CN104236664A - 多极限物位测量设备 - Google Patents

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Abstract

为了检测极限物位，采用了多极限物位测量设备，该多极限物位测量设备使用两种不同的测量数据评估方法。要评估的测量数据由可以使用不同物理测量原理的多极限物位传感器装置获取。以此方式，可以减小极限物位被错误地检测的可能性。

Description

多极限物位测量设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年6月6日提交的欧洲专利申请No.13170914.9的申请日的权益，该项申请的公开内容在此通过参引并入本文中。
技术领域
本发明涉及极限物位测量。特别地，本发明涉及一种通过使用至少两种不同的测量数据评估方法确定极限物位的多极限物位测量设备，涉及第一极限物位传感器和第二极限物位传感器的用于确定极限物位的用途，涉及一种用于通过使用至少两种不同的测量数据评估方法确定极限物位的评估单元，涉及一种用于极限物位确定的方法，涉及一种程序元件，以及涉及一种计算机可读介质。
背景技术
为了测量容器中的极限物位，通常使用振动传感器，该振动传感器包括通过致动器设定振动的两个支脚。这种类型的传感器也称为“音叉”。这种类型的极限物位传感器具有相对复杂的机械结构并且不适合于一些介质。特别地，传感器表面上的沉积物的积累可能会导致测量不准确。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以用作音叉传感器的替代的极限物位传感器。
该目的通过权利要求1的特征而实现。在其它权利要求以及在实施方式的以下描述中阐释了本发明的变化形式。
根据本发明的第一方面，提供了一种多极限物位测量设备，该多极限物位测量设备构造成使用至少两种不同的测量数据评估方法来确定极限物位。使用这两种测量数据评估方法中的仅一种方法可以检测容器中的填充介质的极限物位。因而，换言之，使用第一测量数据评估方法导致第一极限物位检测，并且使用第二测量数据评估方法导致第二极限物位检测，或者替代性地，导致第一测量数据评估方法的真实性检查。
多极限物位测量设备包括：多极限物位传感器装置，该多极限物位传感器装置用于获取测量数据；以及评估单元，该评估单元用于评估获取的测量数据的至少第一子集(或所有获取的测量数据)和获取的测量数据的至少第二子集(或所有获取的测量数据)。至少第一子集的评估用于通过使用第一测量数据评估方法确定极限物位，并且至少第二子集的评估用于通过使用第二测量数据评估方法确定极限物位。
为此，多极限物位传感器装置可以包括获得测量数据的一个或多个传感器。例如，这些传感器可以使用不同的物理测量方法，并且因而可以以基本上不同的方式确定极限物位。多极限物位传感器装置也可以例如使用相同的一个或多个传感器来执行不同的测量，并且因而可以记录不同的数据集，这些不同的数据集随后经受不同的评估方法。
评估的结果是两个测量结果，这两个测量结果可用来确定是否已达到极限物位。
根据本发明的实施方式，多极限物位传感器装置包括具有端部区域的壳体，该端部区域用于浸入到填充介质中以确定极限物位(极限物位检测)，壳体的该端部区域具有单截面表面且因而不以分叉的方式(不像音叉那样)延伸。
因此，壳体的端部区域未形成两个支脚，而是构造成盒子、杆等的形状。
根据本发明的另外的实施方式，壳体的至少端部区域由金属组成。壳体的剩余区域也可以完全地或基本上由金属组成。
根据本发明的另外的实施方式，壳体的至少端部区域由不导电材料组成。
根据本发明的另外的实施方式，壳体的至少端部区域由金属材料和不导电材料组成。金属与不导电材料之间的交替可以在一些部分中发生，因此使得壳体的特定区域由金属制成，而壳体的其它特定区域由不导电材料制成。
根据本发明的另外的实施方式，多极限物位传感器装置包括振动致动器，该振动致动器附接至壳体的端部区域的内侧，以将振动传输到壳体的端部区域。
因而，壳体的端部区域可以设定成振动。
然后，多极限物位传感器装置可以使用该振动致动器或另外的振动致动器来测量壳体的振动——例如，其谐振频率或振幅——以判定是否已达到填充介质的极限物位。
根据本发明的另外的实施方式，多极限物位传感器装置包括隔膜，该隔膜附接在壳体的端部区域中且构造成获取振动致动器的振动。
此外，多极限物位传感器可以包括用于压力测量的应变计或另外的***，以获得至少要获取的测量数据的第一子集。
多极限物位传感器装置也可以包括振动传感器以获得测量数据的第二子集。
根据本发明的另外的实施方式，多极限物位传感器装置包括雷达传感器、电容传感器、阻抗传感器、光学传感器、温度传感器和/或电导率传感器，以获得获取的测量数据的第一子集和/或第二子集。
根据本发明的实施方式，为了极限物位的确定，多极限物位测量设备可以使用两个或更多个物理测量原理，并且由此可以执行彼此分开的两个或更多个极限物位检测(极限物位确定)。此处，可以一直使用两个测量原理，以减小错误测量的可能性。例如可以使用第二测量原理来检查第一测量原理的结果的真实性。
多极限物位测量设备也可以受制于环境条件(填充介质的类型、温度、空气湿度等)而在第一测量数据评估方法与第二测量数据评估方法之间自动地转换。由于这种转换的发生，因此其能够足以仅获取用于所启用的适当的测量数据评估方法的测量数据。在这种情况下，可以停用多极限物位传感器装置的与该测量数据的获取无关的部件。
因而，多极限物位测量设备例如可以构造成用于两个不同的物理测量原理的使用。其可以包括简单的传感器***，该传感器***由于不同的物理测量原理的使用而可以在几乎所有介质中使用。
本发明的另外的方面提供了壳体内的第一极限物位传感器和第二极限物位传感器的使用，以检测极限物位。极限物位传感器可以是连续测量传感器，或可以是能够仅判定是否已达到极限物位的常规极限物位传感器。
本发明的另外的方面提供了一种用于使用两种不同的测量数据评估方法来检测极限物位的评估单元。该极限物位可以通过分别地使用两种测量数据评估方法中的一种方法而被检测。评估单元构造成使用第一测量数据评估方法来评估获取的测量数据的至少第一子集以检测极限物位，并且构造成使用第二测量数据评估方法来评估获取的测量数据的第二子集以检测极限物位。
本发明的另外的方面提供了一种用于使用至少两种不同的测量数据评估方法来检测极限物位的方法，在该方法中，测量数据由多极限物位传感器装置来获取，获取的测量数据的至少第一子集使用第一测量数据评估方法来评估以检测极限物位，并且获取的测量数据的至少第二子集使用第二测量数据评估方法来评估以检测极限物位，两种测量数据评估方法是不同的方法。
本发明的另外的方面提供了一种程序元件，该程序元件当在多极限物位测量设备的处理器上执行时命令测量设备执行在上文和下文中所描述的步骤。
本发明的另外的方面提供了一种计算机可读介质，程序元件存储在该计算机可读介质上，该计算机可读介质当在多极限物位测量设备的处理器上执行时命令测量设备执行在上文和下文中所描述的步骤。
此外，应当指出的是，多极限物位测量设备可以构造成执行在上文和下文中所描述的所有步骤。
以下将参照附图对本发明的实施方式进行描述。
附图说明
图1示出了部分地填充有填充介质且具有三个多极限物位测量设备的容器。
图2示出了根据本发明的实施方式的多极限物位测量设备的端部区域。
图3示出了根据本发明的另外的实施方式的多极限物位测量设备的端部区域。
图4示出了根据本发明的另外的实施方式的多极限物位测量设备的端部区域。
图5示出了根据本发明的另外的实施方式的多极限物位测量设备的端部区域。
图6示出了根据本发明的另外的实施方式的多极限物位测量设备。
图7示出了根据本发明的另外的实施方式的多极限物位测量设备的端部区域。
图8示出了根据本发明的另外的实施方式的多极限物位测量设备。
图9示出了根据本发明的实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
图中的图示是示意性的且未按真实比例绘制。
在对附图的以下描述中，当在不同图中使用相同的附图标记时，其标识相同或相似的元件。然而，相同或相似的元件也可以用不同的附图标记标识。
图1示出了包含填充介质102的容器101。设置有三个多极限物位传感器100，其中的一个多极限物位传感器100安装在容器的盖105中，而另外的两个多极限物位传感器100附接至容器的侧壁。
安装在容器的盖中的多极限物位测量设备可以被拧入到例如容器凸缘中。附接至容器的侧壁的测量设备可以构造成使得测量设备被直接拧到容器壁上或以另外的方式附接至容器壁。
上部的多传感器具有基体103和端部区域104，该端部区域104突入到容器中并且构造成用于与填充介质102接触。当填充介质到达多极限物位测量设备的包括极限物位传感器***的壳体部分104时，填充介质被测量设备检测到。
为了减小极限物位检测的误差的可能性，测量设备包括多极限物位传感器装置，该多极限物位传感器装置能够获得测量数据，该测量数据在被分析时可以判定是否已达到极限物位。可以以两种或更多种不同的方式评估和分析获取的测量数据。为了获得测量数据，可以提供不同的各个传感器，使得为了检测极限物位，例如一个传感器或一组传感器的测量数据通过第一测量数据评估方法来评估，并且第二传感器或第二组传感器的测量数据通过第二测量数据评估方法来评估和分析。该评估和分析的结果是对于是否已达到极限物位的问题的两个或更多个答案。
可以使用不同的测量数据评估方法来执行测量结果的真实性检查，由此减小错误的最终结果的可能性。
图2示出了多极限物位测量设备的壳体的端部区域104，端部区域104中容纳有传感器***或传感器***的至少大部分。壳体的端部区域位于通过容器盖或容器壁202的管道中并且终止成例如与管道的下端平齐。壳体端部区域的基部201可以具有隔膜203，该隔膜203受多极限物位测量设备的致动器刺激而振动。设置有传感器***，该传感器***测量该隔膜振动的共振频率或振幅并且由此一旦极限物位变得明显时就可以对其进行检测。
在图2的实施方式中，壳体的至少端部区域由金属制成。例如，多极限物位测量设备的整个壳体可以由金属制成。
壳体例如可以是圆柱形或矩形的。此外，端部区域的截面区域可以是椭圆形的。
如果壳体或壳体的至少端部区域由金属制成，可以通过“隔膜”203的振动行为检测极限物位。为此，可以使用超声波范围内的振动，该振动的频率、振幅、质量和/或不同的振动模式被测量。
另外，例如，通过使用粘附地联结至壳体的内部或外部或以另外的方式附接至壳体的内部或外部的应变计可以测量测量设备外部的压力。当壳体的端部区域被浸入到填充介质中时，壳体上的压力发生明显变化并且压力的这种变化能够被应变计检测到。
图3的实施方式示出了多极限物位测量设备100，在该多极限物位测量设备100中，壳体的端部区域也由金属制成，杆或罐302突入到容器中。
类似于图2的实施方式，壳体的上部区域301可以被拧入到容器的凸缘中。然后，该较宽的区域被接合至较窄的端部区域302。
代替图2中示出的隔膜，在图3的实施方式中，可以测量杆状区域302的振动行为。另外，应变计可以测量杆的偏转，该偏转由于填充介质中的浮力而发生。此外，可提供温度测量，该温度测量可以在杆的不同区域中执行并且可能伴随杆的额外加热。
根据在这些实施方式和其它实施方式中获取的多种测量数据，通过使用两种或两种以上的测量数据评估方法，可以非常精确地确定是否已达到极限物位。
图4示出了具有部分地或完全地不导电外壳的壳体的端部区域104。可以设置与图2和图3的实施方式中相同的多极限物位传感器装置，并且特别地可以进行与金属壳体的情况下相同的测量。然而，此外，也可以提供雷达测量(自由辐射或自由引导)、具有不同频率的电容测量、阻抗测量以及使用光的光学测量。在这种情况下，壳体中安装有相应的雷达传感器、电容传感器、阻抗传感器和/或光学传感器。
图5示出了具有壳体端部区域201的多极限物位测量设备的实施方式，该壳体端部区域201在第一区域501中为金属材料并且在第二区域502中由不导电材料组成。
金属区域例如位于端部区域的基部中，并且可以是圆形的且设置成与测量设备的纵向轴线同轴。壳体的剩余区域可以由不导电材料组成。
在本实施方式中，根据测量设备的构型，可以进行与图4的实施方式中相同的测量。此外，可以提供导电测量和/或与导电测量结合的电容测量。电容测量和导电测量可以用于相互的真实性检查。
图6示出了另外的实施方式，其中，多极限物位测量设备100具有在下部区域中为圆形的圆筒形壳体。在上部区域601中可以设置有螺纹，使得测量设备可以被拧入到容器凸缘中。
滴水行为(drip behaviour)可以通过下部区域中的圆形处理而改善。
图7示出了壳体的端部区域的另外的实施方式。设置有多个单独的传感器701、702、703、704、705。传感器703、传感器704和传感器705例如为压电致动器，这些压电致动器一方面可以将振动引入到壳体或隔膜中并且另一方面可以获得压力变化，该压力变化之后可以被评估。传感器701和传感器702例如为应变计。
作为示例，壳体100的端部区域具有2cm的直径和3cm的长度。
由于多极限物位测量设备以至少两种不同的方式检测极限物位，因此多极限物位测量设备可以具有普遍应用。例如，受制于测量环境，可以选择在每种情况下最适合的测量数据评估方法。也可以使用附加的测量数据评估方法来检查测量结果的真实性。
图8示出了多极限物位测量设备的另外的实施方式。该测量设备包括各自用于检测极限物位的两个传感器705、801。传感器705例如可以是压电致动器，并且传感器801可以是雷达传感器、光学传感器、温度传感器、阻抗传感器或电容传感器。
这两个传感器都连接至评估单元的处理器706，处理器706接收和评估来自传感器的测量数据。因此，图7中示出的传感器也连接至处理器706。此外，处理器706连接至接口707，测量设备可以通过接口707例如经由4....20mA双线电路连接至另外的装置。
也可以设置无线接口以用于由处理器706产生的数据的无线传输。
图9示出了根据本发明的实施方式的方法的流程图。
该方法开始于步骤900。在步骤901A中，第一测量数据由多极限物位传感器装置的一个或多个传感器获得，并且在步骤901A之前、之后或同时，在步骤901B中，第二测量数据由相同的传感器装置获得或者由多极限物位传感器装置的另外的传感器装置获得。在步骤902中，然后使用第一测量数据评估方法评估第一测量数据以检测极限物位。同样地，使用第二测量数据评估方法评估第二测量数据以同样检测极限物位。在步骤903中，进行检查以断定两种评估的结果是否匹配。如果是这样的，那么在步骤904中，可以认定测量结果是正确的且其在步骤905中被输出。
如果不是这样的，即，如果两种测量结果不匹配，测量设备则实施第三测量数据评估方法，该第三测量数据评估方法依赖于第一测量数据、第二测量数据或者还可以(例如通过第三传感器装置)被获取的另外的测量数据。
这可以减小错误的总测量结果的可能性。
另外，应当指出的是，术语“包括”和“具有”并不排除任何其它元件或步骤，并且“一”或“该”并不排除多个。还应当指出的是，已参照上述实施方式中的一个实施方式描述的特征或步骤也可以与上面描述的其它实施方式的其它特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应当解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种多极限物位测量设备(100)，所述多极限物位测量设备(100)用于使用至少两种不同的测量数据评估方法确定极限物位，其中，这两种测量数据评估方法中的每种方法都构造成检测所述极限物位，所述多极限物位测量设备包括：
用于获取测量数据的多极限物位传感器装置(201、705)；
评估单元(706)，所述评估单元(706)用于使用第一测量数据评估方法评估所获取的测量数据的至少第一子集以检测所述极限物位，并且用于使用不同的第二测量数据评估方法评估所获取的测量数据的至少第二子集以检测所述极限物位。
2.根据权利要求1所述的多极限物位测量设备，其中，所述多极限物位传感器装置(201、705)包括具有端部区域(104)的壳体，所述端部区域(104)用于浸入到填充介质(102)中，以确定所述极限物位，
其中，所述壳体的该端部区域具有单截面区域并且因此不以分叉的方式延伸。
3.根据前述权利要求中任一项所述的多极限物位测量设备，其中，所述壳体的至少所述端部区域(104)由金属组成。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的多极限物位测量设备，其中，所述壳体的至少所述端部区域(104)由不导电的材料组成。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的多极限物位测量设备，其中，所述壳体的至少所述端部区域(104)由金属材料和不导电的材料组成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多极限物位测量设备，其中，所述多极限物位传感器装置(201、705)包括振动致动器(701)，所述振动致动器(701)附接至所述壳体的所述端部区域(104)的内侧以将振动传输到所述壳体的所述端部区域。
7.根据权利要求6所述的多极限物位测量设备，其中，所述多极限物位传感器装置(201、705)包括隔膜(203)，所述隔膜(203)装配在所述壳体的所述端部区域(201)中并且构造成获得来自所述振动致动器(705)的振动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多极限物位测量设备，其中，所述多极限物位传感器装置(201、705)包括用于获得所述测量数据的所述第一子集的应变计(701)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多极限物位测量设备，其中，所述多极限物位传感器装置(201、705)包括用于获得所述测量数据的所述第二子集的振动传感器(704)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多极限物位测量设备，其中，所述多极限物位传感器装置(201、705)包括雷达传感器(801)、电容传感器(801)、阻抗传感器(801)、光学传感器(801)、温度传感器(801)或电导率传感器(801)，以获得所获取的测量数据的所述第一子集或所述第二子集。
11.位于壳体(201)内的第一极限物位传感器和第二极限物位传感器的用于检测极限物位的用途。
12.一种用于使用至少两种不同的测量数据评估方法检测极限物位的评估单元(706)，
其中，这两种测量数据评估方法中的每种方法都配置成检测所述极限物位，
其中，所述评估单元构造成使用第一测量数据评估方法来评估所获取的测量数据的至少第一子集以检测所述极限物位，并且构造成使用不同的第二测量数据评估方法来评估所获取的测量数据的至少第二子集以检测所述极限物位。
13.一种用于使用至少两种不同的测量数据评估方法检测极限物位的方法，所述方法包括下述步骤：
由多极限物位传感器装置(201、705)获取测量数据；
使用第一测量数据评估方法来评估所获取的测量数据的至少第一子集以检测所述极限物位；
使用不同的第二测量数据评估方法来评估所获取的测量数据的至少第二子集以检测所述极限物位；
其中，这两种测量数据评估方法为不同的方法。
14.一种程序元件，所述程序元件当在多极限物位测量设备的处理器(706)上执行时命令所述多极限物位测量设备执行根据权利要求13所述的方法步骤。
15.一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有程序元件，所述程序元件当在多极限物位测量设备的处理器(706)上执行时命令所述多极限物位测量设备执行根据权利要求13所述的方法步骤。
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