单元。且，此处，该频率扫描是经由本发明的动态信号发生器来执行。预定相位差取决于分别地待确定的参数。
[0025]本发明的动态信号发生器或使用动态信号发生器的本发明的电容性或电子振动测量装置与已知的解决方案相比具有以下优点:
[0026]本发明的信号发生器或本发明的电容性或电子振动测量装置涵盖电容性或电子振动测量所需的总频率范围。此频率范围在电容性测量装置的情况下包括至少50kHz到5MHz的区域。优选地，采样频率处于20MHz。上文所述的数字是通过举例来说明的。
[0027]在自动化技术中，通常在有爆炸危险的区域中进行测量。在此情况下，指定4到20mA标准，以使得为测量装置提供的能量受到限制。本发明的信号发生器或本发明的电容性测量装置可用此少量能量来操作。因此，可实现电子部件仅几mW的功耗。
[0028]因为在本发明的解决方案的情况下，应用了静态滤波器，所以不需要使用可变的、相对昂贵的且还容易出现缺陷的组件(例如，数字电位计)。且不针对分别设置的离散信号频率调整滤波器系数，这在应用适应性滤波器的情况下将是绝对必要的。作为静态滤波器的应用的结果，信号发生器简单、强健且具有成本效益。除此事实之外，在当前可购买的数字电位计的情况下，电容性测量技术所需的频率范围过小。实施适用于电容性测量技术的滤波器将需要大量技术努力。
[0029]因为当前应用的最佳信号频率是经由频率扫描来确定的，所以电容性或电子振动测量装置的测量的准确性相当好。
[0030]本发明的信号发生器的有利实施例指出，在存储器单元中，对于离散信号频率中的每一个，对应周期性信号的振幅值以至少一个搜索表(所谓的查找表)的形式根据该采样频率加以存储或根据该采样频率可存储。
[0031]通过数字组件来产生周期性信号的简单方法涉及应用查找表(LUT)或搜索表。在此信号发生方法的情况下，期望的信号曲线的个别振幅值被较早采样或计算且接着顺序存储在环形缓冲器，即LUT中(一控制单元)或通过系统来计算且接着存储在LUT中(一控制和计算单元)。接着，具有预定时控频率的计数器遍历环形缓冲器的地址范围，且信号的个别振幅值经由数/模转换器DAC而被读出和输出。此方法存在许多变形。优选地，存储器单元结合本发明的解决方案使用整数三角实现方式。
[0032]整数三角实现方式意味一个周期的周期性信号的振幅值在等距时间间隔存储在存储器中且接着被顺序读出。
[0033]本发明的解决方案使用存储和随后读出的这些方法。然而，不同信号频率的振幅值可较早静态地确定，且存储在许多存储/存储器范围中，或振幅值可针对每一信号频率来动态地确定且接着存储在存储器中。
[0034]尤其在整数三角实现方式的情况下，例如正弦信号的一个周期被在范围0夂2 31中的等距间隔处采样或计算。正弦信号接着通过使存储器地址以恒定时控速率递增来实现。在此情况下，计数器被用作地址寄存器，其中计数器选择LUT的个别行。所存储的值接着经由DAC而输出。因为计数器在溢出的情况下简单地再次开始于0，所以获得了连续信号。在此情况下，信号频率可一方面经由时控频率来选择，且另一方面经由每周期许多支持点来选择。
[0035]用于产生尤其是余弦和正弦振荡的周期性信号的另一方法涉及迭代算法(例如，CORD 1C算法)，其中C0RDIC是坐标旋转数字计算(Coordinate Rotat1n DigitalComputing)的缩写。
[0036]C0RDIC算法是用于在数字计算机中计算正弦或余弦形状的信号的振幅值的迭代方法。为此，单位圆上的预定旋转角度借助于角截面迭代地加以近似，而不应用乘法器，如此可节省资源，这是因为乘法运算和三角函数的处理通常极其资源密集型的。通过C0RDIC算法，信号的振幅值可在运行时间期间以小的计算努力加以计算。输出频率在此情况下是可自由选择的。然而，由于其工作的迭代方式，需要远高于将输出的信号频率的时控频率。C0RDIC算法可简单地实施在FPGA (现场可编程门阵列)中或门阵列芯片中。
[0037]可选地，递归算法也可用于产生周期性信号。递归算法(例如)用作数字滤波器且尤其被称为IIR滤波器。此信号产生方法的优点在于信号产生需要小存储器容量。然而，为了(例如)在DSP中计算振荡，需要许多循环。因此，用于计算振幅值的计算单元必须以数倍高于所产生的信号的频率的频率来加以时控。关于查找表和递归算法的其它信息可见于 1998 年 8 月的 IEEE 的 Matic，Vladimir ；Marinkovic-Nedeliclu, Verica ；Tadic，Vladimir的“正弦波信号发生的数字信号处理方法的比较(Comparison of digitalsignal processing methods for sine wave signal generat1n)，，中。
[0038]优选地，本发明的动态适应性信号发生器和在其中实施了信号发生器的本发明的电容性或电子振动测量装置的特征在于，使用包括至少一个查找表和计算算法(尤其为C0RDIC算法)的组合的特征。通过计算算法，可在运行时间计算振幅值，且接着存储在LUT中。这减少所需的存储器。查找表表示用于产生周期性信号的最简单方法。通过动态产生的搜索表，重新计算信号的每一信号频率的振幅值。在完全遍历搜索表之后，开始地址总是为零。因此，可产生所有信号频率，其对应于时控频率与整数的商。因此，导致了大量可产生的信号频率，对此，振幅在很大程度上是恒定且稳定的。通过将所计算的值存储在搜索表中，可使用相对低的时控频率。
[0039]在本发明的解决方案的优选实施例中，提供至少两个搜索表或查找表，其中经由第一搜索表，发生第一离散信号频率的采样点的输出，而在第二搜索表中，并行地发生第二离散信号频率的采样点的计算和存储。
[0040]本发明相关的有利实施例是，当控制/计算单元通过适配算法来改变或设置由信号发生器所产生的周期性输出信号的振幅值，和/或其中控制单元改变或设置通过输出寄存器的二进位移位操作来在大小上改变或设置所存储的振幅值。
[0041]此外，指出控制和/或计算单元以这样的方式校正由信号发生器所产生的周期性输出信号的振幅值，以使得因取决于频率的衰减所致的振幅改变至少大致上通过静态滤波器单元或其它干扰效应来加以补偿。其它干扰效应尤其关系到温度效应。
[0042]关于本发明的信号发生器和本发明的电容性或电子振动测量装置，指出控制/计算单元或电子单元的至少一些组件实施在FPGA中。用于产生至少一个搜索表的组件尤其实施在FPGA中。通过此变形，可在具有所确保的稳定振幅的预定频率范围中产生更多的离散信号频率。因此，导致了功率优化且具有成本效益的解决方案。此外，FPGA的高灵活性提供许多有趣的选项，尤其是关于电容性测量装置的响应信号的评估。
【附图说明】
[0043]现将基于附图来更详细地解释本发明，附图如下所示:
[0044]图1是电容性料位测量装置的示意图，其中本发明的信号发生器实施在电容性料位测量装置中，以及
[0045]图2是本发明的信号发生器的有利实施例的个别组件的信号链的框图。
【具体实施方式】
[0046]图1示出用于至少电容性地确定容器16中的介质17的料位的设备。本发明的信号发生器5用于该设备中。电容性测量装置1包括探测单元2，其中探测单元2向内突起到容器16中。在所示出的实施例中，探测单元2包括探测电极14和绝缘15，其中绝缘15完全围绕探测电极14且将其与液体介质17电隔离。容器16的壁形成探测电极14的对电极。然而，同样可能将具有参考电极的第二探头引入到容器16中。通过这样的探测单元14，介质4的料位可被连续确定。然而，本发明还可用于极限液位的电容性记录的设备的情况下，其中该设备安装在某高度，且尤其齐平地安装到容器16的壁中。在实施例中，探测单元2还可具有保护电极，其中保护电极至少在接近过程连接的区域中同轴地围绕探测电极14且同样被绝缘围绕。还可用本发明的电容性测量装置1确定的变量包括(例如)介质17的电导率和/或电容率。且，可检测探测单元2上的沉积形成。
[0047]在所示出的情况下布置在容器16外的电子单元3向探测电极14供应呈交流电压的形式的电信号且从探测电极14接收电响应信号。响应信号通常为电流信号，其中电流信号经由电阻器而转换为对应电压信号。这优选被馈送到电子单元3中的微控制器(未示出)的模/数转换器。在存在保护电极的情况下，这接收与探测电极14相同的传输信号。响应信号的特性变量(例如，相对于传输信号的相位移位或振幅)尤其取决于探测单元14的哪一部分被介质17围绕，以使得介质17的料位可从响应信号连续地确定和监视。另一依赖性由介质的电导率产生且由介质的介电常数或电容率产生。针对介质17不导电的情况，不需要绝缘，且在将介质17作为电介质，测量探测电极14与容器16之间的电容。针对介质17至少具有低电导率的情况，另外测量探测电极14与介质1