[0061]具有所示的電極單元12的根據(jù)本發(fā)明的電容性填充水平傳感器10的構(gòu)造的顯著優(yōu)點(diǎn)是，可通過(guò)例如借助于剪刀將電極單元12縮短至所需長(zhǎng)度來(lái)由用戶以簡(jiǎn)單方式使電極單元12適應(yīng)對(duì)應(yīng)于容器14的不同高度的不同填充水平測(cè)量范圍H。根據(jù)本發(fā)明的電容性填充水平傳感器10因此可例如作為散態(tài)貨物來(lái)制造并提供。
[0062]在一定程度上，電極22、26、28、40形成半同軸結(jié)構(gòu)，在所述半同軸結(jié)構(gòu)的情況下，測(cè)量電極22可與同軸線路的內(nèi)導(dǎo)體相比較，所述測(cè)量電極對(duì)容器14的外壁20開(kāi)放，但在側(cè)面由第一屏蔽電極26和第二屏蔽電極28屏蔽并且在后方由第三屏蔽電極40屏蔽。
[0063]在圖1和圖2中所示的示例性實(shí)施方案中，第一電子單元30定位在電極單元12的下末端處。在另一個(gè)實(shí)施方案中，未進(jìn)一步詳細(xì)示出，第一電子單元30可安裝在電極單元12的任何垂直位置處并且可與電極單元12接觸。
[0064]在另一實(shí)施方案中，未進(jìn)一步詳細(xì)示出，提供了第二電子單元12而不是第一電子單元30，所述第二電子單元直接連接至電極單元12，所述第二電子單元與電子單元12分離布置。在這種情況下，電極單元12使用至少5線的、優(yōu)選地可插拔電纜連接至第二電子單
J L ο
[0065]印刷電路板44、設(shè)在第一電子單元30的殼體內(nèi)部的電極22、24、26、28、40的末端、信號(hào)處理布置46以及第一電子單元30的進(jìn)一步組件可以例如鑄模樹(shù)脂的填充材料包圍，使得保護(hù)第一電子單元30，尤其不受環(huán)境影響。
[0066]由于電極單元12的構(gòu)造，測(cè)量電容器52形成于測(cè)量電極22與對(duì)電極24之間，所述測(cè)量電容器具有依賴于填充水平的測(cè)量電容。測(cè)量電容具有小基本量，所述測(cè)量電容線性地依賴于填充水平測(cè)量范圍H。然而，測(cè)量電容尤其具有與容器14內(nèi)的介質(zhì)16的填充水平H1、H2成比例的依賴于填充水平的值。
[0067]第一屏蔽電容器54形成于第一屏蔽電極26與測(cè)量電極22之間；第二屏蔽電容器56形成于測(cè)量電極22與第二屏蔽電極28之間并且第三屏蔽電容器58形成于測(cè)量電極22與第三屏蔽電極40之間。屏蔽電容器54、56、58的電容僅依賴于填充水平測(cè)量范圍H并且與填充水平測(cè)量范圍H成比例，所述電容對(duì)應(yīng)于電極單元12的長(zhǎng)度。屏蔽電容因此隨電極單元12的長(zhǎng)度而線性增加。
[0068]在圖4中，示出信號(hào)處理布置46的示例性實(shí)施方案，所述信號(hào)處理布置提供來(lái)用于操作電極單元12。
[0069]信號(hào)處理布置46含有第一 AC電壓源60，所述第一 AC電壓源連接在接地62與彼此電氣連接的屏蔽電極26、28、40之間，所述屏蔽電極對(duì)應(yīng)于屏蔽電容器54、56、58。第一AC電壓源60提供第一、優(yōu)選地正弦AC電壓64，所述AC電壓的頻率例如在0.1MHz至30MHz的范圍內(nèi)。第一 AC電壓的頻率優(yōu)選地設(shè)定至IMHz。頻率將以如下方式設(shè)定:使得一方面僅信號(hào)的小非期望發(fā)射發(fā)生，并且另一方面，然而，考慮到在微微法拉范圍內(nèi)的相當(dāng)?shù)偷碾娙莅l(fā)生，足夠高的信號(hào)電平在測(cè)量電極22處發(fā)生。
[0070]此外，提供了第二 AC電壓源66，所述第二 AC電壓源在所示的示例性實(shí)施方案中實(shí)現(xiàn)為反相器。第二 AC電壓源66連接至對(duì)電極24。第二 AC電壓源66提供第二 AC電壓68，所述第二 AC電壓具有與第一 AC電壓64相同的頻率，然而，所述第二 AC電壓被相移180°，即，處于與第一 AC電壓64相反的相位中。
[0071]如有必要，存在針對(duì)第一 AC電壓64或第二 AC電壓68的振幅的比較可能性，以便能夠使至少一個(gè)AC電壓64、68適應(yīng)電極22、24、26、28、40的不同幾何形狀。在所示的示例性實(shí)施方案中，假定實(shí)現(xiàn)為反相器的第二 AC電壓源66具有增益因子1，使得第一 AC電壓64的振幅至少大致上等于第二 AC電壓68的振幅。
[0072]測(cè)量電極22優(yōu)選地連接至阻抗變換器70，所述阻抗變換器僅略微為測(cè)量電極22充電，但將在測(cè)量電極22處發(fā)生的測(cè)量電極電壓72以低電阻傳遞至下游整流器74。整流器74提供DC電壓UDC，所述DC電壓UDC對(duì)應(yīng)于整流測(cè)量電極電壓72。
[0073]—方面測(cè)量電容器52，并且另一方面并聯(lián)設(shè)置的屏蔽電容器54、56、58形成電容性分壓器。分壓的依賴于填充水平的測(cè)量電極電壓72在測(cè)量電極22處發(fā)生。屏蔽電容器54、56、58的屏蔽電容的總和形成參考。
[0074]隨著介質(zhì)16的填充水平增加，測(cè)量電容器52的電容相對(duì)于屏蔽電容器54、56、58的恒定屏蔽電容增加。倘若介質(zhì)16的填充水平H1、H2上升，則測(cè)量電極電壓72減小，因?yàn)殡妷号c電容器52、54、56、58的電容表現(xiàn)相反。
[0075]在圖4中，第一 AC電壓64以及第二 AC電壓68各自以恒定振幅記錄并且測(cè)量電極電壓72以兩個(gè)不同振幅記錄，其中在較小填充水平Hl的情況下，較高振幅(實(shí)線)發(fā)生，并且在較高填充水平H2的情況下，較低振幅(虛線)發(fā)生。
[0076]測(cè)量電極電壓72可已可直接用作針對(duì)填充水平Hl、H2的量度，其中最高測(cè)量電極電壓72在最低可測(cè)量填充水平Hl、H2的情況下發(fā)生，并且最低測(cè)量電極電壓72在最高可測(cè)量填充水平H1、H2的情況下發(fā)生。然而，在這個(gè)示例性實(shí)施方案的情況下，優(yōu)選地將DC電壓UDC而不是測(cè)量電極電壓72直接用作針對(duì)填充水平H1、H2的量度并且提供為輸出信號(hào)36。在信號(hào)處理布置46的這個(gè)示例性實(shí)施方案的情況下，將可變測(cè)量電極電壓72用作用于確定容器14中的介質(zhì)16的填充水平H1、H2的量度。
[0077]圖5示出用于兩個(gè)不同填充高度測(cè)量范圍H、H’的DC電壓UDC之間的函數(shù)關(guān)系，所述測(cè)量范圍提供來(lái)用于不同高度的兩個(gè)容器14。DC電壓UDC對(duì)應(yīng)于電容性填充水平傳感器10的輸出電壓36。
[0078]借助于未示出的進(jìn)一步功能塊，可將DC電壓UDC轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)36的預(yù)定義范圍。例如，輸出信號(hào)36可在O至1V的范圍內(nèi)或在4mA至20mA的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換并輸出。
[0079]在所示的示例性實(shí)施方案中，對(duì)應(yīng)于較高填充水平H2的最小DC電壓UDC未設(shè)定至零值。根據(jù)所需設(shè)計(jì)，DC電壓UDC的最小值當(dāng)然可設(shè)定至零值。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的電容性填充水平傳感器10的顯著優(yōu)點(diǎn)是可通過(guò)簡(jiǎn)單地將輸送的較長(zhǎng)電極單元12縮短來(lái)由用戶自己使電極單元12適應(yīng)所需的填充水平測(cè)量范圍H、H’。
[0081]圖5中所示的函數(shù)關(guān)系立即允許根據(jù)本發(fā)明的電容性填充水平傳感器10的又一優(yōu)點(diǎn)，所述優(yōu)點(diǎn)是，在沒(méi)有由用戶進(jìn)行的進(jìn)一步動(dòng)作的情況下，切割成一定大小的任何電容性填充水平傳感器10根據(jù)各個(gè)填充水平測(cè)量范圍H、H’提供DC電壓UDC的相同電壓范圍或輸出信號(hào)36的相同電壓范圍。針對(duì)不同填充水平測(cè)量范圍H、H’的比例縮放與電極單元12的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。正如具有借助于實(shí)例所示的填充水平H1’、H2’的較大填充水平測(cè)量范圍H’那樣，具有借助于實(shí)例所示的填充水平H1、Η2的較小填充水平測(cè)量范圍H使用DC電壓UDC或輸出信號(hào)36的整個(gè)可用電壓范圍。在至少大致上相同的介質(zhì)16的情況下，為達(dá)此目的，不需要參與信號(hào)處理布置46。
[0082]圖6示出信號(hào)處理布置46的另一個(gè)示例性實(shí)施方案，所述信號(hào)處理布置提供輸出信號(hào)36，所述輸出信號(hào)與介質(zhì)16的填充水平Η1、Η2成比例，S卩，輸出信號(hào)36隨填充水平Η1、Η2的增加而類似地增加。
[0083]第一 AC電壓源60在這個(gè)示例性實(shí)施方案中被設(shè)計(jì)為可控制的第一 AC電壓源60，其中第一 AC電壓64的振幅可借助于控制電壓UR改變。第一 AC電壓64的振幅因此通過(guò)控制電壓UR預(yù)定義。在這個(gè)示例性實(shí)施方案的情況下，DC電壓UDC對(duì)于比較器84而言是可用的，所述比較器將DC電壓UDC與由參考電壓源86提供的參考電壓URef相比較，并且根據(jù)比較結(jié)果提供控制電壓UR0
[0084]參考電壓Uref為例如IV。將比較器84例如實(shí)現(xiàn)為高增益差分放大器，使得輸出信號(hào)與DC電壓UDC與基準(zhǔn)電壓URef之間的差異成比例。如果需要，也可以將比較元件用作比較器84。在這種情況下，必須確保充分地阻尼所得控制電路以便避免控制振蕩。
[0085]所得控制電路確保第一 AC電壓64和第二 AC電壓68被控制至一個(gè)振幅，測(cè)量電極電壓72和相應(yīng)地由所述測(cè)量電極電壓產(chǎn)生的DC電壓UDC在所述振幅處可維持恒定并且維持在參考電壓URef的值處。在