CN110520698A - 用于确定和/或监视填充水平的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过填充水平测量装置(3)确定和/或监视过程设施的容器(2)中的填充物质(1)的填充水平(L)的方法，所述填充水平测量装置根据行程时间原理工作，并且在测量操作(O)中在所述容器(2)中的所述填充物质(1)的方向上发射被发射的信号(S)，并且基于在所述容器(2)中反射回的信号部分查明回波曲线(EK)，所述回波曲线表示反射回的信号部分的振幅(A)随行程时间(t)变化，其中所述回波曲线(EK)被发射到上级控制单元(4)，和/或创建包络所述回波曲线(EK)的包络曲线(HK)并将包络曲线(HK)发射到所述上级控制单元(4)，其中所述回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)由所述上级控制单元(4)评估，其中在评估所述回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)时，识别所述回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)的想要的回波信号(WE)，其行程时间(t)用作查明当前填充水平(L)的基础，其中在确定和/或监视所述填充水平(L)期间，所述填充物质(1)和/或所述容器(2)经历至少一个当前过程(P1，…)，其中在所述上级控制单元(4)中提供有关至少一个当前过程(P1，…)的信息，并且其中基于与所述当前过程(P1；…)有关的信息，检查所述想要的回波信号(WE)的似真性，和/或评估——尤其是所述想要的回波信号(WE)的识别动态地适应于所述当前过程(P1；…)。

Description

用于确定和/或监视填充水平的方法
技术领域
本发明涉及一种用于通过根据行程时间原理工作的填充水平测量装置来确定和/或监视过程设施的容器中的填充物质的填充水平的方法。
背景技术
在根据行程时间原理工作的填充水平测量装置的情况下，填充水平通过登记和评估所谓的回波曲线来查明。回波曲线的每个测量值都对应于在一定距离处在表面上反射的回波信号的振幅。发射器例如为天线设备，经由该天线设备发射微波。
行程时间测量方法基本上分为两种查明方法：在时间差测量的情况下，查明宽带波信号脉冲对传播路径所需的时间。在频率差测量(FMCW-调频连续波)的情况下，发射连续微波，该微波会周期性且线性地进行调频。因此，所接收的回波信号的频率与接收时所发射的频率相比具有频率差，该频率差取决于回波信号的行程时间。因而，能够通过将两个信号混合并评估混合信号的傅立叶频谱来赢得发射信号和接收信号之间的频率差，该频率差对应于反射区域与天线的距离。此外，振幅对应于通过傅立叶变换赢得的频谱的谱线。以下公开内容同样适用于任一种查明方法。
已知其它行程时间填充水平测量装置，其以超声波代替微波或其它电磁波工作。在许多不同的实施例中由申请人制造和销售行程时间填充水平测量装置。
在这种情况下，回波曲线通常包括回波信号，该回波信号对应于所发射的信号在填充物质的表面上的反射；这种回波信号被称为想要的回波信号。然而，回波曲线还包括被称为干扰回波信号的其它回波信号。干扰回波信号可能出现，例如，来自所发射的信号在容器中使用的物体上的反射，来自多径传播和多模传播，来自填充物质的泡沫和积垢形成和/或来自湍流填充物质表面。
因此，回波曲线的评估首先包括对回波曲线的多个回波信号的检测以及随后对干扰回波信号和想要的回波信号的识别。
然后根据想要的回波信号的行程时间来计算填充水平。在给定情况下，在对想要的回波信号和干扰回波信号的识别之前，存在发生包络回波曲线的包络曲线的创建和/或包络曲线的平滑化；为此，例如能够使用DE 10 2014 119 589 A1中所述的平滑程序。在创建包络曲线和/或平滑时，经常例如在算法中使用各种自由可选择的参数。
基于行程时间的填充水平测量的挑战在于对想要的回波信号的可靠识别。为此，在现有技术中已知多种方法，但这些方法可能存在各种问题。
例如，已知用于识别所需回波信号的称为“回波跟踪”的动态方法。在这种情况下，一旦告知填充水平测量装置当前填充水平。填充水平测量装置则能够基于该预确定的填充水平将相关联的回波信号识别为想要的回波信号，并通过合适的算法进行跟踪。欧洲专利EP1695043B1中描述了这种情况的一个示例。这种回波跟踪的缺点在于必须跟踪回波信号而不能中断；这种例如在维护相关的中断情况下，并非总是可能的。另外，在操作期间想要的回波信号位于干扰回波信号的区域中的情况下，可能会发生问题。这意味着干扰回波信号的行程时间与想要的回波信号的行程时间相同，由此可能发生以下情况：之后错误地将干扰回波而不是想要的回波信号当作跟踪信号。
为了克服这些问题，在欧洲专利EP 1 573 278 B1中描述了一种方法，在这种方法的情况下，在第一次启动填充水平测量装置之后，创建表格并随后将其用于填充水平测量。该专利补充性地描述了根据历史数据进行似真性检查。如果检测到不正确的回波信号已被认为是想要的回波信号，则对该方法进行修改，以便之后跟随正确的回波信号。
DE 10 2013 103 532 A1公开了另一种基于表格的方法。即使填充水平测量装置使用地点的测量条件改变，也可以传递可靠的测量结果。在这种已知方法中，根据历史和当前回波信号执行似真性检查，以便当历史和当前回波信号被证明不合理时，从表格删除历史和/或当前回波信号。
在Offenlegungsschrift的DE 20 2006 062 606 A1中描述了改进回波跟踪的另一示例。在这种情况下，例如，使用用于去除干扰回波信号的掩蔽曲线，将回波跟踪与静态回波搜索算法结合。
就如在包络线创建和/或平滑的情况下，以及在用于识别想要的回波信号和干扰回波信号的所有这种动态和/或静态方法中，例如在算法中使用自由可选择的参数。
根据应用，使用不同的参数。这些参数通常在启动时选择。为此，Offenlegungsschrift的DE 102 609 59 A1描述了将针对不同应用的不同参数集存储在存储器中。测量装置的评估单元用于选择参数集，该参数集用于随后的测量。以这种方式，填充水平测量装置原则上可用于不同的应用中。
然而，也可能存在下列情况，其中希望实现评估的这种适应，诸如动态地，即在测量操作期间选择自由可选择的参数。例如，当填充物质和/或容器经历过程设施的会对回波曲线产生影响的某些过程时是这种情况。当前正在发生的过程可能以需要改变回波曲线的评估，诸如自由可选择的参数的自适应选择的方式影响填充物质和/或容器。
此外，可能发生的是，当前运行的过程意味着所查明的填充水平以基本上已知的量度或至少沿已知的方向改变。这样的示例在Offenlegungsschrift的DE 103 252 67 A1中描述。在其中所述的方法中，作为填充水平测量的补充，填充或排空速率被登记并用于填充水平测量。为此，例如使用补充流量测量装置或泵的泵功率等。在这种情况下，关于当前正在运行的过程的知识适于检查想要的回波信号的似真性和/或预先排除某些干扰回波信号。
因此，在所有这些情况下，原则上希望在了解当前过程的情况下进行评估的适应和/或附加的似真性分析。在现有技术中，回波曲线的评估在填充水平测量装置中进行，而与此相反，过程控制通常是由上级控制单元运行的。
以这种方式，有关当前过程的知识首先仅存在于上级控制单元中。如果填充水平测量装置应考虑上级控制单元中存在的有关当前运行过程的信息，则必须在填充水平测量装置中进行传送和之后的进一步处理。
然而，这例如相对于诸如，例如，微控制器的用于填充水平测量装置的控制/评估单元的设计，或相对于填充水平测量装置所需的能量引入了额外的限制。特别地，例如在***危险区域中使用填充水平测量装置时，由于安全相关标准，在很多情况下都限制可供应给填充水平测量装置的最大能量。
发明内容
本发明的目标在于提供一种方法，利用该方法能够尽可能简单地考虑当前过程以评估回波曲线。
该目标通过独立权利要求的特征实现。
本发明的解决方案在于一种用于通过填充水平测量装置确定和/或监视过程设施的容器中的填充物质的填充水平的方法，该填充水平测量装置根据行程时间原理工作，并且在测量操作中在容器中的填充物质的方向上发射被发射的信号，并且基于在容器中反射回的信号部分查明回波曲线，该回波曲线表示反射回的信号部分的振幅随行程时间变化。
回波曲线被发射到过程设施的上级控制单元，和/或创建包络回波曲线的包络曲线并将该包络曲线发射到上级控制单元，其中回波曲线和/或包络曲线由上级控制单元评估，其中在评估回波曲线和/或包络曲线时，识别回波曲线和/或包络曲线的想要的回波信号(S)，其行程时间用作查明当前填充水平的基础，其中在确定和/或监视填充水平期间，填充物质和/或容器经历至少一个当前过程，其中在上级控制单元中提供有关至少一个当前过程的信息，并且其中基于与当前过程有关的信息，检查想要的回波信号的似真性，和/或评估——尤其是使想要的回波信号的识别——动态地适应于当前过程。
本发明的主旨还包括一种包括填充水平测量装置和上级控制单元的测量***，其中测量***被具体实施为执行本发明的方法。
在这种情况下，上级控制单元尤其还被具体实施为用于控制过程设施。因而，从上级控制单元控制填充物质和/或容器所经历的至少一个过程。当然，也能够存在另一上级控制单元，其中存在与当前正在运行的过程有关的信息。
在本发明的上下文中，表述“动态地适应”意指在进行中的测量操作期间和在当前运行的过程期间发生对似真性的检查和/或对评估的适应。
借助于对似真性的检查，对于所查明的想要的回波信号的另外似真性分析，从上级控制单元已知的发生某个过程的时间点考虑控制单元已知的关于过程的信息。
借助于对评估的适应，从上级控制单元已知的发生某个过程发生的时间点适应评估。如果需要对评估的某种适应的过程在给定情况下仅在特定时间窗口期间发生，则例如仅存在对评估的临时适应。
另外，在本发明的方法中，似真性的检查和评估的适应也可能同时发生。例如，在限制情况下可能，在这种情况下，在评估时首先识别两个不同的潜在想要的回波信号，以将两个潜在想要的回波信号之一识别为想要的回波信号的方式进行评估，鉴于当前过程，该想要的回波信号具有较高的似真性。
本发明的优点包括下列方面：
-相对于当前运行的过程，存在于上级控制单元中的全部信息可用于评估回波曲线和/或包络曲线。回波曲线和/或包络曲线的评估以及填充水平的确定在上级控制单元中发生。以这种方式，在填充水平测量装置中不必须存在这种适应评估所需的计算量和/或存储能力，由此降低填充水平测量装置的能量和/或空间需求。
-借助于本发明的方法，实现了增加的准确性和/或可用性。由于评估始终适应于当前流程的事实，导致了增加的准确性。可用性的增加由在限制情况下也可能进行评估的事实导致，在这种情况下，在没有这种动态调整的情况下，就不能识别出想要的的回波信号。
在本发明的实施例中，在评估中识别回波曲线和/或包络曲线的干扰回波信号。干扰回波信号的识别适应于当前过程。
在本发明的有利实施例中，借助于具有至少一个自由可选择的参数的评估算法来发生对回波曲线和/或包络曲线的评估，尤其是对想要的回波信号和/或干扰回波信号的识别。基于当前过程建立该至少一个自由可选择的参数。当然，也能够基于当前过程来建立许多自由可选择的参数。
影响回波曲线和/或包络曲线的评估，特别是想要的回波信号和/或干扰回波信号的识别的评估算法的参数能够包括例如下列参数：
-用于创建包络回波曲线的包络曲线的参数。
-上述平滑程序的参数，通过该参数将干扰回波信号从包络曲线中平均出来。由于包络曲线平滑，例如，在属于行程时间的各个采样点的情况下，离群值的幅值使其周围值的幅值变大中，包络曲线的信号中的噪声部分被平均出来。在平滑程序情况下，参数的示例为时间常数，其例如，适应于当前过程的改变率。
-在对循环记录的回波曲线和/或包络曲线进行时间平均的情况下使用的参数。如果已知某个过程或从第一过程到第二过程的交替对包络曲线和/或回波曲线有很大影响，则有意义的是，例如，不对登记在不同的过程中的包络曲线和/或回声曲线进行时间平均。
-上述动态回波跟踪的参数。在这种情况下，与前述情况完全一样，在限制情况下，能够在想要的回波信号的识别或似真性分析的同时，利用与当前过程有关的信息。对于回波跟踪至关重要的限制情况例如是上述情况，即干扰回声信号位于想要的回声信号的区域内，和/或干扰回声信号具有等于想要的回波信号的振幅。
-用于屏蔽干扰回波信号的上述屏蔽曲线的参数。这些参数尤其包括参数，借助其例如通过用于识别回声信号的静态回波搜索算法来去除回波曲线和/或包络曲线的某些区域(即，某些行程时间或填充水平)。示例为所谓的块距，它描述了填充水平测量装置附近的区域，其中有意不检测或评估回波信号。
-为静态回波搜索算法中识别回波曲线中的回波信号而建立振幅阈值的参数。
-回波曲线和/或包络曲线的评估曲线的参数。这里的重要参数是所谓的评估偏移，通过该评估偏移设置评估曲线的灵敏度。当前发生的过程可能会导致限制情况，其中暂时需要增加灵敏度。这种示例为突然形成泡沫和/或突然改变填充物质的表面的反射特性。在这种情况下，本发明的方法提供了增加的可用性，因为否则如果评估偏移保持相同，则将威胁跟踪回波信号的损失。
-罐底检测算法的参数。罐底检测算法识别由罐底上的反射引起的干扰回波信号。根据填充物质的不同，它们可能具有非常大的回波信号振幅。这些算法的参数尤其取决于填充物质的介电常数，使得对于某个已知的介电常数，可以优化罐底检测。如果介电常数由于该过程而改变，例如作为介质的混合或蒸馏的结果，则这些参数的适应使得能够改善对干扰回波信号的识别。针对固定介电常数进行优化的罐底检测将存在查明填充水平的错误测量值的危险。
-建立用于可接受的信噪比的临界值的参数。通过使用这种临界值，能够例如检查所识别的想要的回波信号的回波信号振幅是否大于相对于每个所识别的干扰回波信号的回波信号振幅的临界值。另外，在限制情况下，例如在想要的回波信号和干扰回波信号的回波信号振幅相等的情况下，能够同时利用相对于当前过程的信息来识别或似真性分析想要的回波信号。
-建立用于检查填充水平测量装置的有序功能的临界值的参数。在这种情况下，特别参考DE 10 2005 00 31 52 A1中公开的方法，其中例如对于所识别的干扰回波信号，基于想要的回波信号和与过程相关的理想回波曲线，确定在干扰回波信号的位置处期望的想要的回波信号。然后，借助于临界值，检查在干扰回波信号的位置处的期望想要的回波信号是否大于相对于每个干扰回波信号的临界值。
这里列出的实施例决不限制本发明。因而，现有技术中已知的其它参数能够动态地适应于评估回波曲线和/或包络曲线。
在本发明的优选进一步发展中，在不同于测量操作的初始化操作中，优选地在启动填充水平测量装置的背景下，填充物质和/或容器经历测量操作中出现的至少一个过程。填充水平测量装置在初始化操作中发送在容器中填充物质的方向上的被发射的信号，并基于在容器中反射回的信号部分查明回波曲线，其中该回波曲线被发射到过程设施的上级控制单元，和/或包络回波曲线的包络曲线被创建并被发射到上级控制单元。当前过程对回波曲线和/或包络曲线的影响由上级控制单元登记。通过这些影响，确定用于适应于评价，特别是用于适应于想要的回波信号和/或干扰回波信号的识别，的至少一种规范，并将其存储在上级控制单元中。优选地，适应于评价的规范是至少一个自由可选择的参数的集合。在测量操作中，然后在当前过程的评价的动态适应中，特别是在想要的回波信号的识别的动态适应中，使用在初始化操作中存储的规范，优选地是至少一个自由可选择的参数。
因而，在本发明的这种进一步发展中，运行填充物质和/或容器在测量操作时也经历的那些过程中的一个或更多的初始化操作。上级控制单元登记响应于为了测试而在初始化操作中运行的特定过程的回波曲线和/或包络曲线的改变。在这种情况下，基于过程，存在例如常量，并且在给定情况下存在已知或非常量，并且在给定情况下存在容器中的填充物质的初始已知的填充水平。
基于响应于过程的回波曲线和/或包络曲线的改变，创建对回波曲线和/或包络曲线进行适应评估的至少一个规范。例如，可能发现某个过程在一定时间窗口内的测量操作期间需要参数的适应。
特别地，在属于特定过程的时间窗口期间，可能需要对诸如用于屏蔽曲线的参数、用于信噪比的阈值和/或限制值等的一个或多个上述参数的适应。
当然，可替选地或补充地，上级控制单元也能够使用经验值。例如，能够使用较早收集的类似设施(facility)、填充物质和/或过程的经验值。在这种情况下可能涉及例如存储的参数(“从过程A到过程B交替时->将阈值设为值X”)或存储的用于适应参数的规范(“从过程A到过程B交替时->将阈值降低10％”)。这些经验值例如能够存储在与上级控制单元连接的数据库中。数据库例如能够被存储在存储器单元中，或能够例如，在云中分散地可用。
在本发明的优选实施例中，回波曲线和/或包络曲线经由通信网络，特别是经由自动化技术的现场总线和/或经由以太网有线地和/或无线地发射到上级控制单元。特别是，使用循环传输。这种传输能够循环地或非循环地发生。
对于其中通信网络是有线通信网络的情况，通信网络能够为自动化技术的有线现场总线，例如基金会现场总线、Profibus PA、Profibus DP、HART、CANBus等现场总线。然而，通信网络也能够为现代工业通信网络，例如“工业以太网”现场总线——尤其是Profinet、HART-IP或Ethernet/IP现场总线，或者通信网络，例如TCP/IP协议的以太网。
对于其中通信网络是无线通信网络的情况，通信网络能够为例如蓝牙、ZigBee、WLAN、GSM、LTE、UMTS通信网络，然而也能够为无线版本的现场总线——尤其是基于802.15.4标准，诸如无线HART。
在本发明的实施例中，仅在上级控制单元询问时才将回波曲线和/或包络曲线发射到上级控制单元。因而，在该实施例中，填充水平测量装置被具体实施为仅在与上级控制单元相关联的主装置询问时才发射测量数据的从测量装置。
在本发明的可替选实施例中，自动地和/或在上级控制单元询问时将填充水平测量装置的回波曲线和/或包络曲线发射到上级控制单元。
在本发明的优选进一步发展中，根据回波曲线和/或包络曲线查明的填充水平和/或状态信息，尤其是诊断信息，和/或关于当前过程的信息借助于通信网络从上级控制单元发射到至少一个显示单元，并且由显示单元显示。因而，在这种情况下关注的是多向通信网络，因而例如是双向通信网络。
在本发明的这种优选进一步发展中，在显示单元上不仅能够显示填充水平，而且还能够显示当前运行的过程影响回波曲线的程度，因此，例如“评估参数基本不变”、“评估参数因过程而显著改变”、“填充水平的查明的似真性因过程高/低”、“警告：在当前运行的过程中，可能不存在对填充水平的可靠查明”。
在本发明的实施例中，显示单元被布置在现场装置上。
在本发明的可替选实施例中，至少一个显示单元远离过程设施布置，和/或该至少一个显示单元是移动终端装置的一部分。
远离过程设施布置的显示单元能够为例如远离过程设施的计算机的部分。远离过程设施的显示单元也能够为例如远离过程设施的附加上级控制单元的部分。
移动终端装置能够为智能电话、平板电脑、数据眼镜或专门为过程自动化设计的移动终端装置，诸如Endress+Hauser公司出售的FieldXpert装置。
在本发明的另一进一步发展中，循环地查明多个回波曲线和/或包络曲线，并将其发射给上级控制单元并且存储在上级控制单元和/或与上级控制单元连接的存储器单元中。然后，上级控制单元能够在评估当前记录的回波曲线和/或包络曲线中，考虑较早查明的回波曲线和/或包络曲线。因而，在该进一步发展中，回波曲线和/或包络曲线的历史与当前运行过程相结合。例如，如果指定了最初已知的填充水平，则历史记录使得能够使用现有技术中已知的和上文提到的回波跟踪。
在本发明的实施例中，由于当前过程，当前查明的回波曲线和/或包络曲线被丢弃，并且较早查明的回波曲线和/或包络曲线的想要的回波信号被用于确定和/或监视填充水平。因而，在该实施例中，返回到较早查明的回波曲线和/或包络曲线。这种情况可能在由于当前过程，假定例如由于在初始化操作时获得的经验而假定在当前运行过程中不可能可靠地确定和/或监视填充水平时发生。
在本发明的实施例中，当前过程包括对布置在容器的进口和/或出口处的致动器——尤其是阀和/或泵——的控制。特别地，基于致动器的当前状态并且基于当前查明的回波曲线和/或包络曲线与较早查明的回波曲线和/或包络曲线的比较来检查所识别的想要的回声信号的似真性。
当然，作为检查似真性的补充或替选，也能够适应对回波曲线和/或包络曲线的评估。致动器的改变状态能够改变填充物质，特别是填充物质的表面的移动，例如在表面上引起湍流或泡沫。如上已经指示的，这导致干扰回波信号的数量增加和/或干扰回波信号的回波信号振幅放大。以这种方式，例如增加的泡沫需要对回波曲线和/或包络曲线进行经适应的评估，尤其是例如在参数影响评估算法中的干扰回波信号的识别的情况下。
当安装在容器中的物体移动时，也可能出现填充物质的另一移动相关改变。因此，在本发明的另一实施例中，当前过程包括容器中已安装的物体的引入和/或在容器中已安装的物体的移动。特别地，该过程包括利用位于容器中的搅拌器进行搅拌和/或利用位于容器中的搅拌器来改变搅拌的RPM。此外，如果将诸如梯子的已安装的物体引入容器的端部区域和/或在容器的端部区域中向填充水平测量装置移动，则例如可能需要改变上述屏蔽曲线或遮挡距离，以用于评估回波曲线和/或包络曲线。
在本发明的另一实施例中，当前过程包括介质的添加和/或蒸馏。以这种方式，尤其是填充物质的介电常数增加或减少和/或填充物质中的泡沫部分增加或减少。
介电常数的改变例如需要适应上述阈值，在识别回波曲线和/或包络曲线中的回波信号时需要这些阈值。例如，如果在上级控制单元中已知从某个时间点开始添加介质，在该时间点介电常数增加或减少，则在该时间点应通过相应适应的阈值评估回声曲线和/或包络曲线。
在本发明的另一实施例中，当前过程包括对容器和/或安装在容器中的物体的容器的清洁。在给定情况下，例如，这种现场清洁(简称为“原地清洁”或简称CIP)在给定情况下导致不可能可靠地评估回波曲线和/或包络曲线的事实。在这种情况下，例如，能够使用上述历史数据。
在本发明的另一实施例中，填充物质包括固体颗粒，其中当前过程包括填充物质的流化。形成流化床。所谓的流化床是固体颗粒的填充物质，其通过流体的向上定向流动而处于流化状态。“流化”的概念指示填充物质，除了只是静止在那里现在具有类似流体的特性。由于流化过程，填充物质从上级控制单元已知的时间点起突然具有类流体特性。这改变了填充物质表面的反射特性，并因此对回波曲线和/或包络曲线具有决定性的影响。因此，同样在这种情况下，能够需要对回波曲线和/或包络曲线的评估的适应。
在另一实施例中，容器是可移动的，其中该过程包括可移动容器的移动。可移动容器能够为可倾斜容器，或者是在测量操作期间不持续固定的其它容器，诸如交换容器、轨道车、卡车等。
在本发明的另一实施例中，当前过程包括加热填充物质。
当然，当前在测量操作中发生的过程也能够包括在本发明的各种实施例中提出的过程的组合，因而例如包括用搅拌器进行搅拌的同时加入材料。在给定情况下，原则上只有至少两个独立子过程的这种组合才需要对回声曲线和/或包络曲线的评估的适应。例如，当仅通过加热填充物质与同时搅拌填充物质而形成泡沫时就是这种情况。原则上，通过至少两个独立子过程仅在组合或协作时需要达到何种程度，例如在初始化操作中，能够检测对评估的适应。
附图说明
现在将基于所附的示意图更详细地解释本发明，其中，相同附图标记指代相同特征。当需要透明性或其它方式看起来可感知时，已示出的附图标记在后续附图中将被省略。附图示出如下：
图1是为了执行本发明的方法而具体实施的设备的侧视图；
图2是本发明的方法的实施例。
具体实施方式
图1示出了根据行程时间原理工作并设置在容器2上的填充水平测量装置3的典型布置。位于容器2中的是填充物质1，其填充水平L将由填充水平测量装置3确定。为此，将填充水平测量装置3放置在容器2上的填充物质3上方的已知安装的高度h处。在这种情况下，根据应用，容器2甚至能够超过30m高。填充水平测量装置3以它在容器2中的填充物质1的方向上发送所发射的信号S的方式布置在容器2上，并且基于在容器2中反射回的信号部分查明回波曲线，回波曲线示出了反射信号部分的振幅A随行程时间t变化。发射的信号S和反射信号是雷达技术的电磁波，即，填充水平测量装置3被具体实施为雷达填充水平测量装置3。
在现有技术的填充水平测量装置的情况下，基于振幅A和行程时间t创建回波曲线EK，并且在回波曲线中识别想要的回波信号WE，想要的回波信号WE对应于所发射的信号S在填充物质1表面上的反射，并且其行程时间t取决于填充水平测量装置3到填充物质1的表面的距离h-L。然后基于想要的回波信号WE的测量的行程时间t来计算填充水平L。
在本发明的方法中，在这种情况下，首先在填充水平测量装置3中创建回波曲线EK。为此，填充水平测量装置3包括局部评估单元，诸如例如微处理器，并且在给定情况下包括存储器单元。在给定情况下，直接在填充水平测量装置3中补充地创建的是包络回波曲线EK的包络曲线HK。填充水平测量装置3经由诸如例如总线***——例如“PROFIBUS”、“HART”或“无线HART”***的通信网络6连接，或经由与上级控制单元4的另一上述通信网络6连接。上级控制单元4例如是过程控制***或可编程逻辑控制单元。经由通信网络6，将回波曲线EK和/或包络曲线HK发射到上级控制单元4。
在上级控制单元4中，发生回波曲线EK的评估。在这种情况下，例如，创建和评估包络曲线HK，并且在这种情况下，识别出包络曲线HK的想要的回波信号WE，其中，想要的回波信号WE对应于发射信号S在填充物质1的表面上的反射。由于其行程时间t取决于填充水平测量装置3与填充物质1的表面之间的距离h-L，则基于想要的回波信号WE的测量行程时间t确定填充水平L。为此，使用至少一个参数5。
在本发明的方法中，填充物质1和/或容器2经历至少一个当前过程P1、P2，其由上级控制单元4控制。为此，上级控制单元4例如控制布置在容器2的进口和/或出口上的诸如阀和泵的致动器AK1、AK2、AK3、AK4。另外，在容器2中布置的为安装的物体9，例如，具体实施为用于搅拌填充物质1的搅拌器。因而，在过程P1、P2中，例如以某种方式从上级控制单元4控制致动器和/或所安装的物体，其中致动器AK1、AK2、AK3、AK4和/或所安装的物体9还经由通信网络6与上级控制单元4连接。在这种情况下，利用存在于上级控制单元4中的相对于填充物质1和/或容器2的条件当前随当前过程P1；P2的变化以及关于这种条件的信息。一方面，这能够用于以便检查所查明的想要的回波信号WE的似真性，和/或另一方面动态地适应对当前过程P1；P2的评估。
例如，在了解当前运行的过程的情况下，检查所查明的想要的回波信号WE的似真性，例如由于阀、泵的状态，和/或由于介质13的受控添加而预期填充水平L的增加或减少，其中任一个都能够影响填充物质1在容器2中占用的体积，因此影响填充水平L。
由此尤其是在过程改变的情况下，例如从P1到P2的情况下发生对回波曲线EK和/或包络曲线HK的评估的动态适应，相应地适应识别根据回波曲线和/或包络曲线的想要的回波信号WE的算法。
在图2中通过示例更详细地示出了这一点，并且将在下面进行解释，其中当然无意将本发明限于该示例的细节。
图2在上部示出了包络曲线HK，因而是对一个接一个地运行的两个过程P1和P2进行循环登记(例如，以规则间隔)的振幅/行程时间函数。
在第一过程P1期间，由上级单元4查明填充水平L，并在图2的下部显示。图2的下部另外示出了三个致动器AK1(泵：接通/关断)、AK2(阀门：关闭/打开)和AK3(搅拌器：RPM)的状态。在这种情况下，用于识别想要的回波信号WE的参数将适应于过程P1(这里：填充物质缓慢通过打开的阀流入，并以恒定RPM缓慢搅拌)。通过适应于过程P1的参数从想要的回波信号WE的行程时间查明的填充水平L在具有第一过程持续时间的第一过程P1期间连续地升高。
在时间点t2，包括同时另外打开泵和增加搅拌器的RPM的第二过程P2开始。高于某个RPM，例如在填充物质1的上表面上出现湍流和/或填充物1的上表面呈蛇形。RPM的增加与致动器AK1、AK2的状态相结合以另外的干扰回波信号DES在较短的行程时间t处出现在包络曲线HK中，即出现在包络曲线HK的上部区域中的方式影响填充物质1。
在没有相对于想要的回波信号WE和/或干扰回波信号DES的识别的相应评估适应的情况下，将不可能可靠地查明填充水平L；这以虚线B说明。相反，根据本发明，如果评估相应地适应，则使得能够继续可靠地查明填充水平L(实线A)。在这种情况下，例如，特别是在过程P2的持续时间内，相应地适应屏蔽曲线。以这种方式，通过本发明的方法实现了填充水平测量装置的有利的增加的可用性。
在这种情况下，在初始化操作中赢得了关于对于哪个过程P1、P2，哪个参数应适合于包络曲线HK的评估的知识。在这种情况下，通过在过程P1和P2中进行移动，在初始化操作中观察到以增加的RPM同时搅拌和泵送导致干扰回波信号DES，能够例如通过在随后的测量操作中相应应用的适应屏蔽曲线相应地屏蔽该干扰回波信号DES。
当然，类似或其它规范能够用于适应评估，特别是基于从其它过程设施较早收集的经验值的规范。这些经验值能够存储在例如经由通信网络6与上级控制单元4连接的云12的数据库(参见图1)中，或者甚至存储在例如本地数据库的存储器单元10中。
另外，在图1中所示的存储器单元10和/或云12中还能够存储历史回波曲线EK和/或包络曲线HK。例如在当前运行的过程P1；P2使得回波曲线EK和/或包络曲线HK的可靠评估不可能时，例如在CIP过程的情况下，考虑这些历史回波曲线EK和/或包络曲线HK。这些情况通常涉及液滴或雾的增加的存在，这导致大量的干扰回波信号DES。
与本发明的方法有关的特别的优点为由上级单元4当前查明的填充水平L的测量值被显示在显示单元7上，尤其是同时具有有关当前运行过程P1；P2的信息。这是通过回声曲线EK的评估在上级单元4中进行并且上级单元4连接到云12或通信网络6的事实而实现的。
在这种情况下，显示单元7能够被布置在填充水平测量装置3上。然而，在另一有利的实施例中，显示单元能够诸如如图1所示的，也是诸如，例如，智能手机的移动终端装置8的一部分，以便能够在过程设施内或远离过程设施的任何位置处向用户11显示填充水平L的当前测量值。
附图标记列表
1 填充物质
2 容器
3 填充水平测量装置
4 上级控制单元
5 自由可选择的参数
6 通信网络
7 显示单元
8 移动终端装置
9 安装的物体
10 存储器单元
11 用户
12 云
13 介质
L 填充水平
S 发射的信号
A 振幅
t 行程时间
h 安装的高度
P 过程
EK 回波曲线
HK 包络曲线
WE 想要的回波信号
DES 干扰回波信号
P1,P2,… 过程
AK,AK2,… 致动器
h 安装的高度

Claims (19)

1.一种用于通过填充水平测量装置(3)确定和/或监视过程设施的容器(2)中的填充物质(1)的填充水平(L)的方法，所述填充水平测量装置根据行程时间原理工作，并且在测量操作(O)中在所述容器(2)中的所述填充物质(1)的方向上发射被发射的信号(S)，并且基于在所述容器(2)中反射回的信号部分查明回波曲线(EK)，所述回波曲线表示反射回的信号部分的振幅(A)随行程时间(t)变化，
其中，所述回波曲线(EK)被发射到上级控制单元(4)，和/或创建包络所述回波曲线(EK)的包络曲线(HK)并将所述包络曲线(HK)发射到所述上级控制单元(4)，
其中，所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)由所述上级控制单元(4)评估，其中在评估所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)时，识别所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)的想要的回波信号(WE)，其行程时间(t)用作查明当前填充水平(L)的基础，
其中，在确定和/或监视所述填充水平(L)期间，所述填充物质(1)和/或所述容器(2)经历至少一个当前过程(P1，..)，
其中，在所述上级控制单元(4)中提供有关至少一个当前过程(P1，..)的信息，并且
其中，基于与所述当前过程(P1；..)有关的信息，检查所述想要的回波信号(WE)的似真性，和/或评估——尤其是所述想要的回波信号(WE)的识别——动态地适应于所述当前过程(P1；..)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，在所述评估中，识别所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)的干扰回波信号(DES)，并且
其中，所述干扰回波信号(DES)的识别适应于所述当前过程(P1，..)。
3.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，借助于具有至少一个自由可选择的参数(5，..)的评估算法，发生对所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)的评估，尤其是对所述想要的回波信号(WE)和/或所述干扰回波信号(DES)的识别，并且
其中，基于所述当前过程(P1，..)，建立所述至少一个自由可选择的参数(5，..)。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，在不同于测量操作的初始化操作中，优选地在启动所述填充水平测量装置(3)的背景下，所述填充物质(1)和/或所述容器(2)经历测量操作中出现的至少一个过程(P1；..)，
其中，所述填充水平测量装置(3)在所述初始化操作中发送在所述容器(2)中所述填充物质(1)的方向上的被发射的信号(S)，并基于在所述容器(2)中反射回的信号部分查明回波曲线(EK)，
其中，所述回波曲线被发射到所述过程设施的上级控制单元(4)，和/或包络所述回波曲线(EK)的包络曲线(HK)被创建并被发射到所述上级控制单元(4)，
其中，所述当前过程(P1；..)对所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)的影响由所述上级控制单元(4)登记，并且通过这些影响，确定用于适应所述评价，尤其是用于适应所述想要的回波信号(WE)和/或所述干扰回波信号(DES)的识别，的至少一种规范——优选地是所述至少一个自由可选择的参数(5，..)的选择，并将至少一种规范存储在所述上级控制单元(4)中，并且
其中，在测量操作中，然后在所述当前过程(P1；..)的所述评价的动态适应中，尤其是在所述想要的回波信号(WE)和/或所述干扰回波信号(DES)的识别的动态适应中，使用在所述初始化操作中存储的所述规范，优选地是所述至少一个自由可选择的参数(5，..)。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)经由通信网络(6)，尤其是经由自动化技术的现场总线和/或经由以太网，有线地和/或无线地发射到所述上级控制单元(4)。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，仅在所述上级控制单元(4)询问时才将所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)从所述填充水平测量装置(3)发射到所述上级控制单元(4)。
7.根据权利要求1至5中的至少一项所述的方法，
其中，自动地和/或在所述上级控制单元(4)的询问时，将所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)从所述填充水平测量装置(3)发射到所述上级控制单元(4)。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，根据所述回波曲线(EK)和/或所述包络曲线(HK)查明的填充水平(L)和/或状态信息，尤其是诊断信息，和/或关于所述当前过程(P1；...)的信息，借助于通信网络(6)，从所述上级控制单元(4)发射到至少一个显示单元(7)，并且由所述显示单元(7)显示。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述至少一个显示单元(7)被布置在所述填充水平测量装置(3)上。
10.根据权利要求1至8中的至少一项所述的方法，
其中，所述至少一个显示单元(7)被远离所述过程设施布置，
和/或
其中，所述至少一个显示单元(7)是移动终端装置(8)——尤其是笔记本电脑、平板电脑、智能手机和/或数据眼镜——的一部分。
11.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，循环地查明多个回波曲线(EK，…)和/或包络曲线(HK，...)，并将其发射给所述上级控制单元(4)并且存储在所述上级控制单元(4)和/或与所述上级控制单元(4)连接的存储器单元(10)中，并且
其中，所述上级控制单元(4)在当前查明的回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)的评估中，考虑较早查明的回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)。
12.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，由于所述当前过程(P1；…)，所述当前查明的回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)被丢弃，并且较早查明的回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)的所述想要的回波信号(WE)被用于确定和/或监视所述填充水平(L)。
13.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述当前过程(P1；…)包括对布置在所述容器(2)的进口和/或出口处的致动器(AK1，AK2，…)——尤其是阀和/或泵——的控制，
并且其中，尤其是，基于所述致动器(AK1，AK2，…)的当前状态并且基于所述当前查明的回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)与较早查明的回波曲线(EK)和/或包络曲线(HK)的比较来检查所识别的想要的回声信号(WE)的似真性。
14.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述当前过程(P1；…)包括在所述容器(2)中引入安装的物体(9)和/或安装的物体(9)在所述容器(2)中移动，
尤其是包括利用位于所述容器(2)中的搅拌器进行搅拌和/或利用位于所述容器(2)中的搅拌器来改变搅拌的RPM。
15.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述当前过程(P1；…)包括添加和/或蒸馏至少一种介质(13)，通过这种方式，尤其是所述填充物质(1)的介电常数增加或减少和/或所述填充物质(1)中的泡沫部分增加或减少。
16.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述当前过程(P1；…)包括在所述容器(2)中对所述容器(2)和/或安装在所述容器(2)中的物体(9)进行清洁。
17.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述填充物质(1)包括固体颗粒，并且
其中，所述当前过程(P1；…)包括所述填充物质(1)的流化。
18.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述容器(2)是可移动的，并且其中所述当前过程(P1；…)包括可移动容器(2)的移动。
19.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述当前过程(P1；…)包括加热所述填充物质(1)和/或所述容器(2)。
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