[发明专利]监控方法和用于使按照雷达原理工作的料位测量系统运行的方法和相应的料位测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监控作为FMCW雷达仪工作的料位测量仪的方法，其中，在测量介质的料位期间通过一组可预先给定的测量参数调制由料位测量仪要发射的雷达信号的频率，和其中，从至少一个在测量料位期间接收的接收信号中确定料位的测量值。此外，本发明还涉及一种用于使作为FMCW雷达仪工作的料位测量仪运行的方法，其中，在测量介质的料位期间通过一组可预先给定的测量参数调制由料位测量仪要发射的雷达信号的频率，和其中从至少一个在测量料位期间接收的接收信号中确定料位的测量值。此外，本发明还涉及作为FMCW雷达仪工作的料位测量仪。

背景技术

在工业测量技术中，经常使用雷达料位测量仪用于确定诸如箱或贮仓的容器内的例如液体、散料或还有泥浆的介质的料位。通过测量仪实施的渡越时间法在物理规律性基础上建立，使得例如电磁信号的渡越路段等于渡越时间与传播速度的乘积。如果是测量容器中的介质(例如液体或散料)的料位，渡越路段相当于辐射并再次接收电磁信号的天线与介质表面之间的2倍距离。有效回波信号——即，在介质表面处反射的信号——及其渡越时间借助所谓的回波函数或数字化包络线确定。包络线把回波信号的振幅代表为“天线-介质表面”的距离的函数。料位可以从在天线到容器底部的已知距离和通过测量确定的介质表面到天线的距离之间的差来计算。发射和接收的电磁信号大多是微波辐射。

特殊的雷达料位测量法是FMCW雷达法(FMCW＝Frequency Modulated Continuous Wave，调频连续波)。为了测量，连续地发射微波信号，其中，利用一定的调制参数组调制信号的频率。典型的是，这以连续的斜坡作为调制的变化曲线的形式实现，其调制位移-即最小与最大频率之间的差-和调制持续时间-即其中经历调制位移的时间区间可以被预先给定。通过信号传播期间的延迟时间，发射频率在接收反射信号时已经变化，从而从差频率中得出反射表面 的距离并从而得出料位。在现有技术中，例如，为此使用以混合而已知的过程，通过所述过程在连续调谐或调制要辐射的雷达信号的持续时间期间生成具有明显低频率的信号。为了继续处理，大多使用离散傅里叶变换。

在DE 10 2009 057 191A1中描述，通过不同的调频参数可以在不同的距离范围中实现测量精度。从DE 10 2009 001 265A1中可以得知，可以优化调制参数组为使得它们更可能适用于实际的测量或更可能适用于对雷达传感器的模糊不清进行识别。

上述料位测量仪应用于例如化学工业，水和废水业务管理，制药工业，食品领域，能量产生以及油和燃气工业。尤其是对于安全临界的应用，为所使用的测量仪力求功能安全(划入安全完整性级别SIL1-4)。从所力求的安全级别中得出旨在安全的构造原则，其中应该遵守所述构造原则，以便使测量仪失灵的风险最小化。已知的方法在于测量仪的冗余的或多样的扩展方案。这意味着，双重或多重地设计组件或组件来自不同的制造商或组件是不同的类型。随两种变体而分别出现提高的成本。在冗余的扩展方案中，组件的空间需求升高或必须设置适当地操控冗余的组件或者分析其信号的单元。此外，用于测量的时间可能提高，因为测量结果的比较或故障的识别被执行。对于在安全方面评判测量仪而言重要的参量是安全失效分数(SFF)，其说明无危险的故障占总计可能的故障多大份额。在此，无危险的故障是虽然对安全是重要的但是或者被识别或者使发射器转入安全状态的故障。如果故障通过测量仪自身的自动监控被识别，则是大大有利的。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是提出一种用于监控作为FMCW雷达仪工作的料位测量仪的方法，一种用于使作为FMCW雷达仪工作的料位测量仪运行的方法和作为FMCW雷达仪工作的料位测量仪，其能够实现尽可能简单的自监控。

按照本发明的用于监控作为FMCW雷达仪工作的料位测量仪的方法，其中之前导出的和指出的任务得以解决，首先和基本上通过下述步骤来表征：在测试阶段期间，通过至少一组可预先给定的测试参数对要发射的雷达信号的频率进行调制。从至少一个在测试阶段期间接收的测试接收信号中确定测试测量值和鉴于监控，至少对该测试测量值进行分析。在正常的测量期间，按照FMCW方法通过一组可预先给定的测量参数(可预先给定的测量参数集(Satz))对要 发射的雷达信号进行调制。但是，在测试阶段期间通过至少一组可预先给定的测试参数进行调制，所述测试参数尤其是在至少一个参数方面与该组测量参数不同。然后，在监控方面，对从利用该组测试参数进行的测量中得出的测试测量值进行分析。