用于測(cè)定水分含量的物位測(cè)量?jī)x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及物位測(cè)量（levelmeasurement)。具體地，本發(fā)明設(shè)及用于測(cè)定存儲(chǔ)材 料的物位的物位測(cè)量?jī)x，且還設(shè)及程序和機(jī)器可讀介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前市場(chǎng)上存在多種用于檢測(cè)容器中的物位或庫(kù)存物位的傳感器。使用受引導(dǎo)雷 達(dá)波或空間自由福射雷達(dá)波來(lái)檢測(cè)物位的傳感器尤其重要。
[0003] 運(yùn)些物位測(cè)量?jī)x可按照脈沖通行時(shí)間（pulsetransit-time)技術(shù)的原理工作。在 運(yùn)種情況下，電磁脈沖朝向存儲(chǔ)材料的表面通行。接著，物位測(cè)量?jī)x接收測(cè)量信號(hào)的在存儲(chǔ) 材料的表面處W及適用的其它反射器處被反射的信號(hào)分量，由此產(chǎn)生回波曲線，可W分析 該回波曲線W測(cè)定物位。
[0004] 同樣已知的是按照調(diào)頻連續(xù)波（Rrequen巧ModulatedContinuousWave,FMCW) 原理工作的物位測(cè)量?jī)x。運(yùn)些物位測(cè)量?jī)x也可W使用受引導(dǎo)信號(hào)或空間自由福射信號(hào)。 陽(yáng)0化]特別對(duì)于糧食加工行業(yè)的使用者，而且也對(duì)于碎石/混凝±行業(yè)的使用者，測(cè)量 儀額外地需要連續(xù)檢測(cè)存儲(chǔ)在容器中的材料的水分或庫(kù)存的水分（水分含量）。
[0006] 如果想要對(duì)存儲(chǔ)在容器中的材料或庫(kù)存（存儲(chǔ)材料）的水分含量進(jìn)行測(cè)量，那么， 例如如圖3所示，針對(duì)此目的可W使用水分儀。
[0007] 水分儀使用直接測(cè)時(shí)技術(shù)來(lái)測(cè)定測(cè)量信號(hào)沿著位于存儲(chǔ)材料中的測(cè)量探針的通 行時(shí)間。測(cè)量信號(hào)沿著存儲(chǔ)材料中的測(cè)量探針傳播的相對(duì)短的時(shí)間段可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確測(cè) 量?？蒞通過(guò)多個(gè)測(cè)量的取平均來(lái)提高測(cè)量準(zhǔn)確度，但運(yùn)將大大增加水分儀的功耗。運(yùn)樣， 該功耗對(duì)于兩線式裝置來(lái)說(shuō)過(guò)高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于限定一種用于測(cè)定材料的水分含量的測(cè)量?jī)x，該儀器具有低功 耗。
[0009] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于限定一種用于測(cè)定材料的水分含量的測(cè)量?jī)x，該儀器更 準(zhǔn)確地提供存儲(chǔ)材料的水分含量的測(cè)量值。
[0010] 該目的由獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的改進(jìn)存在于從屬權(quán)利要求和W下說(shuō) 明中。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種用于測(cè)定存儲(chǔ)材料的物位的物位測(cè)量?jī)x被限定為包 括射頻單元和信號(hào)處理單元。射頻單元用于產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)，隨后測(cè)量信號(hào)通過(guò)空間自由福 射或借助引導(dǎo)器件而朝向存儲(chǔ)材料表面發(fā)射。
[0012] 接著，測(cè)量信號(hào)在存儲(chǔ)材料表面處或在一個(gè)或多個(gè)額外反射器（諸如容器基部、 探針端部或其它間斷部等）處完全地或部分地反射。反射的測(cè)量信號(hào)接著饋送至物位測(cè)量 儀的信號(hào)處理單元，該信號(hào)處理單元根據(jù)所述信號(hào)來(lái)獲得回波曲線，并接著根據(jù)該回波曲 線測(cè)定物位。
[0013] 此外，物位測(cè)量?jī)x能夠另外根據(jù)該回波曲線來(lái)測(cè)定存儲(chǔ)材料的水分含量或至少水 分含量的特征值（即，與水分含量相關(guān)聯(lián)的值）。
[0014] 與已知方法和裝置相比，運(yùn)可W節(jié)約電能，運(yùn)是因?yàn)榭蒞從單次測(cè)量中對(duì)物位和 水分含量均進(jìn)行測(cè)定。
[0015] 雖然沒(méi)有使用額外探針進(jìn)行直接通行時(shí)間測(cè)量，但是對(duì)在測(cè)定物位的過(guò)程中已經(jīng) 執(zhí)行的測(cè)量進(jìn)行分析。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種用于測(cè)定存儲(chǔ)材料的物位的物位測(cè)量?jī)x被限定成 根據(jù)回波曲線中的兩個(gè)回波的兩個(gè)幅值并根據(jù)相同回波曲線中的兩個(gè)回波的間隔來(lái)測(cè)定 當(dāng)前物位的測(cè)量值W及存儲(chǔ)材料的水分含量的測(cè)量值。使用幅值和間隔信息可W準(zhǔn)確地提 供介質(zhì)的水分含量。特別有利地，將信息處理成使得物位的測(cè)量值和水分含量的測(cè)量值均 可非常正確的方式測(cè)定和提供，該方式帶來(lái)低電路成本和/或電力成本。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，物位測(cè)量?jī)x被設(shè)計(jì)成連接至兩線式導(dǎo)體回路，例如， 4…20mA兩線式導(dǎo)體回路。為此目的，物位測(cè)量?jī)x包括兩線式接口，例如4…20mA兩線式接 口。可W經(jīng)由該兩線式導(dǎo)體回路提供儀器操作所需的電力。兩線式導(dǎo)體回路可W用于向外 部位置傳送與物位和/或水分含量相關(guān)聯(lián)的測(cè)量值的全部或子集。
[0018] 可選地或額外地，可進(jìn)行如下設(shè)置：一些測(cè)量值（例如水分含量測(cè)量值或物位測(cè) 量值）可W經(jīng)由第二數(shù)據(jù)接口傳送，例如，該第二數(shù)據(jù)接口可W是第二兩線式接口的形式 或可W作為數(shù)據(jù)總線接口。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量信號(hào)為FMCW信號(hào)。換言之，物位測(cè)量?jī)x是按照 FMCW原理工作并發(fā)射作為測(cè)量信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波的測(cè)量?jī)x。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量信號(hào)為電磁脈沖。在運(yùn)種情況下，物位測(cè)量?jī)x是 按照脈沖通行時(shí)間技術(shù)的原理操作的雷達(dá)物位指示器。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，物位測(cè)量?jī)x包括兩線式接口，其中，物位測(cè)量?jī)x被設(shè) 計(jì)成經(jīng)由兩線式接口被供電并經(jīng)由兩線式接口從物位測(cè)量?jī)x輸出所有測(cè)量值。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，除兩線式接口之外，物位測(cè)量?jī)x還包括額外數(shù)據(jù)接 口，其中，物位測(cè)量?jī)x被設(shè)計(jì)成經(jīng)由兩線式接口被供電并經(jīng)由兩線式接口輸出從由所測(cè)量 的物位和所測(cè)量的水分含量值組成的群組中選擇的第一測(cè)量值，并且物位測(cè)量?jī)x被設(shè)計(jì)成 經(jīng)由數(shù)據(jù)接口輸出從由所測(cè)量的物位和所測(cè)量的水分含量值組成的群組中選擇的第二測(cè) 量值。
[0023] 例如，數(shù)據(jù)接口可W是第二兩線式接口或者數(shù)據(jù)總線接口。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量?jī)x設(shè)被計(jì)成將空間自由福射電磁波用作測(cè)量信 號(hào)。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，物位測(cè)量?jī)x被設(shè)計(jì)成將受引導(dǎo)電磁波用作測(cè)量信號(hào) 的測(cè)量?jī)x。在運(yùn)種情況下，物位測(cè)量?jī)x具有至少部分地延伸至存儲(chǔ)材料（至少如果物位適 當(dāng)?shù)母邥r(shí)）的測(cè)量探針（波導(dǎo)設(shè)備）。
[00%] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，物位測(cè)量?jī)x具有波導(dǎo)設(shè)備，波導(dǎo)設(shè)備包括沿著波導(dǎo) 設(shè)備的縱向延伸方向彼此間隔開(kāi)的多個(gè)反射器。在運(yùn)種情況下，物位測(cè)量?jī)x被設(shè)計(jì)成基于 回波曲線來(lái)測(cè)定水分分布，該分布沿著波導(dǎo)設(shè)備的縱向延伸。為了建立水分分布，需要沿著 波導(dǎo)設(shè)備布置各種反射器，運(yùn)是因?yàn)檫\(yùn)種反射器會(huì)反射一些測(cè)量信號(hào)，且接著可W在所記 錄的回波曲線中檢測(cè)運(yùn)些反射。
[0027] 運(yùn)樣，本發(fā)明的一個(gè)方面設(shè)及一種用于對(duì)容器中的材料或庫(kù)存的物位和水分含量 的進(jìn)行組合測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)裝置，僅經(jīng)由一個(gè)導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)供電和測(cè)量值輸出。
[0028] 具體地，可W根據(jù)脈沖電磁波的反射并利用順序采樣技術(shù)測(cè)定反射波分量的幅值 和時(shí)間來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)特征值（物位和水分含量）。
[0029] 也可W進(jìn)行如下設(shè)置：經(jīng)由僅兩個(gè)導(dǎo)體對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)供電和測(cè)量值輸出，一個(gè)導(dǎo)體對(duì) 是用于向現(xiàn)場(chǎng)裝置供電并輸出一個(gè)測(cè)量值的4…20mA導(dǎo)體回路，另一個(gè)導(dǎo)體對(duì)是用于輸出 另一個(gè)測(cè)量值的4…20mA導(dǎo)體回路（無(wú)源）。
[0030] 針對(duì)兩個(gè)測(cè)量（物位和水分含量）均使用相同的測(cè)量信號(hào)，使得與僅用于兩個(gè)測(cè) 量中的一者的已知傳感器相比，功耗的增加可忽略不計(jì)。運(yùn)說(shuō)明兩線式裝置適用于組合傳 感器。
[0031] 根據(jù)脈沖電磁波的反射并通過(guò)利用順序采樣技術(shù)測(cè)定反射波分量的幅值和時(shí)間 來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)特征值的優(yōu)點(diǎn)在于可W使用相同的測(cè)量信號(hào)。
[0032] 此外，限定了一種用于測(cè)定存儲(chǔ)材料的物位的方法，其中，產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)，根據(jù)測(cè) 量信號(hào)的回波曲線測(cè)定物位，并根據(jù)該相同回波曲線測(cè)定存儲(chǔ)材料的水分含量。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，經(jīng)由兩線式導(dǎo)體回路（例如，4. .. 20mA電流回路）將 電力提供至用于執(zhí)行該方法的儀器。
[0034] 也可W經(jīng)由該兩線式導(dǎo)體回路輸出測(cè)量值。正如上文已經(jīng)描述，可W進(jìn)行如下設(shè) 置：經(jīng)由另一個(gè)接口輸出一些測(cè)量值。
[0035] 兩線式導(dǎo)體回路可W規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)裝置（例如，物位測(cè)量?jī)x、水分儀等）的安裝布置， 其中，僅經(jīng)由單個(gè)導(dǎo)體對(duì)向裝置提供所需的電力，并且經(jīng)由該導(dǎo)體對(duì)同時(shí)輸出至少一個(gè)測(cè) 量值。
[0036] 兩線式接口可W為現(xiàn)場(chǎng)裝置（例如，物位測(cè)量?jī)x、水分儀等）的接口，經(jīng)由該接 口裝置可W在兩線式導(dǎo)體回路內(nèi)進(jìn)行操作。兩線式接口可W選自如下標(biāo)準(zhǔn)接口的群組： 4. .. 20mA電流回路、具有HART的4. .. 20mA電流回路、Profibus、PAW及基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 (FoundationFieldbus)。
[0037] 兩線式裝置可W是具有至少一個(gè)兩線式接口的現(xiàn)場(chǎng)裝置（例如，物位測(cè)量?jī)x、水 分儀等）。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，限定了一種程序，當(dāng)在處理器上執(zhí)行時(shí)，該成像命令處 理器進(jìn)行上文和下文說(shuō)明的步驟。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，限定了一種存儲(chǔ)程序的機(jī)器可讀介質(zhì)，當(dāng)在處理器上 執(zhí)行該程序時(shí)，該程序命令處理器進(jìn)行上文和下文說(shuō)