[发明专利]用于确定介质特征和容器特征的设备及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年5月27日提交的欧洲专利申请No.EP 11 167 953.6和于2011年5月27日提交的美国专利申请No.61/490,752的权益，所述两个申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及物位测量。特别地，本发明涉及一种用于确定容器内物料的物位位置和/或两种物料之间的界面的位置以在测量任何类型的物位时确定介质特征和容器特征的物位测量设备，并且还涉及相应的方法、程序元件以及计算机可读介质。

背景技术

在根据调频连续波(FMCW)或脉冲渡越时间(transit time)法的物位传感器中，电磁波或声波朝向物料表面方向发射。在此之后，传感器记录由物料反射的、由构建在容器中的对象反射的以及由容器本身反射的回波信号，并据此得到容置在容器内的至少一种物料的表面的位置。

关于声波或光波的使用，由物位测量设备产生的信号通常朝向待测物料的表面方向自由地传播。在使用雷达波来测量物料表面的设备中，会既考虑朝向待测介质方向的自由传播又考虑在将雷达波从物位测量设备导向介质的波导装置内部的传播。在根据导向微波原理进行操作的设备中，高频信号沿着波导装置导向介质。

在待测的介质表面或物位处，一些到达的信号被反射并在相应的渡越时间之后返回到物位测量设备。未被反射的信号分量进入介质并在介质中对应于介质的物理特性朝向容器底部方向继续传播。这些信号还在容器的底部被反射，并在通过介质和覆盖气氛之后返回到物位测量设备。

物位测量设备接收从不同的位置反射的信号，并根据这些信号根据已知的方法确定到物料的距离。

能够在外部获得所确定的到物料的距离。这样的设置可以以模拟形式(4...20mA接口)或数字形式(现场总线)实施。

所有的这些方法都具有一个共同特点：在从物位测量设备到物料表面的通路上，用于进行测量的信号通常会位于另外的介质(以下称为覆盖介质)的影响区域中。该覆盖介质位于物位测量设备与待测介质表面之间，并且通常表现液体或气态气氛。

在主要的大多数应用中，在待测介质上方有空气。因为电磁波在空气中的传播与在真空中的传播相差甚微，所以不需要对由物料、构建在容器内的对象以及容器本身所反射的穿过空气回到物位测量设备的反射信号进行任何特殊修正。

然而，在化工行业的工艺容器中，许多类型的化学气体和气体混合物会作为覆盖介质存在。与在真空或空气中的传播相比，电磁波的传播特性会根据这些气体或气体混合物的物理特性而发生改变。

确定介质特征和容器特征的已知尝试通常有显著的缺点。

发明内容

期望的是有用于一种用于确定介质特征和容器特征的健壮性方法和设备。此外，期望的是有一种用于在进行界面测量时自动地确定参数的方法和设备。

所提出的是：用于确定可能例如容置在容器内的物料的物位位置和/或两种物料之间的界面的位置的物位测量设备；用于确定物料的物位位置和/或两种物料之间的界面的位置的方法；以及根据独立权利要求的特征的程序元件和计算机可读介质。在从属权利要求和下面的描述中陈述了本发明的展开。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于确定(例如在容器内的)物料的物位位置和/或两种物料之间的界面的位置的物位测量设备。物位测量设备包括：回波曲线获取设备，用于获取至少一条回波曲线；回波识别设备，用于在一条或若干条所获取的回波曲线中识别至少两个回波；以及速度确定设备，用于确定所述至少两个回波的速度值。此外，提出了一种能够具有“自学”能力的设备，出于该原因该设备还被称为“自学设备”，该自学设备被设计成用于自动地确定关于容器的圆顶通道(其可以位于容器的顶部区域)的长度、容器的容器高度、物料的渗透率值和/或物料的介电常数值的特征值。此外，自学设备被设计成使用所确定的回波速度值中的至少一个速度值来确定特征值。

换句话说，通过使用回波或多个回波的一个或若干个速度值，自学设备可以计算圆顶通道的长度、容器高度、物料或物料之一的渗透率值和/或物料或物料之一的介电常数值。

根据本发明的另一个方面，多重回波检测设备可以将回波曲线中的来自于物料的物料表面的、来自于故障位置和/或来自于容器的容器底部的多次反射的至少一个回波分类为多重回波(multiple echo)。为此，自学设备被设计成使用由多重回波检测设备分类的多重回波的至少一个速度值来确定特征值。