用于测定水分含量的物位测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及物位测量（levelmeasurement)。具体地，本发明设及用于测定存储材 料的物位的物位测量仪，且还设及程序和机器可读介质。
【背景技术】
[0002] 目前市场上存在多种用于检测容器中的物位或库存物位的传感器。使用受引导雷 达波或空间自由福射雷达波来检测物位的传感器尤其重要。
[0003] 运些物位测量仪可按照脉冲通行时间（pulsetransit-time)技术的原理工作。在 运种情况下，电磁脉冲朝向存储材料的表面通行。接着，物位测量仪接收测量信号的在存储 材料的表面处W及适用的其它反射器处被反射的信号分量，由此产生回波曲线，可W分析 该回波曲线W测定物位。
[0004] 同样已知的是按照调频连续波（Rrequen巧ModulatedContinuousWave,FMCW) 原理工作的物位测量仪。运些物位测量仪也可W使用受引导信号或空间自由福射信号。 阳0化]特别对于粮食加工行业的使用者，而且也对于碎石/混凝±行业的使用者，测量 仪额外地需要连续检测存储在容器中的材料的水分或库存的水分（水分含量）。
[0006] 如果想要对存储在容器中的材料或库存（存储材料）的水分含量进行测量，那么， 例如如图3所示，针对此目的可W使用水分仪。
[0007] 水分仪使用直接测时技术来测定测量信号沿着位于存储材料中的测量探针的通 行时间。测量信号沿着存储材料中的测量探针传播的相对短的时间段可能导致不准确测 量。可W通过多个测量的取平均来提高测量准确度，但运将大大增加水分仪的功耗。运样， 该功耗对于两线式装置来说过高。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于限定一种用于测定材料的水分含量的测量仪，该仪器具有低功 耗。
[0009] 本发明的另一个目的在于限定一种用于测定材料的水分含量的测量仪，该仪器更 准确地提供存储材料的水分含量的测量值。
[0010] 该目的由独立权利要求的特征实现。本发明的改进存在于从属权利要求和W下说 明中。
[0011] 根据本发明的第一方面，一种用于测定存储材料的物位的物位测量仪被限定为包 括射频单元和信号处理单元。射频单元用于产生测量信号，随后测量信号通过空间自由福 射或借助引导器件而朝向存储材料表面发射。
[0012] 接着，测量信号在存储材料表面处或在一个或多个额外反射器（诸如容器基部、 探针端部或其它间断部等）处完全地或部分地反射。反射的测量信号接着馈送至物位测量 仪的信号处理单元，该信号处理单元根据所述信号来获得回波曲线，并接着根据该回波曲 线测定物位。
[0013] 此外，物位测量仪能够另外根据该回波曲线来测定存储材料的水分含量或至少水 分含量的特征值（即，与水分含量相关联的值）。
[0014] 与已知方法和装置相比，运可W节约电能，运是因为可W从单次测量中对物位和 水分含量均进行测定。
[0015] 虽然没有使用额外探针进行直接通行时间测量，但是对在测定物位的过程中已经 执行的测量进行分析。
[0016] 根据本发明的一个实施例，一种用于测定存储材料的物位的物位测量仪被限定成 根据回波曲线中的两个回波的两个幅值并根据相同回波曲线中的两个回波的间隔来测定 当前物位的测量值W及存储材料的水分含量的测量值。使用幅值和间隔信息可W准确地提 供介质的水分含量。特别有利地，将信息处理成使得物位的测量值和水分含量的测量值均 可非常正确的方式测定和提供，该方式带来低电路成本和/或电力成本。
[0017] 根据本发明的一个实施例，物位测量仪被设计成连接至两线式导体回路，例如， 4…20mA两线式导体回路。为此目的，物位测量仪包括两线式接口，例如4…20mA两线式接 口。可W经由该两线式导体回路提供仪器操作所需的电力。两线式导体回路可W用于向外 部位置传送与物位和/或水分含量相关联的测量值的全部或子集。
[0018] 可选地或额外地，可进行如下设置：一些测量值（例如水分含量测量值或物位测 量值）可W经由第二数据接口传送，例如，该第二数据接口可W是第二两线式接口的形式 或可W作为数据总线接口。
[0019] 根据本发明的另一个实施例，测量信号为FMCW信号。换言之，物位测量仪是按照 FMCW原理工作并发射作为测量信号的调频连续波的测量仪。
[0020] 根据本发明的另一个实施例，测量信号为电磁脉冲。在运种情况下，物位测量仪是 按照脉冲通行时间技术的原理操作的雷达物位指示器。
[0021] 根据本发明的另一个实施例，物位测量仪包括两线式接口，其中，物位测量仪被设 计成经由两线式接口被供电并经由两线式接口从物位测量仪输出所有测量值。
[0022] 根据本发明的另一个实施例，除两线式接口之外，物位测量仪还包括额外数据接 口，其中，物位测量仪被设计成经由两线式接口被供电并经由两线式接口输出从由所测量 的物位和所测量的水分含量值组成的群组中选择的第一测量值，并且物位测量仪被设计成 经由数据接口输出从由所测量的物位和所测量的水分含量值组成的群组中选择的第二测 量值。
[0023] 例如，数据接口可W是第二两线式接口或者数据总线接口。
[0024] 根据本发明的另一个实施例，测量仪设被计成将空间自由福射电磁波用作测量信 号。
[0025] 根据本发明的另一个实施例，物位测量仪被设计成将受引导电磁波用作测量信号 的测量仪。在运种情况下，物位测量仪具有至少部分地延伸至存储材料（至少如果物位适 当的高时）的测量探针（波导设备）。
[00%] 根据本发明的另一个实施例，物位测量仪具有波导设备，波导设备包括沿着波导 设备的纵向延伸方向彼此间隔开的多个反射器。在运种情况下，物位测量仪被设计成基于 回波曲线来测定水分分布，该分布沿着波导设备的纵向延伸。为了建立水分分布，需要沿着 波导设备布置各种反射器，运是因为运种反射器会反射一些测量信号，且接着可W在所记 录的回波曲线中检测运些反射。
[0027] 运样，本发明的一个方面设及一种用于对容器中的材料或库存的物位和水分含量 的进行组合测量的现场装置，仅经由一个导体来实现供电和测量值输出。
[0028] 具体地，可W根据脉冲电磁波的反射并利用顺序采样技术测定反射波分量的幅值 和时间来测量两个特征值（物位和水分含量）。
[0029] 也可W进行如下设置：经由仅两个导体对来实现供电和测量值输出，一个导体对 是用于向现场装置供电并输出一个测量值的4…20mA导体回路，另一个导体对是用于输出 另一个测量值的4…20mA导体回路（无源）。
[0030] 针对两个测量（物位和水分含量）均使用相同的测量信号，使得与仅用于两个测 量中的一者的已知传感器相比，功耗的增加可忽略不计。运说明两线式装置适用于组合传 感器。
[0031] 根据脉冲电磁波的反射并通过利用顺序采样技术测定反射波分量的幅值和时间 来测量两个特征值的优点在于可W使用相同的测量信号。
[0032] 此外，限定了一种用于测定存储材料的物位的方法，其中，产生测量信号，根据测 量信号的回波曲线测定物位，并根据该相同回波曲线测定存储材料的水分含量。
[0033] 根据本发明的另一个实施例，经由两线式导体回路（例如，4. .. 20mA电流回路）将 电力提供至用于执行该方法的仪器。
[0034] 也可W经由该两线式导体回路输出测量值。正如上文已经描述，可W进行如下设 置：经由另一个接口输出一些测量值。
[0035] 两线式导体回路可W规定现场装置（例如，物位测量仪、水分仪等）的安装布置， 其中，仅经由单个导体对向装置提供所需的电力，并且经由该导体对同时输出至少一个测 量值。
[0036] 两线式接口可W为现场装置（例如，物位测量仪、水分仪等）的接口，经由该接 口装置可W在两线式导体回路内进行操作。两线式接口可W选自如下标准接口的群组： 4. .. 20mA电流回路、具有HART的4. .. 20mA电流回路、Profibus、PAW及基金会现场总线 (FoundationFieldbus)。
[0037] 两线式装置可W是具有至少一个两线式接口的现场装置（例如，物位测量仪、水 分仪等）。
[0038] 根据本发明的另一个方面，限定了一种程序，当在处理器上执行时，该成像命令处 理器进行上文和下文说明的步骤。
[0039] 根据本发明的另一个方面，限定了一种存储程序的机器可读介质，当在处理器上 执行该程序时，该程序命令处理器进行上文和下文说