(57)【要約】　　　（修正有）【課題】充填レベル測定機器の機能性をさらに向上させること。【解決手段】容器１内に充填されている媒体の充填レベルを測定するためのレーダー原理に従って動作する充填レベル測定器であって、電磁波信号の生成と送信のための信号発生器２と、電磁波信号を容器１内へ誘導しかつ容器１内に充填されている媒体において反射した電磁波信号成分をフィードバックさせるための電気的な導波路装置３と、電磁波信号成分の伝播時間を求め、容器１内の媒体の充填レベルを算出するための電子評価回路４を有する充填レベル測定機器において、導波路装置３とは異なる、さらなる物理量を測定するための測定値検出器５を設ける。【選択図】図１
2004093565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　容器（１）内に充填されている媒体の充填レベルを測定するためのレーダー原理に従って動作する充填レベル測定機器であって、 電磁波信号の生成と送信のための信号発生器（２）と、前記信号発生器（２）によって生成された電磁波信号を容器（１）内へ誘導しかつ該容器（１）内に充填されている媒体において反射した電磁波信号成分をフィードバックさせるための電気的な導波路装置（３）と、前記容器（１）内に充填されている媒体において反射した電磁波信号成分を受信しその伝播時間を求め、それとともに容器（１）内の媒体の充填レベルを算出するための電子評価回路（４）を有している形式の充填レベル測定機器において、導波路装置（３）とは異なる、さらなる物理量を測定するための測定値検出器（５）が設けられていることを特徴とする充填レベル測定機器。
【請求項２】
　前記測定値検出器（５）は、温度、圧力または導電率を測定するために設けられている、請求項１記載の充填レベル測定機器。
【請求項３】
　前記測定値検出器（５）によって検出されたさらなる物理量の送出のためにデータ出力インターフェース（７）が設けられている、請求項１または２記載の充填レベル測定機器。
【請求項４】
　前記測定値検出器（５）は、導波路装置（３）に、有利には取外し可能に固定されている、請求項１から３いずれか１項記載の充填レベル測定機器。
【請求項５】
　前記導波路装置（３）は、シングル導波路、有利には導波管若しくは導波路ケーブルとして構成され、測定値検出器（５）に接続される内部線路（８）が、当該シングル導波路から絶縁されて当該シングル導波路内部を延在している、請求項１から４いずれか１項記載の充填レベル測定機器。
【請求項６】
　前記シングル導波路は、測定値検出器（５）に対するリード線路として構成されており、それによって当該シングル導波路を介して測定値検出器（５）とのデータの伝送および/またはエネルギの伝送が可能であり、この場合信号発生器（２）によって生成された電磁波信号が容量的にシングル導波路内に入力結合可能である、請求項５記載の充填レベル測定機器。
【請求項７】
　前記シングル導波路内部で当該シングル導波路から絶縁されて測定値検出器（５）に接続される内部線路（８）が基準電位接続線路として、有利にはアース接続線路として用いられる、請求項５または６記載の充填レベル測定機器。
【請求項８】
　前記導波路装置（３）は、２つの線路（９，１０）を備えたダブル導波路として、有利には並列導波路または同軸導波路として構成されており、前記２つの線路（９、１０）のうちの１つは測定値検出器（５）に対するリード線路として構成されており、それによってこの測定値検出器（５）に対するリード線路として用いられる線路（９）を介して測定値検出器（５）とのデータの伝送および/またはエネルギの伝送が可能であり、この場合信号発生器（２）によって生成された電磁波信号が容量的に、測定値検出器（５）に対するリード線路として用いられる当該線路（９）内に入力結合可能である、請求項１から４いずれか１項記載の充填レベル測定機器。
【請求項９】
　測定値検出器（５）に対するリード線路として用いられる線路（９）とは異なる線路（１０）が基準電位接続線路、有利にはアース接続線路として用いられる、請求項８記載の充填レベル測定機器。
【請求項１０】
　導波路装置（３）の終端領域においておもり（１１）が設けられており、測定値検出器（５）が前記おもり（１１）の表面若しくは内部に設けられる、請求項１から９いずれか１項記載の充填レベル測定機器。
【請求項１１】
　付加的な充填レベル検出装置（１２）が設けられており、該検出装置（１２）には、測定値検出器によって検出されたさらなる物理量が供給可能であり、当該の検出されたさらなる物理量に基づいて代替的な充填レベル検出が実施可能である、請求項１から１０いずれか１項
【請求項１２】
　検査装置（１３）が設けられており、該検査装置（１３）には一方の側ではレーダー原理に従って行われる測定を用いて求めた充填レベルが供給され、もう一方の側では、さらなる物理量を用いて代替的な充填レベル検出に基づいて求められた充填レベルが供給可能であり、これらの２つの充填レベル値は、レーダー原理に従って行われる測定を用いて求められた充填レベルの信頼性の検査のために相互に比較され得る、請求項１１記載の充填レベル測定。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、容器内に注入される媒体の充填レベルを測定するための、レーダー方式に従って動作する充填レベル測定機器であって、
　電磁波信号の生成と送信のための信号発生器と、
　信号発生器から生成された電磁波信号を容器内に案内しかつ容器内に充填された媒体において反射された電磁波信号成分のフィードバックをガイドする電気的な導波路装置と、
　容器内に充填された媒体において反射された電磁波信号成分を受信し、伝播時間を求め、それによって容器内における媒体の充填レベルを求める電子評価回路を有している、充填レベル測定機器に関している。
【背景技術】
【０００２】
　レーダー原理に従って動作する、ＴＤＲ(時間分域反射率測定；Time Domaine Reflectometry）方式をベースにしている充填レベル測定機器の測定方式は、例えばケーブル検査の分野から公知であり、従来のレーダー機器の機能との類似性を有している。そのようなＴＤＲ式充填レベル測定機器では、非常に短い電気的なパルスが、実質的に直線状に延在する電気的な導波路装置を介して容器内に送信される。この容器内には媒体、例えば液体、粉末、粒状物などが存在しており、それらの充填レベルが求められている。この場合典型的には、媒体内に十分に届くシングル型導波路若しくはダブル型導波路として構成された電気的な導波路装置が設けられている。この電気的な導波路装置がダブル線路として構成されたものであるならば、それらは例えば相互に並行して延在する二本の導波路を有するものであってもよいし、あるいは同軸線路として構成されたものであってもよい。
【０００３】
　そのようなダブル線路からなる電気的な導波路装置に入力結合される電気的なパルスは、ほとんど２つの線路の間で容器内に伝播し、その後で媒体の表面において少なくとも部分的に反射する。この場合短い電気的なパルスの反射成分が電子評価回路によって受信される。この短い電気的なパルスの反射された成分は、媒体の誘電率に依存しておりそれとともに上昇する。この場合信号の伝播時間は、信号発生器ないし電子評価回路と容器内に存在する媒体の表面との間の間隔に比例している。時事変化する周囲条件、例えば上昇する周囲圧力もしくは低下する周囲圧力あるいは上昇する温度若しくは低下する温度などは、ＴＤＲ式充填レベル測定機器の測定精度を損なわせるものではない。そのほかにも信号の伝播時間は、充填レベルを測定する媒体の誘電率に左右されない。
【０００４】
　冒頭に述べたような充填レベル測定機器、例えばドイツ連邦共和国特許出願DE 100 37 715 A1 明細書からも公知である。そこに記載されている充填レベル測定機器の場合、容器内に到達する導波路装置が設けられており、この導波路装置は容器の上方端部においてそこでセンサと称されている装置内に開口しており、この装置は充填レベル測定が２つの互に異なる測定手法で可能となるように構成されている。それに対してこのセンサは、少なくとも２つの互いに異なる動作モードで作動可能であり、特に詳細には一方ではレーダー方式に従った充填レベル測定が行われ、もう一方では容量測定に基づく充填レベル測定が行われる。これらの２つの測定方式が交互に若しくは同時に適用されるならば、妥当性検査が実施され得る。すなわちそれぞれの方式に従って求められた充填レベル値の間の偏差が所定の許容範囲を超えた場合に、相応の警告通知が送出される。
【特許文献１】DE 100 37 715 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　本発明の課題は、前述したような従来技法の欠点に鑑みて、より高められた機能性を備えた充填レベル測定機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　前記課題は本発明により、導波路装置とは異なる、さらなる物理量測定のための測定値検出器を設けることによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
　基本的には、導波路装置も前述したようなさらなる物理量を検出可能な例えば容量性測定の実施される測定値検出器も利用可能である。本発明によれば、付加的な測定値検出器が設けられ、この検出器を用いれば例えば温度、圧力または導電率などの測定が可能となる。本発明による充填レベル測定機器を用いれば、利用者には付加的な機能が入手できる。本発明によれば付加的な別個の測定装置を使用することなしに、本発明による充填レベル測定装置自身によるだけで既に少なくとも１つのさらなる重要な測定値が得られる。測定値検出器によって検出されたさらなる物理量のアウトプットに対して本発明の有利な改善例によれば、第２のデータ出力インターフェースが設けられる。もちろん本発明はその場合に１つのさらなる測定値を入手することだけに限定されるものではない。つまり２つ若しくはそれ以上の測定値を測定して出力することも可能である。これに対してはそれに応じて２つ若しくはそれ以上の測定値検出器が設けられる。
【０００８】
　測定値検出器の配置構成に関しては様々な可能性が考慮される。例えば本発明の有利な実施例によれば、測定値検出器が導波路装置に固定される。また本発明の別の有利な実施例によれば、測定値検出器が導波路装置から取り外し可能である。
【０００９】
　既に前述したように、導波路装置はシングル型導波路として構成されてもよいし、ダブル型導波路として構成されてもよい。導波路装置がシングル型導波路として構成されているのであるならば、詳細には導波管ないし導波路ケーブルとして構成されているのならば、本発明の別の有利な実施例によれば、測定値検出器につながる内部線路がシングル型導波路内を当該シングル型導波路から絶縁されて延在する。その場合特に有利には、このシングル型導波路が測定値検出器へのリード線路として構成され、そのためシングル型導波路を介して測定値検出器からのデータの伝送が可能となり、および/または測定値検出器へのエネルギの伝送が可能となる。この場合は信号発生器から生成された電磁波信号が容量的にシングル型導波路内に入力結合可能である。それによりこれが付加的にアースなどの基準電位に接続されているならば、測定値検出器へのワイヤリング線路が実現可能となる。このことに関して本発明のさらに別の有利な実施例によれば、シングル型導波路から絶縁されて当該シングル型導波路内部を測定値検出器まで案内される内部線路が基準電位接続線路、有利にはアース接続線路として用いられる。
【００１０】
　導波路装置が２つの線路を有する、詳細には並行線路若しくは同軸線路として構成された２つの線路を有するダブル型導波路として構成されているならば、本発明の有利な実施例によれば、線路の１つが測定値検出器へのリード線路として構成される。それにより、測定値検出器へのリード線路として用いられる線路を介して測定値検出器とのデータ伝送および/または測定値検出器へのエネルギの伝送が可能となる。この場合は信号発生器から生成された電磁波信号が容量的に、測定値検出器へのリード線路として用いられる線路内へ入力結合可能となる。ここでも測定検出器が例えばアースなどの基準電位に接続されることによって測定値検出器への１つの"ワイヤリング線路"が実現可能である。それに対して本発明の別の有利な実施例によれば、測定値検出器へのリード線路として用いられる線路とは異なる線路が基準電位接続線路、有利には測定値検出器のためのアース接続線路として構成される。同軸ケーブルが用いられるならば、特に外部線路が基準電位接続線路として考慮される。
【００１１】
　特に導波路装置としてフレキシブルケーブルが用いられている場合には、当該導波路装置の端部領域に一般におもりが設けられている。これは当該導波路装置を容器内でできるだけ真っ直ぐに延在させることを保証するために設けられるものである。導波路装置の端部領域におけるおもりの配置構成においては本発明の別の有利な実施例によれば、測定値検出器がおもりに接するように設けられるかおもり内に設けられる。場合によっては測定値検出器は、例えばそのケーシングとともにおもりに置き換えて用いてもよいし、補足的におもりとして用いてもよい。これにより充填レベル測定機器の構造が全体的に簡素になる。
【００１２】
　さらに本発明によって付加的に設けられる測定値検出器を用いれば、本発明による充填レベル測定機器の使用者に単に付加的な情報として与えることのできる物理量（例えば容器内に存在する媒体の温度に関する情報など）が検出できる。しかしながら別の有利な実施例によれば、付加的な充填レベル検出装置が設けられる。この装置は、測定値検出器から検出されたさらなる物理量を供給可能であり、さらにこの検出されたさらなる物理量に基づいて代替的な充填レベル検出を実施することができる。このことは例えば、付加的な測定値検出器として、容器の底部近傍の導波路装置端部に圧力検出器を設けた場合に可能となる。それにより、この圧力検出器上に存在する媒体に基づいて生じた圧力を介した代替的な充填レベル検出が実施可能となる。
【００１３】
　そのような付加的な充填レベル検出装置を装備した充填レベル測定機器は、本発明の別の有利な実施例によれば、有利には検査装置を備えており、この検査装置は一方の側ではレーダー原理に従って行われる測定を用いて求められた充填レベルが供給可能であり、他方の側ではさらなる物理量を用いて代替的な充填レベル検出に基づいて求められた充填レベルが供給可能であり、さらにこれらの２つの充填レベル値において、レーダー原理に従って行われる測定を用いて求められた充填レベルの信頼性の検査のために、相互に比較が可能である。それらの２つの充填レベル値相互の偏差が所定の基準値を超えた場合には、充填レベル測定機器の利用者に次のような通知が出力される。すなわち充填レベル測定機器に誤機能が生じている可能性が高く検査を行う必要性があることを示唆する通知が出力される。
【００１４】
　詳細には本発明による充填レベル測定機器を改善構成する多くの可能性が存在しており、それに対しては本発明の独立請求項に従属する請求項と以下の明細書に記載される詳細な説明中の本発明の有利な実施例が参照される。
【実施例１】
【００１５】
　次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。
【００１６】
　図１には本発明の第１の有利な実施例による充填レベル測定機器が示されている。この充填レベル測定機器は、ここでは詳細には示されていない媒体の充填されている容器１に利用される。この充填レベル測定機器は、信号発生器２を有しており、この信号発生器２によって電磁波信号、詳細には比較的短波なマイクロ波パルスが生成され得る。この電磁波信号は、その後電気的な導波路装置３内に入力結合される。この導波路装置３は、容器１の内部で当該容器１のほぼ底部まで達している。この電磁波信号は、詳細には導波路装置３に沿って案内され、容器１に満たされている媒体の表面において少なくとも部分的に反射される。この電磁波信号の反射成分は、その後電気的導波路装置３を介して電子評価回路４に供給される。この電子評価回路では、信号発生器２から媒体表面までと、当該媒体表面から電子評価回路４までの電磁波信号の伝播時間が求められ、それによって容器１内の媒体の充填レベルが求められる。導波路装置３の下方端部には温度を測定するための測定値検出器５が設けられている。それにより、この本発明の第１の有利な実施例による充填レベル測定機器は、２つの測定値を提供する。すなわち１つは第１のデータ出力インターフェース６を介して容器１内の媒体の充填レベルを提供し、もう１つは第２のデータ出力インターフェース７を介して、測定値検出器５によって検出した温度を提供する。
【００１７】
　図２からは、第２の有利な実施例による充填レベル測定機器が明らかである。この充填レベル測定機器は、導波路装置３としてシングル導波路、詳細には複数の心線１４からなる導波路ケーブルを有している。実質的には当該導波路ケーブルの中央において、すなわち複数の心線１４によって取り囲まれるようにして、測定値検出器５まで延在する１本の内部線路８が、詳細にはそれらの心線１４から絶縁されて延在している。ここに説明している本発明の第２の有利な実施例による充填レベル測定機器によれば、この導波路ケーブルが測定値検出器５に対するリード線路として用いられる。そのため当該導波路ケーブルを介して測定値検出器５とのデータの伝送および/またはエネルギの伝送が可能となる。それに対しては、信号発生器２から生成された電磁波信号が容量的に、つまり詳細にはコンデンサ１５を介してこの導波路ケーブル内に入力結合可能となるように構成される。測定値検出器５に対する"ワイヤリング線路"は、次のことによって実現される。すなわち内部線路８を、図２中に概略的に示されているように、測定値検出器５に対するアース接続線路として用いることによって実現される。
【００１８】
　図３からは、第３の有利な実施例による充填レベル測定機器が明らかである。この充填レベル測定機器は、導波路装置３として導波管が設けられている。この導波管の内部には複数の内部線路８が案内されており、詳細には、本発明の第２の有利な実施例による充填レベル測定機器と同じように、導波路装置３から絶縁されている。この本発明の第３の有利な実施例による充填レベル測定機器においても、信号発生器２から生成された電磁波信号の、導波路装置３、詳細には導波管内への入力結合がコンデンサ１５を介して行われる。しかしながらこの導波管内では、複数の内部線路８が案内されているので、この形態は、測定値検出器５に対する１本の"ワイヤリング線路"のみで実現されているわけではない。別の側からみれば、このようにすれば複数の測定値検出器５を設けることができる。
【００１９】
　図４からは、本発明の第４の有利な実施例による充填レベル測定機器が明らかである。この充填レベル測定機器は、導波路装置３として線路９，１０を備えたダブル式導波路を有するものである。これらの線路９と１０の間には、スペーサー１６が設けられており、当該導波路装置３の下方端部のやや上側には、測定値検出器５が設けられている。この本発明の第４の有利な実施例による充填レベル測定機器においては、線路９は測定値検出器５に対するリード線路として用いられており、そのためこの線路９を介して測定値検出器５とのデータの伝送および/またはエネルギの伝送が可能となる。それに対しては、既に前述したのと同じように、信号発生器２から生成された電磁波信号が容量的に、すなわちコンデンサ１５を介して当該線路９内に入力結合可能である。この測定値検出器５に対する"ワイヤリング線路"の実現に対しては、当該ダブル線路もう一方の線路である１０が、詳細には図４にも概略的に示されているように、アース接続線路として用いられる。
【００２０】
　図５からは、本発明の第５の有利な実施例による充填レベル測定機器が明らかである。この充填レベル測定機器は、導波路装置３として同軸線路を有しており、この場合詳細には線路９が内部線路として測定値検出器５に対するリード線路を形成している。それに対してここでも信号発生器２から生成された電磁波信号が容量的に、すなわちコンデンサ１５を介して線路内に入力結合可能である。線路１０、詳細には当該同軸線路の外部線路は、アース接続線路として測定値検出器５に対する"ワイヤリング線路"の実現のために用いられている。
【００２１】
　図６からは、本発明の第６の有利な実施例による充填レベル測定機器が明らかである。この充填レベル測定機器の場合、付加的にさらに充填レベル検出装置１２、検査装置１３および出力装置１６が設けられている。
【００２２】
　この付加的に設けられている充填レベル検出装置１２は、測定値検出器５によって、すなわち当該実施例では圧力検出器によって検出されたさらなる物理量が、詳細には測定値検出器５の設置箇所において当該容器１内に充填された媒体に起因して生じた圧力が供給可能である。この圧力値も、当該容器１内の媒体の充填レベルに対する尺度量であるので、充填レベル検出装置１２によって代替的な充填レベル検出が実施可能となる。
【００２３】
　この代替的な充填レベル検出を用いて求められた充填レベル値（これは測定値検出器５によって求められた圧力に基づいている）は、その後検査装置１３に供給される。この検査装置１３には、そのほかにも電子評価回路４において伝播時間測定を用いて求められた充填レベル値が供給される。それにより検査装置１３においては、これらの２つの充填レベル値の比較が行える。それにより、伝播時間測定手法を用いて求められた充填レベル値の信頼性が検査できる。これらのことなったやり方で測定された２つの充填レベル値の間の偏差が、あらかじめ定めた基準値よりも大きい場合には、出力装置１６を介して当該の本発明の第６の有利な実施例による充填レベル測定機器のユーザーに、次のような警告が通知される。すなわち当該充填レベル測定機器の検査の実施をユーザーに促すような警告が通知される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例による充填レベル測定機器の構造を概略的に示した図である
【図２】ａ，ｂは本発明の第２実施例による充填レベル測定機器の構造を概略的に示した図である
【図３】ａ，ｂは本発明の第３実施例による充填レベル測定機器の構造を概略的に示した図である
【図４】本発明の第４実施例による充填レベル測定機器の構造を概略的に示した図である
【図５】本発明の第５実施例による充填レベル測定機器の構造を概略的に示した図である
【図６】本発明の第６実施例による充填レベル測定機器の構造を概略的に示した図である
【符号の説明】
【００２５】
　１　　　容器
　２　　　信号発生器
　３　　　導波路装置
　４　　　電子評価回路
　５　　　測定値検出器
　６,７　　データ出力インターフェース
　８　　　内部線路
【図１】
2004093565.tif 000003
【図２】
2004093565.tif 000004
【図３】
2004093565.tif 000005
【図４】
2004093565.tif 000006
【図５】
2004093565.tif 000007
【図６】
2004093565.tif 000008