DE3337690C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands in einem Behälter mittels Schall-/Ultra­ schallwellen, wobei über die Zeit zwischen dem Senden der Schall-/ Ultraschallwellen und dem Empfang von an der Oberfläche des Guts im Behälter reflektierten Schall-/Ultraschallechowellen die Füll­ standshöhe bestimmt wird.

Beim Einsatz von Schall-/Ultraschallimpulsen zur Füllstandshöhen­ messung treten neben den von der Oberfläche des Guts im Behälter reflektierten, für die Messung geeigneten Echosignalen häufig Stör­ echos auf, von denen das richtige Echosignal unterschieden werden muß. Solche Störechos können durch Verstrebungen oder Kanten im Behälter verursacht werden. Um Störechos zu unterdrücken, werden die Schall-/Ultraschallwellen häufig eng gebündelt und so ausge­ richtet, daß ihr Weg an derartigen Kanten oder Verstrebungen vorbeiführt. Enggebündelte Schall-/Ultraschallwellen lassen sich nur mit relativ hohem Aufwand erzeugen und bergen zudem den Nachteil in sich, wegen des geringen Durchmessers der Strahlungs­ keule nach Reflexion am Füllgut den empfangsbereiten Schallwand­ ler nicht mehr zu treffen.

Eine weitere Möglichkeit zur Unterdrückung von Störechos besteht im Setzen eines sog. "mitlaufenden Zeitfensters" oder im Nahbereich durch entfernungsabhängige Verstärkungsänderung. Unter einem der­ artigen Zeitfenster ist die Begrenzung der für die Füllstandsmes­ sung auszuwertenden Schall-/Ultraschallechosignale auf einen Zeit­ raum zu verstehen, der kurz vor dem mutmaßlichen Eintreffen des an der Oberfläche des Guts reflektierenden Echos beginnt und kurz nach dem mutmaßlichen Eintreffen endet. Das "mitlaufende Zeitfenster" wird auf ein vorher ermittelts und als gültig angesehenes Schall/Ultraschallecho­ signal hin eingestellt. Durch diese Methode lassen sich viele Störein­ flüsse beseitigen. Im Wege der Schall-/Ultraschallwellen angeordnete störende Teile, die vom Füllgut zunächst bedeckt sind und während des Absinkens des Füllguts freigelegt und deshalb von den Schall-/Ultra­ schallwellen erfaßt werden, lassen sich nur als Störstellen erkennen, wenn die Amplituden der reflektierten Schall-/Ultraschallwellen deutlich größer als die Amplituden der von der Oberfläche des Guts reflektierten Schall-/Ultraschallwellen sind. Trifft dies zu, dann rastet das "mitlaufende Zeitfenster" auf das von einem derartigen Teil, beispielsweise einer Kante oder einer Verstrebung im Behälter, erzeugte Schall-/Ultraschallechosignal ein und liefert nur dann einen richtigen Füllstandsmeßwert, wenn die Höhe des Füllstands mit der Höhe dieses Teils im Behälter übereinstimmt.

Die DE-OS 24 33 133 beschreibt ganz allgemein die Verwendung von Ultraschallimpulsen zur Messung von Füllständen. Die dort beschriebene Vorrichtung weist unter anderem einen Sendewandler auf, der elektrische Signale in Ultraschallsignale wandelt, einen Empfangswandler, der die Ultraschallsignale in elektrische Signale wandelt und eine Verstärkerschaltung für die empfangenen Echoimpulse.

Die DE-AS 28 17 247 beschreibt eine Anordnung zum Messen von Entfernungen durch Echolotung. Zur Eichung der Anlage werden Referenzechos verwendet, die durch eine festgelegte Referenzstecke entstehen. Zum Empfang der Referenzechos und der Meßechos wird der gleiche elektroakustische Wandler benutzt. Der Referenzwert wird bei der Messung nicht unterdrückt, sondern in Form einer Quotientenbildung zur Verhältniswertbildung zwischen der Laufzeit im Referenzpfad und jener im Meßpfad genutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor­ richtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß die Verfälschung des Meßergebnisses durch feststehende Teile des Behälters, die sich im Wege der Schall-/Ultraschallwellen befinden oder in den Weg hineinragen, beseitigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen können Störechos auf einfache Weise vom Nutzecho unterschieden werden. Es ist sogar möglich, mehrere Störechos, die von hintereinander im Weg der Schall-/Ultraschallwellen angeordneten Teilen erzeugt werden, festzu­ stellen und für die weitere Verarbeitung zu sperren. Wenn sich die Ober­ fläche des Guts in Höhe eines der Störechos erzeugenden Teile befindet, wird die Füllstandshöhe trotzdem richtig gemessen. Ein Ansteigen der Oberflä­ che über ein solches Teil hinaus oder ein Absinken der Oberfläche unter das Teil wird mit dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren in der Meßphase sofort erkannt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform werden für im Weg der Schall-/Ultraschallsignale in gegebenen Abständen angeordnete Hin­ dernisse bzw. Störstellen während der Inbetriebnahmephase die Zeiten - oder die Amplituden nebst Laufzeiten der Schall-/Ultra­ schallechowellen gemessen und für die Betriebsphase abrufbar ge­ speichert. Hierdurch wird nicht nur eine schnelle und einfache Anpassung des Meßverfahrens an die Gegebenheiten des jeweiligen Meßobjekts möglich, sondern überhaupt erst die Voraussetzung zur mißweisungsfreien Meßwertverarbeitung geschaffen.

In einer weiteren Ausgestaltung werden Vielfachechos im Zuge der Inbetriebnahme erfaßt und bei der Meßwertverarbeitung berücksich­ tigt. Hierdurch können solche Vielfachechos, die beispielsweise bei gewölbtem Behälterboden höhere Amplituden als jene des Nutzechos aufweisen, von einer Verarbeitung zu einer Füllstandshöhenanzeige ferngehalten werden.

Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß für die zwischen Boden und Decke des Behälters reflektierten Vielfachechos die Laufzeit gemessen und eine Zeitblende gesetzt wird, die etwas kürzer als deren Laufzeit ist. Mit dieser Maßnahme können die Voraussetzungen für die Unterdrückung des Einflusses der Vielfach­ echos auf das Meßergebnis am jeweiligen Einsatzort schnell und auf einfache Weise geschaffen werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des im Anspruch 1 beschrie­ benen Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß ein elektri­ sches Signal in Schall- oder Ultraschallsignale und empfangene Schall- oder Ultraschallsignale in elektrische Signale umformender Wandler jeweils mit einem Hochfrequenzsender und einem Empfangs­ verstärker verbunden ist und daß der Hochfrequenzsender und der Empfangsverstärker an einen Mikrocomputer angeschlossen sind, der mit einem nichtflüchtigen Schreib-Lese-Speicher verbunden ist, in den mittels an den Mikrocomputer angeschlossener Eingabeelemente Daten über die Laufzeiten von Störechos bzw. die Höhenlagen von Hindernissen oder Störstellen eingebbar sind. Diese einfach aufge­ baute Vorrichtung weist einen nichtflüchtigen Speicher auf, in dem die Einstellwerte für das jeweilige Meßobjekt auch nach dem Abschalten der Stromversorgung erhalten bleiben. Für die Meßvor­ richtung ist deshalb keine ständig anstehende Betriebsspannung erforderlich. Lediglich zu Beginn einer Füllstandshöhenmessung wird die Betriebsspannung eingeschaltet.

Im nichtflüchtigen Programm-Speicher ist zweckmäßigerweise ein Steuerprogramm für den Mikrocomputer enthalten, der gemäß den Befehlen dieses Steuerprogramms den Sender zur Abgabe einer hochfrequenten Impulsfolge veranlaßt. Mit dem Mikrocomputer wer­ den auch nach Maßgabe von Befehlen des Steuerprogramms nach dem Aussenden der Schall-/Ultraschallwellen durch Aufsummieren von Taktimpulsen die Laufzeiten der Schall-Ultraschallwellen beim Empfang der Schall-/Ultraschallechowellen festgesetzt. Dem Mikrocom­ puter ist u. a. ein an den Ausgang des Empfangsverstärkers angeschlossener Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet, der eben­ falls in Übereinstimmung mit dem Steuerprogramm mit Steuersignalen beaufschlagt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß an den Mikrocomputer eine Entfernungsanzeige-Baugruppe und ein multipli­ zierender Digital-Analog-Wandler angeschlossen ist. Mit dieser An­ ordnung wird der Einfluß von Temperaturänderungen auf die Lauf­ zeit des Schall-/Ultraschall-Laufzeitmediums über eine veränderliche Verstärkungsgradeinstellung ausgeglichen. Das Meßergebnis des Ge­ rätes ist deshalb unabhängig von der Temperatur der spezifischen Schall-Laufzeit.

Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß ein Eingabe­ element als Taster ausgebildet ist, bei dessen Betätigung der Meßwert der Laufzeit des vom Behälterboden reflektierten Vielfach­ echos unter Berücksichtigung eines kleinen Sicherheitswerts mittels eines Programmierzyklus in den nichtflüchtigen Speicher eingebbar ist. Die Laufzeit abzüglich des Sicherheitswerts wird durch das Steuerprogramm in einen eigens hierfür freigehaltenen Speicherplatz eingegeben. Für die Eingabe ist keine Kenntnis des Steuerpro­ gramms notwendig. Es muß lediglich der Taster betätigt werden, wenn am Behälterboden entstandene Vielfachechos mittels der Vor­ richtung auf der Entfernungsanzeige-Baugruppe festgestellt werden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein Eingabeele­ ment als Taster ausgebildet, bei dessen Betätigung die Meßwerte der Laufzeit eines von einem Hindernis oder einer Störstelle erzeug­ ten Schall-/Ultraschallstörechos und die zugehörigen Amplituden der Schall-/Ultraschallechowellen mittels Programmierzyklus in den nicht­ flüchtigen Speicher eingebbar sind. Die gerade festgestellte Lauf­ zeit nebst der zugehörigen Amplitude des empfangenen Schall-/Ultra­ schallechosignals werden bei Betätigung dieses Tasters in ausge­ wählte Speicherplätze des nichtflüchtigen Speichers übertragen. Die Speicherplätze sind im Rahmen des Steuerprogramms festgelegt. Die Einstellung der Vorrichtung auf die vorhandenen Hindernisse bzw. Störstellen setzt keine Kenntnisse des internen Aufbaus der Vorrich­ tung oder des Steuerprogramms voraus.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Ansprüchen 2, 7, 10 und 11 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands in einem Behälter mittels Schall-/Ultraschallwellen dargestellt. Die Schall-/Ultraschallwellen werden mit einem Schallwandler 10 er­ zeugt, der die ihm zugeführten hochfrequenten elektrischen Signale, deren Frequenzen im Schall-/Ultraschallwellenbereich liegen, in Schall-/Ultraschallwellen bzw. Ultraschall-Impulspakete umwandelt, und diese aussendet. Der Schallwandler 10 ist in einem nicht dargestellten Behälter angeordnet. Die Ausrichtung des Schallwand­ lers 10 ermöglicht die kontinuierliche Feststellung der Füllstands­ höhe des Guts im Behälter vom Boden bis an eine nahe am oberen Behälterende liegende Grenze. Im Weg der Schall-/Ultraschallwellen können Hindernisse, z. B. Streben oder andere fest eingebaute Behälterteile, angeordnet sein. In den Pausen zwischen der Aussen­ dung von Ultraschallwellen-Impulspaketen empfängt der Schallwand­ ler 10 Schall-/Ultraschallechowellen von der reflektierenden Oberflä­ che und setzt diese in entsprechende elektrische Signale um. Mit dem Schallwandler 10 ist der Ausgang eines Hochfrequenzsenders 12 verbunden, der hochfrequente Impulspakete erzeugt, wenn er über einen nicht näher bezeichneten Eingang durch ein von einem Mikrocomputer 14 abgegebenes Steuersignal angeregt wird.

An den Schallwandler 10 ist weiterhin der Eingang eines Empfangs­ verstärkers 16 angeschlossen, dessen Verstärkungsglied einstellbar ist. Hierzu weist der Verstärker 16 einen Steuereingang 17 auf. Der Ausgang des Empfangsverstärkers 16 ist an einen Eingang 18 des Mikrocomputers 14 angeschlossen. Dem Eingang 18 ist ein nicht näher dargestellter Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet, der zweckmäßigerweise Bestandteil des Mikrocomputers 14 ist.

Der Mikrocomputer 14 ist über bidirektional beaufschlagbare Leitun­ gen 20 mit einem nichtflüchtigen Speicher 22 verbunden, in dem ein Steuerprogramm abgespeichert ist.

Datenausgängen 24, 26 des Mikrocomputers 14 sind jeweils ein multi­ plizierender Digital-Analog-Wandler 28, im folgenden als D/A-Wand­ ler bezeichnet, und eine Entfernungsanzeige-Baugruppe 30 nachge­ schaltet. Die Entfernungsanzeige-Baugruppe zeigt beispielsweise digital in Zentimetern beim Empfang eines Schall-/Ultraschallecho­ signals den Abstand zwischen dem Schallwandler 10 und derjenigen Stelle an, an der das Schall-/Ultraschallsignal reflektiert wurde. Der Ausgang des D/A-Wandlers 28 ist einerseits an den Steuerein­ gang 17 des Empfängers 16 und andererseits an ein Schaltelement 32 angeschlossen, das vom Mikrocomputer 14 steuerbar ist. Mit dem Schaltelement 32 ist ein analoger Signalstromspeicher 34 verbunden, der einen Ausgang 36 enthält, an den ein nicht näher dargestell­ tes, entfernt angeordnetes Auswertgerät angeschlossen ist.

Der D/A-Wandler 28 enthält einen Steuereingang 29, an den ein (beispielsweise im Behälter angeordneter) Temperaturfühler 38 ange­ schlossen ist. Die Bauelemente 10, 12, 14, 16, 22, 28, 30, 32 und 34 wer­ den von einer Stromversorgungseinrichtung 40 mit Betriebsstrom versorgt. Die Stromversorgungseinrichtung 40, die z. B. eine geregel­ te Ausgangsspannung erzeugt, wird über Leitungen 42 vom Auswert­ gerät her mit Energie versorgt.

An nicht näher dargestellte Steuereingänge des Mikrocomputers 14 sind jeweils drei Taster 44, 46, 48 angeschlossen. Die Taster 44 bis 48 lösen in Verbindung mit dem im Speicher 22 enthaltenen Steuerprogramm bestimmte Funktionen der in der Zeichnung darge­ stellten Vorrichtung aus. Die reflektierten Schall-/Ultraschallechosig­ nale, die vom Schallwandler 10 empfangen werden, gelangen über den Empfänger 16 in den Mikrocomputer 14 und werden in einem nicht dargestellten Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeichert. Die gespeicherten Daten werden durch die Anzeige-Baugruppe 30 über beispielsweise eine LED-Anzeige dargestellt. Im Mikrocomputer 14 wird die Zeitdauer zwischen dem Aussenden eines Schall-/Ultra­ schallimpulses oder eines Schall-/Ultraschallimpulspaketes und dem Empfang eines entsprechenden Schall-/Ultraschallechosignals gemes­ sen und ebenfalls auf der Anzeige-Baugruppe 30 dargestellt. Eine der gemessenen Zeitdauer proportionale Information über den Ab­ stand zwischen Schallwandler 10 und reflektierender Fläche wird vom Mikrocomputer 14 an den D/A-Wandler 28 ausgegeben. Die Messung der Zeitdifferenz, bei der es sich um die Laufzeit der Schall-/Ultraschallwellen vom Schallwandler 10 zu einer die Wellen reflektierenden Fläche und von dieser Fläche zurück zum Schall­ wandler 10 handelt, erfolgt im Mikrocomputer 14 durch Auszählung hochfrequenter Taktimpulse, deren Frequenz z. B. im Megahertzbe­ reich liegt.

Aus der Laufzeit wird im Mikrocomputer 14 mittels des im Speicher 22 vorhandenen Steuerprogramms, das den Wert für die spezifische Schallgeschwindigkeit des Laufzeitmediums enthält, der Abstand zwischen dem Schallwandler 10 und der jeweils reflektierenden Fläche bestimmt und z. B. auf dem Entfernungsanzeige-Baugruppe 30 dargestellt. Vorzugsweise wird auf der Grundlage dieses Abstands die Füllstandshöhe bestimmt, bei der es sich um die Differenz des Abstands zwischen Füllgut und Schallwandler und der Höhe des Schallwandlers 10 über dem Boden des Behälters handelt. Zweck­ mäßigerweise kann auch die so ermittelte Füllstandshöhe auf der Anzeige-Baugruppe 30 dargestellt und an den D/A-Wandler 28 ausge­ geben werden.

Beim Betätigen des Tasters 44 werden die auf der Anzeige-Bau­ gruppe 30 dargestellten Werte der Schall-/Ultraschallechoamplitude und der Füllstandshöhe in den Speicher 22 übertragen. Hierzu wird ein Programmierzyklus ausgelöst. Durch das Steuerprogramm sind hierfür eigene Speicherplätze reserviert, in die diese Daten gelan­ gen.

Bei Betätigung des Tasters 46 wird die auf der Anzeige-Baugruppe dargestellte Füllstandshöhe unter Berücksichtigung eines Sicherheits­ abstands in den Speicher 22 übertragen. Hierfür wird ebenfalls ein Programmierzyklus für den Speicher 22 durchgeführt. Der über den Taster 46 eingehende, durch den Sicherheitsabstand abgewandelte Meßwert dient mit Hilfe des Steuerprogramms zur Erzeugung einer Zeitblende, die eine zeitliche Grenze festlegt, bei deren Überschrei­ tung die noch empfangenen Schall-/Ultraschallechosignale nicht weiterverarbeitet werden. Auf diese Weise lassen sich die reflektier­ ten Vielfachechos, deren Amplituden höher als jene des von der Füllgutoberfläche erzeugtem Nutzechos sein können, von der Füll­ standshöhenangabe fernhalten.

Vom Schallwandler 10 werden sowohl die Nutzechowellen als auch Störechowellen, die von Hindernissen im Weg der gesendeten Schall-/Ultraschallwellen ausgehen, empfangen. Die Höhenlage und die Amplituden der von den Hindernissen erzeugten Störechowellen bleiben gleich und sind vorab erfaßt und im nichtflüchtigen Speicher 22 enthalten. In der Meßbetriebsart der Vorrichtung wer­ den die empfangenen Schall-/Ultraschallechowellen mit den für Stör­ echowellen gespeicherten Daten verglichen. Herrscht zwischen den empfangenen und den gespeicherten Werten Übereinstimmung inner­ halb vorgebbarer Toleranzgrenzen, dann werden die empfangenen Schall-/Ultraschallechowellen als Störechowellen erkannt und nicht für die Füllstandshöhenangabe weiterverarbeitet. Liegen die Amplitu­ den und die Höhenangaben der empfangenen Schall-/Ultraschallecho­ wellen außerhalb der gespeicherten Werte, dann handelt es sich um die von der Oberfläche des Guts im Behälter reflektierten Echowel­ len, die nach entsprechender Umrechung als Füllstandshöhe ausge­ geben werden, indem das Schaltelement 32 über den Mikrocomputer 14 angesteuert wird. Damit gelangt ein der Füllstandshöhe ent­ sprechender Wert über den analogen Speicher 34 zur Entfernungs-An­ zeige-Baugruppe 30.

Wenn keine Schall-/Ultraschallechowellen empfangen werden, deren Amplitude und Höhe außerhalb der gespeicherten Werte liegt, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß das Füllgut in Höhe eines der Hindernisse liegt. Um die Füllstandshöhe für diesen Fall zu er­ mitteln, werden die Amplituden der in Höhe der Hindernisse reflek­ tierten Schall-/Ultraschallechosignale ausgewertet. Gespeichert sind die Amplituden von Störechos, die sich ergeben, wenn die Füllgut­ oberfläche nicht gerade in Höhe eines Hindernisses liegt. Nicht gespeichert sind die Amplituden, die bei einem vom Füllgut bedeck­ ten Hindernis auftreten. Die letzteren Amplituden können, je nach Absorptionsvermögen des Guts im Behälter, sehr gering sein.

Es ist möglich, die Laufzeiten der Schall-/Ultraschallstörechosignale oder die berechneten Höhen der Hindernisse über dem Behälterboden zu speichern und in der Meßbetriebsart mit den empfangenen Schall-/Ultraschallechosignalen zu vergleichen. Der Verstärkungs­ grad des Empfangsverstärkers 16 wird in Abhängigkeit vom D/A-Wandler-Ausgangssignal gesteuert. Über den Temperaturfühler 38 wird das Ausgangssignal des D/A-Wandlers 28 so geregelt, daß es über eine entsprechende Beeinflussung des D/A-Wandlers 28 von Temperaturänderungen des Laufzeit-Mediums im Behälter nicht beein­ flußt wird.

In der Inbetriebnahme der in der Zeichnung dargestellten Vorrich­ tung erscheint die tatsächlich gemessene Entfernung oder die Ent­ fernung des Störechos in beispielsweise Zentimetern auf der geräte­ internen LCD-Anzeige 30. Somit läßt sich rückschließen, ob ein Störecho vorhanden ist oder der wahre Füllstand angezeigt wird. Die Höhe der Hindernisse über dem Boden wird dabei als bekannt vorausgesetzt.

Befindet sich eine Störquelle innerhalb der Meßstrecke, so stimmt die angezeigte Entfernung nicht mit der Entfernung des wahren Füllstandes überein. Durch Betätigen der zugeordneten Taste 44 der die Bedeutung "Entfernung zu klein" entspricht, kann die Amplitude und die Entfernung für ein vorhandenes Störecho abgespeichert werden. Anschließend ist die gleiche Speicherprozedur mit einem möglichen weiteren Störecho durchführbar. Der beschriebene Speichervorgang kann mehrfach wiederholt, d. h. es können mehrere Störechos abgespeichert werden.

Es kommt aber auch vor, daß bei leerem Behälter ein "Vielfach­ echo" in der Amplitude größer ist als das Nutzecho. Damit wird eine zu große Entfernung angezeigt. Durch Betätigen der weiteren Taste 46, die "Entfernung zu groß" entspricht, kann der maximale Meßbereich derart begrenzt werden, daß sein Zeitäquivalent kürzer ist als die Zeit des auszublendenden Vielfachechos. Analog dem obengenannten werden die Charakteristika des Vielfachechos wieder in einen nichtflüchtigen Speicher übernommen.

Das vorstehend geschilderte Verfahren kann darüber hinaus dazu genutzt werden, im voraus bekannte Störstellen durch geeichte Schalter- oder Tasteneinstellung zu eliminieren.

Im Verlaufe der Inbetriebnahme deutet die oben beschriebene Vor­ richtung ein Störecho zunächst als Füllgutecho. Eine Bedienungsper­ son vermag anhand der LCD-Entfernungsanzeige das Vorhandensein eines Störechos zu erkennen. Durch Betätigen des Tasters 44 "Entfernung zu klein" werden sämtliche Daten dieses Echos unter dem Pseudonamen "Störecho 1" abgespeichert.

Gleichzeitig wird ein neuer Suchzyklus vom Ende dieses Echos ab bis zum Meßbereichsende eingeleitet, und das gefundene Echo angezeigt. Während des anschließenden Befüllens wird die Störstelle bzw. das Hindernis vom Füllgut bedeckt werden. Um zu verhindern, daß in diesem Falle das Füllgut als Störecho deklariert wird, sorgt die Meßwertverarbeitung des Gerätes dafür, daß die Stör­ echo-Deutung abgeschaltet wird, bevor das Füllgut die Störstelle überschreitet.

Umgekehrt wertet das Gerät bei der Behälterentleerung ein von einer Störstelle ausgehendes Echo wiederum als Störecho, sobald das wahre Füllgutecho die Entfernung überschreitet, die für ein Störecho reserviert worden ist. Das heißt im Falle größerer Entfernungen zum Füllgut als jener zum Störecho wertet das Gerät das zeitlich kürzere Echo als Störecho und das zeitlich längere als den wahren Füllstand. Befindet sich das Füllgut in Höhe der Störstelle, so sucht das Gerät ständig über die Entfernung zur Störstelle hinaus­ gehend nach einem anderen Echo, das eine kleinere Amplitude als das Störecho haben kann. Somit wird auch bei geringerer Amplitude des Füllgutechos als jener des Störechos erkannt, wenn der Füll­ stand größere Distanzen annimmt als die Entfernung zum Störecho. Bei diesem Suchzyklus werden Vielfachechos unterdrückt. Es ver­ dient Betonung, daß die genannten Maßnahmen das Finden des wahren Füllstandsechos unabhängig von der Behälterfüllung nach jedem Einschalten des Gerätes sicherstellen.

Der Taster 48 dient zur Auswahl einer bestimmten Betriebsweise des Mikrocomputers 14. Bei Betätigung des Tasters 48 werden jeweils zwei Meßwerte für die Oberfläche des Guts im Behälter erfaßt. Die Meßwerte entsprechen dem höchsten und dem tiefsten Punkt der Oberfläche. Durch Mittelwertbildung aus diesen beiden Meßwerten wird die mittlere Füllstandshöhe festgelegt.

Claims (13)

1. Verfahren zur Messung des Füllstandes in einem Behälter mittels Schall-/Ultraschallwellen, wobei über die Zeit zwischen dem Senden der Schall-/Ultraschallwellen und dem Empfang von an der Oberfläche des Guts im Behälter reflektierten Schall-/Ultraschallwellen die Füllstandshöhe bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Schall-/Ultraschallwellen, die von zwischen der Füllstandsoberfläche und dem Schallwandler (10) angeordneten Hindernissen bzw. Störstellen erzeugt werden, an ihrer vorab erfaßten und gespeicherten Laufzeit bzw. an der vorab erfaßten und vorgegebenen Höhe über dem Behälterboden festgestellt und nicht für die Füllstandsanzeige weiterverarbeitet werden, sobald ein nicht einem Hindernis bzw. einer Störstelle zugeordnetes Schall- /Ultraschallechosignal empfangen wird, so daß nur Wellen, deren Laufzeit außerhalb der vorab ermittelten Laufzeit der Hindernisse liegt, für die Füllstandsanzeige weiterverarbeitet werden, und daß beim Fehlen eines nicht einem Hindernis bzw. einer Störstelle zugeordneten Schall-/Ultraschallechosignals die zuletzte empfangene Schall-/Ultraschallechowelle aus der Reihe der Schall- /Ultraschallechowellen, die von nicht vom Gut bedeckten Hindernissen bzw. Störstellen erzeugt werden, für die Füllstandsanzeige weiterverarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fehlen einer nicht einem Hindernis bzw. einer Störstelle zugeordneten Schall-/Ultraschallechowelle für die letzte nicht vom Gut bedeckte Störstelle bzw. das letzte nicht vom Gut bedeckte Hindernis ein Meßarbeitsgang ausgeführt wird, bei dem, hinausgehend über die den Störechowellen zugeordneten Laufzeit- bzw. Höhengrenzen, Schall-/Ultraschall­ echowellen festgestellt werden, deren Amplituden um vorgebbare Werte geringer als die Amplituden der Störechowellen sind und die für die Füllstandshöhenanzeige weiterverarbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein vorgebbares Zeitfenster Schall-/Ultraschallecho­ wellen, die vom Boden des leeren Behälters reflektiert werden, ausgeblendet werden.

4. Verfahren nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für im Weg der Schall-/Ultraschallwellen in gegebenen Abständen angeordnete Hindernisse bzw. Störstellen in der Einsellphase die Amplituden und die Laufzeiten der Schall-/ Ultraschallechowellen gemessen und für die Meßphase abrufbar gespeichert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einstellphase für die vom Boden des Behälters reflektierten Schall-/Ultraschallechowellen die Laufzeit gemessen und eine Zeitblende gesetzt wird, die etwas kürzer als die Laufzeit ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Schallwandler (10), der elektrische Signale in Schall- /Ultraschallsignale und empfangene Schall-/Ultraschallechosignale in elektrische Signale umformt und der jeweils mit einem Hochfrequenzsender (12) und einem Empfangsverstärker (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzsender (12) und der Empfangsverstärker (16) an einen Mikrocomputer (14) angeschlossen sind, der mit einem nichtflüchtigen Schreibe-Lese-Speicher (22) verbunden ist, in den mittels an den Mikrocomputer (14) angeschlossener Eingabeelemente (44, 46, 48) Daten über die Laufzeiten von Störechos bzw. die Höhenlagen von Hindernissen oder Störstellen eingebbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (14) einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff aufweist, in dem die Laufzeiten bzw. die zugeordneten Höhenabstände vom Behälter für empfangene Schall-/Ultraschall­ echosignale speicherbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Mikrocomputer (14) eine Entfernungsanzeige-Bau­ gruppe (30) und ein multiplizierender Digital-Analog-Wandler (28) angeschlossen sind, dessen Ausgang mit einem Steuerein­ gang (17) des Empfangsverstärkers (16) für die Einstellung des Verstärkungsgrads verbunden und dessen zweiter Eingang (29) an einen die Temperatur im Behälter messenden Temperatur­ fühler (38) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingabeelement als Taster (46) ausgebildet ist, bei dessen Betätigung der Meßwert der Laufzeit des vom Behälterbo­ den reflektierten Schall-/Ultraschallechosignals abzüglich eines kleinen Sicherheitswerts mitels eines Programmierzyklus in den nichtflüchtigen Speicher (22) eingebbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Eingabeelement als Taster (44) ausgebildet ist, bei dessen Betätigung die Meßwerte der Laufzeit eines von einem Hindernis oder einer Störstelle erzeugten Schall-/Ultra­ schallstörechos oder der Abstand des Hindernisses oder der Störstelle vom Behälterboden und die zugehörigen Amplituden der Schall-/Ultraschallechowellen mittels Programmierzyklen in den nichtflüchtigen Speicher (22) eingebbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem multiplizierenden Digital-Analog-Wandler (28) ein vom Mikrocomputer (14) steuerbarer Schalter (32) nachgeschaltet ist, an den ein analoger Speicher (34) angeschlossen ist, der mit einem entfernt angeordneten Auswertegerät verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeiten der höchsten Erhebung des Guts über dem Behälterboden und der tiefsten Stelle des Guts im Behälter für jede Füllstandshöhe gemessen werden, und daß die beiden Laufzeiten nach der Bildung eines Mittelwerts für die Füll­ standsanzeige verwendet werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Eingabeelement als Taster (48) ausgebildet ist, bei dessen Betätigung die Arbeitsweise der Mittelwertbil­ dung einstellbar ist.