[发明专利]用于电容性填充水平测量设备的耦合元件

说明书

本发明涉及一种用于容器(3)中的介质(4)的至少一个过程变量的电容性确定和/或监测的装置(1)，该装置(1)包括：具有至少一个传感器电极(5)的至少一个传感器单元(2)、壳体(8)和电子单元(7)，其中，所述电子单元(7)被设计成：将高频激励器信号应用于所述传感器单元(2)，从所述传感器单元(2)接收响应信号，以及至少从所述响应信号宣告关于所述容器(3)中的介质(4)的填充水平。所述装置(1)包括耦合元件(11)，所述耦合元件(11)被布置和设计以便至少有时建立所述壳体(8a)的至少一部分区域与所述电子单元(7)的至少一个部件(7b)之间的导电连接，并且至少有时实现所述两个部件之间的电容性耦合。

技术领域

本发明涉及一种用于容器中的介质的至少一个过程变量的电容性确定和/或监测的装置。过程变量是例如容器中的介质的填充水平、介质的电导率或者介质的电容率。在填充水平测量的情况下，这可以是连续的填充水平确定或者可预定的限位水平的检测。

背景技术

使用电容性测量原理的现场设备本身从现有技术已知并且在许多不同的实施例中由申请人制造并且例如在商标Liquicap、Solicap和Liquipoint下销售。

电容性填充水平测量设备通常具有带有至少一个传感器电极的基本上圆柱形的传感器单元，其至少部分地可引入到容器中。另一方面，特别地对于连续的填充水平测量而言，垂直地延伸到容器中的杆状传感器单元被广泛地使用。为了检测限位水平，然而，可引入到容器的侧壁中的传感器单元也是已知的。

为了防止独立于传感器电极的实施例的传感器电极上的沉积物形成，常常使用补充电极(特别地所谓的保护电极)，诸如例如在DE 32 12 434 C2中所描述的。保护电极被同轴地布置在传感器电极周围并且通过绝缘与传感器电极电隔离。而且，其位于与传感器电极相同的电势处。

在测量操作期间，传感器单元通常被供应有交流信号的形式的激励器信号。根据从传感器单元接收到的响应信号，然后填充水平能够被确定。这取决于由传感器电极和容器壁或者由传感器电极和第二电极形成的电容器的电容。取决于介质的导电性，介质或者传感器电极的绝缘形成电容器的电介质。

对于从传感器单元接收到的响应信号相对于填充水平的评价，所谓的视在电流测量或者导纳测量能够被执行。在视在电流测量的情况下，流过传感器单元的视在电流的幅度被测量。然而，由于视在电流具有活动部分和反应部分，因而在导纳测量的情况下，除视在电流之外，视在电流与传感器单元上的电压之间的相位角被测量。而且，相位角的附加确定允许收集关于可能的沉积物形成的信息，诸如例如从DE102004008125A1中已知的。

各种因素被考虑用于选择激励信号的频率。一方面，由于共振效应，施加的交流电压的频率应当选择得越低，传感器单元的长度越大。然而，另一方面，基本上对于所有传感器单元而言，沉积物形成的影响随着增加的频率而减少。进入此也是介质的电导率的影响。

从现有技术已知，现场设备仅适合于在一个或几个所选择的恒定频率处操作，该恒定频率通过争取相对于以上相反移动趋势的最好折中来选择。而且，从DE102011003158A1已知，给传感器单元供应频率扫描形式的可变频率的激励器信号，并且从属于不同的频率的响应信号选择对于特定应用(介质、传感器单元的实施例等)最佳的频率。

除选择用于激励器信号的适合的频率之外，电容性工作现场设备要求关于通常同样交流信号形式的从传感器单元接收到的响应信号的各种考虑。测量原理要求交流电流从现场设备的电子单元流动到传感器单元并且经由特定介质从传感器单元流动回到电子单元。取决于实施例，这样发生的电流回路可能对干扰信号的输入耦合敏感，其在给定情况下可能负面地影响测量结果的准确度。此外，由于电流回路，因而由现场设备造成的电磁波的发射也可能发生，其进而不利地影响设备的电磁兼容性。