用于测量料位的装置的制作方法

专利名称：用于测量料位的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量填料的料位的装置和方法。本发明特别是涉 及一种用于借助发射单元和接收单元进行距离确定而测量填料的料位的 装置和方法。
背景技术：
为了测量料位(例如工业容器或者船抢中的料位)，通常使用料位测 量器，该料位测量器借助雷达波测量技术(Radarwellenmesstechnik)来 测量料位。基本原理基于从天线朝填料发射波，其中波在该填料的表面 上再被反射并且又M射单元接收。因此，借助测量传播时间，也就是借 助测量^UL射脉冲至接收该脉冲的时间，以及通过波的传播速度的知识， 可测量填料与天线之间的距离并且因此可测量容器中的料位高度。该测量 原理例如已在DE 4407823中乂>开。
其他已公开的料位测量器基于激光或者超声波的使用。

发明内容
本发明的任务是，提供一种可替换的装置和一种可替换的方法，由此 可以测量填料的料位。
该任务通过一种具有根据独立权利要求所述特征的用于测量填料的 料位的装置和方法来解决。根据本发明的一种示例性实施例，提供了 一种用于测量填料的料位的 装置，其中该装置具有至少一个接收单元，其中所述至少一个接收单元被 设置为漂浮于填料的表面，并且其中至少一个接收单元被实施，用于借助 基于由至少 一个第 一发射单元所发射的并由至少 一个接收单元接收到的 第 一信号进行距离测量来确定料位。才艮据本发明的另 一示例性实施例，提供了 一种用于测量填料的料位的 装置，其中该装置具有至少一个发射单元，其中至少一个发射单元被设置 为漂浮于填料的表面，并且其中至少一个接收单元被实施，用于通过基于 由至少 一个发射单元所发射的并由至少一个接收单元接收到的信号进行 距离测量来确定料位。才艮据本发明的另 一示例性实施例，提供了 一种用于测量填料的料位的方法，其中该方法具有以下步骤提供漂浮于填料的表面的至少一个接收 单元，以及借助基于由至少 一个第 一发射单元所发射的并由至少 一个接收 单元接收到的第一信号来测量至少一个接收单元与至少一个第一发射单 元之间的距离，以确定料位。才艮据本发明的另 一示例性实施例，提供了 一种用于测量填料的料位的 方法，其中该方法具有以下步骤提供漂浮于填料的表面的至少一个发射 单元，以及借助基于由至少 一个发射单元所反射的并由至少 一个接收单元 接收到的信号来测量至少一个发射单元与至少一个接收单元之间的距离， 以确定料位。现代料位测量技术基于以下考虑，即根据雷达波原理向填料的表面发 射电磁波并且重新接收^^射的波。在此，必须总是通过开口将装置安装 在容器中并且设置有向外的连接，这(例如在结构措施方面)是昂贵的。此外，由于>^射而形成干扰和测量误差，这些干扰和测量误差会显著降低 测量质量。根据本发明的一个示例性方面，接收单元(或者发射单元)可以被引 入封闭的(或者敞开的)容器中，并且由于其浮性而漂浮在填料上，4吏得 该接收单元始终沿着填料的料位线定位。在此，接收单元可以接M射单 元的信号(或波)并且才艮据所转送的信息来确定距离。为了不必从确定方 向将这些信号发射到填料上，发射单元可以定位在容器之外。因此，可以 在封闭的容器中测量料位而不需要用于引入料位测量器的附加开口 。因 此，正好在易爆的和高毒性的填料的情况下保证了安全性的极大提高。此外，通过根据本发明的装置获得了明显更简单的测量结构，因为利 用根据本发明实施例的料位测量系统可访问现有的定位系统。例如，发射单元可以是定位系统的卫星，诸如GPS和/或伽利略(Galileo )，这些卫 星的信号可由接收单元和/或所连接的分析单元或者处理单元分析。在 GPS和伽利略组合的情况下，可以提高发射器的数目并因此提高分辨率。根据本发明的另一示例性实施例，该装置具有多个接收单元，其中这 些接收单元具有漂浮于填料的表面或者漂浮在其上的浮性，其中这些接收 单元被实施用于借助基于由至少 一个第 一发射单元所发射的并由接收单 元接收到的信号进行距离测量来确定料位。在该实施例中，这些接收单元 可以覆盖不同填料的不同区域。例如在粘性的或者固态的:*# (如粘合剂 或者其他松散材料)的情况下，在表面上会形成不同的尖端，这些尖端可 以通过多个接收单元来覆盖或者釆样。此外，可以由不同表面情况的不同 高度计算出平均高度或(估计的)容器容积。此外，通过冗余的接收单元 可以弥补这些单元之一的故障。根据本发明的另一示例性实施例，为了传送信号而使用声波、空气声 波、无线电波、；微波、红外波和光波。在至少一个接收单元与至少一个发 射单元之间的短距离的情况下，緩慢传播的波(诸如声波)被证明是有利 的。根据本发明的另 一示例性实施例，接收单元被设置为使得特别是可以 借助测量由第一发射单元发射的信号的传播时间来确定至少一个发射单 元距至少一个接收单元的距离。在此，第一信号包括关于发射时刻的时间 信息。与信号到达接收单元的时刻的信息以及信号的传播速度相结合，可 以计算发射单元和接收单元之间的距离。由于测量设备通常相对于快速传 播的波而非常迟钝和緩慢，所以可以借助干涉测量方法或釆样测量方法使 信号例如在时间上伸展，以便因此明显地提高测量精度。在此，也可以使 用激光技术，诸如采用迈克逊干涉仪。根据本发明的另 一示例性实施例，该装置还具有至少一个用于发射第 一信号的第一发射单元，该第一信号被至少一个接收单元接收。如果该接 收单元以仅仅一个自由度一维地运动，则用一个发射单元可确定该接收单 元的距离和位置。在此，借助测量信号的传播时间来计算发射单元与接收 单元之间的距离。为了确定至少一个接收单元在三维空间中的位置，例如 必须确定两个位置坐标，使得仅仅在自由度的方向上的坐标是可变的。与关于发射单元的地理位置的信息相结合，可以精确地确定至少一个接收单 元的位置并且因此确定料位的位置。此外，该装置可以具有至少 一个用于发射第二信号的第二发射单元， 该第二信号可被至少一个接收单元接收，其中与第二发射单元间隔地设置 第一发射单元。与仅具有一个发射单元的上述实施例相比，在使用两个发 射单元的情况下，接收单元可以具有两个自由度，并且还是可以精确地确 定位置。因此，借助确定至少一个接收单元距第一和第二发射单元的距离， 在分别从发射单元到接收单元的两个距离线的交点得到至少一个接收单元在二维区域中的位置。第一和第二发射单元的状态位置(Lageposition) 的知识在此是获得距离线的交点的前提。第 一和第二发射单元在空间上彼 此距离越远，距离测量就可以越精确。在此，接收单元的第三空间坐标可 以通过固定的、已知的空间坐标来预先给定。在另 一示例性实施例中，该装置具有至少一个用于发射第三信号的第 三发射单元，该第三信号可被接收单元接收，其中第三发射单元与第一和 第二发射单元间隔地设置。用这样的布置可以确定至少 一个接收单元的所 有三个空间坐标。在此，所述至少一个接收单元可以自由地在三维空间中 以三个自由度运动。在这种情况下，前提还是所述至少三个发射单元间隔 设置。在此，所述至少一个接收单元又可以确定至这些发射单元的距离， 这样即至少 一个接收单元在三维空间中的当前位置位于距离线的交点。根据本发明的另一示例性实施例，所述至少一个接收单元可沿着容器 壁引导地构造。为了用仅仅一个发射单元来进行测量，接收单元可以在容 器壁上可一维引导地构造，并且该接收单元例如仅仅可以在垂直方向上运 动。如果接收单元可一维iifeJ逸动，则其他两个空间坐标可以确定。由此， 空间坐标的唯一的未知数或变量是例如所述至少一个接收单元的垂直位 置，并且可以通过仅仅一个由发射单元所发射的信号来确定该空间位置。根据本发明的另 一实施例，所述至少一个接收单元可二维引导地构 造。例如，如果接收单元以两个自由度安装在容器壁上，使得该接收单元 例如可以水平地或者垂直地运动，则需要至少两个发射单元，这些发射单 元因此可以确定两个可变的空间坐标。在此，第三空间坐标是确定的。根据本发明的另一实施例，在容器壁上的接收单元可以被控制并且沿 着导向装置运动。由此，所述至少一个接收单元例如可以越过填料表面的 高处和凹处来运动，以及因此可以巡查和测量填料的表面结构。此外，通过表面特性的知识来计算填料含量。在此，所述至少一个接收单元可以装 配有传感器，这些传感器自动地对*#的表面进行采样并且使至少一个接 收单元运动。在此，这些传感器可以^_接触式传感器、压力传感器或者光 学传感器。在本发明的另 一示例性实施例中，该装置包括用于分析和控制信号的 处理器单元，其中该处理器单元被构造来接收和/或发射信号。根据本发明的另 一示例性实施例，所述至少一个接收单元^皮构造为佳: 得该接收单元可以向处理器单元和/或向至少 一个发射单元发射信号。例 如，该处理器单元可以接收至少一个接收单元的位置并进一步分析这样获 得的数据。在传送信号(和/或数据)时，可以采用不同的传输技术，诸如蓝牙、红外、WLAN或者无线电信号^支术。此外，可以用这些信号或者数据发送和处理多个信息，这些信息诸如 是时钟数据、位置数据、大地测量坐标、极坐标、柱面坐标、球面极坐标、 地理坐标、发射单元距接收单元的距离、距容器底部和/或容器壁的距离 和时间数据。有利的是，在一种示例性的根据本发明的料位确定中，所述至少一个 发射单元向接收单元或者处理器单元传送位置数据。除了确定发射单元距 接收单元的距离之外，只要发射单元的空间位置没有确定，就可以传iHJL 射单元的位置数据。此外，信号的多个信息可以M送给处理器单元，该 处理器单元由此可以控制该装置或者另外进一步处理这些信息。才艮据本发明的另 一示例性实施例，所述至少一个接收单元包括定时 器。在借助发射和接收信号之间的时间差测量或传播时间测量来测量发射 单元与接收单元之间的距离的情况下，必须精确地调准系统时间，使得在 发射信号的时刻与接收信号的时刻之间可以测量波的精确传播时间。根据另一示例性实施例，所述至少一个发射单元(也如多个发射单元 中的任意一个)包括定时器。在本发明的另一示例性实施例中，处理器单 元包括定时器。该处理器单元可以测量发射单元和接收单元的时间的值并 且因此调准和校准这些时间值。此外，该处理器单元可以仅包括定时器并 且预先给定统一的系统时间。因此，可能的是，集中地预先给定系统时序， 该系统时序对于所有发射单元和接收单元都是统一的。因此，测量的不精 确性会明显地降低。在使用定时器元件时，例如数字钟、石英钟和原子钟都是可能的。根据本发明的另 一实施例，接收单元和处理器单元整体地并且一体地 被构造，即被构造为一个共同的器件。因此，接收单元和处理器单元可以 被制造为 一个组件，这极大地节省可成本和在应用该装置时具有优点。在另一示例性实施例中，所述至少一个发射单元是卫星。由此，该装 置可以使用来自常用导航系统的已有信号。代替例如被固定在容器表面上 的专用发射单元，所述至少 一个接收单元可以将导航系统的信号用于料位 测量。通常，这些信号同样包含关于发射信号的时间说明，使得通过传播 时间测量能够实现对接收单元的距离测量。此外，信号还包含关于发射单 元或卫星的位置的信息，使得借助该距离可以确定接收单元的精确位置。在根据本发明的系统中可被执行的并且其信号可以由所述至少一个接收单元来接收的导航系统例如是NASD A 、 GPS 、数字GPS 、局域DGPS 、 广域DGPS、 WAAS-GPS、 EGNOS-GPS、 GIONASS信号、伽利略信号、 MTSAT信号或者北斗信号。根据另一示例性实施例，处理器单元还提供参考信号，以便补偿距离 测量时的不精确。由于例如不精确地测量发射时刻与接收时刻之间的时 间，所以会导致在距离测量时的不精确。处理器单元通过提供参考信号可 以补偿这种情况。在此，处理器单元已知其地理位置。除了所述至少一个 接收单元以外，此外处理器单元同样根据所述至少一个发射单元或卫星的 接收到的信号来测量其自己的地理位置。如果测量到的位置值偏离处理器 单元的所在地的实际位置值，则处理器单元因此可以计算误差的大小。其 他测量值可以用该误差值来校正，由此极大地提高测量的精度。通#发射单元与接收单元之间进行冗余的距离测量，例如通过测量 比在数学上对确定料位所需的距离更多的距离，也可以提高料位测量的探 测精度(Nachweisgenauigkeit )。因此，通过平均或者其他信号分析技术 可以算出测量精度。根据另一示例性实施例，处理器单元和/或接收单元可以获得另一参 考站的参考值，以便校正测量误差。例如，经常提供区域D-GPS (差分 GPS)发射站，这些发射站发射用于校正GPS信号的参考信号。根据本发明的另一示例性实施例，接收单元、每个发射单元和/或处 理器单元包含能量供给装置。在此，该能量供给装置可以通过蓄电池、太阳能电池、电池和/或电源单元来提供。根据本发明的另 一示例性实施例，可以借助通过容器壁与接收单元触 碰的滑动接触、借助电磁传输和/或借助振荡电路提供能量供给装置。因 此，能够实现非接触的能量传输。在使用导向元件以才几械方式引导浮标的 情形中，也可以借助导向元件实现对浮标进行能量输送。根据本发明的另一示例性实施例，该装置包括至少一个发射单元，其 中所述至少一个发射单元具有用于漂浮在填料的表面上的浮性，并且其中 至少 一个接收单元被实施用于借助基于由所述至少 一个第 一发射单元所 发射的并由接收单元接收到的第一信号进行距离测量来确定料位。在该示 例性实施形式中，至少一个发射单元被插入容器中，其中用于距离测量的 信号向至少 一个接收单元发射，所述至少 一个接收单元例如被固定在容器 壁上。根据本方法的另 一 实施例，测量由至少 一个第 一发射单元所发射的信 号的传播时间，以便确定发射单元距接收单元的距离。根据本方法的另 一示例性实施例，测量由至少 一个第 一发射单元和至 少一个第二发射单元所发射的第一和第二信号的传播时间，以便由此确定发射单元距接收单元的距离。根据本方法的另 一实施例，借助由至少三个发射单元所发射的至少三 个信号来确定传播时间，以便确定发射单元距接收单元的距离。根据本发明的另一示例性实施例，接收单元在壁(例如容器壁)上被 引导。在此，接收单元可以在壁(例如容器壁)上一维、二维或者三维地 被引导。根据本方法的另 一示例性实施例，借助处理器单元来发射或者接收信 号。在此，信息可以从接收单元或者发射单元被发送到处理器单元，或者 也可以由处理器单元将信息发送给接收单元或者发射单元。由此，例如可 以^_系统时间同步并测量某些系统时间。根据另一实施例，例如借助定时器，测量在信号离开所述至少一个发 射单元直至由接收单元和/或处理器单元接收到该信号之间的信号时间 差。该系统时间可以集中地由一个单元，诸如处理器单元来预先给定。分 散的时间管理同样是可能的，其中每个单元(例如每个发射单元、接收单 元和处理器单元)都具有定时器。那么，这些定时器可以被同步化。根据本方法的另一实施例，卫星的信号和数据被接收。根据本方法的另-示例性实施例，可以在开放的水域或者容器中测量 料位，其中首先将接收单元引入要测量的填料中，并且由此测量该接收单 元距至少一个发射单元的距离，其中由于确定接收单元距发射单元的距 离，所以可以确定料位。在此，例如可以将接收单元引入开放的水域或者 敞开的容器中，并且用处理器单元可以确定料位高度，而不用采取某些预 防措施。由此，提供了一种用于测量开放的7jC域(例如湖、河、运河、祠养池(Zuchtteiche)、 7jc库或者海)的料位的简单系统。此外，该示例性系统 可被实施为轻便的并且便携的测量仪，使得无需大的花费随时都可以测量 料位。 一方面，地或底部的绝对值可以已经通过例如指零测量(leermessung )而已知，另一方面可以参考例如海平面的高度或标准零 点(NN)。总深度通常是不重要的，而相对测量就足够了，因为仅仅对填 料的变化的料位或7jC位高度感兴趣。在多成分的填料(诸如具有油和水成分的填料)的情况下，可以设置 多个浮标，这些浮标的浮性被选择为使得在每个界面(例如水-油和油-气)都存在相应的浮标。因此，各个介质或成分的分料位 (Teil-Fuellstaende)可以被分开测量。该装置的扩展方案也适于本方法，反之亦然。因此，通过根据本发明的装置和方法，引入一种新型的料位测量技术， 该料位测量技术相对于现有的概念是一种全新的方法。通过借助敞开的容 器中的漂浮元件来确定位置，可以降低:技术上的开销并且因此也减少了成 本。此外还存在以下可能性，即利用现有导航系统，诸如GPS或者伽利 略，使得甚至可以省去单独设置用于定位的发射单元。用料位测量技术的 这些新的方法，因此可以更有效地并有利地确定料位。如果将卫星技术用于距离测量并且因此用于测量容器中的填料的料 位，则该容器对于电磁波应该是可穿透的(例如由电绝缘材料制造该容 器)。可替换地或者补充地，该容器可以无盖地构造。距离测量可以无线地(例如通过电磁波的相位信息或者传播时间信 息)或者有线地在发射和接收单元之间(例如通过测量电信号通itj^射和 接收单元之间的导体的传播时间)进行。波(声波或者电磁波)的已知速度信息或者(例如在相干的辐射干涉时的)相位信息可以被充分利用。


为了进一步阐述和为了更好地理解本发明，以下参考附图更详细地说明了一些实施例。其中图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于测量料位的装置的示 意图；图2示出了根据本发明的示例性实施例的、参考现有定位系统的、用 于测量料位的装置的另一图示；图3示出了处理器单元的一种可能结构的示意图；图4示出了用于在参考地面的参考点的情况下用定位系统测量料位 的装置的示意图；图5示出了才艮据本发明的方法的示例性实施例的示意图；图6和7示出了用于测量料位的装置的示意性侧视图和俯视图，该料 位的接收单元可被控制。
具体实施方式
不同附图中的相同或相似的组件标有相同的参考数字。附图中的图示是示意性的而不^i按比例绘制的。图1示出了才艮据本发明的用于测量料位的装置的示意图。在此，在容器3中测量填料4的料位。接收单元5由于其浮性而位于 填料4的表面上(或接近填料4的表面)。在此，至少一个发射单元14 将信号发射到至少一个接收单元5,由此可以确定接收单元5与发射单元 14之间的距离。根据关于容器底部的位置和所述至少一个接收单元5的 位置的知识，得到料位或容器内容。此外，该装置具有第二、第三和/或多个发射单元14，、 14"，这些发 射单元例如可以固定在容器表面上。在被安装在容器壁上的导向装置2 上，接收单元5可以被水平地和/或垂直地引导。如果接收单元5例如垂直地被引导，则该接收单元5仅有一个自由度 开着。因此在理想情况下，借助仅仅一个发射单元14就可以测量填料4 的高度，因为除了可变的、垂直的空间坐标以外其他两个空间坐标已经通 过导向装置2限定且是已知的。在7JC平方向和垂直方向引导接收单元5的情况下，已经可以根据至少 两个发射单元14和14，来确定填料的高度，因为第三空间坐标已经被确 定。接收单元5到第一或第二发射单元14、 14，、 14"的距离线的交点表 示接收单元5在二维空间中的位置。在不引导接收单元5的情况下，该接收单元5可以在三维空间中在填 料4的表面上自由运动，使得因此在三个自由度的情况下需要至少三个或 更多发射单元14、 14，、 14"。存在的发射单元14、 14，、 14，，越多，就能 越精确地和无干扰地实现料位高度的测量。发射单元14、 14，、 14"在接 收单元5被引导地安装的情况下也如接收单元5无引导地安装的情况下相 互间隔地安装，以便获得距离线的交点并且因此获得接收单元5在空间中 的位置。导向装置2中的接收单元5可以被控制，以便因此对填料的表面进行 釆样。在此，导向装置2具有能运动的单元，该单元使接收单元在填料表 面上运动。特别是在粘性填料的情况下或者在^lt材料的情况下，由此可 以检测填料表面的所有高地和凹处。借助安装在接收单元上的传感器可以 使得用于对填料表面进行采样的移动自动化。此外，接收单元包括天线12，以便与发射单元14、 14，、 14"联系。 同样，具有天线13的处理器单元1例如可以固定在容器表面上，并且可 以与过程控制装置6联系。在此，处理器单元可以接收关于接收单元5 的高度和容器底部的高度的数据，由此计算料位。为了测量接收单元5与发射单元14、 14，、 14"之间的距离，信号可 以传送某些信息，才艮据这些信息得到距离。 一种可能性是基于发射信号的 传播时间测量。在此，发射的时刻与接收的时刻之间的差被确定，由此根 据波(例如电磁波或者声波)的恒定的或者可确定的传播速度来测量距离。 在此，这些信号包含关于发射信号的时刻的信息，而接收单元5记录接收 信号的时刻。因此，需要预先给定精确的并且与发射单元和接收单元相一致的系统 时间。为了确保这一点，例如可以将高精确的原子钟集成到发射单元14、14，、 14"和接收单元5中，用于精确确定距离。另一种实现极其精确的且 相互一致的系统时间的可能性在于，在处理器单元中集成有中央定时器， 该定时器精确地确定发射时刻和接收时刻或预先给定共同的系统时间。根据发射时刻与接收时刻之间的小的时间差，可使用在测量技术中常 用的干涉测量，以便实现更精确的定位。图2示出了本发明的另 一 实施形式。料位测量装置同样具有带有填料 4的容器3，其中接收单元5位于填料表面上。与图l中的示例性实施形 式相比，在图2中省去了在容器表面上的发射单元14、 14，、 14"并且对 现有导航系统的已有信号加以利用。在此，发射单元7，、 7，、 7"可以是卫 星，这些卫星例如是GPS和/或伽利略系统的成员。在此，接收单元可以 接收卫星的信号，并且由此可以通过传播时间测量来确定料位高度。典型 地，GPS卫星发送发射卫星的位置和该卫星发射信号的时刻。由此，接 收单元5可以进行精确的定位并且因此确定填料的高度。为了获取更精确的高度数据，地面系统也可以支持典型的导航技术， 如GPS或者伽利略。例如通过差分GPS技术(DGPS )可以实现精度的 明显提高。在此，例如在容器表面上可以固定有另一参考单元，该参考单 元的位置已经已知。这些具有已知位置的所谓的位置固定的参考接收器同 样通过卫星信号来测量其相对位置，并将该相对位置与其绝对的、同样已 知的位置进行比较。由此确定位置误差并且计算本地的校正数据。这些校 正数据接着校正接收单元5的测量到的位置数据。位置固定的参考接收器 例如可以集成在分析单元1中。在差分测量方法中也可能的是，用共同的参考来校正(例如在不同容 器中的)多个浮标。图3示出了接收单元5的示意图。在该示例性实施形式中，接收单元 5例如可以包括GPS接收器8、位置值传输装置9、能量供给装置10并 且可选地包括用于最小功耗的控制装置11。能量供给可以通过蓄电池、太阳能电池、电池或者通过与电源单元的 连接来确保。在接收单元5沿着容器面被引导的情况下，可以通过滑动接 触来确保能量供给。同样可以通过电磁传输或者借助感性或容性振荡电路 来供给能量。这类能量供给可以在发射单元14、 14，、 14"中、在所述至 少一个接收单元5中或者在处理器单元1中被釆用。图4示出了用于(例如在敞开的容器中)测量料位的装置。为了提高 精度，可以在已知的参考点处将GPS特有的误差最小化。通过借助校正 系数来校正所有传播时间，校正系数由当前的参考位置减去实际的参考位 置计算出。在此，参考单元不必直接安a容器上，4吏得不同的容器或者 池中的多个接收单元5或浮标5也可以使用共同的参考传感器的相同的校 正系数。在此，参考单元的位置坐标是已知的。另外，参考单元通过导航系统 测量其自己的位置坐标。由参考单元的已知位置与有误差的测量值的差可 以计算校正系数，该测量值通过导航系统来确定。接着，可以将校正系数 加到通过导航系统测量的至少一个接收单元的有误差的值上，并且因此获 得接收单元5的精确的位置坐标。此夕卜，在图4的示例性实施形式中，由四个或更多的卫星7，、7"、7，"、 7""确定位置坐标。除了由于较小的误差范围而有较高的精度以外，该系 统通过冗余的发射单元或卫星而明显更稳定。图5示出了本方法的一种示例性实施形式。通过根据本发明的装置， 可以以简单的方式测量开放的水域或敞开的容器或者池的料位。在此，接 收单元5被引入开放的水域中。接收单元5在此可以通过常用的导航系统 (诸如GPS或者伽利略)来精确地确定其位置。因此，通过开放的7jC域 或者敞开的容器15的底的高度的参考值，经处理器单元1可以计算出精 确的料位高度。接收单元5因而可以无线地或者有线地与发射单元7、 14 或者处理器单元1形成连接，以便进行波的传播时间测量来进行距离确 定。通过与标准零点(NN)进行比较或者借助在未填充状态下的初始测 量可确定总深度。通常也只有7jC位变化是重要的，使得不必了解总深度。 海平面可以用作对于所确定的高度的参考点，由此可以省去确定参考点。图6和7示出了根据本发明的用于测量料位的装置。在此，接收单元 5与可运动的导向单元2连接。导向单元2例如可以被固定在容器的盖上， 并且接收单元5可以在填料表面的不均匀表面结构上例如在x方向和y 方向上运动。接收单元5在z方向上的运动通过液压升力或阿基米德原理 来实现。在非常粘的液体的情况下或者在^lt材料的情况下，接收单元5 或者导向单元2可以配备有传感器，诸如触摸式传感器，利用这些传感器 对填料表面进行采样并在z方向上控制接收单元。在接收单元上的z轴上 可以安装有发射单元14，该发射单元14随着导向单元2并且因此同样随着接收单元5 —起运动。通过这样的方式，在z轴的方向上可以确定距离， 并且因此可以确定料位。同样也可以通过多个固定安装的发射单元14或 者通过导航系统的卫星7进行测量。应当补充地指出，"包括"并不排除其他元件或者步骤，并且"一" 或者"一个"并不排除多个。此外，还应指出，参阅上述实施例之一说明用。权利要求中的参考符号不应视为限制,
权利要求
1.一种用于测量填料(4)的料位的装置，其中，该装置具有-至少一个接收单元(5)，其中，所述至少一个接收单元(5)被设置为漂浮于填料(4)的表面，以及其中，所述至少一个接收单元(5)被实施用于借助距离测量来确定料位，其中所述距离测量基于由至少一个第一发射单元(14；14’；14”)所发射的并且由所述至少一个接收单元(5)接收到的第一信号进行。
2. 根据权利要求l所述的装置， 其具有多个接收单元(5)，其中，接收单元(5)被设置为漂浮于填料(4)的表面，以及其中，接收单元(5)被实施用于借助距离测量来确定料位，其中所 i^巨离测量基于由至少一个第一发射单元(14; 14，； 14")所发射的并且 由接收单元(5)接收到的信号进行。
3. 根据权利要求1或者2所述的装置，其中， 一个或者多个信号具有波，这些波选自电磁波、声波、无线 电波、」微波、红外波和光波。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个接收单元(5)祐:设置为借助测量由所述至少 一个第一发射单元(14; 14，； 14")所发射的信号的传播时间可以确定所 述至少一个第一发射单元(14; 14，； 14")距所述至少一个接收单元(5 ) 的多巨离。
5. 才艮据前述权利要求中任一项所述的装置，还具有所述至少一个用 于发射第一信号的第一发射单元(14; 14，； 14")，所述第一信号可由所 述至少一个接收单元(5)接收。
6. 根据前迷权利要求中任一项所述的装置，还具有至少一个用于发 射第二信号的第二发射单元(14; 14，； 14"),所述第二信号可以由所述 至少一个接收单元(5)接收，其中，所述至少一个第一发射单元(14; 14，； 14，，)与所述至少一个第二发射单元(14; 14，； 14")间隔地^i史置。
7. 根据权利要求6所述的装置，还具有至少一个用于发射第三信号 的第三发射单元(14; 14，； 14，，)，所述第三信号可以由所述至少一个接 收单元(5 )接收，其中，所述至少一个第三发射单元(14; 14，； 14，，)与所述至少一个 第一发射单元(14; 14，； 14，，)间隔地设置，并且与所述至少一个第二发 射单元(14; 14，； 14")间隔地设置。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，还具有容器(3)，其中， 所述至少一个接收单元(5)以可沿着容器(3)的壁引导的方式构造。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述至少一个接收单元(5) 以可一维引导的方式构造。
10. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述至少一个接收单元(5) 以可二维引导的方式构造。
11. 才艮据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括处理器单元(l)， 用于分析和/或控制 一个或多个信号，其中，该处理器单元(1)被构造来接收和/或发射和/或分析一个或多 个信号。
12. 才艮据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，由所述至少一个 第一发射单元(14; 14，； 14")所发射的并且由所述至少一个接收单元(5 ) 接收到的第一信号可以无线地传送。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，可通过使用以下 传输技术来传送一个或多个信号，该传输技术选自蓝牙无线电信号技术、 红外无线电信号技术以及WLAN无线电信号技术。
14. 才艮据前述权利要求中任一项所述的装置，其中， 一个或者多个信 号包含以下信息中的至少一种，这些信息选自时钟数据、位置数据、大 地测量坐标、极坐标、柱面坐标、球面极坐标、地理坐标、所述至少一个 接收单元和/或至少一个发射单元距容器的壁和/或容器的底部的距离和时 间数据。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个接 收单元(5)包括定时器。
16. 才艮据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个第 一发射单元(14; 14，； 14")包括定时器。
17. 根据权利要求11至16中任一项所述的装置，其中，处理器单元 (1)包括定时器(14; 14，； 14"),该定时器预先给定系统时间，该系统时间对于所述至少一个第一发射单元(14; 14，； 14")中的每一个并且对 于所述至少一个接收单元(5)中的每一个是统一的。
18. 根据权利要求15至17中任一项所述的装置，其中，定时器选自 数字钟、石英钟和原子钟。
19. 根据权利要求11至18中任一项所述的装置，其中，处理器单元 (1)被集成在所述至少一个接收单元(5 )中。
20. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个第 一发射单元(7; 7，； 7")中的至少一个是卫星。
21. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个接 收单元利用导航系统。
22. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个接 收单元利用卫星支持的导航系统。
23. 根据权利要求21或者22所述的装置，其中，导航系统选自NAVSTAR-GPS、数字GPS、局域DGPS、广 域DGPS、 WAAS國GPS、 EGNOS-GPS、 GLONASS、伽利略、MTSAT和北斗。
24. 根据前i^5L利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个接 收单元(5)和/或所述至少一个第一发射单元(7; 7，; 7"; 14; 14，； 14") 和/或处理器单元(1)具有能量供给装置(10 )。
25. 根据权利要求24所述的装置，其中，能量供给装置选自蓄电 池、太阳能电池、电池和电源单元。
26. 根据权利要求24或25所述的装置，其中，能量供给装置借助滑 动接触、借助电磁传输和/或借助振荡电路来提供。
27. —种用于测量填料的料位的装置，其中，该装置具有 -至少一个发射单元(7; 7，; 7"; 14; 14，; 14"),其中，所述至少一个发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")被设置 为漂浮于填料(4)的表面，以及其中，至少一个接收单元(5)被实施用于借助距离测量来确定料位， 其中所述距离测量基于由所述至少一个第一发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")所发射的并且由所述至少一个接收单元(5)接收到的信号进 行。
28. —种用于测量填料(4)的料位的方法，其中，该方法具有以下 步骤-提供漂浮于填料(4)的表面的至少一个接收单元(5),-借助所述至少一个接收单元(5)与至少一个第一发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")之间的距离测量来确定料位，其中所i^巨离测量基于 由所述至少一个第一发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")所发射的并 且由所述至少一个接收单元(5)接收到的第一信号来进行。
29. 根据权利要求28所述的方法，还具有以下步骤测量由所述至 少一个第一发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")所发射的第一信号的 传播时间，以便确定所述至少一个第一发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")距所述至少一个接收单元(5)的距离。
30. 根据权利要求28所述的方法，还具有以下步骤测量由所述至 少一个第一发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")所发射的第一信号以 及由所述至少一个第二发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")所发射的 第二信号的传播时间，以便确定发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14") 距所述至少一个接收单元(5)的距离。
31. 根据权利要求28至30中任一项所述的方法，还具有以下步骤 在具有填料的容器(3)中以机械方式一维地引导所述至少一个接收单元(5)。
32. 根据权利要求28至31中任一项所述的方法，还具有以下步骤 借助定时器测量一个或多个信号在离开所述至少一个第一发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")至由所述至少一个接收单元(5)接收之间的时 间差。
33. 根据权利要求28至32中任一项所述的方法，还具有调节系统时 间的步骤，该系统时间对于所述至少一个第一发射单元(7; 7，； 7"; 14;14，； 14")中的每一个并且对于所述至少一个接收单元(5)中的每一个 是统一的。
34. 根据权利要求28至33中任一项所述的方法，还具有以下步骤 接收作为所述至少一个第一发射单元(7; 7，； 7")的卫星的一个或多个 信号。
35. 根据权利要求28至34中任一项所述的方法，其中，填料是开放 的水域的水。
36. —种用于测量填料(4)的料位的方法，其中，该方法具有以下 步骤-提供漂浮于填料(4)的表面的至少一个发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")，-借助测量所述至少一个发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")与 至少一个接收单元(5)之间的距离以确定料位，其中该距离测量基于由 所述至少一个发射单元(7; 7，； 7"; 14; 14，； 14")所发射的并且由所 述至少一个接收单元(5)接收到的信号来进行。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量填料(4)的料位的装置，其中该装置包括接收单元(5)，该接收单元(5)具有用于漂浮在填料的表面上的浮性。接收单元(5)借助基于由至少一个第一发射单元(14，7)所发射的并由接收单元(5)接收到的第一信号进行距离测量，来测量发射与接收单元之间的距离，由此可以确定料位。
文档编号G01F23/68GK101238358SQ200680028455
公开日2008年8月6日 申请日期2006年7月27日 优先权日2005年8月4日
发明者约阿希姆·本茨 申请人:Vega格里沙贝两合公司