(57)【要約】  本発明は、適当な信号通路を経てセンサユニット２と接続されると共に、センサユニット２を駆動するために電圧信号を生成し且つセンサユニット２からの測定電流を受信し評価するようにした、容器３における静電容量式充填レベル測定のためのセンサユニット２を備えたフィールド機器用電子技術に関する。本発明によれば、アナログ測定電流をディジタル化するアナログ／デジタルコンバータ８、マイクロプロセッサ１、及びメモリユニット７が存在し、前記マイクロプロセッサは所定のプログラムルーチンを利用して電圧信号の生成及び前記測定電流の評価及び干渉パラメータの補償及びセンサ・容器装置の決定すべきパラメータの決定を行い、関連するプログラムはメモリユニット７に格納されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
適当な信号通路を経てセンサユニット（２）と接続されると共に、センサユニット（２）を駆動するために電圧信号（ｓｉｇ１）を生成し且つセンサユニット（２）からの測定電流を受信し評価するようにした、容器（３）における静電容量式充填レベル測定のためのセンサユニット（２）を有するフィールド機器用電子技術において、
アナログ測定電流をデジタル化するためのアナログ／デジタルコンバータ（８）、マイクロプロセッサ（１）、及びメモリユニット（７）が存在し、マイクロプロセッサ（１）は、所定のプログラムルーチンに従って、電圧信号（ｓｉｇ１）の生成及び前記測定電流の評価及び干渉パラメータの補償及びセンサ・容器装置の決定すべきパラメータの決定を行い、関連するプログラムはメモリユニット（７）に格納されていることを特徴とする、フィールド機器用電子技術。
【請求項２】
前記マイクロプロセッサはジェネレータ機能（１．１）で電圧信号（ｓｉｇ１）を生成し、電圧信号（ｓｉｇ１）の測定周波数は前記マイクロプロセッサによって設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは異なる周波数の電圧信号を生成するための周波数切り替え機能（１．６）を実行し、ジェネレータ機能（１．１）の電流測定周波数は周波数切り替え機能（１．６）によって設定されることを特徴とする請求項２に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項４】
電圧信号（ｓｉｇ１）を正弦派電圧（Ｕ１）に変換する低域フィルタ（４）が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項５】
低域フィルタ（４）は、設定可能な制限周波数を有し、低域フィルタ（４）の電流制限周波数は、周波数切り替え機能（１．６）によって設定されることを特徴とする請求項４に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項６】
前記測定電流を、評価の前に、前記測定電流に比例した測定電圧（Ｕ２）に変換する電流／電圧コンバータ（５）が存在することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項７】
測定電圧（Ｕ２）は整流器（６）によって整流され、評価のためにアナログ／デジタルコンバータ（８）を通してマイクロプロセッサ（１）に送られることを特徴とする請求項６に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項８】
整流器（６）は、充電キャパシタ（６．１）を含むことを特徴とする請求項７に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項９】
マイクロプロセッサ（１）は異なる周波数の二つの電圧信号を交互に生成し、関連する測定電流からセンサ・容器装置の決定すべきパラメータを決定することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１０】
マイクロプロセッサ（１）は電圧信号（ｓｉｇ１）に対して一定の位相シフト角度にある測定電流の値を決定し且つ評価し、前記位相シフト角度はマイクロプロセッサ（１）によって設定可能であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１１】
整流器（６）は同期整流器であり、マイクロプロセッサ（１）は前記同期整流器の同期信号（ｓｉｇ２）を生成し、電圧信号（ｓｉｇ１）と測定電流との間の必要な位相シフト角度は電圧信号（ｓｉｇ１）に対する同期信号（ｓｉｇ２）の位相シフトによって設定され、前記位相シフトはマイクロプロセッサ（１）によって生成されることを特徴とする請求項１０に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１２】
設定された位相角度によって、皮相電流測定又は純無効電流測定又は純能動電流測定が行われることを特徴とする請求項１０又は１１のいずれかに記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１３】
マイクロプロセッサ（１）は、決定すべきパラメータ及び／又はフィールド条件の関数として測定電流の評価のために電圧信号（ｓｉｇ１）の周波数及び／又は位相シフト角度を設定することを特徴とする前記請求項のうちのいずれか一つに記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１４】
センサ・容器装置の決定すべきパラメータは、インピーダンス及び／又は静電容量及び／又は導電率であることを特徴とする前記請求項のうちのいずれか一つに記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１５】
フィールド条件は、センサ・容器の形状及び／又は容器（３）内の媒体（３．１）の種類及び／又は干渉パラメータを含むことを特徴とする請求項１３に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１６】
測定周期間に可変ポーズが設けられ、前記ポーズの長さはマイクロプロセッサ（１）によって設定されることを特徴とする前記請求項のうちのいずれか一つに記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１７】
前記ポーズの長さは連続的に変化させられることを特徴とする請求項１６に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１８】
前記ポーズの長さはランダムジェネレータ機能によって設定されることを特徴とする請求項１７に記載のフィールド機器用電子技術。
【請求項１９】
前記ポーズ間に省エネルギモードに切り替えられることを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載のフィールド機器用電子技術。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前文による容器における静電容量式充填レベル測定のためのセンサユニットを備えたフィールド機器用電子技術（ｆｉｅｌｄ  ｄｅｖｉｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式充填レベル測定のためのフィールド機器は多年にわたり知られている。これらの装置においては、容器にまで伸びるプローブが容器の壁とキャパシタを形成している。このようにして作り出されるキャパシタの静電容量は測定すべき媒体の充填レベル及び誘電定数に依存している。
【０００３】
この静電容量を測定するためのひとつの可能な方法は、いわゆる皮相電流（ａｐｐａｒｅｎｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ）の測定方法である。この方法においては、所望の周波数及び電圧についてプローブ、媒体及び容器の壁から形成されるキャパシタを通して流れている交流の量を測定するために既知の整流回路が使用される。しかし、皮相電流は、静電容量に依存しているだけでなく、測定すべき媒体の導電率にも依存しており、前記導電率は、特に、バルク製品の場合には、例えば温度及び湿度のような種々のファクタに依存しているため、実際には、測定が不正確になるという事実がある。
【０００４】
この並列な導電率の影響を抑えるための方法は、比較的高い周波数で測定することである。皮相電流の静電容量を通して流れる部分（無効電流〈ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ〉）は周波数に比例して増加するが、一方、導電率に起因する部分は一定に保たれるから、静電容量の部分が実際上常に高い周波数で優勢になる。しかし、経験によれば、高い周波数（＞１００ｋＨｚ）での前記測定は、大きな、寄生インダクタンスを有する形の長いプローブを使用する場合には困難なものとなる。
【０００５】
別の方法は、皮相電流ではなく、むしろ、電流と電圧との間の９０度の位相差にある無効電流を測定することであり、これは純静電容量の測定に相当する。この方法は同期整流回路を併用することにより行うことができる。しかし、この方法によると、例えば、小さな誘電定数及び大きな導電率を有する媒体では、皮相電流の測定を用いた測定は問題なく可能であるが、無効電流は実際には現れないために諸々の困難が生ずるという不利な点がある。更に、そのような既知の同期整流器回路は電磁的干渉に関して敏感であることが証明されている。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、容器における静電容量式充填レベル測定のためのセンサユニットを有するフィールド機器用電子技術であって、所望のフィールド条件に適用することが容易で、且つ、所望の具体的な使用面の機能として最適な測定方法を使用したものを提供することにある。
【０００７】
前記目的は、本発明によれば、請求項１の特徴によって達成される。従属する請求項は本発明の有利な構成及び拡張に関するものである。
本発明の主たる思想は、メモリユニットに格納されている関連プログラムを用いて、電圧信号の生成、測定電流の評価、干渉パラメータの補償、及び、センサ・容器装置の決定すべきパラメータの確認のために、マイクロプロセッサを適用することである。マイクロプロセッサによる評価のために、アナログ測定電流はアナログ／デジタルコンバータによってデジタル化される。マイクロプロセッサの使用により、単純な形で、存在するフィールド条件に対して最適な測定方法を選択し適用することが可能となる。前記測定方法に必要とされるプログラムのみがメモリユニットから呼び出されて実行される。
【０００８】
また、マイクロプロセッサの使用により異なる出力信号を生成することが可能となるが、その特性は出力信号の意図された使用目的に、又は、場合によっては、使用されている伝送プロトコルに依存する。従って、例えば、４−２０ｍＡ信号、０−１０Ｖ信号、ＰＦＭ信号（パルス周波数変調信号）、バイナリスイッチング信号等を生成することができる。更に、想像できることは、複数の出力信号（４−２０ｍＡ、０−１０Ｖ、ＰＦＭ信号、バイナリスイッチング信号等）が生成され且つ、場合により、異なる伝送プロトコル、又は、用途のために送り出されるということである。
【０００９】
本発明の一つの実施形態においては、前記マイクロプロセッサは電圧信号を生成するためのジェネレータ機能を実行するが、この場合に、電圧信号の測定周波数が前記マイクロプロセッサによって設定される。
【００１０】
本発明の有利な実施形態においては、前記マイクロプロセッサは異なる周波数の複数の電圧信号を生成するための周波数切り替え機能を実行する。
前記ジェネレータ機能は、例えば、前記マイクロプロセッサのクロック信号の周波数を分割することによって実現化することができ、周波数の分割器は電圧信号の所望の測定周波数に依存する周波数切り替え機能によって制御される。
【００１１】
プロセッサのクロック信号を分割することによって、電圧信号にプロセッサのクロックの周波数よりも低い測定周波数を実際に与えることができる。よって、周波数切り替えは、プログラミングによって、問題なく、実現することができる。この場合の、一方の利点は、電子技術を異なる用途に適合させることができ、且つ、更に、二つの異なる測定周波数で交互に測定することによって並列な導電率を単純な形で補償することができるということである。
【００１２】
正弦波電圧を生成するために、本発明を更に発展させた形では、電圧信号を正弦派電圧に変換する低域フィルタを提供する。しかし、測定のために、決められた調波内容（ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｅｎｔ）を有する他の信号形態を使用することも可能である。
【００１３】
異なる周波数の正弦波電圧を生成するために、低域フィルタは、本発明の有利な実施形態においては、調整可能な制限周波数を使用し、低域フィルタの電流制限周波数は、電圧信号を生成するジェネレータの設定された測定周波数に依存する周波数切り替え機能によって設定される。
【００１４】
本発明の更に発展した形では、測定電流は、評価の前に、電流／電圧コンバータによって測定電流に比例した測定電圧に変換される。
本発明の特に有利で更に発展した形では、測定電圧は整流器によって整流され、そして、評価のためにアナログ／デジタルコンバータを通してマイクロプロセッサに送られる。
【００１５】
前記整流器は、一つの実施形態においては充電キャパシタを含んでおり、且つ、例えば、ピーク整流器又は同期整流器の形で設けることができる。
第１の測定方法においては、マイクロプロセッサは、電圧信号に対して、決められた位相シフト角度にある測定電流のレベルを決定するが、前記位相シフト角度はマイクロプロセッサによって設定することができる。
【００１６】
第２の測定方法においては、マイクロプロセッサは異なる周波数の二つの電圧信号を交互に生成し、それらの関連する測定電流からセンサ・容器装置の決定すべきパラメータを確認する。
【００１７】
本発明の特に有利で更に発展した形では、マイクロプロセッサは、同期信号と電圧信号との間にマイクロプロセッサによって生成される位相シフトによって、電圧信号と測定電流との間の所要の位相シフト角度を生成し、その同期信号は同期整流器をトリガする。
【００１８】
プローブによって電流の測定がなされる位相シフト角度は、広い制限範囲内でソフトウェアによって任意に選択することができるから、純無効電流測定（静電容量測定）、皮相電流測定（インピーダンス測定）及び純能動電流（ａｃｔｉｖｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ）測定（導電率測定）との間で切り替えることが可能である。
【００１９】
同期整流器のための同期信号は、マイクロプロセッサ内で独立に生成され、従来の同期整流器回路を使った場合のように、アナログ発振器の信号から得るものではないから、このタイプの測定は電磁的干渉に対して、より感じにくくなっている。
【００２０】
本発明の特に有利で更に発展した形では、マイクロプロセッサは測定電流の評価のために電圧信号の測定周波数及び／又は位相シフト角度を、決定すべきパラメータ及び／又はフィールド条件の関数として設定する。
【００２１】
センサ・容器装置の決定すべきパラメータとして、例えば、インピーダンス及び／又は静電容量及び／又は導電率を用いることができる。
フィールド条件は、例えば、センサ／容器の形状及び／又は容器内の媒体の種類及び／又は干渉パラメータを含む。
【００２２】
マイクロプロセッサは、更に、測定された信号の線形化及びスケーリングのような追加的な機能を備えることができ、センサの出力信号を生成する。
本発明の特に有利で更に発展した形では、測定は連続的に行われないが、実に、一つの測定サイクルの間に例えば、１０００の発振を含む別々の正弦波バーストが生成され且つ評価される。別々の正弦波バーストの間にはポーズが存在するが、その長さは可変で且つ、例えば、ランダムジェネレータによって決定される。このような方法においては、測定信号と干渉信号との間に連続的な相互作用が起こり得ないから、漂遊電磁的干渉に対してより感じにくくなる。
【００２３】
本発明の特に有利で更に発展した形では、フィールド機器用電子技術は別々の測定周期間のポーズ中にマイクロプロセッサによって省エネルギモードに切り替えられる。これらのポーズ中には、また、プローブを通して流れる電流も存在しない。このようにして、電流消費は、静電容量センサの場合に普通に見られる電流消費の一部にまで下がる。これは特にＮＡＭＵＲアプリケーションについて特に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明について、次の図面に基づいて、より詳細に説明する。
図１は第１の測定方法のためのフィールド機器用電子技術のブロック図、図２は第２の測定方法のためのフィールド機器用電子技術のブロック図、図３は純静電容量負荷の場合の時間関数（ａ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｉｍｅ）としての電圧を示す図、図４は静電容量−抵抗の混合負荷の場合の時間関数としての電圧を示す図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、フィールド機器用電子技術は、マイクロプロセッサ１、容器３内の媒体３．１の充填レベルを決定するためのセンサ２、フィルタ４、電流／電圧コンバータ５、メモリユニット７及び整流器６を含んでおり、整流器６は充電キャパシタ６．１を含んでいる。
【００２６】
図１に示すように、マイクロプロセッサ１は、第１の測定方法を行うために、次の機能ブロック、即ち、ジェネレータ機能１．１、干渉−パラメータ補償１．２、計算機能１．３、スケーリング／線形化１．４、出力信号の生成１．５を含んでいる。更に、機能ブロック１．７、即ち、「測定周期の確立」が存在し、これは、測定周期の長さ及び測定周期間のポーズ時間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）を決定する。このようにすると、省エネルギモードによって電流消費を低くすることができる。更に、ポーズ時間を変化させることにより、漂遊電磁的干渉に対して、より感じにくくなるが、それは、測定信号と干渉信号との間に連続的な相互作用が起こり得ないからである。
【００２７】
ジェネレータ機能１．１によって、マイクロプロセッサ１は測定周波数ｆの電圧信号ｓｉｇ１を生成する。この信号は１番ポートＰＯＲＴ１を通して送出され且つその後に続く低域のフィルタ作用によって正弦波電圧Ｕ１に変換される。ジェネレータ機能１．１は、マイクロプロセッサに統合される周波数分割器又はタイマの形で実現化され、そのため、電圧信号はマイクロプロセッサのクロック信号から生成される。
【００２８】
干渉−パラメータ補償１．２については、マイクロプロセッサ１は、機能ブロック１．８、即ち、「同期信号の生成」を実行して、同期信号ｓｉｇ２を生成する。この信号は、電圧信号ｓｉｇ１に対して設定することのできる位相シフト角度を有している。図示の実施形態では、例えば、同期信号ｓｉｇ２は同期整流器６をトリガするために使用され、且つ、２番ポートＰＯＲＴ２を通して送出される。電圧信号ｓｉｇ１と同期信号ｓｉｇ２との間に設定された位相シフト角度によって、純無効電流測定、即ち、位相シフト角度が０度に設定されている測定、又は、純能動電流測定、即ち、位相シフト角度が９０度に設定されている測定を行うことが可能となる。このようにして、存在している干渉パラメータ、例えば、静電容量測定プローブにおけるオーミック（ｏｈｍｉｃ）抵抗、又は、導電率測定プローブにおける静電容量を排除することができる。
【００２９】
電流／電圧コンバータ５は、センサユニット２内で電圧信号Ｕ１に起因して生じた電流を、比例する電圧信号Ｕ２に変換する。
整流器６は、第１の測定方法については同期整流器の形で設けられ、更に、充電キャパシタ６．１に対して、例えばＭＯＳＦｅｔの形で設けられる制御可能なスイッチ６．２を含んでいる。スイッチ６．１は同期信号ｓｉｇ２によってトリガされる。同期信号ｓｉｇ２のハイレベル部分が印加されると、充電キャパシタ６．１はスイッチ６．２を通して電圧Ｕ２の特定の瞬間レベルに充電される。電圧信号ｓｉｇ２と同期信号ｓｉｇ２との間で設定された位相シフト角度が０度の場合には、整流器６の出力電圧Ｕｃはセンサユニット２を通して流れる電流の無効電流部分に対応する。出力電圧Ｕｃはアナログ／デジタルコンバータ８を通してマイクロプロセッサ１に供給される。このアナログ／デジタルコンバータ８は図示の実施形態ではマイクロプロセッサ１に統合されている。
【００３０】
マイクロプロセッサ１は、計算機能１．３を使用して、充電キャパシタ６．１で測定された、整流された電圧Ｕｃから、センサ・容器装置の決定すべきパラメータ、例えば、センサ・容器装置の静電容量Ｃ１及び／又は並列抵抗Ｒ１を計算する。
【００３１】
追加的な機能として、マイクロプロセッサ１は計算された値のスケーリング及び線形化１．４を実行する。
ブロック１．５、即ち「出力信号の生成」において、マイクロプロセッサ１は所望の出力信号を生成するが、その出力信号はその出力信号の使用目的又は利用された伝送プロトコルに依存する。よって、例えば、４−２０ｍＡ信号、０−１０Ｖ信号、ＰＦＭ信号（パルス周波数変調信号）、バイナリスイッチング信号等を生成することができる。更に、想像できることは、複数の出力信号（４−２０ｍＡ、０−１０Ｖ、ＰＦＭ信号、バイナリスイッチング信号等）が生成され且つ、場合により、異なる伝送プロトコル、又は、用途のために送出される、ということである。一定の標準化された出力信号を生成するために、デジタル／アナログコンバータ９をマイクロプロセッサ１に組み込むことができる。
【００３２】
図３は時間の関数としての信号Ｕ１，Ｕ２及びｓｉｇ２を示している。静電容量Ｃ１を有する、装置のセンサ／媒体／容器の純静電容量による動作を考えた場合、電圧Ｕ２は、センサユニット２を通して流れる電流に比例しているが、電圧Ｕ１に対して９０度の位相でシフトされている。充電キャパシタ６．１はｓｉｇ２によって定められたタイムウィンドウ（ｔｉｍｅ  ｗｉｎｄｏｗ）内で、このタイムウィンドウ内のＵ２の波高値、従って電圧Ｕｃに充電される。電圧信号ｓｉｇ１と同期信号ｓｉｇ２との間で設定された位相シフト角度は、この場合、０度である。
【００３３】
図４は同様に時間の関数としての信号Ｕ１, Ｕ２及びｓｉｇ２を示している。しかし、ここでは、静電容量Ｃ１に加えて、媒体３．１の並列抵抗Ｒ１が考慮に入れられている。図からわかるように、センサユニット２を通しての電流の大きさ、従って、電流を表す電圧Ｕ２の大きさも増加している。Ｕ１とＵ２との間の位相シフト角度は９０度より小さい。この場合、ｓｉｇ２によって定められるタイムウィンドウ内の電圧Ｕ２の大きさは図３に示された場合に比べて特に変化しておらず、その結果、充電キャパシタ６．１は純静電容量の負荷をかけた場合と同一の電圧Ｕｃに充電される。電圧信号ｓｉｇ１と同期信号ｓｉｇ２との間で設定された位相シフト角度は同様に０度であって、純無効電流測定が行われる。
【００３４】
このようにして、存在する並列抵抗Ｒ１とは独立に静電容量Ｃ１を測定することができる。静電容量測定の場合には、測定すべき媒体３．１の導電率を変化させる、導電性の増大及び湿度の変動によって多くの問題が生ずるので、これは使用者にとって明かな利点となる。
【００３５】
皮相電流測定を行うために、スイッチ６．２は整流器６内で連続的に閉じられている、即ち、同期信号ｓｉｇ２は連続的に高い信号（ｈｉｇｈ  ｓｉｇｎａｌ）であり、又は単純な波高値整流器が使用される。
【００３６】
図２に示すように、マイクロプロセッサ１は、第２の測定方法を行うために、次の機能ブロック、即ち、ジェネレータ機能１．１、干渉−パラメータ補償１．２、計算機能１．３、スケーリング／線形化１．４、出力信号の生成１．５を同様に含んでいる。更に、機能ブロック１．７即ち「測定サイクルの確立」が存在するが、これは測定周期の長さ及び測定周期間のポーズ時間を決定する。このようにすると、省エネルギモードによって電流消費を低くすることができる。更に、ポーズ時間を変化させることにより、漂遊電磁的干渉に対してより感じにくくなるが、それは測定信号と干渉信号との間に連続的な相互作用が起こり得ないからである。
【００３７】
第２の測定方法の場合には、干渉−パラメータ補償１．２は、ここでは、周波数スイッチ１．６を含み、それはジェネレータ機能１．１によって生成される電圧信号ｓｉｇ１の測定周波数を決定する。干渉−パラメータ補償１．２のために、電圧信号ｓｉｇ１は予め定められた時間間隔の中で交互に周波数ｆ１及びｆ２で１番ポートＰＯＲＴ１を通して送出される。後続の低域フィルタは、信号の生成によって予め定められる時間間隔に従って、フィルタ４の制限周波数が周波数ｆ１、ｆ２それぞれについて適切に設定された状態で、電圧信号ｓｉｇ１を正弦波測定電圧Ｕ１（ｆ１／ｆ２）に変化させる。フィルタ４の制限周波数の設定は、周波数スイッチ１．６によって生成され３番ポートＰＯＲＴ３を通して送出される制御信号によって行われる。このようにして、周波数ｆ１及びｆ２について常に正弦波変換への最適な矩形波（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ）が形成される。
【００３８】
電流／電圧コンバータ５は、センサユニット２を通して電圧信号Ｕ１（ｆ１／ｆ２）に起因して生じる電流を、比例する電圧信号Ｕ２に変換する。
整流器６は、図１について前述したように、充電キャパシタ６．１を含み、Ｕ２に比例した整流器電圧Ｕｃを生成し、且つ、従来の波高値整流器又は同期整流器の形でも設けることができる。
【００３９】
充電キャパシタ６．１の出力電圧Ｕｃ（ｆ１）及びＵｃ（ｆ２）は、アナログ／デジタルコンバータを通してマイクロプロセッサ１に供給されるが、図示の実施形態ではアナログ／デジタルコンバータはマイクロプロセッサ１に組み込まれている。
【００４０】
マイクロプロセッサ１は、計算機能１．３を使用して、充電キャパシタ６．１で測定されて整流された、電圧Ｕｃ（ｆ１）及びＵｃ（ｆ２）から、センサ・容器装置の決定すべきパラメータ、例えば、静電容量Ｃ１及び／又は並列抵抗Ｒ１を計算する。電圧Ｕｃ（ｆ１）及びＵｃ（ｆ２）からの値Ｃ１及びＲ１の計算は次のようにして進められる。
【００４１】
センサユニット２を通して流れる総皮相電流は次式によって与えられる。
【００４２】
【数１】
2005512078.tif 000003
キャパシタを通して流れる電流Ｉｃ１は次式のように周波数に依存している。
【００４３】
【数２】
2005512078.tif 000004
今、二つの異なる周波数ｆ１及びｆ２で測定する場合は、次のようになる。
【００４４】
【数３】
2005512078.tif 000005
【００４５】
【数４】
2005512078.tif 000006
ここで電流Ｉｓ（ｆ１）及びＩｓ（ｆ２）は、電流／電圧変換及び整流によって、Ｕ２（ｆ１）及びＵ２（ｆ２）に比例しており、従って、既知である。結果として、式［３］及び［４］を用いて二つの未知数を有する二つの式を得て、これらからＣ１及びＲ１を計算することができる。
【００４６】
このようにして、並列抵抗Ｒ１とは独立に静電容量Ｃ１を測定することができる。静電容量測定の場合には、測定すべき媒体３．１の導電率を変化させる導電性の増大及び湿度の変動によって多くの問題が生じるので、これは使用者にとって明かな利点となる。
【００４７】
干渉−パラメータ補償１．２は、従って、異なる複数の周波数を用いて複数の電圧信号を生成すること及び関連する干渉を排除することによって計算を進めることができる。
測定され且つそれぞれ計算された値のスケーリング及び線形化１．４及び所望の出力信号１．５の生成及び出力は、図１について論じたのと同じように行われる。
【００４８】
特に有利なフィールド機器用電子技術は二つの測定方法を結合してなり、従って、第１の測定方法のための機能ブロック及び第２の測定方法のための機能ブロックの双方ともマイクロプロセッサ１内で実現化される。そして、実施されるべき測定方法の選択及び必要なパラメータ（周波数、位相シフト）の入力は、センサ・容器装置及び測定すべき媒体３．１の作用として、使用者によって行われ、且つ、使用する入力手段（図示せず）に対応する入力ダイアログによって実行することができる。しかしながら、前記選択は、対応する通信接続手段を経て制御場所から行うこともできる。更に、所要のパラメータ（周波数、位相シフト）及び設定は、交換可能なメモリユニットによって変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の測定方法のためのフィールド機器用電子技術のブロック図である。
【図２】第２の測定方法のためのフィールド機器用電子技術のブロック図である。
【図３】純静電容量負荷の場合の時間の関数としての電圧を示す図である。
【図４】静電容量−抵抗を混合した負荷の場合の時間の関数としての電圧を示す図である。
【図１】
2005512078.tif 000007
【図２】
2005512078.tif 000008
【図３】
2005512078.tif 000009
【図４】
2005512078.tif 000010
【国際調査報告】
2005512078.tif 000011
2005512078.tif 000012
2005512078.tif 000013
2005512078.tif 000014
2005512078.tif 000015
2005512078.tif 000016