[发明专利]用于确定介电值的测量设备

说明书

本发明涉及用于以基于相位的方式确定介质(2)的介电值的稳健的测量设备(1)，该测量设备包括至少以下部件：测量区段(11)，可使该测量区段与介质(2)进行接触；信号生成单元(12)，该信号生成单元用于将限定的频率(f_HF)的高频信号(s_HF)注入到测量区段(11)；以及评估单元(13)，该评估单元被设计成在所述高频信号传递通过测量区段(11)之后接收对应接收信号(r_HF)，以确定高频信号(s_HF)与接收信号(r_HF)之间的相移并且基于所确定的相移来确定介质(2)的介电值。根据本发明，测量设备(1)还包括至少一个滤波器(14、14')，该滤波器传输高频信号(s_HF)的频率(f_HF)，并且该滤波器被布置成使得所接收的接收信号(r_HF)和/或所生成的高频信号(s_HF)被滤波。这确保了所确定的介电值不会因由部件或环境致使的噪声而失真。

技术领域

本发明涉及一种用于基于相位确定介质的介电值的测量设备。

背景技术

在自动化技术中，特别是对于过程自动化，经常使用现场设备，所述现场设备用于捕获各种测得变量。待确定的测得变量例如可以是制炼厂中的介质的填充液位、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电位、电导率或介电值。为了捕获对应的测得值，现场设备各自包括合适的传感器或基于合适的测量方法。Endress+Hauser集团公司制造和销售了大量不同类型的现场设备。

在固体以及液体和气态填料(诸如，推进剂、废水、气体或化学品)两种情况下，对各种介质的介电值(也称为“介电常数”或“相对电容率”)的确定都具有重要意义，因为该值表示杂质、水分含量或物质组成的可靠指标。用于确定介电值的一种可能的测量原理是测量高频信号的相位角或相移。在这种情况下，将具有至少一个限定的频率或在限定的频带内的高频信号注入到测量区段中，并在反射或传输之后，相对于其相位位置关于经传输的高频信号来评估对应的接收信号。在本专利申请的上下文中，术语“高频信号”或“雷达”是指频率在0.1GHz(吉赫兹)与30GHz之间的对应信号。

例如，在公布文献DE 10 2017 130728 A1中描述了基于相位的介电值测量设备。在这种情况下，使用了以下效果：信号速度且因此相位角取决于沿着测量区段占优势的介质的介电值。原则上，区分相对相位测量和绝对相位测量，其中在绝对相位测量的情况下，额外地实施所谓的象限校正。

测量区段例如可以采用测量探针的形式，在该测量探针内引导高频信号。在其它情况下，测量区段也可能是介质的限定的探针区域，高频信号作为自由辐射的雷达信号传递通过该探针区域。然而，不管测量区段的设计如何，测得相位角高度取决于接收信号中的部件相关或环境相关的噪声，特别是由于外来辐射。然而，基于软件的校正在这方面仅在有限的范围内是可能的，因为由此可能生成物理上不可信的测得值。尤其是在宽带相对相位测量的情况下，个别的相位噪声程度可能已将测得值移位达几个象限。这在从相位位置确定相位斜率的测量方法的情况下尤其关键，因为在这种情况下会产生偏移和斜率误差。

发明内容

因此，本发明基于提供稳健的介电值测量设备的目标，其中该稳健的介电值测量设备基于对高频信号的相位测量。

本发明通过用于确定介质的介电值的对应测量设备来达成该目标。

为此目的，测量设备至少包括以下部件：

-测量区段，能够使所述测量区段与介质进行接触，

-信号生成单元，所述信号生成单元被设计成将具有限定的频率的高频信号注入到所述测量区段中，以及

-评估单元，所述评估单元被设计成：

ο接收传递通过测量区段之后的高频信号作为对应的接收信号，