本發(fā)明涉及一種用于測量到對象的距離的裝置，包括用于發(fā)出電磁的測量信號的至少兩個自由放射的發(fā)送單元、用于接收在對象處反射的反射信號的至少一個接收單元以及至少一個評估單元，其中所述至少一個接收單元將接收的反射信號傳遞到至少一個評估單元處，發(fā)送單元和所述至少一個接收單元布置在測量環(huán)境之內(nèi)并且發(fā)送單元和所述至少一個接收單元具有至少一個共同的測量頻率范圍。

本發(fā)明尤其涉及測量發(fā)送單元或接收單元到在容器中的填料表面的距離。

背景技術(shù)：

原則上已知的是，基于在對象處反射的測量信號的行進時間(laufzeit，有時稱為傳播時間)確定到對象例如在容器中的填料的表面的距離。對此例如以脈沖形的雷達信號的形式的測量信號由發(fā)送單元在朝向?qū)ο蟮姆较蛏习l(fā)出并且在在對象處反射后由接收單元檢測。接收的信號緊接著為了評估傳遞到評估單元處。從測量信號的行進時間能夠確定發(fā)送單元到對象的距離。在填充水平測量的情況中能夠從發(fā)送單元到填料表面的間距確定在容器中的填充水平(füllstand，有時稱為填充高度)。發(fā)送單元經(jīng)常同時設(shè)計為接收單元。

此外已知的是，在先前描述的方法中應(yīng)用線性的頻率調(diào)制的雷達信號作為測量信號。為了評估接收的反射信號并且為了確定到對象的距離從當(dāng)前的發(fā)送頻率和接收的頻率中確定頻率差。頻率差與對象的間距直接成比例。

為了提高運行和失效安全性在這種類型的裝置中存在至少一個另外的功能上等效的或相當(dāng)?shù)陌l(fā)送單元。通過使用至少兩個發(fā)送單元即使在一個發(fā)送單元失效時也能夠確保裝置的運行不中斷。如果發(fā)送單元同時設(shè)計為接收單元，使用至少兩個發(fā)送和接收單元(該至少兩個發(fā)送單元和接收單元分別單獨地確定到對象的距離)確保了特別高的失效安全性。

這種類型的裝置的發(fā)送單元和所述至少一個接收單元具有測量頻率范圍，發(fā)送單元和所述至少一個接收單元在該測量頻率范圍之內(nèi)運行。也就是說，由發(fā)送單元發(fā)出的測量信號的頻率處于接收單元的靈敏度范圍之內(nèi)。當(dāng)反射信號的頻率處于接收單元的測量頻率范圍之內(nèi)時，由接收單元接收的反射信號或由此推導(dǎo)的測量信號此后傳遞到評估單元處。處于儀器特定的測量頻率范圍之外的頻率例如通過相應(yīng)的高通濾波器和/或低通濾波器濾出。

當(dāng)提及發(fā)送單元和接收單元具有共同的測量頻率范圍時，那么意味著，發(fā)送單元和接收單元具有共同的頻率范圍，每個發(fā)送單元和每個接收單元在該頻率范圍中運行，也就是說發(fā)送單元在該頻率范圍中發(fā)射電磁的信號并且接收單元在該頻率范圍中接收電磁的射束作為有關(guān)的測量信號。特別優(yōu)選地，發(fā)送單元和所述至少一個接收單元的測量頻率范圍是一致的。如果發(fā)送單元和接收單元具有一致的測量頻率范圍，當(dāng)發(fā)送單元中的一個失效時，測量的質(zhì)量維持。

此外這種類型的裝置的發(fā)送單元和接收單元布置在測量環(huán)境之內(nèi)。當(dāng)接收單元至少部分地從每個發(fā)送單元接收測量信號或反射信號時則剛好是這樣的情況。如果存在多于一個接收單元，當(dāng)每個接收單元從至少兩個發(fā)送單元接收測量信號或反射信號尤其從每個發(fā)送單元接收測量信號或反射信號時，發(fā)送和接收單元則剛好布置在測量環(huán)境之內(nèi)。此外在本發(fā)明的范圍內(nèi)只有當(dāng)距離測量涉及同樣的對象時，多個發(fā)送單元或接收單元也才布置在測量環(huán)境之內(nèi)。因為附加地存在的發(fā)送和接收單元通過以下方式改善了裝置的功能上的安全性，即當(dāng)一個發(fā)送單元失效時附加地存在的發(fā)送和接收單元維持裝置的運行。在該情況中附加地存在的發(fā)送單元代替失效的發(fā)送單元。如果發(fā)送單元同時設(shè)計為接收單元，附加地存在的發(fā)送和接收單元代替失效的發(fā)送和接收單元。

例如發(fā)送單元和所述至少一個接收單元布置在相同的容器中，其中到填料的表面的間距被測量。

然而如果多個發(fā)送和接收單元同時在測量頻率范圍之內(nèi)運行，能夠?qū)е掳l(fā)送單元或接收單元彼此影響，這在測量的距離的測量誤差中反映。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

以此為出發(fā)點本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種用于測量到對象的距離的裝置，該裝置具有特別高的運行安全性以及特別高的可靠性。

該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過以下方式解決，即發(fā)送單元的運行互相協(xié)調(diào)，從而由發(fā)送單元發(fā)出的測量信號或由測量信號產(chǎn)生的反射信號可彼此區(qū)分并且可通過接收單元或通過與接收單元處于連接的評估單元不依賴于發(fā)送單元的布置實現(xiàn)每個測量信號或反射信號分別與發(fā)送單元的明確的關(guān)聯(lián)。

為了避免測量誤差(該測量誤差由以下方式產(chǎn)生，即由接收單元接收的測量信號或反射信號不能明確地關(guān)聯(lián)于發(fā)送單元中的一個)發(fā)出的測量信號可彼此區(qū)分，更確切地說不依賴于發(fā)送單元的布置。如果兩個測量信號能夠僅僅由于其空間上的傳播明確地關(guān)聯(lián)于發(fā)送單元，這兩個測量信號在根據(jù)本發(fā)明的意義中不是可區(qū)分的。

最終根據(jù)本發(fā)明的裝置因此具有這樣的優(yōu)點，即能夠通過使用至少兩個發(fā)送單元確保特別高的運行安全性，其中保證了發(fā)送單元在至少兩個發(fā)送單元同時運行的情況中無干擾地工作。

根據(jù)第一優(yōu)選的設(shè)計方案裝置包括用于測量在容器中的填充水平的填充水平測量儀器。相應(yīng)的填充水平測量借助于根據(jù)本發(fā)明的裝置特別可靠地并且在滿足特別高的安全性要求的情況下發(fā)生。

根據(jù)另一優(yōu)選的設(shè)計方案每個發(fā)送單元同時是接收單元。該設(shè)計方案在下面通過以下方式說明，即發(fā)送單元和接收單元是一致的。根據(jù)本發(fā)明的裝置的相應(yīng)的設(shè)計方案具有這樣的優(yōu)點，即裝置特別簡單地設(shè)計。

優(yōu)選地測量信號是脈沖形的或頻率調(diào)制的雷達信號。

根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠通過以下方式進一步改善，即發(fā)送單元的運行如此協(xié)調(diào)，即使得在一個時間點分別僅僅唯一的發(fā)送單元是起作用的。優(yōu)選地發(fā)送單元在對象的方向上交替地發(fā)出測量信號。如果測量信號由接收單元接收，該測量信號可通過以下方式明確地關(guān)聯(lián)于各個發(fā)送單元，即該測量信號時間上錯開地被接收。如果發(fā)送單元同時設(shè)計為接收單元，特別優(yōu)選的是，每個接收單元分別同時地連同一致的發(fā)送單元是起作用的。由此保證了，接收單元不接收與其不一致的發(fā)送單元的測量信號。此外該設(shè)計方案具有這樣的優(yōu)點，即每個發(fā)送單元能夠在完整的測量帶寬上運行，由此提供了特別高的分辨率。

為了實現(xiàn)發(fā)送單元的間歇性的運行實現(xiàn)了上一級的控制器。控制器通過通訊連接與每個發(fā)送單元連接。

在根據(jù)本發(fā)明的裝置的一種設(shè)計方案中上一級的控制器在一個發(fā)送單元中實現(xiàn)，從而足夠的是，其他發(fā)送單元與上一級的控制器在其中實現(xiàn)的該發(fā)送單元處于通訊連接中。到具有上一級的控制器的發(fā)送單的通訊連接在一個設(shè)計方案中實現(xiàn)成星形的，在備選的設(shè)計方案中該通訊連接實現(xiàn)為環(huán)。共同的是這樣的方案，即通過每個發(fā)送單元的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以利用信號的方式指示出該發(fā)送單元是否是起作用的。

根據(jù)一種優(yōu)選的設(shè)計方案存在通訊線纜，該通訊線纜將發(fā)送單元彼此連接，其中發(fā)送單元能夠通過通訊線纜交換數(shù)據(jù)尤其同步信號。發(fā)送單元的運行的協(xié)調(diào)能夠因此通過通訊線纜發(fā)生。根據(jù)該設(shè)計方案確保了發(fā)送單元的特別簡單且安全的通訊。通訊線纜能夠是總線布線系統(tǒng)(busverkabelssystem)的一部分或?qū)l(fā)送單元直接地彼此連接。

備選地在發(fā)送單元之間能夠存在無線的接口，其中發(fā)送單元能夠通過無線的接口交換數(shù)據(jù)尤其同步信號。優(yōu)選地發(fā)送單元的運行的協(xié)調(diào)能夠通過無線的接口發(fā)生。如此設(shè)計的裝置具有這樣的優(yōu)點，即使得該裝置特別地簡單地設(shè)計。特別地優(yōu)選地存在無線的通訊接口。當(dāng)裝置具有至少三個或更多發(fā)送單元時，應(yīng)用無線的接口是尤其有利的。

如果發(fā)送單元同時設(shè)計為接收單元并且發(fā)送單元的運行如此協(xié)調(diào)，即使得在一個時間點分別僅僅唯一的發(fā)送和接收單元是起作用的，此外特別地優(yōu)選的是，在規(guī)則的或不規(guī)則的時間間隔中除了從屬的發(fā)送單元僅僅一個接收單元是起作用的。如果當(dāng)從屬的發(fā)送單元是不起作用的時起作用的接收單元測量反射信號，這樣這是對另外的發(fā)送和接收單元的故障的提示。根據(jù)該設(shè)計方案能夠因此確保特別可靠的運行。

這樣的故障能夠例如由以下方式產(chǎn)生，即用于時間測量的布置在發(fā)送和接收單元中的元件(例如振蕩石英)能夠具有不同的精確性或隨著時間進展漂移。

同樣優(yōu)選的是，發(fā)送單元在其上運行的測量頻率范圍具有至少兩個測量子帶，并且發(fā)送單元的運行如此協(xié)調(diào)，即使得發(fā)送單元利用布置在不同的測量子帶中的頻率運行。如果僅僅存在一個接收單元，這樣該接收單元根據(jù)先前描述的設(shè)計方案如此設(shè)計，即使得該接收單元接收在至少兩個測量子帶的頻率中的信號并且將該信號或由此推導(dǎo)的數(shù)值傳遞到評估單元處。根據(jù)相應(yīng)的頻率測量信號能夠明確地關(guān)聯(lián)于發(fā)送單元。如果發(fā)送單元同時設(shè)計為接收單元，優(yōu)選的是，接收單元僅僅接收和傳遞處于與該接收單元一致的發(fā)送單元相關(guān)聯(lián)的測量子帶中的頻率。

先前描述的設(shè)計方案具有這樣的優(yōu)點，即發(fā)送單元能夠同時運行，由此能夠提供特別高的測量率。當(dāng)至少兩個測量子帶不具有共同的頻率時，這尤其適用。

根據(jù)另一優(yōu)選的設(shè)計方案用于每個測量子帶的裝置具有專用的校準(zhǔn)器(kalibriersatz)。

同樣有利的是，測量信號或反射信號可通過以下方式區(qū)分，即該測量信號或反射信號不僅時間上錯開地發(fā)出，而且具有可關(guān)聯(lián)于不同的測量子帶的頻率。根據(jù)該設(shè)計方案能夠?qū)崿F(xiàn)測量信號或反射信號與發(fā)送單元的特別地可靠的關(guān)聯(lián)。

此外有利的是，每個發(fā)送單元同時是接收單元并且測量頻率范圍具有至少一個通訊子帶，其中每個發(fā)送單元和每個接收單元至少在至少一個通訊子帶中運行。通過發(fā)出和接收帶有處于通訊子帶之內(nèi)的頻率的測量信號，發(fā)送單元能夠關(guān)于其運行通知其余的接收單元，其中能夠省略在發(fā)送單元之間的另外的連接(例如以線纜連接或無線的連接的形式)。該設(shè)計方案尤其在以下情況中是有利的，即當(dāng)測量信號或反射信號的區(qū)分通過發(fā)出的測量信號的時間上的錯開發(fā)生時。

備選地發(fā)送單元彼此的通訊的不同的類型也能夠彼此組合。如果頻率帶(發(fā)送單元在該頻率帶中運行)同時具有至少兩個測量子帶，有利的是，通訊子帶和測量子帶不具有共同的頻率。

附圖說明

詳細(xì)地現(xiàn)在存在設(shè)計用于測量到對象的距離的根據(jù)本發(fā)明的裝置的大量可能性。對此不僅參考排在獨立權(quán)利要求后面的權(quán)利要求而且參考下文結(jié)合圖紙對優(yōu)選的實施例進行的描述。在圖紙中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施例，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實施例，并且

圖3示出了頻率帶劃分成測量子帶和通訊子帶的示例性的示圖。

參考符號列表

1用于測量到對象的距離的裝置

2發(fā)送單元

3發(fā)送單元

4測量信號

5測量信號

6接收單元

7接收單元

8反射信號

9反射信號

10評估單元

11評估單元

12容器

13測量信號

14通訊線纜

15發(fā)送單元

16接收單元

17評估單元

18測量信號

19反射信號

20對象

21測量頻率范圍

22測量子帶

23測量子帶

24通訊帶。

具體實施方式

在圖1中呈現(xiàn)了用于測量到在容器12中的填料表面的距離的根據(jù)本發(fā)明的裝置1的第一實施例。裝置1包括用于發(fā)出電磁的測量信號4,5(以頻率調(diào)制的雷達信號的形式)的兩個自由放射的發(fā)送單元2,3，用于接收在填料表面處反射的反射信號8,9的兩個接收單元6,7，其中每個發(fā)送單元2,3設(shè)計為接收單元6,7并且其中每個接收單元6,7至少部分地也接收與其不一致的發(fā)送單元2,3的反射，這當(dāng)前例如通過接收反射信號13呈現(xiàn)。此外裝置1包括兩個評估單元10,11，這兩個評估單元10,11從接收的反射信號10,11的行進時間和在接收的反射信號8,9和發(fā)出的測量信號4,5之間的頻率差確定到填料表面的距離。

此外發(fā)送單元2,3以及因此接收單元10,11也布置在測量環(huán)境之內(nèi)。在呈現(xiàn)的實施例中發(fā)送單元2,3和接收單元10,11布置在同樣的容器12內(nèi)部并且測量到同樣的填料表面的間距。此外發(fā)送單元2,3和接收單元6,7具有一致的測量頻率范圍。為了避免發(fā)送單元2,3和接收單元10,11的相互的影響(該影響通過以下方式引起，即接收單元10,11接收與其不一致的發(fā)送單元2,3的反射信號13)，發(fā)送單元2,3的運行互相協(xié)調(diào)。測量信號4,5可彼此區(qū)分并且可不依賴于發(fā)送單元的布置實現(xiàn)每個測量信號與發(fā)送單元2,3的明確的關(guān)聯(lián)。

發(fā)送單元2,3彼此的通訊以及就此而言發(fā)送單元2,3的運行的協(xié)調(diào)通過通訊線纜14發(fā)生，該通訊線纜14將發(fā)送單元2,3彼此連接。在呈現(xiàn)的實施例中發(fā)送單元2,3的運行如此互相協(xié)調(diào)，即使得發(fā)送單元2,3在測量頻率范圍的不同的測量子帶的頻率上運行。就此而言測量信號4,5在其頻率方面不同。接收單元6,7如此設(shè)計，即使得該接收單元6,7僅僅接收由與相應(yīng)的接收單元一致的發(fā)送單元2,3發(fā)出的頻率并且將該頻率傳遞到評估單元10,11處。發(fā)送單元和接收單元6,7的相互的影響由此被排除。

根據(jù)另一實施例在先前描述的布置中放棄通訊線纜14。

就此而言在圖1中呈現(xiàn)的實施例提供了裝置1，該裝置1首先通過使用多個發(fā)送和接收單元6,7具有特別高的測量精確性和特別高的運行安全性，其中能夠確保發(fā)送單元6,7無干擾地工作。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置1的第二實施例。呈現(xiàn)的裝置1具有同時設(shè)計為接收單元6,7,16的三個自由放射的發(fā)送單元2,3,15，以及三個評估單元10,11,17。發(fā)送單元2,3,15如此設(shè)計并且布置，即使得該發(fā)送單元2,3,15分別在對象20的方向上發(fā)送以脈沖形的雷達信號的形式的電磁的測量信號4,5,18，該對象20到發(fā)送單元2,3,15的間距被確定，該測量信號4,5,18在在對象20處反射后由相應(yīng)的接收單元6,7,16接收并且傳遞到評估單元10,11,17處。接收單元6,7如此設(shè)計并且布置，即使得該接收單元6,7至少部分地接收所有的發(fā)送單元2,3,15的測量信號或反射信號。這以例如通過測量信號13的走向呈現(xiàn)的方式示出。此外發(fā)送和接收單元6,7具有一致的測量頻率范圍。為了避免發(fā)送和接收單元6,7,16的相互的影響，發(fā)送單元2,3,15的運行當(dāng)前互相協(xié)調(diào)，從而可實現(xiàn)每個測量信號或反射信號8,9,19與發(fā)送單元2,3,15中的一個的明確的關(guān)聯(lián)。當(dāng)前發(fā)送單元2,3,15通過無線的接口彼此通訊，通過該無線的接口結(jié)果是也發(fā)生發(fā)送單元2,3,15的運行的協(xié)調(diào)。

在呈現(xiàn)的實施例中各個發(fā)送單元2,3,15的運行的協(xié)調(diào)如此發(fā)生，即使得在一個時間點分別僅僅唯一的發(fā)送單元2,3,15是起作用的。當(dāng)與相應(yīng)的接收單元6,7,16一致的發(fā)送單元2,3,15是起作用的時，那么相應(yīng)的接收單元6,7,16同時剛好是起作用的。結(jié)果是保證了，接收單元6,7,16不記錄由與該接收單元不一致的其他的發(fā)送單元2,3,15發(fā)出的測量信號13。

最終在圖2中呈現(xiàn)的實施例也提供了用于測量到對象20的距離的裝置1，該裝置1通過使用三個發(fā)送單元2,3,15和三個接收單元6,7,16具有特別高的測量精確性和運行安全性，其中能夠確保發(fā)送和接收單元的無干擾的運行。

在圖3中例如在線圖中呈現(xiàn)了測量頻率范圍的劃分，發(fā)送和接收單元在該測量頻率范圍的頻率上運行。在線圖的x軸上繪出頻率f。范圍21相應(yīng)于測量頻率范圍。該范圍劃分成兩個測量子帶22,23，這兩個測量子帶22,23分別關(guān)聯(lián)于發(fā)送單元2,3,15。此外呈現(xiàn)的測量頻率范圍具有通訊子帶24，該通訊子帶24的頻率由所有的發(fā)送單元和接收單元6,7,16發(fā)出或接收。在裝置1的運行中通過發(fā)出和接收在通訊子帶24內(nèi)部的頻率接收器6,7,16能夠單獨在信號層(signalebene)上被通知發(fā)送單元2,3,15是起作用的。