用于监测容器中介质的填充水平的方法和装置制造方法及图纸

一种用于使用至少一个测量探头(1)和电子单元(7)来监测容器(2)中的介质(3)的预定填充水平的方法，其中交替地在电导性操作模式下和电容性操作模式下操作所述测量探头(1)，其中所述测量探头(1)被供应激励器信号，该激励器信号由两种不同的、时间上交替顺序的周期性信号分量组成，其中，在第一时间间隔中，产生用于电导性操作模式的第一周期性信号分量，并且在第二时间间隔中，生成用于电容性操作模式的第二周期性信号分量，其中根据从测量探头(1)获得的、视当前信号分量而定的电容性或电导性操作模式的响应信号，确定是否已经达到预定填充水平，并且其中在超过或未达到该填充水平时生成报告。

Method and apparatus for monitoring the filling level of a medium in a container

A method for the use of at least one measuring probe (1) and electronic unit (7) to monitor the container (2) in the medium (3) of the predetermined level filling method, in which alternating conductivity in capacitive mode of operation and operation mode of operation of the measuring probe (1), wherein the the measuring probe (1) is supplied actuator signal, the actuator signal by two different time and alternating periodic signal components, which, in the first time interval, generates the first periodic signal component conductivity operation mode, and in the second period, the second generation for periodic signal the capacitive component mode of operation, from the measuring probe according to the (1) obtained, as the current signal component and the capacitance or conductance of mode of operation to determine whether the response signal has reached a predetermined level and filling. And reports are generated when they exceed or fail to reach the fill level.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测容器中介质的填充水平的方法和装置
本专利技术涉及用于监测容器中的介质的预定填充水平的方法和装置。
技术介绍
可以例如借助于电导性测量方法来监测预定填充水平。这种基本的测量原理从许多出版物中获知。通过检测是否经由传感器电极和电导性容器的壁之间或在传感器电极和第二电极之间的电导性介质建立电接触来监测填充水平。相应的现场设备由申请人例如以商标Liquipoint销售。当待监测的介质实际上没有电导率(<0.5μS/cm)或仅有非常低的电导率时，借助于电导性测量方法的填充水平检测达到其极限。介质的电导率相对于空气的电导率的变化因此太小以至于不能够由测量电子装置可靠地记录。用电导性测量方法难以监测的介质包括例如蒸馏水、糖蜜和醇。进一步的问题是具有小于1μS/cm的电导率和小于20的介电常数的介质。落在该范围内的尤其是油和脂肪。在这种情况下适合的是电容测量方法，其同样在现有技术中是已知的。在这种情况下，介质的填充水平根据由探头电极和容器的壁或第二电极形成的电容器的电容来确定。依赖于介质的电导率，介质或探头绝缘体形成电容器的电介质。同样，基于电容测量原理的现场设备由申请人按许多不同的实施方式例如以商标Liquicap和Solicap销售。原则上，对于电导性介质和非电导性介质两者，借助电容测量方法的填充水平检测确实是可能的。然而，对于电导率>50μS/cm的介质，测量探头的绝缘是必要的。这种绝缘的阻抗在粘附或积垢介质的情况下又是不利的。从DE3212434C2获知用于防止积垢形成的是屏蔽电极(guardelectrode)的应用，其同轴地包围传感器电极并且位于与传感器电极相同的电位。根据积垢的特性，在本实施例的情况下，存在适当地生成屏蔽信号(guardsignal)的问题。此外，在DE102006047780A1中描述了一种填充水平测量探头，其对大的测量范围内的积垢形成不敏感。在该已知解决方案中，提供放大单元和限制元件，其中限制元件被布置在放大单元的输出端和屏蔽电极之间。经由放大单元和限制元件(例如，电阻器)为屏蔽电极提供屏蔽信号。类似地，为传感器电极提供操作信号。评估单元基于在传感器电极处可分流的电流信号和操作信号和/或屏蔽信号来监测填充水平。生成屏蔽信号的放大单元由限制元件限制。将这种幅度受限的信号作为激励器信号发送至传感器电极。然后，从传感器电极分流的是电流信号，为了监测填充水平的目的，考虑当前信号与操作信号或屏蔽信号的组合。最后，从DE102008043412A1获知一种具有存储器单元的填充水平限位开关，其中存储在存储器单元中的是针对不同的位于容器中的介质的极限值。当超过或未达到介质的极限值时，产生切换信号。特别地，可以参照位于容器中的介质来建立测量值的极限值，使得积垢形成不干扰可靠的切换。因为积垢形成破坏测量信号并且因此错误地指示不正确的过程变量，所以限制值(其确定切换点)优选地被设定成使得其在积垢的情况下位于可获得测量信号的区域之外。在这种情况下，该装置可以被实施为电容性或电导性填充水平测量装置。由于该装置可以通过根据介质的记录的性质弄清或相应地计算最佳切换点，自动地在容器内调整至替换的介质(例如，也在诸如CIP和SIP过程的清洁步骤的情况下)，可以省略在介质替换的情况下通常必要的复杂的调整步骤。如果容器中的介质的填充水平可以利用独立于介质的电特性的测量装置来监视，则是所希望的。由于电容性和电导性测量方法的优点和缺点是相反的，所以多传感器是有希望的，其可以借助两种方法来监测填充水平。这种多传感器的特征在于其允许在电容性和电导性操作模式下交替地操作。在这种情况下，可以补充提供屏蔽电极以防止形成积垢。对于这种现场设备的具体构造，可以想到不同的选择。例如，可以提供具有两个电子单元的测量探头，一个电子单元用于电容性操作模式，一个电子单元用于电导性操作模式。为了能够在两种模式之间来回切换，例如可以补充地安装电开关。然而，这种可简单地实施的示例具有如下缺点：开关由于寄生电容而限制可实现的测量分辨率，这在电容性操作模式的情况下是特别不利的。在电容性操作模式下可实现的测量分辨率取决于测量探头的特定几何形状实施方式以及取决于用于相应的电子单元的部件。当然，此外，所测量的电容还依赖于介质的性质。然而，这种依赖性涉及相应的电流施加，而测量探头的几何形状以及电子单元的部件表现出恒定影响。最重要的特征是测量探头的几何实施方式，因为这固定了所测量的电容的范围。当测量探头例如被实施成使得在安装在容器的壁中之后其与壁齐平时，诸如在申请人以名称FTW33销售的变体的情况下，测量的电容可以在毫微微法拉的范围内。相反，如果测量探头至少部分地伸入到容器中，则电容的测量值达毫微微法拉以上几个数量级。特别地，毫微微法拉范围内的电容的评估对所应用的电子单元提出了最高要求。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种方法和装置，利用该方法和装置可以独立于介质的电特性来监测容器中介质的预定填充水平，并且利用该方法和装置同时地保证毫微微范围内的高测量分辨率。根据本专利技术，通过利用至少一个测量探头和电子单元来监测容器中的介质的预定填充水平的方法来实现该目的，其中，交替地在电导性测量模式和电容性测量模式下操作测量探头，其中，为所述测量探头提供由两种不同的、时间交替顺序的周期性信号分量组成的激励器信号，其中在第一时间间隔中，生成用于电导性操作模式的第一周期性信号分量，并且在第二时间间隔中，生成用于电容性操作模式的第二周期性信号分量，其中，根据由测量探头获得的视当前信号分量而定的电容性或电导性操作模式的响应信号，确定是否已经达到预定填充水平，并且其中在超过或未达到该填充水平时生成报告。以这种方式，可以通过针对电容性操作模式以及也针对电导性操作模式两者设计的电子单元来操作测量探头。在这种情况下，电导性操作模式用于电导性介质，而电容性操作模式用于非电导性的或电导率差的介质。电导性操作模式对于具有高电导性率(>5μS/cm)的介质的优点在于，测量探头与介质具有直接连接，使得不需要进一步的绝缘。此外，在单个电子单元中电容和电导测量的组合意味着不需要使用电开关。这又增加了可实现的测量分辨率，因为电开关的应用将引入寄生电容。在激励器信号的优选实施例中，在第一时间间隔中，使用的是矩形信号，而在第二时间间隔中，使用的是三角形信号或正弦信号。因此，使用矩形信号用于在电导性操作模式下测量探头的操作，并且使用三角或正弦信号用于电容操作模式下测量探头的操作。特别地，三角形信号在技术上易于产生。此外，当矩形信号和三角形信号的大小被调整或被设计为具有相同的算术平均值时是有利的。以这种方式，在测量探头的操作中，从不同的激励器信号没有产生偏移差异。在另一优选实施例中，根据至少一个响应信号确定至少一个介质特有的性质，特别是电导率或介电常数。因此，除了预定填充水平之外，还可以执行过程和/或介质监测。当然，为此，测量探头必须至少部分地由介质覆盖。例如，可以定义过程窗口，其中检测电导率的变化，或者在非电导性介质的情况下，可以监测介电常数。此外，从附加介质监测的可能性来讲，可能与测量探头信息相关联，这使得用函数关系把响应信号或从响应信号导出的变量对应到特异于介质的至少一个介质性本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用至少一个测量探头(1)和电子单元(7)来监测容器(2)中的介质(3)的预定填充水平的方法，其中，交替地在电导性操作模式和电容性操作模式下操作所述测量探头(1)，其中，为所述测量探头(1)供应激励器信号，所述激励器信号由两种不同的、时间交替顺序的周期性信号分量组成，其中，在第一时间间隔中，生成用于所述电导性操作模式的第一周期性信号分量，在第二时间间隔中，生成用于所述电容性操作模式的第二周期性信号分量，其中，根据从所述测量探头(1)获得的视当前信号分量而定的所述电容性操作模式或所述电导性操作模式的响应信号，确定是否已经达到所述预定填充水平，并且其中，在超过该填充水平时或未达到该填充水平时生成报告。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 DE 102014107927.21.使用至少一个测量探头(1)和电子单元(7)来监测容器(2)中的介质(3)的预定填充水平的方法，其中，交替地在电导性操作模式和电容性操作模式下操作所述测量探头(1)，其中，为所述测量探头(1)供应激励器信号，所述激励器信号由两种不同的、时间交替顺序的周期性信号分量组成，其中，在第一时间间隔中，生成用于所述电导性操作模式的第一周期性信号分量，在第二时间间隔中，生成用于所述电容性操作模式的第二周期性信号分量，其中，根据从所述测量探头(1)获得的视当前信号分量而定的所述电容性操作模式或所述电导性操作模式的响应信号，确定是否已经达到所述预定填充水平，并且其中，在超过该填充水平时或未达到该填充水平时生成报告。2.根据权利要求1所述的方法，其中矩形信号用于所述第一时间间隔中的激励器信号，而三角形信号或正弦信号用于所述第二时间间隔中的激励器信号。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述矩形信号和所述三角形信号的大小被设置成使得它们具有相同的算术平均值。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中根据至少一个响应信号确定至少一个介质特有性质，特别是电导率或介电常数。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在非电导性或轻微电导性介质(3)的情况下，在应用所述电容性操作模式期间获得的响应信号被评估，其中在电导性介质(3)的情况下，在应用所述电导性操作模式期间获得的测量信号被评估，其中，对于具有在过渡区域内的电导率的介质(3)，两种操作模式的响应信号均被评估，并且从所述响应信号中获取的测量值被设有相应的加权因子，所述加权因子视所述介质的电导率而定。6.一种用于监测容器(2)中的介质(3)的预定填充水平的装置，所述装置包括至少一个测量探头(1)和电子单元(7)，其中所述电子单元(7)被实施成使得交替地在电导性操作模式下和电容性操作模式下操作所述测量探头(1)，其中，为所述测量探头提供激励器信号，所述激励器信号由两种不同的、时间交替顺序的周期性信号分量组成，其中，在第一时间间隔中，生成用于所述电导性操作模式的第一周期性信号分量，并且在第二时间间隔中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔明·韦内特，戈尔德·贝希特，卡伊·乌彭坎普，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE