填充高度测量的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于确定在容器中的液体的填充高度的装置和方法，该装置带有至少一个发送和/或接收声的信号的元件。
【背景技术】
[0002]这样的装置例如应用在废水提升设施中。提升设施引出在倒流层(Ruckstauebene)下面积聚的废水以防倒流(riickstausicher)。其使用于输送积聚在住宅楼的地下室中的含有粪便的废水。
[0003]在传统的提升设施中借助于浮控开关进行填充高度测量和调节。在此使用利用运动的机械的构件的测量方法。机械的构件相对是易受如出现在提升设施的废水中的污染物影响。
[0004]文件DE 10 2007 008 692 Al说明了一种提升设施的容器，在其中在不同的容器高度中在壁部的外侧处安装用于检测液体高度的传感器。该测量设备牢固地与容器连接。因此排除了这种装置灵活地使用于许多容器。在这种系统中传感器的较大数量是不利的。
[0005]在文件DE 199 13 530 Al中说明了一种带有由塑料制成的收集容器的提升设施。液体以不规律的间隔流向收集容器。通过泵将液体从容器输送到管道网中。为了测量在容器中的液体高度使用布置在容器的上侧处的元件。元件发出雷达波，其由液体的表面反射。反射的波继而由元件接收。从波的行进时间中确定填充高度。泵取决于填充高度接通或者切断。用于利用雷达波进行填充高度探测的方法是昂贵的。
[0006]此外已知这样的用于填充高度测量的装置，即在其中发送超声信号的元件安装在容器的上侧处。声的信号由液体表面反射并且由元件检测。超声填充高度测量为不接触的方法，其根据行进时间原理工作。在此由于反射超声波的悬浮的泡沫也存在错误测量液体高度的危险。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，说明一种用于填充高度测量的装置，其针对污染物是不敏感的并且即使在泡沫形成的情况下也提供可靠的测量值。此外该装置应该可便宜地制造并且通过可靠性和长的使用寿命而突出。
[0008]该目的根据本发明通过以下方式解决，即声的信号沿着固体的表面传播，该固体这样布置，即使得固体的表面的至少一部分可由液体湿润并且固体在不同的容器高度中具有反射声的信号的区域。
[0009]根据本发明使用声的表面波(缩写为AOW(英语SAW为surface acoustic waves表面声波))以用于确定填充高度。在此声的信号在固体的表面上传播。
[0010]固体如有可能可由复合材料制成。然而优选地固体由唯一的材料形成，其中证明为尤其有利的是，使用由金属制成的固体。
[0011]固体可具有不同的几何的形状，例如方形的或柱形的。本发明的优选的实施方案为空心体，其中尤其空心柱体(也就是说管)证明为有利的。
[0012]在本发明的一种方案中，空心体利用底部封闭。因此防止液体侵入到空心体中。产生和/或检测声的表面波的元件安装在内侧上。因此声的信号在管的内部的、干燥的表面上传播并且由这样的区域反射，即管在其内侧上具有该区域。测量管浸入到液体中，其中仅仅外侧湿润。令人惊讶地发现，在液位下面强烈地减弱声的表面波，尽管其在管的干燥的内侧上传播。对此前提是，管的壁厚不是太大。
[0013]根据本发明这样布置固体，即使得表面的至少一部分可由液体湿润。在此可为固体的表面(A0W在该表面上传播)和/或是与该表面相对的另一表面。
[0014]固体具有反射表面波的区域。为此固体具有合适的(尤其尖棱角的)几何形状变化。优选地该区域为引入到表面中的凹陷部。在此特别是稍长的凹陷部为适合的，其近似水平地伸延。在一种尤其有利的方案中凹口被铣削和/或冲压到表面中，其中尤其切口证明为有利的。也可将槽口作为凹陷部引入到固体中。区域可同样构造为固体表面的隆起部。
[0015]原则上也可实现，固体由一块容器壁形成。然而当固体构造为布置在容器中的独立的构件时证明为尤其有利的。固体至少部分地浸入到液体中并且在不同的容器高度中具有起反射作用的区域。就固体的没有浸入到液体中的部分而言，声的信号在切口处不减弱地反射。反射的信号由检测器探测，检测器或者由产生AOW的相同的元件形成或者构造为独立的元件。
[0016]就固体的浸入到液体中的部分而言，声的信号通过液体强烈地减弱。在此也称为信号的“脱耦”。因此由在液位下面的区域反射的信号强烈地衰落。
[0017]由单元分析或者评估反射的信号。该单元这样装备，即其从反射的信号的波形图中获取填充高度。关于波形图理解为取决于行进时间探测所有反射的声的信号的强度。由在容器底部附近中的反射部位反射的声的信号相比于较上方的声的信号具有更长的行进时间。在区域处反射的声的信号也称为回声。
[0018]在液体高度下面回声强烈地衰落。借助于与例如利用完全地空的容器实施的参照测量进行比较，单元可获取填充高度，因为在液位之下的反射区域的信号相对参照值强烈地衰落。
[0019]在根据本发明的方法中实施下面的步骤。
[0020]-产生声的信号，
-沿着固体表面传播声的信号，
-在固体的区域处至少部分地反射信号，该区域布置在不同的容器高度上，
-检测反射的信号，
-获取反射的信号的行进时间，
-获取反射的信号的信号强度，
-与参照值比较，
-确定填充高度。
[0021 ] 在此为在有规律的时间间隔中重复地经历的流程。
[0022]优选地固体具有纵向延伸并且垂直地布置在容器中。反射区域的位置也是对于评估的质量起决定作用的。反射区域可在声的信号的传播方向上布置成一上一下互相平行。然而反射的信号在这样的布置中重叠。波形图的评估由此变得更困难。在本发明一种尤其有利的实施方案中起反射作用的区域关于声的信号的传播方向布置成侧向上互相偏移。由此降低反射的信号的重叠。反射的信号的至少一部分到达检测器，而没有出现多次反射。由此获得波形图，在其中可良好地区别单个的回声。
[0023]用于产生声的表面波的元件优选地包括压电的基层，在该基层上施加梳形电极(Kammelektrode)作为发送器。这形成交叉指形转换器(IDT = interdigital transducer叉指式转换器)、所谓的发送器交叉指形转换器(Sender IDT发送器叉指式转换器)，其在压电的基层上产生表面波。
[0024]这样选择激励频率，即优选地产生拉姆波或在拉姆波(Lamb-welle)和瑞利波之间(Rayleigh-Wellen)的过渡区域中的表面波。
[0025]在本发明的一种方案中元件布置在固体的表面上。为此压电的基层传声地与固体连接。这可通过粘合剂完成。表面波从压电的基层传输到固体上并且在固体表面上传播。
[0026]回声由用作为检测器的元件探测。该检测器同样包括带有梳形电极的压电的基层。检测器起作用为接收器交叉指形转换器(Empf^nger-1DT)并且接收的声的表面波转换成电的信号。在本发明的一种方案中检测器同样直接地固定在固体上，例如借助于粘合剂。
[0027]在本发明一种备选的实施方案中至少一个元件布置在头部件(Kopfteil)的表面上。该头部件可与固体声耦合。耦合可通过涂有油的或涂有粘合剂的磨削承座(Schlifffassung)实现。头部件在此可联接在不同的固体处。所以例如多个带有不同的长度的测量管可以与头部件耦合，从而仅仅一次发送或者接收电子设备是必需的。因此利用头部件可实现不同的测量长度。在一种尤其有利的方案中，单元装备成通过回声的波形图以条码的形式识别出联接的测量管的类型。
[0028]代替分离的AOW发送器和接收器也可使用共同的电声的转换器，其在多路的运行(Multiplex-Betrieb)中交替