Hierzu weist die Messgerätelektronik 7 eine Vorrichtung 21 , die die eingehenden Echosignale EM, EN anhand von deren unterschiedlichen Nutzfrequenzen fm, fn den jeweiligen Empfangsantennen 15, 17 bzw. dem über diese Empfangsantenne 15, 17 verlaufenden Signalweg zuordnet. Die Vorrichtung 21 umfasst hierzu beispielsweise einen an eine Signalverarbeitung 23 angebundenen Speicher, in dem diese Zuordnung abgelegt ist. Da der Mikrowellengenerator 9 die einzelnen unterschiedlichen IVlikrowellensignale SM, SN sukzessive erzeugt, und diese entsprechend sukzessive gesendet werden, brauchen die Nutzfrequenzen fm, fn der Echosignale EM, EN nicht gemessen zu werden. Solange der Mikrowellengenerator 9 das Mikroweilensignai SM generiert, empfangen die Empfangsantennen 15, 17 ausschließlich dessen Echosignal EM. Das zughörige durch Reflektion im Behälter 3 zur Antennenanordnung 11a zurück reflektierte Echosignal EM wird zwar von beiden Empfangsantennen 15, 17 empfangen, dieses kann aber jedoch nur das für dessen Nutzfrequenz fm durchlassige der Empfangsantenne 15 nachgeschaltete frequenzseiektive Element FM passieren
Solange der Mikrowellengenerator 9 das Mikrowellensignal SN generiert, empfangen die Empfangsantennen 15, 17 ausschließlich dessen Echosignal EN Das zugehörige durch Reflektion im Behalter 3 zur Anteπnenanordnung 11a zurück reflektierte Echosigna! EN wird zwar von beiden Empfangsantennen 15, 17 empfangen, dieses kann aber jedoch nur das für dessen Nutzfrequenz fn ausgelegte der Empfangsantenne 17 nachgeschaltete frequenzselektive Element FN passieren Zur Bestimmung des Füllstands werden die einzelnen sukzessive eingehenden Echosignale EM, EN von der Signalverarbeitung 23 verarbeitet, indem beispielsweise anhand der Echosignale EM, EN eine Echofunktion abgeleitet wird, die die empfangene Signaiamplitude als Funktion der Signailaufzeit wiedergibt Hierzu können die aus dem Stand der Technik sowohl für Pulsradar Fullstandsmessgerate als auch für FMCW Radar Fullstandsmessgerat bekannte Verfahren eingesetzt werden Das erfindungsgemaße Fullstandsmessgerat weist hierbei den Vorteil auf, dass das für die Laufzeitbestimmung des jeweiligen Echosignals EM, EN relevante gesendete
Mikrowellensignal SM, SN in der Messgeratelektronik 7 über den Mikrowellengenerator 9 der Signalverarbeitung 23 jederzeit zeitrichtig zur Verfügung steht
Durch eine entsprechende Erhöhung der Anzahl der unterschiedlichen Mikrowellensignale und der Empfangsantennen können naturlich auch drei oder mehr von unterschiedlichen Empfangsantennen aufgenommene Echosignale unterschieden werden
Bei der sn Fig 1 dargestellten Variante ist die Messgeratelektrontk 7 mit der Antennenanordnung 11 ausschließlich über den einzigen Wellenleiter 19 verbunden Dieser ist über eine Sende- Empfangstrennung 25, z B einen Zirkulator oder einen Richtkoppler, sowohl an dse Sendeantenne
13 als auch an die Empfangsantennen 15, 17 angeschlossen Über diesen Wellenleiter 19 wird die Antennenanordnung 1 1 mit den unterschiedlichen Mtkroweliensignalen SM, SN gespeist In umgekehrter Richtung werden die aus den Empfangssignalen der Empfangsantennen 15, 17 herausgefilterten Echosignale EM, EN über diesen Mikrowellenleiter 19 von der Antennenanordnung 11 zur Messgeratelektronik 7 übertragen
Dies bietet den Vorteil, dass nur eine einzige Verbindung zwischen der Messgerateiektromk 5 und der Antennenanordnung 11a benotigt wird Ein weiterer Vorteil besteht dann, dass es sich hierbei um eine permanente Verbindung handelt, die keinerlei Veränderung und/oder Beeinträchtigung der Signalubertragung bedingt
Fig 2 zeigt eine zweite Variante des erfindungsgemaßen Fullstandsmessgerats im Unterschied zu der in Fig 1 dargestellten Variante ist die Messgeratelektronik 7 hier über zwei Mikrowellenleiter, nämlich einen Sendeleiter 27 und einen Empfangsleiter 29 mit der Antennenanordnung 1 1 b verbunden. Der Sendeleiter 27 führt vom Mikrowetlengenerator 9 der Messgerätelektronik 7 zur Sendeantenne 13. Über sie wird die Sendeantenne 13 mit den Mikroweliensignalen SM> SN gespeist. Über den Empfangsleiter 29 werden die aus den Empfangssignalen der Empfangsantennen 15, 17 herausgefilterten Echosignale EM, EN der Messgerätelektronik 7 zugeführt. Hierzu sind alle Empfangsantennen 15, 17 an den zweiten Empfangsieiter 29 angeschlossen, der wiederum mit der Messgerätelektronik 7 verbunden ist. Auch hier sind der Sendeieiter 27 und der Empfangsleiter 29 permanente Verbindungen, die im Gegensatz zu elektronischen Schaltern keinerlei Veränderung und/oder Beeinträchtigung der Signalübertragung bewirken. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Variante ist in der in Fig. 2 dargestellten Antennenanordnung 1 1b keine Sende- Empfangstrennung 25 erforderlich.
Fig. 3 zeigt eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Fülistandsmessgeräts, die die bereits anhand von Fig. 1 und 2 erläuterte Messgerätelektronik 7 und eine daran angeschiossene frequenzselektive passive Antennenanordnung 11c aufweist. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Antennenanordnungen 1 1a und 11 b weist die Antennenordnung 11c Sende- und
Empfangsantennen 31 , 33, 35 auf, d.h. jede der Antennen dient sowohl als Sendeantenne als auch als Empfangsantenne. Jeder dieser Sende- und Empfangsantennen 31 , 33, 35 ist jeweils ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen fm, fn, ή durchlässiges frequenzselektives Element FM, FN, FL zugeordnet, das jeweils dazu dient sendeseitig aus den unterschiedlichen sukzessive vom Mikroweüengenerator 9 generierten der Antennenanordnung 11 c zugeführten Mikroweliensignalen SM; SN; SL das die jeweilige Nutzfrequenz fm, fn, fι aufweisende Mikrowellensignal SM; SN; SL herauszufütern, das dann jeweils ausschließlich über die zugehörige Sende- und Empfangsantenne 31 , 33 bzw. 35 in den Behälter 3 gesendet wird. In umgekehrter Richtung dient das jeweilige frequenzselektives Element FM, FN, FLdazu, aus dem mit der jeweiligen Sende- und Empfangsantenne 31 , 33, 35 aufgenommenen Empfangssignal das zugehörige diese Nutzfrequenz fm, fn. fι aufweisende Echosignal EM; EN; EL heraus zu filtern. In dem dargestellten Ausführungsbetspiel erzeugt der Mikroweliengenerator 9 drei unterschiedliche Mikrowellensignale SM; SN; SL- Die frequenzselektiven Elemente FM, FN, FL bewirken, dass das Mikrowellensignal SM ausschließlich über die Sende- und Empfangsantenne 31 gesendet wird und das aus deren Empfangssignal ausschließlich das zugehörige Echosignal EM herausgefiltert und zur
Messgerätelektronik 7 übertragen wird. Entsprechend wird das Mäkrowellensignal SN ausschließlich über die Sende- und Empfangsantenne 33 gesendet und aus deren Empfangssignal ausschließlich das zugehörige Echosignal EN herausgefiltert und zur Messgerätelektronik 7 übertragen. Ebenso wird das Mikrowellensägnai SL ausschließlich über die Sende- und Empfangsantenne 35 gesendet und aus deren Empfangssignal ausschließlich das zugehörige Echosignal EL herausgefiltert und zur
Messgerätelektronik 7 übertragen.
Analog zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch die Antennenanordnung 1 1c ausschließlich über den einzigen Mikrowellenleiter 19 mit der Messgerätelektronik 7 verbunden, über den die Aπtennenanordnung 11c mit den Mikrowellensignaien SM, SN, SL gespeist wird, und über den die aus den Empfangssignaien der Sende- und Empfangsantennen 31 , 33, 35 herausgefilterteπ zugehörigen Echosignale EM, EN, EL der Messgeratelektronik 7 zugeführt werden
Der Mikrowellenleiter 19 ist in der Antennenanordnung 1 1c über die Sende- und Empfangstrennung 25 parallel an die drei frequenzselektiven Elemente FM, FN, FL angeschlossen, die wiederum an die dem jeweiligen Element FM, FN, FL zugeordnete Sende- und Empfangsantenne 31 , 33, 35 angeschlossen sind
Frg 4 und 5 zeigen zwei weitere erfindungsgemaße Fullstandsmessgerate, die jeweils eine an die Messgeratelektronik 7 angeschlossene frequenzselektive Antennenanordnung 1 1d, 11e aufweisen im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen weisen diese Antennenanordnungen 11d, 1 1e nur eine Empfangsantenne 37 und mehrere Sendeantennen 39, 41 auf Jede der Sendeantennen 39, 41 dient dazu, jeweils eines der unterschiedlichen Mikroweilensignale SM, SN in den Behalter 3 zu senden, und die Empfangsantenne 37 dient dazu die durch Reflektionen im Behaüer 3 zur Antennenanordnung 1 1d, 11 e zurück reflektierten Echosignale EM, EN der unterschiedlichen Mikrowellensignale SM, SN ZU empfangen Hierzu ist jeder Sendeantenne 39, 41 ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen fm, fn durchlassiges frequenzseiektives Element FM, FN, insb ein Bandpassfilter, vorgeschaltet, das dazu dient, aus den von dem Mikrowellengenerator 9 erzeugten Mikroweilensignalen SM, SN dasjenige herauszufiltern, das im Messbetπeb über die jeweilige Sendeantenne 39, 41 gesendet wird
Hierzu kann die Messgerateiektronik 7 entweder, wie in Fig 4 dargestellt über einen einzigen Mikrowellenleiter 19 an die Antennenanordnung 11d angeschlossen sein, über den die Antennenanordnung 11 d mit den unterschiedlichen Mikroweilensignale SM, SN gespeist wird, und über die die zugehörigen mit der Antennenanordnung 11 d aufgenommenen Echosignale EM> EN der Messgeratelektronik 7 zugeführt werden In dem Fall ist der Mikrowellenleiter 19 analog zu dem in Fig 1 dargestellten Beispiel über die Sende- Empfangstrennung 25 an die Sendeantennen 39, 41 und an die Empfangsantenne 37 angeschlossen Die frequenzselektiven Elemente FM, FN sind in diesem Fall jeweils zwischen der Sende- Empfangstrennung 25 und der jeweiligen Sendeantenne 39, 41 angeordnet
Alternativ kann die Messgeratelektronik 7 analog zu dem in Fig 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel über eine Sendeleitung 27 und eine Empfangsleitung 29 an Antennenanordnung 11e angeschlossen sein Diese Variante ist in Fig 5 dargestellt Die Sendeleitung 27 ist hier in der Antennenanordnung 11e über das frequenzseiektive Element FM an die Sendeantenne 41 angeschlossen und über das frequenzselektive Element FN an die Sendeantenne 39 angeschlossen Aufgrund der vorgeschalteten frequenzselektiven Elemente FM, FN sendet die Sendeantenne 41 ausschließlich das Mikrowellensignal SM und die Sendeantenne 39 ausschließlich das Mikrowellensigna! SN. Da der Mikrowellengenerator 9 die unterschiedlichen Mikrowellensignaie SM, SN sukzessive generiert, sendet entweder die eine oder die andere Sendeantenne 39, 41. Anhand der Frequenz fm, fn des jeweils aktuelle erzeugten Mikrowellensignals SM, SN und/oder anhand der Frequenz fm, fn des aktuelle empfangenen Echosignais EM, EN ergibt sich damit zwangsläufig die Zuordnung zu der Sendeantenne 39, 41 über die gesendet wurde.
Das jeweils aktuell gesendete Mikrowellensignal SM, SN, SL und das zugehörige Echosignal EMt EN, EL stehen jeweils paarweise um die zugehörige füllstands-abhängige Laufzeit zeitlich versetzt zueinander in der Messgerätelektronik 7 zur Verfügung, so dass die nacheinander über die unterschiedlichen durch die jeweilige Antennenanordnung vorgegebenen Signalwege gewonnenen Messergebnässe, insb. die zugehörigen von der Signallaufzeit abhängigen Echofunktionen von ein und derselben Signalverarbeitung 23 nacheinander ermittelt werden können.
Mit den erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräten kann eine Vielzahl unterschiedlicher
Messverfahren ausgeführt werden. Dabei sind die unterschiedlichen Sägnalwege auf denen die Mikrowellensignale SM, SN, S1 gesendet und zugehörige Echosignale EM, EN, EL empfangen werden durch die Positionierung der einzelnen Antennen der Antennenanordnungen 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, deren Ausrichtung und deren Nutzung als Sendeantenne, als Empfangsantenne oder als Sende- und Empfangsantenne innerhalb weiter Grenzen vorgebbar. In den Figuren 1 bis 5 sind die einzelnen durch die jeweilige Antennenanordnung 11a, 11 b, 11c, 11d, 11e über die frequenzselektiven Elemente FM, FN, FL vorgegebenen Signalwege durch Pfeile dargestellt.
Zur Ausführung der eingangs beschriebenen Mehrpunktmessung können die Antennen der jeweiligen Antennenanordnung 1 1a, 11 b, 11 c, 11d, 1 1e beispielsweise jeweils nebeneinander in einer Reihe angeordnet werden. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erhält man hierdurch bei paralleler Ausrichtung der einzelnen Sende- und Empfangsantennen 31 , 33, 35 auf das Füllgut 5 über jede der einzelnen Sende- und Empfangsantennen 31 , 33, 35 jeweils den aktuellen Füllstand am Ort der jeweiligen Sende- und Empfangsantenne 31 , 33, 35.
Bei den anderen Ausführungsbeispielen ergeben sich die Messorte an denen im Rahmen einer Mehrpunktmessung Füllstände gemessen werden durch die eingezeichneten Signaiwege, die jeweils von einer der Sendeantennen 13, 39, 41 zu einer der Empfangsantennen 15, 17, 37 führen. Dabei werden vorzugsweise Antennenanordnungen, wie z.B. die Anordnung 11 b von Fig. 2, gewählt, bei denen mehrere Empfangsantennen 15, 17 in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet sind, und eine Sendeantenne 13 räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet ist, oder es werden Antennenanordnungen, wie z.B. die Anordnungen 11d, 11e gewählt, bei denen mehrere Sendeantennen 39, 41 in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet sind, und eine Empfangsantenne 31 außerhalb der Gruppe angeordnet ist. Die einzelnen Antennen werden in Abhängigkeit von deren Position zueinander vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die Signalausbeute auf den einzelnen Signalwegen maximaf ist.
Zur Ausführung der eingangs beschriebenen Mehrkeulenmessung werden vorzugsweise Antennenanordnungen, wie die Antennenanordnung 11a von Fig. 1 gewählt, bei denen mehrere Empfangsantennen 15, 17 eine einzige Sendeantenne 13 räumlich umgeben. Hierzu wird die im Zentrum der Antennenanordnung 11a positionierte Sendeantenne 13 vorzugsweise unmittelbar auf das Füllgut 5 im Behälter ausgerichtet ist, und die Empfangsantennen 15, 17 weisen jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Sendeantenne 13 geneigte Ausrichtung auf, die derart gewählt ist, dass die durch die Ausrächtungen der Empfangsantennen 15, 17 vorgegebenen von der jeweiligen Empfangsantenne 15, 17 abgedeckten Empfangsbereiche den Sendebereich der Sendeantenne 13 zumindest teilweise überdecken und die Empfangsbereiche der einzelnen Empfangsantennen 15, 17 teilweise überlappen.
Analog ist natürlich auch eine, im Bezug auf die Signalwege hierzu inverse in Fig. 4 dargestellte Antennenanordnung 11e einsetzbar, bei der die im Zentrum der Antennenanordnung 11d positionierte Empfangsantenne 37 von mehreren Sendeantennen 39, 41 räumlich umgeben ist. in dem Fall ist die Empfangsantenne 37 vorzugsweise unmittelbar auf das Füllgut 5 ausgerichtet, und die Sendeantennen 39, 41 weisen jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Empfangsantenne 37 geneigte Ausrichtung auf, die derart gewählt ist, dass die durch die Ausrächtungen der Sendeantennen 39, 41 vorgegebenen Sendebereiche der Sendeantennen 39, 41 teilweise überlappen und zumindest teilweise im Empfangsbereich der Empfangsantenne 37 liegen.
Bezugszeichenliste:
1 Fuilstandsmessgerat
3 Behälter
5 Füllgut
7 Messgerätelektronik
9 Mikrowellengenerator
11 Antennenanordnuπg
13 Sendeantenne
15 Empfangsantenne
17 Empfangsantenne
19 Mikrowellenleitung
21 Vorrichtung
23 Signalverarbeitung
25 Sende- und Empfangstrennung
27 Sendeleiter
29 Empfangsleiter
31 Empfangsantenne
33 Sendeantenne
35 Sendeantenne
37 Empfangsantenne
39 Sendeantenne
41 Sendeantenne

Claims

Patentansprüche
1. Mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät (1 ) zur Füllstandsmessung von in Behältern befindlichen Füllgütern, mit
- einer Messgerätelektronik (7) mit einem Mikrowellengenerator (9) zur sukzessiven Erzeugung von unterschiedliche Nutzfrequenzen (fm, fn, f|) aufweisenden Mikroweilensignalen (SM, SN, SL)1 und
- einer daran angeschlossenen frequenzselektiven passiven Antennenanordnung (1 1 a, 11b, 11c, 11 d, 11e),
- die mehrere Antennen aufweist, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikroweliensignale (SM, SN, SL) nacheinander in der Behälter (3) zu senden, und deren zur Antennenanordnung (11a, 11 b, 1 1c, Hd1 11e) zurück reflektierten Echosignale (EM, EN, EL) ZU empfangen, -- die mehrere jeweils für eine der unterschiedlichen
Nutzfrequenzen (fm, fn, fι) durchlässige frequenzselektive Elemente (FM, FN, FL), insb. Bandpassfilter, aufweist,
- in der über die Antennen und die frequenzselektiven Elemente (FM, FN, FL) für jedes der unterschiedlichen Mikrowellensignale (SM, SN, SL) und dessen Echosignal (EM, EN, EL) ein eindeutig zugeordneter Signalweg vorgeben ist, über den dieses Mikrowellensignal in den Behälter (3) gesendet und dessen zur Antennenanordnung (SM, SN, SL) zurück reflektiertes Echosignal (EM, EN, EL) empfangen und der Messgerätelektronik (7) zugeführt wird, und - einer in der Messgerätelektronik (7) vorgesehenen Vorrichtung (21 ), die die nacheinander eingehenden Echosignale (EM, EN) dem zugehörigen Sägnalweg zuordnet.
2. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 , bei dem - eine der Antennen eine Sendeantenne (13) ist, die dazu dient, die unterschiedlichen Mikrowellensignale (SM. SN) in den Behälter (3) zu senden,
- die übrigen Antennen Empfangsantennen (15, 17) sind, die dazu dienen, die durch Reffektionen im Behälter (3) zur Antennenanordnung (11a, 11 b) zurück reflektierten Echosignale (EM, EN) der unterschiedlichen
Mikrowellensignale (SM, SN) ZU empfangen,
- in der Antennenanordnung (11a, 1 1b) jeder Empfangsantenne (15, 17) ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (fm, fn) durchlässiges frequenzselektives Element (FM, FN), insb. ein Bandpassfilter, nachgeschaltet ist, das dazu dient, aus dem von der jeweiligen Empfangsantenne {15, 17) aufgenommenen Empfangssignal das diese Nutzfrequenz (fm, fn) aufweisende Echosignal (EM, EN) heraus zu filtern, und - die Vorrichtung (21 ) die sukzessive von der Antennenanordnung (11a, 11b) zur Messgerätelektronik (7) übertragenen Echosignale (EM, EN) der Empfangsaπtenne (15, 17) zuordnet, von der sie empfangen wurden,
3. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 , bei dem - eine der Antennen eine Empfangsantenne (37) ist, die dazu dient, die durch Reflektionen im Behälter (3) zur Antennenanordnung (1 Id1 11e) zurück reflektierten Echosignale (EM) EN) der unterschiedlichen Mikrowellensignale (SM, SN) ZU empfangen,
- die übrigen Antennen Sendeantennen (39, 41 ) sind, die dazu dienen, jeweils eines der unterschiedlichen Mikroweüensignale (SM, SN) in den
Behälter (3) zu senden,
- in der Antennenanordnung (11d, 11e) jeder Sendeantenne (39, 41 ) ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (fm, fn) durchfässiges frequenzselektives Element (FM, FN), insb. ein Bandpassfilter, vorgeschaltet ist, das dazu dient, aus den von dem Mikrowellengenerator (9) erzeugten
Mikrowellensignalen (SM, SN) dasjenige herauszufiltern, das im Messbetrieb über die jeweilige Sendeantenne (39, 41) gesendet wird, und
- die Vorrichtung (21 ) die sukzessive von der Antennenanordnung (11d, 1 1e) zur Messgerätelektronik (7) übertragenen Echosignale (EM, EN) der jeweiligen Sendeantenne (39, 41 ) zuordnet, von der das zugehörige Mikrowellensignale (SM, SN) gesendet wurde.
4. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 , bei dem
- die Antennen Sende- und Empfangsantennen (31 , 33, 35) sind, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikroweliensignale (SM, SN, SL) in den Behälter (3) zu senden und deren durch Reflektionen im Behälter (3) zur Antennenanordnung (11c) zurück reflektierten Echosignale (EM, EN, EL) zu empfangen,
- in der Antenneanordnung (11c) jeder Sende- und Empfangsantenne (31 , 35, 37) ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (fm, fn, f|) durchlässiges frequenzselektives Element (FM, FN, FL), insb. ein Bandpassfiiter, zugeordnet ist, das dazu dient, aus den vom Mikrowellengenerator (9) erzeugten der Antennenanordnung (11c) zugeführten Mikrowellensignalen (SM, SN, SL) dasjenige herauszufiltern und der Sende- und Empfangsantenne (31 , 33, 35) zuzuführen, dass über diese Sende- und Empfangsantenne (31 , 33, 35) gesendet wird, und das dazu dient, aus dem von dieser Sende- und Empfangsantenne (31 , 33, 35) aufgenommenen Empfangssignal, das zugehörige diese Nutzfrequenz (fm, fn, fι) aufweisende Echosignal (EM, EN, EL) heraus zu filtern, und
- die Vorrichtung (21 ) die sukzessive von der Antennenanordnung (1 1 c) zur Messgerätelektronik (7) übertragenen Echosignale (EM) EN, EJ der Sende- und Empfangsantenne (31 , 33, 35) zuordnet, über die das zugehörige Mikrowellensignal (SM, SN, SL) gesendet und dessen Echosignal (EM, EN, EJ empfangen wurde.
5. Füllstandsmessgerät (1 ) nach Anspruch 1 , bei dem die
Messgerätelektronik (7) mit der Antennenanordnung (1 1a, 11c, 11d) ausschließlich über einen einzigen Wellenleiter (19) verbunden ist, - über den die unterschiedlichen Mikroweilensignale (SM, SN, SJ von der
Messgerätelektronik (7) zur Antennenanordnung (11a, 11 c, 11d) übertragen werden und die Echosignale (EM, EN, EL) von der Antennenanordnung (11a, 11c, 11d) zur Messgerätelektronik (7) übertragen werden, und
- der über eine in der Antennenanordnung (11a, 11c, 1 1d) vorgesehene Sende- Empfangstrennung (25) an alle Sendeantennen (13, 31 , 33, 35, 39,
41 ) und an alle Empfangsantennen (15, 17, 31 , 33, 35, 37) angeschlossen ist.
6 Füilstandsmessgerät (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem
- die Messgeratelektronik (7) mit der Antennenanordnung (11 b, 1 1e) über einen Sendewelienieiter (27) verbunden ist, über den die Sendeantennen (13, 39, 41) mit den unterschiedlichen Mikroweilensignale (SM, SN) gespeist werden, und
- die Messgerätelektronik (7) mit der Antennenanordnung (11 b, 1 1 e) über einen Empfangswellenleiter (29) verbunden ist, über den die Echosignale (EM, EN) von der Antennenanordnung (11 b, 11 e) zur Messgerätelektronik (7) übertragen werden
7. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 2, bei dem
- die Empfangsantennen (15, 17) in einer Gruppe raumlich benachbart zueinander angeordnet sind, und - die Sendeantenne (13) räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet ist
8 Fullstandsmessgerat nach Anspruch 3, bei dem
- die Sendeantennen (39, 41 ) in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet sind, und - die Empfangsantenne (37) räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet ist.
9. Fuilstandsmessgerat nach Anspruch 2, bei dem
- die Empfangsantennen (15, 17) die Sendeantenne (13) räumlich umgeben,
- die Sendeantenne (13) auf das Füllgut (5) im Behalter (3) ausgerichtet ist, - die Empfangsantennen (15, 17) jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Sendeantenne (13) geneigte Ausrichtung aufweisen, und
- die durch die Ausrichtungen der Empfangsantennen (15, 17) vorgegebenen von der jeweiligen Empfangsantenne (15, 17) abgedeckten Empfangsbereiche der einzelnen Empfangsantennen (15, 17) teilweise überlappen.
10. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 3, bei dem
- die Sendeantennen (39, 41 ) die Empfangsantenne (37) räumlich umgeben,
- die Empfangsantenne (37) auf das Füllgut (5) im Behälter (3) ausgerichtet ist,
- die Sendeantennen (39, 41) jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Empfangsantenne (37) geneigte Ausrichtung aufweisen, und
- die durch die Ausrichtungen der Sendeantennen (39, 41 ) vorgegebenen Sendebereiche der einzelnen Sendeantennen (39, 41 ) zumindest teilweise im Empfangsbereich der Empfangsantenne (37) liegen und teilweise überlappen.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8813559B2 (en) 2010-12-16 2014-08-26 Vega Grieshaber Kg Determination of media characteristics in fill-level measuring
US9046404B2 (en) 2010-12-16 2015-06-02 Vega Grieshaber Kg Measuring apparatus, control apparatus and measuring device for fill-level measuring
US20200249068A1 (en) * 2015-11-30 2020-08-06 Endress + Hauser SE+Co. KG Method for determining the fill level of a fill substance located in a container

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2994195A1 (fr) * 2012-07-31 2014-02-07 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede d'enrichissement thermochimique comprenant un affinage structural de l'acier
JP5759429B2 (ja) * 2012-08-02 2015-08-05 ムサシノ機器株式会社 比誘電率算定装置および比誘電率算定プログラム
DE102012109101A1 (de) * 2012-09-26 2014-03-27 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Füllstandsmessgerät
DE102012111839B4 (de) 2012-12-05 2021-08-05 Endress+Hauser SE+Co. KG Radarbasiertes Füllstandsmessgerät mit einer Synthesizer-Schaltung
DE102013213345A1 (de) * 2013-07-08 2015-01-08 Vega Grieshaber Kg Universelle Messdatenerfassung in Gewässern
GB2521136B (en) * 2013-12-10 2021-04-07 Dynamic Flow Tech Limited Waste water flow quantifying apparatus, method and computer program
DE102014111644A1 (de) * 2014-08-14 2016-02-18 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands eines Füllguts
DE102017111820A1 (de) * 2017-05-30 2018-12-06 Endress+Hauser SE+Co. KG Hochfrequenz-Erzeugungseinheit
DE102017222272A1 (de) * 2017-12-08 2019-06-13 Vega Grieshaber Kg Radargerät zur Objekterkennung
DE102018211422A1 (de) * 2018-07-10 2020-01-16 Vega Grieshaber Kg Füllstandradarantennenanordnung zur Messung eines Füllstandes in einem Behälter
CN108981832B (zh) * 2018-07-27 2020-04-21 南方科技大学 一种废水流量测量电路及装置
CN110567557A (zh) * 2019-10-30 2019-12-13 北京锐达仪表有限公司 一种用于测量容器内物料物位的脉冲雷达物位计
CN111721357A (zh) * 2020-05-21 2020-09-29 北京锐达仪表有限公司 物料测量装置及物料测量系统
DE102021131690A1 (de) 2021-12-01 2023-06-01 Endress+Hauser SE+Co. KG Füllstandsmessgerät

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020020216A1 (en) * 2000-08-17 2002-02-21 Daniel Schultheiss Filling-level measuring device that evaluates echo signals
US20020059828A1 (en) * 2000-10-14 2002-05-23 Roland Muller Apparatus for determining the filling level of a filling material in a container
EP1431724A1 (de) * 2002-12-20 2004-06-23 Saab Marine Electronics Aktiebolag Auf Radar basierendes Verfahren und Vorrichtung zur Füllstandsmessung unter Benutzung einer Mehrzahl von unterschiedlich orientierten Strahlungskeulen
DE102005011686A1 (de) * 2005-03-11 2006-09-14 Krohne S.A. Verfahren zur Messung des Füllstands eines in einem Behälter vorgesehenen Mediums auf der Grundlage des Radar-Prinzips

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2692681B1 (fr) * 1992-06-19 1994-09-02 Thomson Csf Procédé de discrimination d'obstacles à partir d'un radar, et applications.
FR2718249B1 (fr) * 1994-04-05 1996-04-26 Thomson Csf Procédé et dispositif radar de mesure de distance.
EP1069438A1 (de) * 1999-07-15 2001-01-17 Endress + Hauser Gmbh + Co. Verfahren und Vorrichtung zur hochgenauen Bestimmung des Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter
DE10040131A1 (de) * 2000-08-17 2002-03-07 Grieshaber Vega Kg Echosignale auswertende Füllstandmessvorrichtung
DE10040943A1 (de) * 2000-08-21 2002-03-07 Endress Hauser Gmbh Co Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter
DE10051297A1 (de) * 2000-10-17 2002-04-25 Endress Hauser Gmbh Co Füllstandsmeßgerät
US6677891B2 (en) * 2001-01-19 2004-01-13 Vega Grieshaber Kg Method and device for transmitting and receiving electromagnetic waves
DE10105473A1 (de) * 2001-02-05 2002-10-10 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur Messung und/oder Überwachung einer Prozeßgröße
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
DE10140821A1 (de) * 2001-08-20 2003-03-06 Grieshaber Vega Kg Verfahren und Vorrichtung zur direkten Digitalisierung von Mikrowellensignalen
DE10164030A1 (de) * 2001-12-28 2003-07-17 Grieshaber Vega Kg Verfahren und Schaltungsanordnung zum Messen der Entfernung eines Gegenstandes
US6581460B1 (en) * 2002-01-28 2003-06-24 Vega Grieshaber Kg Method and device for direct digitizing microwave signals
RU2342639C2 (ru) * 2002-08-13 2008-12-27 Вега Грисхабер Кг Система для изготовления имеющего модульную конструкцию устройства для определения физической величины в технологическом процессе и унифицированные компоненты
DE10260959A1 (de) * 2002-12-20 2004-07-15 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Füllstandsmeßgerät und Verfahren zur Füllstandsmessung
DE10360711A1 (de) * 2003-12-19 2005-07-14 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Füllstandsmeßgerät und Verfahren zur Füllstandsmessung und -überwachung
US7224944B2 (en) * 2004-01-22 2007-05-29 Mcewan Technologies, Llc RF transceiver having a directly radiating transistor
US7098843B2 (en) * 2004-05-27 2006-08-29 Saab Rosemount Tank Radar Ab Automatic sensitivity control for radar level gauges
DE102004034429B4 (de) 2004-07-15 2009-12-24 Augustin & Augustin GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter:Christian Augustin, 88709 Meersburg) Radar Front-End
US7458260B2 (en) * 2005-11-07 2008-12-02 Claridy Solutions, Inc. Fluid level detection using RF
DE102006006572A1 (de) * 2006-02-13 2007-08-16 Vega Grieshaber Kg Paarweise ZF-Abtastung für Puls-Laufzeit-Füllstandsensoren
US20080129583A1 (en) * 2006-12-01 2008-06-05 Lars Ove Larsson Radar level detector
DE102006058852B4 (de) * 2006-12-13 2014-01-02 Vega Grieshaber Kg Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur nichtidealer Zwischenfrequenzsignale bei Abstandsmessgeräten nach dem FMCW-Prinzip
BRPI0817033A2 (pt) * 2007-09-20 2017-05-23 Grieshaber Vega Kg medição baseada em funções de detalhe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020020216A1 (en) * 2000-08-17 2002-02-21 Daniel Schultheiss Filling-level measuring device that evaluates echo signals
US20020059828A1 (en) * 2000-10-14 2002-05-23 Roland Muller Apparatus for determining the filling level of a filling material in a container
EP1431724A1 (de) * 2002-12-20 2004-06-23 Saab Marine Electronics Aktiebolag Auf Radar basierendes Verfahren und Vorrichtung zur Füllstandsmessung unter Benutzung einer Mehrzahl von unterschiedlich orientierten Strahlungskeulen
DE102005011686A1 (de) * 2005-03-11 2006-09-14 Krohne S.A. Verfahren zur Messung des Füllstands eines in einem Behälter vorgesehenen Mediums auf der Grundlage des Radar-Prinzips

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8813559B2 (en) 2010-12-16 2014-08-26 Vega Grieshaber Kg Determination of media characteristics in fill-level measuring
US9046404B2 (en) 2010-12-16 2015-06-02 Vega Grieshaber Kg Measuring apparatus, control apparatus and measuring device for fill-level measuring
US20200249068A1 (en) * 2015-11-30 2020-08-06 Endress + Hauser SE+Co. KG Method for determining the fill level of a fill substance located in a container
US10830629B2 (en) * 2015-11-30 2020-11-10 Endress + Hauser SE+Co. KG Method for determining the fill level of a fill substance located in a container

Also Published As

Publication number Publication date
US20110193567A1 (en) 2011-08-11
DE102008050329A1 (de) 2010-04-15
US8884632B2 (en) 2014-11-11
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CN102177420B (zh) 2013-02-13

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