现场设备的参数化

技术领域

本发明涉及一种对用于确定和/或监控可预定填充水平的装置进行参数化的方法。

背景技术

过程和/或自动化技术中的极限水平开关形式的现场设备可以根据用于确定和/或监控填充水平的大量不同测量原理进行操作。这些测量原理本身在现有技术中是已知的，因此这里不再详细讨论。

用于确定和/或监控可预定填充水平的极限水平开关的示例是例如具有至少一个机械可振荡单元的振动传感器或电容和/或导电传感器。申请人制造了相应的现场设备，并且在销售振动式填充水平测量设备的情况下，例如以LIQUIPHANT和/或SOLIPHANT为商标，并且在电容和/或导电测量设备的情况下，例如以LIQUIPOINT为商标。

例如，在振动极限水平开关的情况下，可以区分出可振荡单元是被介质覆盖还是自由振荡。在这种情况下，例如，可以基于不同的共振频率，因此基于频率偏移来区分自由状态和覆盖状态这两个状态。

相反，在导电极限填充水平开关的情况下，检测是否经由导电介质在探针电极与导电容器的壁或第二电极之间存在电接触。相反，在基于电容性测量原理的测量设备的情况下，从由探针电极和容器壁的壁或第二电极形成的电容器的电容查明填充水平。取决于介质的电导率，介质或探头绝缘层形成电容器的电介质。

与所使用的测量原理无关，在例如在用于确定和/或监控可预定填充水平的装置的极限水平开关的情况下，区分了两个切换状态。在第一切换状态下，传感器单元没有介质，而在第二切换状态下，传感器单元至少部分地被介质覆盖。在这样的情况下，在每种情况下，第一切换状态和第二切换状态分别对应于从传感器单元接收的接收信号或从接收信号导出的不同变量并应用于信号处理的特定值或值范围。这些变量可以是例如接收信号的频率、幅度或相位。

在两个切换状态之间，定义至少一个切换点。如果接收信号或从中导出的所选变量达到与切换点对应的可预定值，则装置在两个切换状态之间来回切换。在这种情况下，特定的切换点与传感器单元被介质的可预先确定的覆盖对应。在这种情况下，它可以是传感器单元被介质完全覆盖，或者可以是传感器单元被介质可预定的部分覆盖，其中，传感器单元通常被布置在容纳介质的容器的容器壁上的可预定位置，特别是可预定高度上。

极限水平开关经常应用于安全关键型应用中。因此，在装置的两个切换状态之间的可靠切换非常重要。

在这方面，从EP0614519B1已知一种振动极限水平开关，在该情况下，在此描述的情况下，根据可振荡单元的谐振频率设置开关频率的切换点。可振荡单元的谐振频率的确切位置因传感器而变。为了确保传感器的可靠切换，必须根据谐振频率选择特定的切换点。

从EP01336083B1中又已知一种振动极限水平开关，在这种情况下，考虑了用于确定切换点的干扰变量。这样，排除了测量设备的故障，通过该故障，温度和/或压力差可能错误地指示切换点的到达。可以直接测量各种考虑到的干扰变量，或者创建特征线或曲线，其反映干扰变量对可振荡单元频率的影响。然而，在每种情况下，必须连续提供特定的干扰变量，以补偿其对振动传感器的测量行为的影响，并且显然，这涉及增加的构造和计量工作。

发明内容

从现有技术出发，本发明的目的是提供一种对极限水平开关进行参数化的方法，该方法可以以简单的方式执行。

该目的通过一种对用于确定和/或监控可预定填充水平的装置进行参数化的方法来实现，该装置包括传感器单元和电子器件。该方法包括以下方法步骤：

根据至少一个环境参数，确定由所述传感器单元接收的接收信号的至少一个影响间隔，

确定与第一切换状态对应的所述接收信号或从所述接收信号导出的变量的第一值，在该第一切换状态，所述传感器单元处于第一状态，

确定与第二切换状态对应的所述接收信号或从所述接收信号导出的变量的第二值，在该第二切换状态，所述传感器单元处于第二状态，以及

基于所述第一切换状态和/或所述第二切换状态并考虑所述至少一个影响间隔来确定与第一切换点对应的、所述接收信号或从所述接收信号导出的变量的至少第三值。

根据本发明，查明至少一个影响间隔，其考虑了接收信号或从中导出的变量对至少一个环境参数的依赖性。在这种情况下，例如可以在启动测量设备之前针对每个测量设备分别查明影响间隔。然而，同样也可以选择基于大量的测量设备来查明至少一个影响间隔，然后将其考虑到给定类型的所有测量设备。

与本发明有关的现场设备的参数例如是两个切换状态和至少一个切换点。从接收信号导出的变量可以是例如接收信号的幅度、频率或相位。在这种情况下，从直接从传感器单元接收的信号中导出哪个变量尤其取决于测量原理和特定的接收信号，例如其可以是电流或电压。

在本发明的上下文中，许多选项可用于确定影响间隔。一方面，可以单独和/或一起检查至少两个不同的环境参数对接收信号或由此导出的变量的影响，然后可以根据至少两个环境参数确定单个影响间隔。例如，当对于至少两个环境参数，接收信号或从其导出的变量的相关性相似时，例如，具有相似或类似的功能关系时，则这可能是有利的。

然而，同样地，对于接收信号或从其导出的变量的不同值，确定并考虑不同的影响间隔是一种选项。当接收信号或从中导出的变量的第一和第二值之间的差特别大时，这可能再次是有利的。

有利地，不需要连续地确定或查明本发明的环境参数。而是，至少一个影响间隔可以被确定一次，然后考虑用于正在进行的操作。在这种情况下，至少一个切换点可选地与两个切换状态和至少一个影响间隔最佳地匹配。在这种情况下，至少一个切换点的确定可以至少部分地自动发生。与现有技术相比，本发明的解决方案在结构以及计量方面都提供了相当大的简化。在正在进行的测量操作中，不需要环境参数值的额外的测量或计算机确定。

该方法的实施例包括环境参数是温度、压力、湿度、密度或粘度。一方面，环境参数可以指的是至少部分围绕传感器单元和/或基于时间围绕传感器的介质，或者指在介质外部围绕测量装置的环境。

有利地，在本发明的方法的上下文内，影响间隔对称地位于第一切换状态和第二切换状态以及接收信号或从其导出的变量的第一和第二值周围。

影响间隔可以在环境参数的可预定值范围内扩展，该值范围例如对应于装置操作时环境参数的特定使用领域。例如，可以为装置指定一定的温度、压力、湿度、密度或粘度范围，在该范围内可以使用该装置。对于环境参数的该值范围，然后查明装置的接收信号或从接收信号导出的变量的相关性，并基于接收信号或从其导出的变量的值范围确定影响间隔。影响间隔由此描述了所接收信号随环境参数的变化。

如果环境参数的值范围是已知的，则第一切换状态和第二切换状态可以例如被确定在环境参数的值范围的平均值。以这种方式，影响间隔自动地围绕第一切换状态和第二切换状态对称地布置。因此，影响间隔在每种情况下围绕第一切换状态和第二切换状态对称地放置，因为第一切换状态和第二切换状态处于环境参数的值范围的平均值。

在特别优选的实施例中，基于第一切换状态和/或第二切换状态并考虑至少一个影响间隔，确定与第二切换点对应的、接收信号或从接收信号导出的变量的至少第四值。通过确定两个切换点，可以考虑所谓的切换点滞后。在这种情况下，在切换点迟滞下理解的是前向和后向切换点之间的差异。从第一切换状态到第二切换状态以及从第二切换状态到第一切换状态的改变相应地在两个不同的切换点处发生。

在这种情况下，有利的是，确定第一切换点和/或第二切换点，使得接收信号或从接收信号导出的变量的第三和/或第四值位于与第一切换状态和第二切换状态对应的、接收信号或者从接收信号导出的变量的第一值和第二值之间。

此外，有利的是，第一切换点和第二切换点相对于彼此具有可预定的切换间隔，该切换间隔由接收信号或从接收信号导出的变量的第三和第四值之间的差的大小给出。

关于切换分隔，有利的是，考虑到第一和/或第二切换状态以及影响间隔，使可预定的切换间隔最大化。

此外，有利的是，选择可预定的切换间隔使得切换间隔大于影响间隔。

通过适当地选取可预定的切换分隔，可以考虑的是，对于接收信号或由此导出的变量的这样的值，也考虑至少一个环境参数的影响，该值在与第一和第二切换状态对应的、接收信号或从中导出的变量的第一和第二值之间。接收信号或从中导出的变量的相应值对应于传感器单元的不同部分覆盖。

另一特别优选的实施例包括，基于至少一个影响间隔，针对接收信号或从接收信号导出的变量确定第一和/或第二值范围，该第一和/或第二值范围包含接收信号或从接收信号导出的变量的第一和/或第二值，其中，第一和/或第二值范围对应于第一和/或第二切换状态。代替为切换状态确定对接收信号或从其导出的变量的单个值，因此根据至少一个环境参数来查明切换状态的值范围。

在这方面，有利的是，选择第一和/或第二切换点，使得用于接收信号或从接收信号导出的变量的第三和/或第四值位于与第一和/或第二切换状态对应的第一和/或第二值范围的外部。因此，第一和/或第二切换点在每种情况下具有与接收信号或从其导出的变量的第一和第二值范围相距大于零的可预定距离。例如，用于接收信号或从其导出的变量的第三值小于用于接收信号或从其导出的变量的第四值。

相应地，第一切换点位于比第二切换点更低的值。然后，选择接收信号或从中导出的变量的第三值，使得该值大于第一切换状态的第一值范围的最大值。同样，选择接收信号或从中导出的变量的第四值，使得该值小于第二切换状态的第二值范围的最小值。

另一优选实施例给出，选择第一和第二切换点，使得接收信号或者从接收信号导出的变量的第三和第四值位于与第一和第二切换状态对应的第一和第二值范围之外。

替代地，或者在不可能的情况下，优选实施例包括：尤其是在与第一切换状态相对应的第一值范围的最大值与和第二切换状态相对应的第二值范围的最小值之间的差的大小小于影响间隔的情况下，选择第一或第二切换点，使得接收信号或从接收信号导出的变量的第三或第四值位于与第一或第二切换点对应的第一或第二值范围之外。

参考本发明的方法，有利的是，传感器单元在第一切换状态下没有介质。

同样有利的是，传感器单元在第二切换状态中至少部分地被介质覆盖。

最后，有利的是，第一和/或第二切换点在每种情况下对应于传感器单元的可预定的覆盖度。

同样地，通过一种被实现为执行如结合本发明的方法所描述的至少一个实施例中所定义的本发明的方法的装置来实现本发明所基于的目的。

附图说明

现在将基于附图更详细地解释本发明，附图的图如下示出：

图1是根据现有技术的振动式现场设备；

图2是根据现有技术的根据电容和/或导电操作模式工作的现场设备；

图3是说明(a)在确定单个切换点时以及(b)在确定两个切换点时确定两个切换状态和影响间隔的示意图；以及

图4示出了考虑了影响间隔的切换状态和切换点的不同位置。

在附图中，相同的元件被提供有相同的附图标记。

具体实施方式

本发明适用于极限水平开关形式的所有类型的现场设备1。然而，为了简化的目标，以下描述针对的是振动式填充水平测量设备(图1)和根据电容和/或导电操作模式工作的现场设备(图2)的示例，诸如它们在图1和2中示意性地示出。

图1示出了具有带有可振荡单元3的传感器单元2的振动式填充水平测量设备1。填充水平测量设备1适于记录可预定的填充水平，或者用于确定密度和/或粘度。申请人以LIQUIPHANT和SOLIPHANT为商标生产和销售相应的现场设备。可从大量出版物中获知相关的基础测量原理。现场设备1的传感器单元2包括振荡叉形式的机械可振荡单元3。该可振荡单元被驱动/接收单元3a借助于电激励信号激励，以使得机械可振荡单元执行机械振荡，尤其是在振荡叉3的共振频率下。此外，驱动/接收单元3a接收可振荡单元3的机械振荡，并将其转换为电接收信号。驱动/接收单元3a优选地由一个或多个压电元件组成。在这种情况下，例如，可以基于从可振荡单元3接收的接收信号导出的机械可振荡单元3的振荡频率的变化来检测达到预定填充水平。传感器单元2又借助于颈管5a与电子单元6连接，该电子单元6被布置在现场设备壳体5中。因此，这里示出的是紧凑结构的现场设备1的示例，在这种情况下，电子单元6和传感器单元2被布置在一起。

图2示出了根据电容和/或导电测量方法工作的极限水平开关。在现有技术中，电容测量原理和导电测量原理本身同样是已知的。申请人例如以LIQUIPOINT为商标生产和销售相应的现场设备。图2的现场设备1包括传感器单元2，当现场设备1被引入到容器中时，传感器单元2基本上与容器正面齐平地密封。传感器单元2基本上是同轴构造的，并且包括测量电极4a、保护电极4b和接地电极4c。在所示实施例中，现场设备1的壳体5还包括用于连接插头5b的插座。因此，在图2的极限水平开关1的情况下，电子单元6与传感器单元2分开布置。

图3说明了考虑了影响间隔ΔE的、根据本发明的极限水平开关的第一切换状态S

首先，查明根据至少一个环境参数U的由传感器单元2接收的信号E(F，U)的影响间隔ΔE(U)。在这种情况下，接收信号E是填充水平F和环境参数U的函数。根据本发明，应基于影响间隔ΔE(U)或用影响间隔ΔE(U)来减少或消除环境参数的影响。对于某种类型的极限水平开关1或每个单独的极限水平开关1，可以例如通过根据环境参数U的可预定值范围确定接收信号E(F，U)来确定影响间隔一次，在该范围中，在正在进行的操作中应用测量设备1。

此外，确定与第一切换状态S

此外，还可以选择在每种情况下针对第一切换状态S

最后，基于第一切换状态S

图3b示出补充第一切换点P

第一切换点P

然而，优选但非绝对地，还将切换间隔ΔP选择为尽可能大，尤其是大于影响间隔ΔE(U)。

图3b所示的实施例原则上示出了具有两个切换点P

图4通过示例示出了三种情况，当不能根据所描述的理想情况确定现场设备1的所有参数时，发生该三种情况。

图4a示出了第一情况的示意图，其中，用于接收信号E的第三值E

根据本发明，优选地选择切换点P

参考符号列表

1 现场设备

2 传感器单元

3 振动叉，带有3a驱动/接收单元

4 a测量电极，b保护电极，c接地电极

5 壳体，5a颈管，5b连接插头

6 电子单元

M 介质

U 环境参数

F 填充水平

E 接收信号

E

E

E

ΔE(U) 影响间隔

S

ΔE

P

d

k