[发明专利]用于确定介电值的测试设备

说明书

本发明涉及一种用于确定填充物质(3)的介电值(DK)的测量设备，以及一种用于其操作的方法。基础理念基于在填充物质(3)的方向上发射高频信号(s_HF)作为雷达信号(S_HF)，并且在穿过填充物质(3)之后接收雷达信号(S_HF)。测量设备(1)的接收单元(12)的相位检测器(122)产生第一评价信号(s_real)，第一评价信号与接收到的雷达信号(S_HF)和所产生的高频信号(s_HF)之间的相位差成比例地改变。接收单元(12)的评价电路(123)基于第一评价信号(s_real)确定介电值(DK)的至少实部(Re_DK)。在这样的介电值确定情况下的优点在于，可以应用测量设备(1)而无需必须首先校准。

技术领域

本发明涉及一种用于确定填充物质的介电值的测量设备形式的测试设备，以一种操作测量设备的相应方法。

背景技术

在自动化技术中，尤其是在过程自动化技术中，经常应用现场设备，其用于记录和/或影响过程变量。为了记录过程变量，应用了传感器，这些传感器用于，例如，填充水平测量设备、流量测量设备、压力和温度测量设备、pH氧化还原电位测量设备、电导率测量设备等。这些设备记录相应的过程变量，诸如填充水平、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电位、电导率和介电值。恩德莱斯和豪瑟尔公司生产和销售大量的这些现场设备。

容器中填充物质的介电值(也称为“介电常数”或“相对介电常数”)的确定在固体以及诸如例如燃料、废水或化学品的液体填充物质的情况下都非常重要，因为该值可能是杂质、水分含量和物质成分的可靠指标。本发明范围内的术语“容器”也指敞开的容器，诸如例如水桶、湖泊、海洋和流动的水体。

为了根据现有技术确定介电值，首先，在液体填充物质的情况下，可以使用电容测量原理。在这种情况下，利用电容器的电容与位于电容器的两个电极之间的介质的介电值成比例地改变的效果。

可替选地，也可能在基于雷达的填充水平测量中实质上寄生地共同确定容器内部的(液体)介质的介电值。这需要制导雷达的测量原理，在这种情况下，微波经由导电波导在介质中被引导。在公开文件DE 10 2015 117 205A1中描述了这种组合的填充水平和介电测量。

通常，测量设备在过程安装中进行现场校准，以便将安装情况考虑在内。一方面，这意味着安装时需要的额外努力。然而，另一方面，测量设备或相应的传感器系统通常被布置在封闭容器中。因此，至少在这些情况下，创建定义的校准状态，诸如提供具有定义的介电值的校准介质，甚至是不可能的。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供一种不需要校准的测量设备。

本发明通过一种用于确定填充物质的介电值的测量设备实现该目标。为此，测量设备包括：

-信号产生单元，其具有

ο高频振荡电路，其被设计成产生高频电信号，

ο发射天线，其被设计成将高频信号作为雷达信号沿填充物质的方向发射，以及

-接收单元，其具有

ο接收天线，其被配置成接收穿过填充物质后的雷达信号，和

ο评价电路，其被设计成基于接收到的雷达信号的相位差或信号强度确定介电值。

在本发明的背景下，术语“单元”原则上是指为预期应用适当设计的每个电子电路。因而，取决于要求，其可以是用于产生或处理适当模拟信号的模拟电路。其也可以是数字电路，诸如FPGA或与程序配合的存储介质。在这种情况下，程序被设计成执行相应的方法步骤，或应用相关单元的必要计算操作。在这种背景下，填充水平测量设备的不同电子单元在本发明的意义上也可以潜在地使用共享的物理存储器，或者通过相同的物理数字电路来操作。