以局部不同的分辨率进行的回波曲线确定的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种回波曲线的确定。本发明尤其涉及一种用于通过按照间距测量法工作的物位测量仪来确定回波曲线的方法，所述物位测量仪在确定物位期间对由其接收的测量信号执行频谱分析，并且涉及一种高分辨率的物位测量仪、一种程序元件和一种计算机可读介质。
【背景技术】
[0002]本发明所基于的物位测量仪按照间距测量法工作，其中对接收到的测量信号执行频谱分析。
[0003]在此，例如能够为按照FMCW原理(FMCW-FrequencyModulated Continuous Wave，调频连续波)工作的物位测量仪。其他合适的物位测量仪按照SFCW原理(SFCW =SteppedFrequency Continuous Wave，步进频率连续波)或者其他的间距测量法工作，所述其他的间距测量法在信号评估的范围中需要频谱分析。
[0004]尤其考虑按照自由辐射雷达原理、引导微波原理、超声测量法、或者也借助于激光束工作的物位测量仪。这种物位测量仪例如能够连接到4mA至20mA的供电装置上。
[0005]物位测量仪朝向填充物料表面的方向放射发送信号。所述信号随后由填充物料表面并且可能由容器底部、在不同的填充介质之间的分离层或者由容器中的干扰部位反射，并且由物位测量仪接收。
[0006]随后，经过反射的、被接收的发送信号(下面也称作接收信号或者测量信号)经受信号处理，其中根据所述信号确定物位。
[0007]在所述信号处理期间，能够对通常为波状的接收信号进行扫描并且随后能够根据扫描值计算所谓的包络曲线，下面也称作回波曲线。随后，能够对包络曲线或者回波曲线进一步进行分析。
[0008]因此，例如可能的是，在回波曲线中标记局部最大值(下面也称作回波)并且将所述回波标记成发送信号的在填充物料表面上反射的信号分量。在该情况下，所述回波在回波曲线中的位置因此对应于容器中的填充物料表面的实际的、局部的位置。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提出一种通过按照间距测量法工作的物位测量仪进行的包络曲线计算，所述物位测量仪在确定物位期间对由其接收的测量信号执行频谱分析，所述包络曲线计算能够以尽可能少的耗费实现尽可能精确地确定物位。
[0010]该目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的改进方案在从属权利要求和下面的描述中得出。
[0011]根据本发明的第一方面，提出一种用于通过按照间距测量法工作的物位测量仪确定回波曲线的方法，所述物位测量仪在确定物位期间对由其接收的测量信号执行频谱分析。在该方法中，首先检测测量信号，所述测量信号为由物位测量仪发出并且至少在介质的表面上(即尤其在填充物料表面上)反射的发送信号。随后，将检测到的发送信号转换成中频信号，所述中频信号被在离散的时间点扫描。将通过扫描中频信号获得的扫描值必要时在数字化之后从时域变换成频域。随后，通过变换成频域的扫描值，以第一分辨率形成回波曲线。随后或者同时，以高于第一分辨率的第二分辨率进行回波曲线的位于回波曲线的限定区域之内的部段的计算。
[0012]换言之，回波曲线的不同部段以不同分辨率计算。以这种方式，可能的是，以较高的分辨率计算回波曲线的非常感兴趣的部段。例如在此能够为包括填充物料回波的区域。
[0013]也可能的是，以较高的分辨率计算回波曲线的多个部段，例如所有具有回波的部段。在此处要指出的是，回波曲线原则上能够具有多个回波，然而其中仅一个回波归因于发送信号在填充物料表面上的直接反射。其他的回波例如为归因于多次反射、或者归因于在容器内部配件上、在容器底部上、在分离层或者干扰部位上的反射的回波。
[0014]例如，利用快速傅里叶变换(FFT)以第一分辨率从通过扫描获得的扫描值来计算回波曲线，所述快速傅里叶变换将扫描值变换成频域并且在频域中计算回波曲线的采样点。在此，快速傅里叶变换利用所有通过扫描获得的扫描值，以便以较粗的第一分辨率计算回波曲线。
[0015]因此，如果根据所述回波曲线以第一分辨率确定回波曲线的例如为填充物料回波的感兴趣的回波所处的部段，那么在回波曲线的该部段中以高于第一分辨率的第二分辨率计算回波曲线的其他的采样点，更确切地说利用离散傅里叶变换(DTFT)。在此，离散傅里叶变换也使用全部通过扫描获得的扫描值。
[0016]在此，将“分辨率”在频域中分别理解成相邻的采样点的距离。因此，在较低的第一分辨率中，该间距与在较高的第二分辨率中相比更大。
[0017]换言之，即回波曲线的第一分辨率的采样点利用快速傅里叶变换从通过扫描获得的扫描值中计算，此后回波曲线的在回波曲线的第二分辨率的部段中的其他采样点利用离散傅里叶变换也从上述扫描值中计算。
[0018]不需要所谓的“补零”。通过(随后)应用离散傅里叶变换，能够(补充)计算回波曲线的任意多个附加的采样点。也能够提出:利用离散傅里叶变换(DTFT)计算回波曲线的各个附加的中间值。所述中间值不必是等距的。由此，计算耗费能够减少。
[0019]根据本发明的一个实施方式，回波曲线中的应以较高的分辨率计算回波曲线部段的区域能够由物位测量仪自动地标记和规定。因此，物位测量仪能够通过分析首先粗略分辨的回波曲线来规定局部最大值所处的位置并且选择所述最大值中的一个或者多个最大值，以便围绕所述最大值以较高的分辨率计算回波曲线的部段。该部段的长度同样也能够自动地确定。
[0020]也能够提出，用户能够自己规定回波曲线中的应以较高的分辨率计算的部段所处的限定的区域。尤其能够提出，用户规定应以较高的分辨率计算回波曲线的多少部段。例如能够提出，用户预定其仅对物位回波和容器底部的回波感兴趣。因此，将这两个回波在粗略分辨的回波曲线中标记，并且然后在下述步骤中，将两个回波所处的两个回波曲线部段以高分辨率计算。
[0021]例如能够借助物位测量仪的数字信号处理器的支持来计算粗略分辨的回波曲线。能够以非常精细扫描的分辨率计算回波曲线的在回波曲线的限定区域之内的部段。
[0022]根据本发明的一个实施方式，发送信号为调频信号、电磁信号或者光信号。
[0023]根据本发明的另一个实施方式，物位测量仪按照FMCW原理工作。所述物位测量仪也能够构成为按照SFCW原理工作。
[0024]根据本发明的另一个实施方式，利用离散傅里叶变换(Discrete Time FourierTransformat1n, DTFT)以提高的第二分辨率来计算回波曲线的位于回波曲线的限定区域之内的部段。
[0025]用于时间离散信号的傅里叶变换(DTFT)将暂时的、时间离散的信号映射到(理论上)连续的频谱上。因此，计算规则允许利用中频信号的通过扫描获得的采样点在连续的频谱中确定任意可预设的频率的值。因此，通过重复地实施计算规则，能够确定频域中的多个采样点，所述多个采样点相对于相邻采样点尤其也具有任意小的频率差。以该方式，在频域中能够以非常精细的分辨率确定回波曲线部段。
[0026]根据本发明的另一个方面，回波曲线的位于限定区域之内的部段的计算通过计算回波曲线在该限定区域中的其他采样点来进行。
[0027]所述其他采样点相对于其相邻的采样点例如分别具有预设的频率间距Δ?.。也能够提出，采样点相互间的频率间距沿该部段变化，例如在该部段的中部与在其边缘区域相比更小。
[0028]根据本发明的另一个实施方式，回波曲线的限定区域相应于与介质的表面相对应的回波的位置，尤其是物位回波，所述物位回波相应于填充物料表面的位置。