用于区分介质中的异物或气泡的存在的方法和对应的系统与流程

本发明涉及用于区分介质中的异物或气泡的存在的方法和对应的系统。

背景技术：

1、在过程工业中，可流动介质在管道中输送。在具有特别高的卫生要求的工业——例如食品加工工业——中，期望尽可能早地且可靠地，即例如在填充到容器中之前或期间，检测异物。术语异物包括出于安全和/或质量保证原因在介质中原则上不期望的所有固体材料。这些包括例如玻璃碎片、鱼骨头、骨头碎片、塑料和橡胶碎片、砾石/石头等，以及在其它液体至粘性-介质中的浆状不需要的固体碎片。

2、ep 18 53 900 a1描述了用于检测介质中的异物的存在的系统和方法。其中，微波和超声波两者作为发射信号从为此目的配置的对应发射器单元发射到介质中。基于接收信号的评估来确定介质中改变的发生，尤其是异物的存在。然而，ep 18 53 900 a1中呈现的解决方案无法区分异物与气泡。与异物相比，气泡代表介质中的无害改变。

3、因此，本发明的目的是提供一种区分介质中的异物或气泡的存在的方法。这在气泡和异物原则上具有相同大小的情况下尤其具有挑战性。

技术实现思路

1、本发明的目的通过一种用于区分异物或气泡的存在的方法和一种用于区分可流动介质中的异物或气泡的存在的系统来实现。

2、关于该方法，该目的通过一种用于区分管道或容器中的可流动介质中的异物或气泡的存在的方法来实现，该方法包括以下步骤：

3、-将发射微波信号发射到介质中，

4、-将机械振动引入到介质中，

5、-接收已经通过介质的接收微波信号，

6、-评估接收微波信号，其中通过接收微波信号或从接收微波信号导出的值来检测介质中的物体的存在，即，气泡或异物的存在，

7、其中，通过机械振动将介质中存在的气泡设置成振动，并且由振动的气泡生成接收微波信号或从接收微波信号导出的值的调制，

8、-仅在引入机械振动时接收微波信号或从接收微波信号导出的值被调制的情况下，检测到气泡，并且

9、-否则，检测到异物。

10、机械振动的引入将气泡设置成机械振动。由此接收微波信号(例如，其时间曲线)被调制。通过评估例如接收微波信号的时间曲线，确定接收微波信号是否被机械激励调制。这只是气泡中的情况。另一方面，固体异物基本上不被引入的机械振动设置成振动，或者至少不到它将调制接收微波信号和/或从其导出的值的程度。例如，通过评估接收微波信号的时间曲线和/或从接收微波信号导出的值的时间曲线，一方面可以看出介质中是否确实存在物体，即异物或气泡。另一方面，基于调制的存在或不存在，可以检测物体是气泡还是异物。

11、因此，提供了一种区分气泡和异物的方法，从而在检测到介质中存在异物时可靠地排除误报。

12、在该方法的优选实施例中，该方法包括在将机械振动引入到介质中的步骤之前执行的以下步骤：

13、-将发射微波信号发射到介质中，

14、-接收已经通过介质的接收微波信号，

15、-评估接收微波信号，其中，通过接收微波信号或从接收微波信号导出的值来检测物体的存在。

16、在该实施例中，因此首先在前面的步骤中通过评估接收微波信号来确定物体是否确实存在于介质中。这最初没有机械振动的激励。然后，在根据本发明的第二步骤中，通过引入到介质中的机械振动来确定物体是异物还是气泡。

17、在本发明的一个实施例中，从接收微波信号导出的值是介质的介电常数。介电常数在现有技术中也称为介电电导率或介电常数。因此，物体的存在例如首先通过评估介质的介电常数的时间曲线来确定。如果通过将物体设置成机械振动来调制介电常数，则物体是振动的气泡。替代地，可以从接收微波信号导出的其他典型值，包括例如传播延迟、衰减、相移等，当然也是合适的。可选地，介电常数本身也可以从这些值确定。

18、在本发明的一个实施例中，评估接收微波信号并检测介质中物体的存在的步骤还包括确定物体的大小。例如，基于介电常数的时间曲线，可以估计物体的大小(当然包括一定范围的波动)。

19、在最后提到的实施例的进一步发展中，根据所确定的物体的大小来选择所引入的机械振动的激励频率。

20、在上述实施例的进一步发展中，至少基于物体的大小来确定共振频率，在该共振频率下，将气泡设置成共振振动，并且其中选择共振频率作为激励频率。

21、在该进一步的发展中，气泡因此被设置成共振机械振动。“至少基于大小确定共振频率”包括基于具有波动范围的大小(即，在确定的频带内)确定共振频率的初始值。然后例如通过频率扫描(sweep)来遍历频带，以确定用于共振中的激励的共振频率，和/或仅通过反馈控制回路来设置实际共振频率。

22、在该方法的一个实施例中，通过引入超声波将机械振动引入到介质中。为此目的，被设计用于执行根据本发明的方法的对应系统包括对应设计的超声发射器单元。

23、关于用于区分可流动介质中的异物或气泡的存在的系统，该目的通过用于区分管道或容器中的可流动介质中的异物或气泡的存在的系统来实现，其中该系统被设计成执行根据本发明的方法，包括：

24、-至少一个微波发射器单元，其被设计为将发射微波信号发射到介质中；

25、-至少一个微波接收器单元，其被设计为接收已经通过介质的接收微波信号；

26、-超声发射器单元，其被设计为将超声波引入到介质中；

27、-以及控制/评估单元，其被配置为基于接收微波信号的评估来区分介质中的气泡或异物的存在。

28、微波发射器单元和微波接收器单元也可以被设计为单个组合收发器单元。如上，用于评估接收微波信号的控制/评估单元还可以被设计为将气泡的振动控制为共振。替代地，还可以提供另一控制/评估单元用于控制共振中气泡的振动。

技术特征：

1.一种用于区分管道或容器中的可流动介质(1)中的异物或气泡的存在的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述接收微波信号(mwe)导出的所述值是所述介质的介电常数(ε)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，包括在将所述机械振动引入到所述介质(1)中的步骤之前执行的以下步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，评估所述接收微波信号(mwe)并检测所述介质(1)中的所述物体(2)的存在的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据所述物体(2)的所确定的大小来选择所引入的机械振动的激励频率(fan)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，至少基于所述物体(2)的所述大小来确定共振频率(fres)，在所述共振频率(fres)下，将所述气泡(21)设置成共振振动，并且其中选择所述共振频率(fres)作为所述激励频率(fan)。

7.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，通过引入超声波(usw)将所述机械振动引入到所述介质(1)中。

8.一种用于区分管道或容器中的可流动介质(1)中的异物或气泡的存在的系统，其中，所述系统被设计成执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，所述系统包括：

技术总结
本发明涉及一种用于区分管道(7)或容器中的可流动介质(1)中的异物(22)或气泡(21)的存在的方法。评估接收微波信号(MWE)，其中将机械振动引入到介质中，通过该振动将介质中存在的气泡(21)设置成振动。仅在引入机械振动时接收微波信号(MWE)或从其导出的值被调制的情况下检测到气泡(21)；否则，检测到异物(22)。本发明还涉及一种适合于执行根据本发明的方法的系统。

技术研发人员：穆罕默德·萨迪克·易卜拉黑米,迪特马尔·弗吕奥夫,沃尔克·弗赖,拉斐尔·屈南,沃尔夫冈·德拉赫姆,斯特凡·普夫吕格尔,安娜·哈伯梅尔,朱浩
受保护的技术使用者：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19