专利名称：料位测量设备和根据传播时间原理的用于料位测量的方法
技术领域：
本发明涉及一种料位测量设备，和用于根据传播时间原理利用无接触工作的料位测量设备测量料位的方法。
这种无接触测量设备应用于工业的许多分支中，例如在制造业、化工业和食品工业中。
在执行料位测量时，短的传输信号，例如微波或超声波信号被周期性地从天线发送至料位表面，并且它们在表面上反射的回波信号在依赖于距离的传播时间之后被接收。形成了代表作为传播时间的函数的回波幅度的回波函数。这个回波函数的每个值对应于在距离天线一定距离处反射的回波的幅度。
从这个回波函数，确定有效回波，其可能对应于传输信号从料位表面的反射。在这一点上，通常假设有效回波是具有最大幅度的回波。在传播脉冲的传播速度固定的情况中，从有效回波的传播时间，立即得到填充物质的表面和天线之间的距离。
通常，用于分析的不是原始的接收信号，而是它的所谓的“包迹线”。包迹线是通过对原始信号进行整流和滤波而产生的。为了精确确定有效回波的传播时间，首先确定包迹线的最大值。
这种现有的处理方法在许多应用场合都可以毫无问题地应用。
然而，当来自料位的回波不能被清晰辨认时，通常会发生问题。这可以是例如当在容器中存在安装的物体并且它们比填充物质的表面更好地反射传输信号。
在这种情况中，可以在启动时将实际料位输入料位测量设备。于是，料位测量设备可以使用输入的料位，将相关的回波确定为有效回波并且例如基于合适的算法进行进一步处理。例如，在每一测量周期中测量回波的最大值或回波函数，并且基于在前一测量周期中确定的料位以及应用特定的最大期望料位变化率，确定有效回波。然后，这样确定的当前有效回波的信号传播时间用于确定新的料位。
这种回波跟踪具有必须不中断地跟踪有效回波的缺点。如果料位测量设备例如由于维修而不能工作，那么有效回波通常会丢失。于是料位测量设备不能可靠地识别有效回波。有必要通过重复当前料位的初始输入而启动。然而，这在某些情况中，必然带来可观的费用。例如，当没有可用的其它测量方法时，必须完全清空容器，或者将其完全填充或者填充至参考标记。在工业上，这往往意味着制造过程停止，并且引起可观的时间损失以及高成本。
本发明的目的是提供一种依据传播时间原理工作的料位测量设备，当重新启动时，它可以立即独立且可靠地执行料位测量。
本发明通过用于测量容器中填充物质的料位的料位测量设备实现这个目的，该设备包括-至少一个天线，用于发射传输信号并接收回波信号，-信号处理器，其用于从接收的回波信号中得到回波函数，该回波函数包含依赖于传播时间的回波信号幅度，-存储器，用于将容器特定的数据存储在表中，--该表的列用于接收每一回波函数，--其中回波函数以对应于各个回波函数所属的料位的顺序存储在列中，和-分析单元，--其访问表，以确定料位。
根据一种发展，数据以压缩形式存储在存储器中另外，本发明在于一种用于在本发明的料位测量设备的表中存储容器特定的数据的方法，其中-从填充物质表面反射的回波被确定为通过预定料位的料位回波，-这个料位回波被跟踪一段时间，-在这段时间期间，周期性地发射传输信号，接收它们的回波信号，并且从回波信号形成回波函数，--回波函数被存储在表中的一列内，其列索引对应于在这个时间点通过跟踪料位回波而确定的料位。
另外，本发明在于一种用于在根据本发明的料位测量设备的表中存储容器特定的数据的方法，其中-发射传输信号，接收其回波信号，并且从回波信号得到回波函数，-确定可能来自在填充物质表面的反射的有效回波，-这个有效回波被跟踪一段时间，-在这段时间期间，周期性地发射传输信号，接收它们的回波信号，并且从回波信号确定回波函数，--回波函数被存储在表中的一列内，其列索引对应于在这个时间点通过跟踪有效回波而确定的料位。
根据上述方法的进一步发展，执行表的真实性核查，其结果或者证实或者驳倒有效回波是从填充物质表面反射的回波。
根据上述发展的进一步发展，在真实性核查得出有效回波不是来自填充物质表面的反射时，利用表找到瞬时料位并且重复整个方法，其中将对应于利用表确定的瞬时料位的回波选择为有效回波。
根据上述方法的进一步发展，在真实性核查中在表中识别等高线，其对应于这个回波的传播时间依赖于料位的改变。检查是否存在这样的等高线部分，其中传播时间随着增加的料位而降低并且其中传播时间在一列中低于同一列中有效回波的传播时间。如果存在这样的等高线部分，则驳倒有效回波是从填充物质表面反射的回波；如果不存在这样的等高线部分，则将接受有效回波是从填充物质表面反射的回波。
根据进一步发展，-当真实性核查显示有效回波不是来自在填充物质表面的反射时，利用表找到瞬时料位，并且-重复整个方法，-其中，选择对应于利用表确定的瞬时料位的回波作为有效回波。
另外，本发明在于用于在本发明的料位测量设备的表中存储容器特定的数据的另一种方法，其中-发射传输信号，-接收它的回波信号-从回波信号中选择多个回波，-将这些回波中的一个确定为可能来自在填充物质表面的反射，-在这段时间期间，周期性发射传输信号，接收其回波信号，并且，-对于每一回波信号，确定选择的回波的传播时间，并且-对于每一回波信号，确定与有效回波相关的可能料位，-确定对应于可能料位的列，并且-在这个列中，对于每一选择的回波在对应于各个回波的传播时间的行中存储一个值。
本发明还在于用于在根据本发明的料位测量设备的表中存储容器特定的数据的一种方法，其中-发射传输信号，接收其回波信号，-从回波信号中选择多个回波，-这些回波中的一个被确定为可能来自在填充物质表面处的反射的有效回波，-在这段时间期间，周期性发射传输信号并且接收它们的回波信号，并且-对于每一回波信号，确定选择的回波的传播时间，并且-对于每一回波信号，确定与有效回波相关联的可能料位，-确定对应于这个可能料位的列，并且-在这个列中，对于每一选择的回波在对应于各个回波的行中存储一个值。
根据上述方法的进一步发展，执行表的真实性核查，其结果或者证实或者驳倒有效回波是在填充物质表面反射的回波。
在用于在根据本发明的料位测量设备的表中存储容器特定的数据的上述方法的进一步发展中，通过外插法确定表中缺失的数据并将其存储在表中。
另外，本发明在于用于以根据本发明的料位测量设备测量料位的方法，其中-发射传输信号，-接收其回波信号，-从回波信号推导出当前回波函数，并且-为了确定料位，比较回波函数与表中存储的回波函数。
根据上述方法的进一步发展，为了料位测量，通过比较而从表中确认与当前回波函数具有最大的一致性的回波函数，并且将料位设置得等于与确认的回波函数的列索引相关联的料位。
现在基于附图解释本发明及其其它优点，附图中相同的元件具有相同的附图标记。
图1显示了用于使用依据传播时间原理工作的料位测量设备的料位测量的设置；图2显示了回波信号E；图3显示了表的列，其中为了说明，在每一列中以图形显示了要在那里输入的回波函数；图4显示了一个曲线图，其中对于采用在填充物质表面实际反射的回波作为有效回波的情况，给出了表的等高线；图5显示了一个曲线图，其中对于采用在干扰处反射的回波作为有效回波的情况，给出了表的等高线；图6显示了对于填充物质表面、干扰和底板的跟踪回波的概况；和图7显示了一个曲线图，其中对于采用在底板反射的回波作为有效回波的情况，给出了表的等高线。
图1显示了用于料位测量的设置。容器3中存在填充物质1。在容器3上设置依据传播时间原理工作的料位测量设备5。适于料位测量设备5的是例如利用微波工作的料位测量设备或使用超声的料位测量设备。料位测量设备5用于测量容器中的填充物质1的料位7。在容器3中示例性地绘出干扰9。干扰9是例如在容器3中安装的物体、搅拌器以及通常可以引起反射的任何其它结构。为了便于理解，这里仅提供了单个干扰9。当然，在真实的测量条件中，可以存在非常多的干扰。
料位测量设备5具有至少一个天线11，用于发射传输信号S和用于接收回波信号E。在所示的实施例中，仅提供的单个天线11，其既发射又接收。然而，作为替代，可以有用于发射的天线以及用于接收的至少另一天线。
传输信号S以填充物质1的方向发射，并且从填充物质表面以及从容器3自身以及从位于容器3中的干扰9反射。回波信号E是这些反射的叠加。
在使用传播时间原理的料位测量中，在填充物质1的方向上周期性地发射传输信号S，例如短的微波脉冲或超声脉冲。传输脉冲S的回波信号E被接收并送入用于从接收的回波信号E得到回波函数的信号处理器13，回波函数包含依赖于传播时间t的回波信号E幅度A。
图2中是用于图1的设置的这样一个回波函数的例子。回波函数具有三个显著的最大值。这些最大值是回波L，S，B，其中回波L来自在填充物质表面的反射，回波S来自在干扰9的反射，回波B来自在容器3的底板15的反射。回波L，S，B发生在传播时间tL，ts，tB之后，这些传播时间分别与天线11与填充物质表面、干扰9和底板15之间的距离相关。
料位测量设备5具有存储器17，其用于存储容器特定的数据。
当第一次操作设置时，记录这些容器特定的数据。它们被永久存储。当料位测量设备5被关断或者经历电源中断时，这些数据不被擦除。
容器特定的数据存储在表中，表的列1～n各自用于记录一个回波函数。在这一点上，回波函数以对应于与各个回波函数相关联的料位的顺序存储在列中。当然，在填充物质表面反射的回波L的相关传播时间tL、以及天线11和填充物质表面之间的相应距离都与相关联的料位等效。这些量相互直接成比例并且可以使用已知的信号传播速度通过简单计算而相互转换。
在图3中，列1～n包含回波函数，它们的顺序与它们要在表中排列的顺序相同。在表中，一列的每一行对应于一个传播时间。
为了解释，图3的右边缘提供了附加的列，其中输入对于行1～m的每一行的行索引。在所示的例子中，行索引随传播时间t增加。或者，行索引可以随传播时间下降。类似于以上对于列的解释，对应于传播时间的距离与传播时间等效。
表的第一列1包含对于满容器3的回波函数。在图3中，这个回波函数在列1中作为函数绘出。在实际使用的表中，当然没有函数，而是依赖于对于对应于各个行索引1～m的每一传播时间是什么幅度，而将回波函数的幅度值存储在第一列1的行1～m的一些或所有行中。对于表的其余2～n列也是类似的。
回波函数以传输信号S的衰减开始。这后面紧随在填充物质表面反射的回波L。大约在表的第一列1的中间，显示干扰9的回波S，并且在最后的行(m、m-1……)显示来自底板15的回波B。
表的最后一列n包含对于空容器3的回波函数。在图3中，这个回波函数绘在列n中作为函数。回波函数以传输信号S的衰减开始。这后面大约在表的中间跟随有来自干扰9的回波S，其后一定距离跟随有来自底板15的回波B。在这个回波函数的情况中，由于容器3是空的，所以没有在填充物质表面反射的回波L。
如果比较干扰9和底板15的回波S和B的传播时间tS和tB，可以看出列n中的两个回波S和B的传播时间tS、tB小于列1中的。原因是在满容器3的情况中，传输信号S和它们的回波信号E必须传播较长的距离通过填充物质1，而在空容器3中它们传播穿过自由空间。传播时间中的差是来自以下事实微波的传播速度在填充物质1中比在自由空间中小。
除了两个外侧的列1和n，图3还显示了其它三个列a、c和f。
列a对应于料位，其位于满容器3和干扰9的最大料位之间。列c对应于干扰9仍然刚好被填充物质1覆盖的情况中的料位，列f对应于干扰9没有被填充物质覆盖的情况的料位。
根据图3，可以识别一些基本模式。
来自底板的回波B在列1中具有它的最大传播时间tB，并且在列n具有它的最小传播时间tB。从列1到列n，这个回波B的传播时间tB连续减少。
来自填充物质表面的反射的回波L在列1中具有它的最小传播时间tL，并且在列n具有它的最大传播时间tL。从列1到列n，回波L的传播时间tL，连续增加。
来自干扰9的回波S在列1中具有它的最大传播时间。于是，传播时间tS随着下降的料位而连续减少，直至料位达到与干扰9一样的高度。下降的料位与增加的列索引意义相同。一旦料位已经降到低于干扰9的高度，则来自干扰9的回波S的传播时间tS不再随下降的料位或增加的列索引而改变。列f中回波S的传播时间tS等于列n中的。在列1中比列a中大，列a中比列c中大，并且在列c中比列f大。
当然，在回波信号中包含的所有信息不必在表中复制。而是，表中存储的回波函数可以是大大简化的回波信号的图像。例如，数据可以被大量压缩，并且尽可能仅保留主要信息。还可以想象，表中仅存储这样的回波函数，其仅包含回波信号中发生的回波最大值的幅度和传播时间。甚至可以使用仅包含最大值的传播时间的回波函数。在这个情况中，表包含非常多的自由字段，并且因而相应地需要存储器中的较少空间。同样，不需要记录每一个小的回波。例如，可以建立最小可接受幅度的阈值，回波在允许进入表之前必须至少具有该阈值。
利用所述的设置，现场复制并存储表的数据。为此，可以使用多种方法。
生成表的一种可能的方法包括在开始时输入一次实际料位。这可以例如通过使用另一测量设备的辅助测量或者通过建立可明显辨认的料位(诸如满料位或空料位)而确定。
基于这个预定的已知料位，在回波信号或相关联的回波函数中确定从填充物质表面反射的回波。
然后跟踪这个曾经被识别为料位回波的回波一段时间。如果料位改变，则基于回波跟踪证明料位回波。于是，从料位回波的传播时间tL得到所属的料位。
在这段时间期间，周期性地发射传输信号S。传输信号S的回波信号E被接收，并且从回波信号E形成回波函数。
回波函数被存储在表中的一列中，其列索引对应于在这个时间点通过料位回波的跟踪而确定的料位。然而，存在许多应用场合，其中提前提供实际料位是不可能的或者非常昂贵。
在这些情况中，一种方法是优选的，其中可以完成表，而无需实际料位的预先输入。
以下是这种方法。首先，发射传输信号S并接收其回波信号E。从回波信号E得到回波函数，并且将其确定为可能来自在填充物质表面的反射的有效回波。在这一点上，有效回波的确定可以与在现有的料位测量设备的情况中一样地执行。例如，正如前面解释的，可以选择具有最大幅度的最大值。然而，也可以考虑回波的形状和/或基于传播时间导向图表和/或幅度导向图表来选择有效回波。
有效回波一旦被选择了就被跟踪一段时间。与在前述方法中一样，在这段时间期间，周期性地发射传输信号S，它们的回波信号E被接收，并且从回波信号E确定回波函数。
回波函数存储在表中，每一个在列中的列索引对应于在该时间点通过跟踪有效回波确定的料位。
优选地，随后执行表的真实性核查。真实性核查的结果在于证实或驳倒有效回波作为从填充物质表面反射的回波。
真实性核查的一个特别好的形式是基于在表中寻找等高线，其中等高线对应于回波的传播时间依赖于列索引的改变，这里列索引表示料位。为此，例如回波函数的最大值在所有列中被确定，并且例如以列1开始作为起始列，核查相邻的列是否类似地具有位于起始列的最大值附近的最大值。如果是，则由等高线片段连接相邻的最大值。以这种方式，检查所有列，并且相邻的等高线片段连接在一起形成等高线。
基于等高线，可以识别选择的有效回波是否真的是正确的有效回波，从而识别它是否源于来自填充物质表面的反射。
为了更好地理解，现在讨论等高线的特征，指示有效回波确实是正确的有效回波的特征，以及指示相反结论的特征。
在图3所示的表中，在所有列中使用正确的在填充物质表面反射的回波。图3显示了以前述方式获得的等高线。可以清楚看到三个等高线HL、HB、HS。等高线HL来自在填充物质表面反射的回波并且严格单调上升。等高线HB来自底板15并且严格单调下降。等高线HS来自从干扰9的反射，并且与等高线HL交叉。图4在二维图表中显示了三条等高线。
如果一个回波被选择作为有效回波，并且它实际上不是由填充物质表面的反射引起的，而是来自干扰9，则得到大不相同的图形。图5是在这种情况中出现的等高线的例子。
为了说明，可以想象空容器3，它被慢慢填充。对于空容器3，记录有效回波和底板15的回波B。由于有效回波被认作料位回波，所以将相关联的回波函数输入表中的列X，该列X对应于在空容器的情况中有效回波的传播时间tx。
如果料位慢慢增加，在回波函数中除了有效回波之外，还出现料位回波，其随着增加的料位而接近有效回波。这些料位回波在表中在列X以垂直方向朝有效回波运动。在图5中以星形的点表示。
如果料位进一步增加并且超过干扰的高度，则有效回波的传播时间增加。由于填充物质中传输信号S和接收信号E的较低传播速度，得到较长的传播时间。由于尽管实际上有效回波是干扰9的回波，但它被认作从填充物质反射的回波，所以相应的回波函数被输入表中，对应于有效回波的传播时间。结果，有效回波现在在图5中沿对角线向上移动。这以虚线显示。
当然，与此同时，从填充物质反射的回波的传播时间继续减少。这个回波相应地在图5中向右下方移动。有效回波的传播时间越大，从填充物质反射的回波的传播时间越小。这以三角绘出。
考虑这些，可以得出概括当在表中出现传播时间随增加的料位而降低的等高线部分时，尽管假设与等高线部分相关联的回波源没有被填充物质覆盖，但是有效回波不可被认为是来自填充物质的反射引起的。
当等高线部分的传播时间在一列中小于在同一列中有效回波的传播时间时，回波源没有被填充物质覆盖。即，图5中所示的等高线部分位于对角线之下。
在所选择的表示中，列索引和行索引都随增加的传播时间而增加，在对角线之下具有负斜率的等高线部分的出现意味着有效回波选择得不正确。
因此，在真实性核查中，优选的首先确定等高线。然后，检查是否存在这样的等高线，其中传播时间随增加的料位而降低并且其中在一列中的传播时间小于在同一列中的有效回波的传播时间。
当不存在这样的等高线部分时，接受有效回波作为从填充物质表面反射的回波。
当存在这样的等高线部分时，驳倒有效回波作为从填充物质表面反射的回波。
然而，当真实性核查得出有效回波不是来自在填充物质表面的反射时，优选地利用表找到瞬时料位。然后，重复整个过程，其中对应于利用表确定的瞬时料位的回波被选择作为有效回波。
在基于表确定瞬时料位时，识别随增加的传播时间而降低并且同时传播时间比在同一列中的有效回波的短的等高线引起从填充物质表面反射的回波。
于是可以通过发出其回波信号E被记录的传输信号S、从回波信号E得到相关联的回波函数、并且将其与表的回波函数比较，而从表中确定当前料位。通过比较确定哪一回波函数最接近当前记录的回波函数。如果确定的回波函数所位于列中还有下降的等高线部分的一段，则该段的传播时间直接得到当前料位。在图5所示的例子中，当确定的列的列索引大于X时，是这种情况，如果列索引等于X，那么有两种可能。如果从当前回波函数的回波，排除有效回波，可以等效地确定料位回波，那么从中得到当前料位。如果不是这样，可以发出另一传输信号S，它们的回波信号E被接收并且它们相关联的回波函数与表的回波函数比较，直至当前回波函数与表的回波函数的比较得出列索引大于X的回波函数。这对于操作者意味着必须等待，直至料位超过引起前一有效回波的干扰的高度。
作为替代的，当前回波函数的回波当然可以被选择作为可能的有效回波，这个回波自然不等于前一有效回波。然后以这个可能有效回波重复整个过程。
除了前面提到的用于在表中存储容器特定的数据的方法，可以使用其他方法。
一种具有优点的方法在于，发出传输信号S，其回波信号被接收，并且从回波信号选择多个回波。在图2的清楚的回波信号E中，例如选择回波L、S和B。
所有选择的回波，这里是L、S和B，被跟踪一段时间并且这些回波之一被确定为可能来自在填充物质表面的反射。
为了便于理解，这里参考图2和3中示出的例子。为了解释原理，考虑一种情况，其中为了简化，最初的满容器3在该时间期间完全清空。
在这个跟踪回波的时间期间，传输信号S被周期性地发出，并且它们的回波信号E被接收。对于每个回波信号E，确定所选择的回波的传播时间。
表的记录以时间t0时的满容器3开始，并且在这段时间期间，在时刻t0至t5记录回波信号E。当然，通常将要分析非常多的回波信号E，例如几百个。这里对于t0至t5的限定仅仅用于概述。对于时间t0至t5中的各个点，确定选择的回波L、S、B的位置。图6提供了概览，其中对于时间t0至t5输入了回波L、S、B的位置。回波L、S、B的位置是通过它们的传播时间确定的，传播时间对应于到天线11的距离并且可以与行索引直接相关联。相应地，图6中使用了行索引。
如果现在回波L、S、B中的一个被确定为来自填充物质表面的有效回波，那么表可以从概览中直接得到。
通过这样做，对于每一回波信号E确定要与有效回波相关联的可能料位。这在我们的例子中对应于在概览的第一行中以L输入的行索引。
随后，确定对应于这个可能料位的列。这个列的列索引等于以L输入的行索引。
于是，在这个列中，对于所选择的回波L、S、B，在对应于特定的回波L、S、B的传播时间的行中存储一个值。这些行的每一个的行索引等于在概览中在相应位置输入的行索引。在最简单的情况中，要输入的值是常数，其仅仅指示在相应的位置存在最大值。然而，作为替代，也可以输入回波L、S、B的实际幅度。表的所有其他字段为空。这提供了这样的优点表仅需要很小的存储空间。
如果将回波L正确地识别为有效回波，那么从图6的概览出发，获得对应于图4的表。
如果错误地将回波S认为是有效回波，那么获得在图5中示出的表。如果错误地将回波B认为是有效回波，那么获得如图7中所示的表。
与上述方法的情况相同，这里也优选地执行表的真实性核查，其结果证实或驳倒有效回波作为在填充物质表面反射的回波。真实性核查可以与在前面所述方法中一样的实现。正如从图4、5和7中清楚地看到的，等高线部分的研究显示，仅仅在图4的情况中选择了正确的有效回波。相反，在图5和7中，在每一种情况中都有这样的等高线部分，其中传播时间随增加的料位而降低并且一列中的传播时间小于同一列中有效回波的传播时间。这直接表明，这里选择了错误的回波作为有效回波。正如在前面所述方法的情况中一样，可以利用基于不正确的有效回波创建的表确定正确的有效回波。
刚刚说明的方法也提供了这样的优点它不必完全重复。现在已知从表中确定的正确的有效回波，使用图6的概览足以做出新的表。
刚刚说明的方法的另一优点在于，在表中以非常简单的方式并且特别地无需代价高的算法，就可以识别等高线部分。
另外，表中遗漏的数据可以利用外插法确定并存储在表中。
刚刚说明的方法当然可以以修改的和/或简化的形式应用。
一种这样的方法在于例如发出传输信号S、接收其回波信号E、从回波信号中选择多个回波、并且跟踪这些选择的回波一段时间。正如在前面所述的方法中一样，这些回波中的一个被指定为可能来自在填充物质表面的反射。类似的在这段时间期间，发出传输信号S并且接收它们的回波信号E。对于每一回波信号E，确定所选择的回波的传播时间，并且对于每一回波信号E确定要与有效回波相关联的可能料位。
在这种方法中，接下来确定对应于这个可能料位的列，并且在这个列中对于每一所选的回波在适于特定回波的行中存储一个值。以这种方法得到的表基本上对应于图6的概览。每一回波L、S、B具有自己的行，并且在行中存储回波L、S、B的传播时间。由于稳定清空的容器形成生成图6的概览的基础，所以概览的列已经以正确的顺序排列。如果不是这种情况，那么通过对应于在有效回波的行中输入的传播时间对列分类，得到期望的顺序。
除了不相关的根据记录回波信号E的时间的排序之外，以这样的方式得到的表包含在前述方法中存在的所有信息。相应地，正如在前述方法中一样，可以对表进行真实性核查，其结果证实或驳倒有效回波作为在填充物质表面反射的回波。
类似地，在这种方法的情况中，可以通过外插法确定遗漏的数据。
一旦表被创建并存储，可以在任何时间利用料位测量设备执行可靠的料位测量，于是即使在测量活动的长期暂停之后，在接通料位测量设备之后设备可以立即独立执行测量且特别是无需首先输入当前料位或执行一些其它初始化步骤。
为此，料位测量设备5包括分析单元19，其访问在存储器17中存储的表，用于确定料位。
在料位测量中，发出传输信号S，它的回波信号E被接收，并且从回波信号E中得到当前回波函数。
为了确定料位，比较当前回波函数与在表中存储的回波函数，并且从这个比较中得到当前料位。
这优选地通过在比较中确定表中存储的哪一回波函数与当前回波函数最一致而进行。于是当前料位等于与匹配的回波函数的列索引相关联的料位。
在初始的启动时，本发明的料位测量设备5以与现有的料位测量设备同样精确且可靠的方式工作。然而，它与现有的料位测量设备不同在于，它能够自学习。通过建立表，料位测量设备使得自己能够识别测量中的错误，而无需外部帮助并且无需额外的成本和/或花费时间。
而且，在长期测量暂停或测量的完全中断之后，无需新的初始化步骤。基于表中的数据，料位测量设备5在重新启动之后立即非常可靠地工作。即使在困难的情况中，也可以使用本发明的方法明确地识别由在填充物质表面的反射引起的特定回波。
权利要求
1.用于测量容器(3)中填充物质(1)的料位的料位测量设备(5)，包括-至少一个天线(11)，用于发射传输信号(S)并接收回波信号(E)，-信号处理器(13)，其用于从接收的回波信号(E)中推导出回波函数，该回波函数包含依赖于传播时间的回波信号(E)幅度(A)，-存储器(17)，用于将容器特定的数据存储在表中，--该表的列用于各自接收一个回波函数，--其中回波函数以对应于各个回波函数所属的料位的顺序存储在列中，和-分析单元(19)，--其访问表，以确定料位。
2.根据权利要求1所述的料位测量设备(5)，其中数据以压缩形式存储在存储器(17)中。
3.用于在根据权利要求1所述的料位测量设备(5)的表中存储容器特定的数据的方法，其中-在填充物质表面反射的回波被确定为通过预定料位的料位回波，-这个回波被跟踪一段时间，-在这段时间期间，周期性发射传输信号(S)，接收它们的回波信号(E)，并且从回波信号(E)形成回波函数，--回波函数被存储在表中的一列内，其列索引对应于在这个时间点通过跟踪料位回波而确定的料位。
4.用于在根据权利要求1的料位测量设备(5)的表中存储容器特定的数据的方法，其中-发射传输信号(S)，接收其回波信号(E)，并且从回波信号(E)推导出回波函数，-确定可能来自在填充物质表面的反射的有效回波，-这个有效回波被跟踪一段时间，-在这段时间期间，周期性发射传输信号(S)，接收它们的回波信号(E)，并且从回波信号(E)确定回波函数，--回波函数被存储在表中的一列内，其列索引对应于在这个时间点通过跟踪有效回波而确定的料位。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，执行表的真实性核查，其结果或者证实或者驳倒有效回波是在填充物质表面反射的回波。
6.根据权利要求5所述的料位测量方法，其中-在真实性核查得出有效回波不是来自在填充物质表面的反射时，利用表找到瞬时料位，并且-重复整个方法，-其中将对应于利用表确定的瞬时料位的回波选择为有效回波。
7.根据权利要求3所述的料位测量方法，其中-在真实性核查中在表中识别这样的等高线，其对应于这个回波的传播时间依赖于料位的改变，-检查是否存在这样的等高线部分，--其中传播时间随着增加的料位而降低，并且--其中传播时间在一列中低于同一列中有效回波的传播时间，-如果存在这样的等高线部分，则驳倒有效回波是在填充物质表面反射的回波，-如果不存在这样的等高线部分，则将接受有效回波是在填充物质表面反射的回波。
8.根据权利要求6或7所述的料位测量方法，其中-当真实性核查得出有效回波不是来自在填充物质表面的反射时，利用表找到瞬时料位，并且-重复整个方法，-其中，选择对应于利用表确定的瞬时料位的回波作为有效回波。
9.用于在根据权利要求1所述的料位测量设备的表中存储容器特定的数据的方法，其中-发射传输信号(S)，接收它的回波信号(E)，-从回波信号(E)中选择多个回波，-将这些回波中的一个确定为可能来自在填充物质表面的反射的有效回波，-在这段时间期间，周期性发射传输信号(S)，接收其回波信号(E)，并且，-对于每一回波信号(E)，确定选择的回波的传播时间，并且-对于每一回波信号(E)，确定与有效回波相关的可能料位，-确定对应于可能料位的列，并且-在这个列中，对于每一选择的回波，在对应于各个回波的传播时间的行中存储一个值。
10.用于在根据权利要求1所述的料位测量设备的表中存储容器特定的数据的方法，其中-发射传输信号(S)，接收其回波信号(E)，-从回波信号(E)中选择多个回波，-这些回波中的一个被确定为可能来自在填充物质表面处的反射的有效回波，-在这段时间期间，周期性发射传输信号(S)并且接收它们的回波信号(E)，并且-对于每一回波信号(E)，确定选择的回波的传播时间，并且-对于每一回波信号(E)，确定与有效回波相关联的可能料位，-确定对应于这个可能料位的列，并且-在这个列中，对于每一选择的回波，在对应于各个回波的行中存储一个值。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，执行表的真实性核查，其结果或者证实或者驳倒有效回波是在填充物质表面反射的回波。
12.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，通过外插法确定表中缺失的数据并将其存储在表中。
13.用于利用根据权利要求1所述的料位测量设备(5)进行料位测量的方法，其中-发射传输信号(S)，-接收其回波信号(E)，-从回波信号(E)推导出当前回波函数，并且-为了确定料位，比较回波函数与表中存储的回波函数。
14.根据权利要求13所述的料位测量方法，其中，通过比较而从表中确认与当前回波函数具有最大的一致性的回波函数，并且将料位设置得等于与确认的回波函数的列索引相关联的料位。
全文摘要
提供了一种用于测量容器(3)中的填充物质(1)的料位的料位测量设备(5)，以及一种使用所述料位测量设备(5)测量料位的方法。料位测量设备(5)可以在重新启动时立即独立地可靠测量料位，其包括至少一个天线(11)，用于发射传输信号(S)并接收回波信号(E)；信号处理器(13)，其用于从接收的回波信号(E)中得到回波函数，该回波函数包含依赖于传播时间的回波信号(E)幅度(A)；存储器(17)，用于将容器特定的数据存储在表中，该表的列用于分别接收回波函数，从而列中的回波函数以对应于与各个回波函数相关的料位的顺序存储；和分析单元(19)，其可访问表，以确定料位。
文档编号G01F25/00GK1729385SQ200380106898
公开日2006年2月1日 申请日期2003年12月8日 优先权日2002年12月20日
发明者马克·巴雷特, 永·金, 迪特马尔·施潘克, 埃德加·施米特 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔两合公司