[发明专利]具有改进的距离确定的料位测量

说明书

一种用于确定离散时间信号的频率分量的方法，包括下列步骤：通过快速傅立叶变换将离散时间信号转换到频域，其中，获得作为频率采样值的序列的频谱，检测频谱中的峰值，在检测到的峰值附近引入至少一个额外的频率支持点，通过戈泽尔算法确定至少一个额外频率支持点处的频率幅值，并且通过应用由快速傅立叶变换提供的频率采样值以及在至少一个额外的频率支持点处的频率幅值确定被检测峰值的峰值最大值的位置。

技术领域

本发明涉及一种确定离散时间信号的频率分量的方法。此外，本发明涉及一种通过FMCW雷达确定到雷达目标的距离的方法，并且涉及用于通过FMCW雷达确定到雷达目标的距离的距离测量设备。

背景技术

现场设备经常应用于过程自动化技术，其用来记录和/或影响过程变量。这样的现场设备的示例有料位测量设备、质量流量测量设备、压力和温度测量设备、等等，作为传感器分别寄存相应的过程变量，料位、流量、压力和温度。

原则上，称为现场设备的所有设备，被应用于过程附近并用于传递或处理与过程相关的信息。

大量这样的现场设备由恩德莱斯和豪瑟尔公司生产和出售。

在很多测量应用的情况下，为了能够确定频谱中所包含的频率分量，目标是将时间信号转换成相应的频谱。

例如，为了确定容器或储槽的料位，可以使用根据FMCW雷达的原理工作的料位测量设备。在这种情况下，频率调制雷达传输信号被发射并在液体或散装货物的表面被反射回到料位测量设备。作为测量的结果，获得离散时间信号，其中含有一个或多个频率分量。基于离散时间信号中所包含的频率分量，在容器或储槽中的料位可以被推导出来。在这种情况下，用来确定料位的精确度，取决于时间信号中所含有的频率分量的可确定的精确度。

发明内容

因此，本发明的目的是以改进的精确度使包含在时间信号中的频率分量能够被确定。

这个目的通过权利要求1、14和15提出的特征实现。

本发明的有利的进一步发展在从属权利要求中提出。

根据本发明的实施例的形式，确定离散时间信号中的频率分量的方法，包括通过快速傅里叶变换将离散时间信号转换到频域，其中获得作为频率采样值的序列的频谱。此外，该方法包括检测频谱中的峰值、在检测到的峰值附近引入至少一个额外的频率支持点、通过戈泽尔算法在该至少一个额外的频率支持点处确定频率幅值、以及通过应用由快速傅里叶变换提供的频率采样值以及在该至少一个额外的频率支持点处的频率幅值来确定所检测峰值的峰值最大值的位置。

通过在检测到的峰值附近引入额外的频率支持点，频谱可以被选择性地进一步在峰值的附近被划分。戈泽尔算法使得在至少一个补充引入的频率支持点的频率幅值可以以相对小的计算量确定。通过在检测获得的峰值附近引入额外的频率支持点，在需要提高频率分辨率的地方，也就是峰值附近，频谱被有选择地细化。因为由快速傅里叶变换提供的频率采样值以及为确定检测获得的峰值的峰值最大值补充引入的频率支持点处的频率幅值都被加以考虑，峰值最大值的位置可以以比以前可能的要明显更高的精度确定。

特别是，该方法可以实现更精确的频谱中峰值位置的确定，而不增加快速傅里叶变换使用的时间采样值的数量。快速傅里叶变换使用的时间采样值的数量的增加，使所需的计算能力和存储器需求显著上升。本方法使峰值最大值的确定更精确，而没有显著增加所需的计算能力和所需的存储器。

在这种情况下，当上面描述的方法被用于根据FMCW雷达原理确定到雷达目标的距离的雷达测量设备时尤为有利。

当上述方法被用于根据FMCW雷达原理确定容器或储槽料位的料位测量设备时，尤其有利。在确定频率分量时精确度的提高意味着，通过这种方法，容器或储槽的料位可以以亚毫米的范围内的精度加以确定。