DE102008022370A1 - Method for determining reference values for measured values of a capacitance to be measured with a capacitive measuring device - Google Patents
Method for determining reference values for measured values of a capacitance to be measured with a capacitive measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008022370A1 DE102008022370A1 DE102008022370A DE102008022370A DE102008022370A1 DE 102008022370 A1 DE102008022370 A1 DE 102008022370A1 DE 102008022370 A DE102008022370 A DE 102008022370A DE 102008022370 A DE102008022370 A DE 102008022370A DE 102008022370 A1 DE102008022370 A1 DE 102008022370A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- probe
- determined
- measuring device
- measured
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
- G01F23/263—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
- G01F23/265—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors for discrete levels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level
Abstract
Es ist ein Verfahren zur Ermittlung von Referenzwerten (R) für Messwerte einer mit einem kapazitiven Messgerät (3), das eine im Messbetrieb horizontal in einen mit mindestens einem Füllgut (A, B) befüllbaren Behälter (1) eingeführte, als Elektrode dienende Sonde (5) aufweist, die zusammen dem als Gegenelektrode (13) dienenden Behälter (1) einen Kondensator bildet, dessen Kapazität im Messbetrieb von dem Messgerät (3) zu messen ist, zu messenden Kapazität beschrieben, die das kapazitive Messgerät (3) bei leerem Behälter (1) oder bei vollständig mit einem einzigen Füllgut (A, B) bedeckter Sonde (5) messen würde, bei dem näherungsweise ein Verlauf von Feldlinien (F) eines elektrischen Feldes ermittelt wird, das sich im freien Raum zwischen der Sonde (5) und der Gegenelektrode (13) aufgrund einer zwischen Sonde (5) und Gegenelektrode (13) anliegenden Spannung ausbilden würde, die Sonde (5) i wird, für jedes Segment (Sx) eine mittlere Feldlinienlänge (LFx) bestimmt wird, die von diesem Segment (Sx) ausgehenden Feldlinien (Fx) des elektrischen Feldes aufweisen und der Beitrag dieses Segments (Sx) zum Referenzwert (R) näherungsweise unter der Annahme bestimmt wird, dass das jeweilige Segment (Sx) zusammen mit einem Bereich (Wx) der Gegenelektrode (13), zu dem die von diesem Segment (Sx) ausgehenden Feldlinien (Fx) führen, einen Zylinderkondensator bildet, dessen innere Elektrode durch das Segment (Sx) und dessen äußere ...It is a method for determining reference values (R) for measured values of a probe (3) which is inserted horizontally into a container (1) which can be filled with at least one filling material (A, B) during measurement operation, serving as an electrode ( 5) which, together with the container (1) serving as the counterelectrode (13), forms a capacitor whose capacitance is to be measured during measurement operation by the measuring device (3), the capacitance to be measured which the capacitive measuring device (3) has when the container is empty (1) or in the case of a probe (5) completely covered with a single filling material (A, B), in which an approximation of a field line (F) of an electric field is established in the free space between the probe (5) and the counterelectrode (13) would form due to a voltage applied between probe (5) and counterelectrode (13), the probe (5) i is determined, for each segment (Sx) an average field line length (LFx), have the field lines (Fx) of the electric field originating from this segment (Sx) and the contribution of this segment (Sx) to the reference value (R) is determined approximately on the assumption that the respective segment (Sx) together with an area (Wx) the counterelectrode (13), to which the field lines (Fx) emanating from this segment (Sx), form a cylindrical capacitor whose inner electrode is defined by the segment (Sx) and its outer surface (Sx).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Referenzwerten für Messwerte einer mit einem kapazitiven Messgerät mit einer horizontal in einen mit mindestens einem Füllgut befüllbaren Behälter eingebauten Sonde zu messenden Kapazität eines durch die als Elektrode dienende Sonde und den als Gegenelektrode dienenden Behälter gebildeten Kondensators.The The invention relates to a method for determining reference values for measured values one with a capacitive measuring device with a horizontal in one with at least one medium refillable container built-in probe to be measured Capacitance of a probe serving as an electrode and the counter electrode serving as a container formed Capacitor.
Kapazitive Messgeräte werden in der Füllstandsmesstechnik in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen einsetzt. Sie werden insb. zur Füllstandsmessung, zur Grenzstandsüberwachung und zur Trennschichtmessung eingesetzt. Bei der Füllstandsmessung wird mit dem Messgerät ein im Behälter vom Füllgut eingenommener Füllstand bzw. ein Befüllungsgrad bestimmt. Bei der Grenzstandsüberwachung wird ein Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten Füllstandes im Behälter überwacht. Trennschichtmessungen kommen zum Einsatz, wenn sich in dem Behälter zwei unterschiedliche Füllgüter aufeinander ablagern. Die Grenze zwischen den beiden Füllgütern wird als Trennschicht bezeichnet. Trennschichten treten beispielsweise in der Petrochemie auf, wo sie z. B. durch Wasser und Kohlenwasserstoffe, z. B. Öl, gebildet werden. Ein weiteres Beispiel ist die Lebensmittelindustrie, wo sich Trennschichten beispielsweise in Fettabscheidern ausbilden. Trennschichtmessungen stellen eine Spezialform der Füllstandsmessung dar, und dienen dazu, die Lage der Trennschicht im Behälter und/oder die Füllhöhen oder die Menge der beiden im Behälter befindlichen Füllgüter zu bestimmen.capacitive Measuring instruments are used in level measurement technology used in a variety of industrial applications. you will be esp. for level measurement, for level monitoring and used for interface measurement. In level measurement is taken with the meter a in the container from the contents Level or a degree of filling determined. at The limit level monitoring is an over- or Below a predetermined level in the container monitored. Interface measurements are used when in the container two different products to each other. The border between the two contents becomes referred to as a release layer. Separating layers occur, for example in the petrochemical, where they z. By water and hydrocarbons, z. As oil, are formed. Another example is the Food industry, where separating layers, for example, in Form grease separators. Interface measurements make a special form the level measurement, and serve to the location of the separation layer in the container and / or the filling heights or the amount of the two products in the container determine.
Üblicher Weise weisen kapazitive Messgeräte eine stabförmige Sonde auf, die im Messbetrieb in einen mit mindestens einem Füllgut befüllbaren Behälter eingeführt wird. Die Sonde dient als Elektrode, die zusammen mit dem Behälter einen Kondensator bildet. Dabei bildet die üblicher Weise geerdete Wand des Behälters die Gegenelektrode. Der auf diese Weise gebildete Kondensator weist eine vom momentanen Befüllzustand des Behälters abhängige Kapazität auf, die mittels einer entsprechend ausgebildeten Kapazitätsmessschaltung des Messgeräts erfasst wird.usual Way, capacitive gauges have a rod-shaped Probe in the measuring mode in one with at least one medium refillable container is introduced. The probe serves as an electrode, which together with the container forms a capacitor. This forms the usual way grounded wall of the tank the counter electrode. The on this condenser has one of the current filling state container dependent capacity, by means of a suitably designed capacitance measuring circuit of the measuring device is detected.
Üblicher Weise wird die Sonde zur Füllstands- und zur Trennschichtmessung vertikal in den Behälter eingeführt. Bei der Grenzstandsmessung wird dagegen regelmäßig eine horizontal in den Behälter eingeführte Sonde verwendet, die hierzu im Behälter auf der Höhe des vorbestimmten zu überwachenden Füllstands angeordnet wird.usual The way the probe is used for level and interface measurement inserted vertically into the container. At the limit level measurement is regularly a horizontal in the Container inserted probe used for this purpose in the container at the height of the predetermined to be monitored Level is arranged.
Die Anmelderin bietet für diese verschiedenen Messaufgaben eine Vielzahl unterschiedlicher kapazitiver Messgeräte an. Die einzelnen Messgerätvarianten unterscheiden sich insb. durch die an die jeweilige Anwendung möglichst optimal angepasste Sonde. So sind beispielsweise Sonden unterschiedlicher Länge erhältlich. Zusätzlich kann eine Isolation vorgesehen sein, die die Sonde umgibt. Auch kann die Sonde aus einem inaktiven Sondenabschnitt und einem daran anschließenden als Elektrode dienenden aktiven Sondenabschnitt bestehen. Der inaktive Sondenabschnitt bezeichnet einen vollständig abgeschirmten nicht als Elektrode wirkenden Abschnitt der Sonde, der üblicher Weise im Bereich der Behältereinführung angeordnet ist. Er dient unter anderem dazu, Kurzschlüsse zwischen der diesen Bereich umgebenden Behälterwand und verhindern.The Applicant offers for these different measuring tasks a variety of different capacitive measuring devices at. The individual meter variants differ esp. by the best possible to the respective application adapted probe. For example, probes are more different Length available. In addition, a Isolation can be provided, which surrounds the probe. Also, the probe can from an inactive probe section and an adjoining one consist of serving as an electrode active probe section. The inactive Probe section denotes a fully shielded not acting as an electrode portion of the probe, the more common Way arranged in the field of container introduction is. Among other things, it serves to short circuits between the container wall surrounding this area and prevent.
Ob ein kapazitives Messgerät für eine bestimmte Messaufgabe geeignet ist, wird heute in der Regel von Fachleuten überprüft, die im Bedarfsfall ein optimal auf diese Messaufgabe zugeschnittenes Messgerät aus der Angebotspalette auswählen, dass dann vom Hersteller bezogen werden kann. Dabei werden durch die Messaufgabe vorgegebene Randbedingungen, wie z. B. Art und Form des Behälters, die gewünschte Einbauweise der Sonde und die Eigenschaften des Füllguts bzw. der Füllgüter, berücksichtigt. Ein entscheidendes Kriterium bei der Überprüfung, ob die vorgegebene Messaufgabe von einem kapazitiven Messgerät ausgeführt werden kann, besteht darin, abzuschätzen, ob eine durch die Messgröße verursachte Änderung der mit dem Messgerät gemessenen Kapazität über den Messbereich hinweg ausreichend groß ist, um eine ausreichend genaue Messung der Messgröße zu gewährleisten. Diese Abschätzung wird in der Regel anhand von zwei Referenzwerten für die im Messbetrieb zu erwartenden Kapazitätsmesswerte vorgenommen. Der erste Referenzwert ist der bei leerem Behälter zu erwartende Messwert, und der zweite Referenzwert der bei maximaler Befüllung bzw. bei vollständig mit dem Füllgut bedeckter Sonde zu erwartende Messwert.If a capacitive measuring device for a specific measuring task is usually reviewed today by professionals, if necessary, an optimally tailored to this measurement task Select meter from the range that then can be obtained from the manufacturer. It will be through the Measuring task given boundary conditions, such. B. type and shape of the container, the desired installation of the Probe and the properties of the product or of the contents, considered. A key criterion in the review, whether the specified measuring task of a capacitive measuring device can be executed is to estimate whether a change caused by the measurand the measured capacity with the meter the measuring range is sufficiently large to a sufficiently accurate To ensure measurement of the measured variable. This estimate is usually based on two reference values for the expected capacity measurements in measuring mode performed. The first reference value is when the container is empty expected reading, and the second reference value at maximum Filling or when completely with the contents covered probe expected reading.
Dabei können die Referenzwerte für kapazitive Messgeräte mit vertikal in den Behälter eingeführten Sonden in der Regel durch Berechnungsvorschriften bestimmt oder angenähert werden, wie sie beispielsweise in der 1990 erschienen Ausgabe von: 'Füllstandsmesstechnik in Theorie und Praxis' von Wim v. d. Kamp erläutert sind. Diese Berechnungsvorschriften sind jedoch in der Regel nicht auf kapazitive Messgeräte mit horizontal in den Behälter eingebauten Sonden anwendbar. In der Praxis werden die Referenzwerte für kapazitive Messgeräte mit horizontal eingebauten Sonden durch Erfahrungswissen, die Berücksichtigung entsprechend großer Sicherheitsmargen oder durch Referenzmessungen vor Ort ermittelt.The reference values for capacitive measuring instruments with probes inserted vertically into the container can generally be determined or approximated by calculation instructions, as explained, for example, in the 1990 issue of: 'Level Measurement in Theory and Practice' by Wim vd Kamp. However, these calculation rules are generally not applicable to capacitive gauges with probes installed horizontally in the vessel. In practice, the reference values for capacitive measuring instruments with horizontally integrated probes are based on empirical knowledge that must be considered high safety margins or by reference measurements on site.
Wenn ein geeignetes kapazitives Messgerät gefunden werden konnte, wird das Messgerät am Messort installiert und in Betrieb genommen. Im Rahmen der Inbetriebnahme wird ein Abgleich des Messgeräts vorgenommen. Dabei werden die beiden Referenzwerte messtechnisch bestimmt, indem die Kapazität bei leerem Behälter und bei maximaler Befüllung des Behälters bzw. bei vollständig mit dem Füllgut bedeckter Sonde mit dem kapazitiven Messgerät gemessen werden.If a suitable capacitive measuring device could be found, the measuring device is installed at the measuring location and put into operation taken. During commissioning, an adjustment of the measuring device performed. The two reference values are measured determined by the capacity when empty container and at maximum filling of the container or with completely covered with the product probe be measured with the capacitive measuring device.
Bei der kapazitiven Grenzstandsüberwachung wird anhand dieser beiden Referenzwerte ein Grenzwert für die zu messende Kapazität bestimmt, ab dem das Messgerät ein Überschreiten des vorgegebenen Füllstandes anzeigen soll. Dieser Grenzwert wird beispielsweise als Schaltpunkt im Gerät abgespeichert.at the capacitive level monitoring is based on this two reference values a limit for the measured Capacity determines from which the meter is exceeding to indicate the predetermined level. This limit is stored, for example, as a switching point in the device.
Sowohl die Überprüfung, ob eine vorgegebene Messaufgabe mit einem kapazitiven Messgerät zuverlässig ausführbar ist, die Auswahl eines optimal für die Messaufgabe ausgelegten kapazitiven Messgeräts aus der Vielzahl der am Markt erhältlichen Messgerätvarianten, als auch der nachfolgende im Rahmen der Inbetriebnahme erforderliche Abgleich des entsprechenden Messgeräts erfordern die Bestimmung der Referenzwerte durch entsprechend gut ausgebildetes Personal. Dabei kann der Abgleich des Messgeräts vor Ort dazu führen, dass Produktionsprozesse verändert oder sogar kurzzeitig unterbrochen werden müssen, um die entsprechenden Füllstände zur Gewinnung der Referenzwerte anzufahren.Either checking if a given measurement task reliably executable with a capacitive measuring device is, the selection of an optimally designed for the measurement task capacitive measuring device from the large number of available on the market Meter variants, as well as the subsequent in the frame commissioning required adjustment of the corresponding meter require the determination of the reference values by correspondingly well trained staff. It can be the adjustment of the meter locally lead to change production processes or even have to be interrupted for a short time corresponding fill levels for obtaining the reference values to approach.
In der Mess- und Regeltechnik werden immer häufiger computer-gestützte Systeme verwendet, die bereits heute für eine Vielzahl von Messaufgaben in der Lage sind, aus einer Vielzahl unterschiedlicher Messgeräte diejenigen Messgerättypen auszuwählen und vorzuschlagen, die für eine vorgegebene Messaufgabe geeignet sind. Auch gibt es einige Fälle, bei denen derartige Systeme für einen gewählten Messgerättyp aus der erhältlichen Vielzahl von Varianten dieses Messgerättyps dasjenige auswählen und vorschlagen, dass für die spezielle Anwendung optimal geeignet ist. Daran können elektronische Bestell- und Lieferverfahren angebunden sein, die dem Anwender eine automatische Bestellung der für seine Anwendung optimal geeigneten Variante des entsprechenden Messgerätetyps erlauben.In The measurement and control technology are becoming increasingly computer-aided Systems already used today for a variety of measurement tasks are capable of a variety of different Measuring devices to select those meter types and to suggest that suitable for a given measurement task are. Also, there are some cases where such systems for a selected meter type from the available variety of variants of this type of meter select and propose that for the special application is optimally suited. Can do that be connected to electronic ordering and delivery, the the user an automatic order for his Application optimally suitable variant of the appropriate measuring device type allow.
Beispiele
hierzu sind in der
In Verbindung mit kapazitiven Messgeräten ist der Einsatz solcher Systeme jedoch nur begrenzt möglich, da bereits bei der Überprüfung, ob eine vorgegebene Messaufgabe von einem kapazitiven Messgerät ausgeführt werden kann, detaillierte Kenntnisse über die oben beschriebenen Referenzwerte erforderlich sind, um Beurteilen zu können, ob die durch die Messgröße über den Messbereich hinweg verursachte Änderung der Kapazität groß genug ist, um die Messgröße mit ausreichender Genauigkeit bestimmen zu können.In Connection with capacitive measuring devices is the use However, such systems only limited possible because already when checking whether a given measurement task be carried out by a capacitive measuring device can, detailed knowledge of the above Reference values are required to be able to judge whether by the measurand over the measuring range caused capacitance change enough is to get the measurand with sufficient accuracy to be able to determine.
Für kapazitive Messgeräte mit vertikal eingebaute Sonden ist es bereits heute möglich die zu erwartenden Referenzwerte wie oben beschrieben rechnerisch abzuschätzen. Beispiele hierzu sind in der 1990 erschienen Ausgabe von: Füllstandsmesstechnik in Theorie und Praxis von Wim v. d. Kamp erläutert.For capacitive gauges with vertically installed probes is it already possible today the expected reference values to estimate mathematically as described above. Examples These are in the 1990 issue of: Füllstandsmesstechnik in theory and practice of Wim v. d. Kamp explained.
Für horizontal eingebaute Sonden gibt es dagegen nur Schätz- oder Erfahrungswerte, die in der Regel nur von Fachleuten auf dem Gebiet sinnvoll eingesetzt werden können, und einen experimentellen Abgleich vor Ort in der Regel nicht ersetzen können.For horizontally installed probes, on the other hand, there are only or experience, usually only by professionals on the Area can be used meaningfully, and an experimental On-site reconciliation usually can not replace.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem Referenzwerte für Messwerte einer mit einem kapazitiven Messgerät mit einer horizontal in einen Behälter eingebauten Sonde zu messenden Kapazität bestimmt werden können.It It is an object of the invention to provide a method with which Reference values for measured values one with a capacitive Measuring instrument with a horizontally in a container built-in probe to be measured capacity can.
Hierzu besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Ermittlung von Referenzwerten für Messwerte eines kapazitiven Messgeräts,
- – das eine im Messbetrieb horizontal in einen mit mindestens einem Füllgut befüllbaren Behälter eingeführte als Elektrode dienende Sonde aufweist, die zusammen dem als Gegenelektrode dienenden Behälter einen Kondensator bildet, dessen Kapazität im Messbetrieb von dem Messgerät zu messen ist,
- – die das kapazitive Messgerät bei leerem Behälter oder bei vollständig mit einem einzigen Füllgut bedeckter Sonde messen würde, bei dem
- – näherungsweise ein Verlauf von Feldlinien eines elektrischen Feldes ermittelt wird, das sich im freien Raum zwischen der Sonde und der Gegenelektrode aufgrund einer zwischen Sonde und Gegenelektrode anliegenden Spannung ausbilden würde,
- – die Sonde in zylindrische Segmente unterteilt wird,
- – für jedes Segment eine mittlere Feldlinienlänge bestimmt wird, die von diesem Segment ausgehenden Feldlinien des elektrischen Feldes aufweisen, und
- – der Beitrag dieses Segments zum Referenzwert näherungsweise unter der Annahme bestimmt wird, dass das jeweilige Segment zusammen mit einem Bereich der Gegenelektrode zu dem die von diesem Segment ausgehenden Feldlinien führen einen Zylinderkondensator bildet,
- – dessen innere Elektrode durch das Segment und dessen äußere Elektrode durch eine die innere Elektrode konzentrisch in einem der mittleren Feldlinienlänge entsprechenden Abstand umgebende hohlzylindrische Elektrode gebildet ist,
- – der bei leerem Behälter leer ist bzw. der bei vollständig mit dem Füllgut bedeckter Sonde vollständig mit dem Füllgut gefüllt ist, und
- – der Referenzwert anhand einer Mediumskapazität bestimmt wird, die der Kapazität einer Parallelschaltung dieser Zylinderkondensatoren entspricht.
- - Has a horizontally inserted in measuring operation in a filled with at least one medium container serving as an electrode probe which together forms the counter electrode serving as a capacitor whose capacitance is to be measured in the measuring operation of the meter,
- - which would measure the capacitive measuring instrument when the container is empty or when the probe is completely covered with a single product
- Approximately a course of field lines of an electric field is determined, which would form in free space between the probe and the counterelectrode due to a voltage applied between probe and counterelectrode,
- The probe is divided into cylindrical segments,
- For each segment, an average field line length is determined which has field lines of the electric field originating from this segment, and
- The contribution of this segment to the reference value is determined approximately on the assumption that the respective segment forms a cylindrical capacitor together with a region of the counterelectrode leading to the field lines emanating from this segment,
- The inner electrode of which is formed by the segment and the outer electrode thereof by a hollow cylindrical electrode surrounding the inner electrode concentrically in a distance corresponding to the average field line length,
- - Is empty with empty container or is completely filled with completely filled with the filling material probe with the contents, and
- - The reference value is determined based on a medium capacity, which corresponds to the capacity of a parallel connection of these cylinder capacitors.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens weist die Sonde einen in den Behälter hinein ragenden inaktiven Sondenabschnitt auf, und der inaktive Sondenabschnitt wird für die Bestimmung des Verlaufs der Feldlinien als Teil der Gegenelektrode betrachtet.According to one Further development of the method, the probe has a in the container protrude into inactive probe section, and the inactive Probe section is used to determine the course of the field lines considered as part of the counter electrode.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung umfasst die Erfindung ein Verfahren, bei dem
- – die Sonde von einer Isolation umgeben ist,
- – eine Isolationskapazität bestimmt wird, und
- – der Referenzwert anhand der Kapazität einer Serienschaltung bestimmt wird, in der die Isolationskapazität in Serie zu der Mediumskapazität geschaltet ist, wobei
- – die Beiträge der von der Isolation umgebenen Segmente der Sonde zur Isolationskapazität anhand von Zylinderkondensatoren bestimmt werden, deren innere Elektrode einen Außendurchmesser aufweist, der gleich dem Außendurchmesser des Segments ohne Isolation ist, deren äußere hohlzylindrische äußere Elektrode die innere Elektrode konzentrisch in einem Abstand umgibt, der gleich der Dicke der Isolation ist, und deren Innenraum vollständig mit dem Material der Isolation gefüllt ist, und
- – die Isolationskapazität gleich der Kapazität einer Parallelschaltung dieser Zylinderkondensatoren ist.
- - the probe is surrounded by insulation,
- - an insulation capacity is determined, and
- - The reference value is determined by the capacity of a series circuit in which the isolation capacity is connected in series with the medium capacity, wherein
- The contributions of insulation isolation segments of the probe to insulation capacitance are determined by cylindrical capacitors whose inner electrode has an outer diameter equal to the outer diameter of the segment without insulation whose outer hollow cylindrical outer electrode concentrically surrounds the inner electrode at a distance, which is equal to the thickness of the insulation, and whose interior is completely filled with the material of the insulation, and
- - The isolation capacity is equal to the capacity of a parallel connection of these cylinder capacitors.
Weiter umfasst die Erfindung eine Weiterbildung des Verfahrens zur Ermittlung des Referenzwertes für den Messwert der zu messenden Kapazität, die das Messgerät bei vollständig mit einem leitfähigen Füllgut bedeckter Sonde mit Isolation messen würde, bei dem
- – anhand der Leitfähigkeit des Füllguts für jedes Segment ein ohmscher Widerstand bestimmt wird, der gleich dem Widerstand ist, den eine den dem jeweiligen Segment zugeordneten Zylinderkondensator vollständig ausfüllende aus dem Füllgut bestehende Füllung zwischen der inneren und der hohlzylindrischen äußeren Elektrode des jeweiligen Zylinderkondensators ausbildet,
- – ein Mediumswiderstand bestimmt wird, der gleich dem Widerstand einer Parallelschaltung aller dieser ohmschen Widerstände ist,
- – und der Referenzwert anhand der Kapazität einer Hilfsschaltung bestimmt wird, in der die Isolationskapazität in Serie zu einer Parallelschaltung aus Mediumswiderstand und Mediumskapazität geschaltet ist.
- - Based on the conductivity of the medium for each segment, an ohmic resistance is determined, which is equal to the resistance, the one of the respective segment associated cylinder capacitor completely filling consisting of the filling material between the inner and the hollow cylindrical outer electrode of the respective cylindrical capacitor,
- A medium resistance is determined, which is equal to the resistance of a parallel connection of all these ohmic resistors,
- - And the reference value is determined based on the capacity of an auxiliary circuit in which the insulation capacity is connected in series with a parallel circuit of medium resistance and medium capacity.
Gemäß einer Weiterbildung des letztgenannten Verfahrens
- – wird das Messgerät im Messbetrieb bei einer Messfrequenz betrieben,
- – anhand der Messfrequenz ein Blindwiderstand der Hilfsschaltung bestimmt, und der Referenzwert wird anhand der Messfrequenz und des Blindwiderstandes bestimmt.
- - the measuring device is operated at a measuring frequency during measuring operation,
- - Determines a reactance of the auxiliary circuit based on the measurement frequency, and the reference value is determined based on the measurement frequency and the reactance.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung
- – wird ein Wirkwiderstand der Hilfsschaltung bestimmt,
- – es wird anhand des Blindwiderstandes und des Wirkwiderstandes eine durch die Hilfsschaltung bei der Messfrequenz bewirkte Phasenverschiebung bestimmt, und
- – der Referenzwert wird anhand der Messfrequenz, des Blindwiderstands und der Phasenverschiebung bestimmt.
- A resistance of the auxiliary circuit is determined,
- - It is determined based on the reactance and reactance caused by the auxiliary circuit at the measurement frequency phase shift, and
- - the reference value is determined on the basis of the measuring frequency, the reactance and the phase shift.
Weiter umfasst die Erfindung ein Überprüfungsverfahren, bei dem
- – eine Messaufgabe vorgegeben wird,
- – für die Messaufgabe relevante Referenzwerte bestimmt werden, und
- – anhand der Referenzwerte überprüft wird, ob die Messaufgabe von dem kapazitiven Messgerät ausgeführt werden kann, indem anhand der Referenzwerte abgeschätzt wird, ob eine durch die Messgröße verursachte Änderung der zu messenden Kapazität über den Messbereich hinweg einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet.
- - a measurement task is specified,
- - reference values relevant to the measurement task are determined, and
- It is checked by means of the reference values whether the measuring task can be performed by the capacitive measuring device by estimating from the reference values whether a change of the capacitance to be measured caused by the measurand exceeds a predetermined min exceeds the minimum value.
Weiter umfasst die Erfindung ein Auswahlverfahren zur Auswahl einer optimal an eine vorgegebene Messaufgabe angepassten Variante des kapazitiven Messgeräts anhand von erfindungsgemäß bestimmten Referenzwerten, bei dem
- – durch die Messaufgabe vorgegebene anwendungs-spezifische Randbedingungen, insb. die Dielektrizitätskonstante und die Leitfähigkeit des oder der Füllgüter, die Behälterform sowie die Einbauhöhe, vorgegeben werden,
- – messgerät-spezifische Parameter, insb. die Länge der Sonde, die Länge des inaktiven Sondenabschnitt, die Länge des aktiven Sondenabschnitts und/oder das Material und die Dicke der Isolation, als Variablen betrachtet werden, die in einer mit den anwendungspezifischen Randbedingungen verträglichen Weise zur Findung eines für die Messaufgabe optimal geeigneten Variante des Messgeräts variiert werden,
- – für jede Variante jeweils die für die Messaufgabe relevanten Referenzwerte bestimmt werden, und
- – anhand der Referenzwerte diejenige Variante als optimal geeignet ausgewählt wird, bei der eine durch die Messgröße verursachte Änderung der zu messenden Kapazität über den Messbereich hinweg maximal ist.
- - Specified application-specific boundary conditions, in particular the dielectric constant and the conductivity of the material (s), the container shape and the installation height, specified by the measuring task,
- - Instrument-specific parameters, in particular the length of the probe, the length of the inactive probe segment, the length of the active probe segment and / or the material and the thickness of the insulation, are considered to be variables compatible with the application-specific constraints Finding a suitable variant of the measuring device for the measuring task can be varied,
- - for each variant, the relevant reference values for the measurement task are determined, and
- On the basis of the reference values, that variant is selected as being optimally suitable in which a change in the capacitance to be measured caused by the measured variable is maximal over the measuring range.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ein Verfahren zur Bestimmung von Referenzwerten für Messwerte eines kapazitiven Messgeräts mit horizontal in den Behälter eingebauter Sonde, das zur Überwachung eines Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Füllstandes eines einzigen Füllguts im Behälter dient, bei dem
- – ein Referenzwert für den bei leerem Behälter zu erwartenden Messwert der gemessenen Kapazität und ein Referenzwert für den bei vollständig mit dem Füllgut bedeckter Sonde zu erwartenden Messwert ermittelt wird,
- – anhand der ermittelten Referenzwerte ein Grenzwert für die zu messende Kapazität ermittelt wird, ab dem das Messgerät ein Überschreiten des vorgegebenen Füllstandes anzeigen soll,
- – der Grenzwert im Messgerät abgespeichert wird, und
- – das Messgerät im Messbetrieb ein Über- oder Unterschreiten des vorgegebenen Füllstands durch einen Vergleich der gemessenen Kapazität mit dem Grenzwert bestimmt.
- A reference value is determined for the measured value of the measured capacitance to be expected when the container is empty, and a reference value for the measured value to be expected when the probe is completely covered with the product,
- - Based on the determined reference values, a limit value for the capacitance to be measured is determined, from which the measuring device is to indicate that the predetermined fill level has been exceeded,
- - the limit is stored in the meter, and
- - The meter determines in measuring operation over or under the predetermined level by comparing the measured capacity with the limit.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ein Verfahren zur Bestimmung von Referenzwerten für Messwerte eines kapazitiven Messgeräts mit horizontal in den Behälter eingebauter Sonde, das zur Überwachung einer Lage einer zwischen zwei im Behälter befindlichen Füllgütern ausgebildeten Trennschicht dient, bei dem
- – ein Referenzwert für den bei vollständig mit dem ersten Füllgut bedeckter Sonde zu erwartenden Messwert ermittelt wird,
- – ein Referenzwert für den bei vollständig mit dem zweiten Füllgut bedeckter Sonde zu erwartenden Messwert ermittelt wird,
- – anhand der ermittelten Referenzwerte ein Grenzwert für die zu messende Kapazität ermittelt wird, ab dem das Messgerät anzeigen soll, dass sich die Trennschicht Über- bzw. unterhalb der durch die Einbauhöhe der Sonde vorgegebenen Lage befindet,
- – der Grenzwert im Messgerät abgespeichert wird, und
- – das Messgerät im Messbetrieb ein Über- oder Unterschreiten der zu überwachenden Lage der Trennschicht durch einen Vergleich der gemessenen Kapazität mit dem Grenzwert bestimmt.
- A reference value is determined for the reading to be expected when the probe is completely covered by the first filling material,
- A reference value is determined for the measured value to be expected when the probe is completely covered with the second filling material,
- - Based on the determined reference values, a limit value for the capacitance to be measured is determined, from which the measuring device is to indicate that the separating layer is above or below the position determined by the installation height of the probe,
- - the limit is stored in the meter, and
- - The meter determines in measuring operation overrun or falls below the monitored position of the separation layer by comparing the measured capacitance with the limit.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens werden bei der Bestimmung der Referenzwerte werkseitig bekannte messgerät-spezifische und/oder fertigungsbedingte Abmessungen und/oder physikalische Eigenschaften einzelner Komponenten des Messgeräts berücksichtigt.According to one Continuing the procedure will be used in determining the reference values factory-known measuring device-specific and / or production-related Dimensions and / or physical properties of individual components of the meter.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung des oben genannten Überprüfungsverfahrens in einem computergestützten Auswahl-, Auslegungs-, und/oder Bestellverfahren für Messgeräte für industrielle Anlagen, bei dem
- – ein Anwender eine Messaufgabe vorgibt, und
- – anhand von für diese Messaufgabe relevanten Referenzwerten überprüft wird, ob die Messaufgabe von dem kapazitiven Messgerät ausführbar ist.
- - a user specifies a measuring task, and
- - It is checked on the basis of relevant for this measurement task reference values, whether the measurement task of the capacitive measuring device is executable.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung des oben genannten Auswahlverfahrens in einem computergestützten Auswahl-, Auslegungs- und/oder Bestellverfahren für Messgeräte für industrielle Anlagen, bei dem
- – ein Anwender eine Messaufgabe vorgibt, und
- – anhand von durch die Messaufgabe vorgegebenen Randbedingungen eine für diese Messaufgabe optimal geeignete Variante des kapazitives Messgerät ausgewählt, und dem Anwender angeboten wird.
- - a user specifies a measuring task, and
- - Is selected on the basis of specified by the measurement task boundary conditions for this measurement task optimally suitable variant of the capacitive measuring device, and offered to the user.
Gemäß einer Weiterbildung des letztgenannten Verfahrens
- – bestellt der Anwender das angebotene Messgerät, und
- – die für die Messaufgabe für die bestellte Variante abgeleiteten Referenzwerte und/oder daraus abgeleitete Grenzwerte werden werkseitig vor der Auslieferung des Messgeräts in dem Messgerät abgespeichert.
- - the user orders the meter offered, and
- - the reference values derived for the measurement task for the ordered variant and / or the limits derived therefrom are factory-stored in the meter prior to delivery of the meter.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The Invention and its advantages will now be described with reference to the figures of the drawing, in which two embodiments are shown, closer explains; the same elements are the same in the figures Provided with reference numerals.
Kapazitive
Messgeräte
Je
nach Ausgestaltung und Anwendung kann die Sonde
Des
Weiteren kann die Sonde
Die
in
Kapazitive
Messgeräte mit horizontal eingebauten Sonden
Aus
den bereits in der Beschreibungseinleitung genannten Gründen
ist es erforderlich Referenzwerte R für die im Messbetrieb
zu erwartenden Messwerte der Kapazität C zu ermitteln.
Bei der in
Bei
der Überwachung der Lage der Trennschicht T werden mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Referenzwert
RFa für den bei vollständig mit dem ersten Füllgut
A bedeckter Sonde
Zur
Bestimmung der Referenzwerte R wird erfindungsgemäß derart
vorgegangen, dass näherungsweise ein Verlauf von Feldlinien
F eines elektrischen Feldes bestimmt wird, das sich im freien Raum
zwischen der Sonde
Der
Verlauf und die Länge der Feldlinien F wird dabei maßgeblich
durch die Geometrie des Behälters
Für
eine in einen zylindrischen Behälter
Der
erste Feldlinientyp wird durch Feldlinien Fi gebildet, die viertelkreisförmig
von der Sonde
Der
zweite Feldlinientyp wird durch Feldlinien Fj gebildet, die geradlinig
von der Sonde
Der
dritte Feldlinientyp wird durch Feldlinien Fk gebildet, die viertelkreisförmig
von der Sonde
Der
Verlauf der Feldlinien F ergibt sich nun zwangsläufig dadurch,
dass sich entlang der Sonde
Hierdurch
ergeben sich in Abhängigkeit von der Länge L der
Sonde
In
dem in
In
dem in
In
dem in den
In
den in den
In
diesem inaktiven Abschnitt
Dabei
können in Abhängigkeit von der Länge
LI des inaktiven Sondenabschnitts
Der
erste Feldlinientyp umfasst Feldlinien Fl, die von dem aktiven Sondenabschnitt
Der
zweite Feldlinientyp umfasst Feldlinien Fm die von dem aktiven Sondenabschnitt
Der
dritte Feldlinientyp umfasst Feldlinien Fn die von dem aktiven Sondenabschnitt
Der
vierte Feldlinientyp umfasst Feldlinien Fo die von dem aktiven Sondenabschnitt
- RB
- der Radius des Behälters,
- LI
- die Länge des inaktiven Sondenabschnitts und
- r'
- der Abstand des Bereichs
des aktiven Sondenabschnitts
17 von dem die Feldlinie Fo ausgeht zu dem inaktiven Sondenelement15 ist.
- RB
- the radius of the container,
- LI
- the length of the inactive probe section and
- r '
- the distance of the area of the active probe section
17 from which the field line Fo emanates to the inactive probe element15 is.
Entsprechend ergibt sich für die Feldlinien Fo des vierten Feldlinientyps eine Feldlinienlänge LFo von LFo = π/2 r'', bzw. LFo = π/2 (2RB – (LI + r')).Corresponding results for the field lines Fo of the fourth field line type a field line length LFo of LFo = π / 2 r '', or LFO = π / 2 (2RB - (LI + r ')).
Der
Verlauf der Feldlinien F ergibt sich auch hier zwangsläufig
dadurch, dass sich entlang der Sonde
Damit
ergeben sich in Abhängigkeit von der Länge LI
des inaktiven Sondenabschnitts
In
dem in
In
dem in
In
dem in
In
dem in
In
dem in
In
den in den
In
den in
In
dem in
In
den in
In
dem in
In
einem nächsten Schritt wird die Sonde
In
einem nächsten Schritt wird eine mittlere Feldlinienlänge
LFx bestimmt, die die von dem jeweiligen Segment Sx ausgehenden
zwischen dem jeweiligen Segment Sx und dem diesem durch den Feldlinienverlauf zugeordneten
Bereich Wx der Gegenelektrode
Nachdem
für jedes Segment Sx die zugehörige mittlere Feldlinienlänge
LFx bestimmt wurde, wird für jedes Segment Sx der Beitrag
dieses Segments Sx zum jeweiligen gesuchten Referenzwert R näherungsweise
unter der Annahme bestimmt, dass das jeweilige Segment Sx zusammen
mit dem diesem zugeordneten Bereich Wx der Gegenelektrode
Die Kapazitäten Cx dieser Zylinderkondensatoren bestimmten sich gemäß: wobei:
- ε0
- die elektrische Feldkonstante,
- εr
- die Dielektrizitätskonstante des im Zylinderkondensator befindlichen Mediums (hier Luft, das Füllgut A oder das Füllgut B),
- Lsx
- die Länge des Segments Sx,
- LFx
- die mittlere Feldlinienlänge im Segment Sx, und
- d
- der Durchmesser des Sondensegments Sx
- ε 0
- the electric field constant,
- ε r
- the dielectric constant of the medium contained in the cylinder capacitor (here air, the product A or the product B),
- Lsx
- the length of the segment Sx,
- LFx
- the mean field line length in segment Sx, and
- d
- the diameter of the probe segment Sx
Anhand dieser einzelnen Kapazitäten Cx wird eine nachfolgend als Mediumskapazität CM bezeichnete Kapazität bestimmt, die gleich der Kapazität einer Schaltung ist, die durch eine Parallelschaltung der einzelnen Zylinderkondensatoren gebildet ist.Based This single capacity Cx will be referred to below as one Medium capacity CM denotes designated capacity, which is equal to the capacity of a circuit through formed a parallel connection of the individual cylinder capacitors is.
Damit
gilt für die Mediumskapazität:
Anschließend wird der jeweilige gesuchte Referenzwert R anhand dieser Mediumskapazität CM bestimmt.Subsequently the respective searched reference value R is calculated on the basis of this medium capacity CM determines.
Bei
Sonden
Hierzu
werden die Beiträge der von der Isolation
Die Kapazitäten Cix dieser Zylinderkondensatoren bestimmten sich gemäß: wobei:
- ε0
- die elektrische Feldkonstante,
- εrl
- die Dielektrizitätskonstante des im Zylinderkondensator befindlichen Isolationsmaterial,
- Lsx
- die Länge des Segments Sx,
- DI
- der Durchmesser des Sondensegments Sx mit Isolation, und
- ds
- der Durchmesser des
Sondensegments Sx ohne Isolation
19 bedeuten.
- ε 0
- the electric field constant,
- ε rl
- the dielectric constant of the insulating material in the cylinder capacitor,
- Lsx
- the length of the segment Sx,
- D I
- the diameter of the probe segment Sx with isolation, and
- d s
- the diameter of the probe segment Sx without isolation
19 mean.
Anhand dieser einzelnen Kapazitäten Cix wird die Isolationskapazität Ci bestimmt, die gleich der Kapazität einer Schaltung ist, die durch eine Parallelschaltung der einzelnen Zylinderkondensatoren bebildet ist.Based this single capacitance Cix becomes the isolation capacity Ci, which is equal to the capacity of a circuit, by a parallel connection of the individual cylinder capacitors is illustrated.
Damit
gilt für die Isolationskapazität:
Nun
wird der Referenzwert RE für den bei leerem Behälter
Dieser
wird bei Sonden
Bei
Sonden
Bei
der Bestimmung des Referenzwertes RF für den bei vollständig
mit dem Füllgut A bedeckter Sonde
Der
Referenzwert RF für nicht leitfähige Füllgüter
A wird analog zu dem Referenzwert RE für den bei leerem
Behälter
Entsprechend
gilt hier für Sonden
Bei
leitfähigen Füllgütern A bildet die Sonde
In diesem Fall liefert also sowohl die Isolationskapazität Ci als auch der Mediumswiderstand RM einen Beitrag zu der von dem kapazitiven Messgerät gemessenen Kapazität C. Der Mediumswiderstand RM und die Isolationskapazität Ci werden daher bei der Bestimmung des Referenzwerts RF vorzugsweise derart berücksichtigt, das der Referenzwert RF anhand der Kapazität CRMi einer Schaltung bestimmt wird, in der die Isolationskapazität Ci in Serie zu einer Parallelschaltung von Mediumskapazität CM und Mediumswiderstand RM geschaltet ist.In So this case provides both the isolation capacity Ci and the medium resistance RM contribute to that of the Capacitive meter measured capacitance C. The medium resistance RM and the insulation capacity Ci are therefore preferred in the determination of the reference value RF considered such that the reference value RF based on the Capacity CRMi is determined by a circuit in which the Insulation capacity Ci in series with a parallel circuit of medium capacity CM and medium resistance RM is.
Für
die Bestimmung des Mediumswiderstandes RM wird erneut auf die Einteilung
der Sonde
Anhand der Leitfähigkeit σ des Füllguts A wird für jedes Segment Sx ein ohmscher Widerstand Rx bestimmt, der gleich dem Widerstand ist, den eine den zugeordneten Zylinderkondensator vollständig ausfüllende aus dem Füllgut A bestehende Füllung zwischen der inneren und der hohlzylindrischen äußeren Elektrode des jeweiligen Zylinderkondensators ausbildet. Für diesen Widerstand Rx gilt: wobei
- σ
- die Leitfähigkeit des Füllguts,
- Lsx
- die Länge des Segments Sx,
- LFx
- die mittlere Feldlinienlänge im Segment Sx, und
- d
- der Durchmesser des Sondensegments Sx bedeuten.
- σ
- the conductivity of the product,
- Lsx
- the length of the segment Sx,
- LFx
- the mean field line length in segment Sx, and
- d
- mean the diameter of the probe segment Sx.
Diese
einzelnen Widerstände Rx sind entlang der Sonde
Entsprechend gilt: Accordingly:
Abschließend
wird der Referenzwert RF anhand der Kapazität der in
Für die Bestimmung des Referenzwertes RF können anhand dieser Hilfsschaltung nun sowohl der Blindwiderstand B dieser Hilfsschaltung, der Wirkwiderstand W dieser Hilfsschaltung, als auch die durch die Hilfsschaltung bewirkte Phasenverschiebung φ bestimmt werden.For the determination of the reference value RF can be based on this Auxiliary circuit now both the reactance B of this auxiliary circuit, the effective resistance W of this auxiliary circuit, as well as through the auxiliary circuit caused phase shift φ be determined.
Dabei gilt für den Blindwiderstand: The following applies to the reactance:
Für
den Wirkwiderstand gilt: und für die Phasenverschiebung φ gilt:
Ohne
Berücksichtigung der Phasenverschiebung φ ergibt
sich hieraus ein Referenzwert RF für den bei vollständig
mit dem Füllgut A bedeckter Sonde
Vorzugsweise
wird zusätzlich die Phasenverschiebung φ in Form
eines Korrekturfaktors f(φ) berücksichtigt.
Der
Korrekturfaktor f(φ) ist eine Funktion der Phasenverschiebung φ,
und wird vorzugsweise in Abhängigkeit von dem im Messgerät
Bei der Bestimmung der in Verbindung mit der Trennschichtüberwachung relevanten Referenzwerte RE, RFa und RFb wird völlig analog verfahren, wobei bei der Bestimmung der Referenzwerte RFa und RFb jeweils die physikalischen Eigenschaften, insb. die Leitfähigkeit σa bzw. σb, des entsprechenden Füllguts A bzw. B eingesetzt werden.When determining the reference values relevant in connection with interface layer monitoring RE, RFa and RFb are carried out in a completely analogous manner, with the physical properties, in particular the conductivity σ a or σ b , of the respective contents A and B respectively being used in the determination of the reference values RFa and RFb.
Ausgangspunkt
für den Einsatz des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Bestimmung der Referenzwerte RE und RF bzw. RE, RFa
und RFb ist typischer Weise eine vorgegebenen Messaufgabe. Die Messaufgabe
kann z. B. darin bestehen, das Über- oder Unterschreiten
eines vorgegebenen Füllstandes eines Füllguts A
zu überwachen, oder darin bestehen, festzustellen, ob die
Lage einer zwischen zwei Füllgütern A, B bestehenden
Trennschicht T eine vorbestimmte Höhe über- oder
unterschreitet. Durch die Messaufgabe sind Randbedingungen, wie
z. B. die Form des Behälters
Vorzugsweise
wird in einem ersten Schritt anhand des oben beschriebenen erfindungsgemäßen
Verfahrens bestimmt, ob die vorgegebene Messaufgabe von einem kapazitiven
Messgerät ausgeführt werden kann. Hierzu werden
die für diese Messaufgabe relevanten Referenzwerte RE,
RF bzw. RE, RFa und RFb unter den durch die Messaufgabe gegebenen
Randbedingungen bestimmt, und anhand der Referenzwerte RE, RF bzw.
RE, RFa und RFb überprüft, ob die Messaufgabe
von einem entsprechend den Randbedingungen ausgebildeten kapazitiven
Messgerät
In
Verbindung mit der in
Für die Überwachung der Lage einer Trennschicht zwischen zwei Füllgütern A, B wird entsprechend die Differenz zwischen den Referenzwerten RFa und RFb bestimmt. Damit mit dem Messgerät zuverlässig erkannt werden kann, ob die Lage der Trennschicht die durch die Einbauhöhe H vorgegebene Höhe über-oder unterschreitet, muss diese Differenz größer als eine vorgegebene Mindestgröße sein.For monitoring the location of a separation layer between two Fillings A, B will be the difference accordingly determined between the reference values RFa and RFb. So with the Measuring device can be reliably detected, whether the position of the separating layer predetermined by the installation height H. Height is above or below this difference greater than a predetermined minimum size be.
Kann die Messaufgabe mit einem kapazitiven Messgerät grundsätzlich ausgeführt werden, wird aus der Vielzahl der möglichen Messgerätvarianten, die unter den durch die vorgegebene Messaufgabe gegebenen Randbedingungen einsetzbar sind, diejenige ermittelt, die hierfür am besten geeignet ist. Hierzu wird anhand der Referenzwerte RE, RF bzw. RE, RFa, RFb diejenige Variante als optimal geeignet ausgewählt, bei der eine durch die Messgröße verursachte Änderung der zu messenden Kapazität über den Messbereich hinweg maximal ist.can the measuring task with a capacitive measuring device basically be executed, will be out of the variety of possible Meter variants that are among the by the default Measuring task given boundary conditions can be used, the one determined, which is best suited for this purpose. For this purpose is based on the reference values RE, RF or RE, RFa, RFb that variant selected as optimally suited, in which one by the Measured variable caused change in the measuring capacity across the measuring range is maximum.
Bei
dem genannten Beispiel der in
Hierzu
werden die anwendungs-spezifischen Randbedingungen, insb. die Dielektrizitätskonstante εr und die Leitfähigkeit σ des
bzw. der Füllgüter A, B, die Behälterform
sowie die die Einbauhöhe H, vorgegeben, und die messgerätspezifischen
Parameter, insb. die Länge L der Sonde
Eine
auf diese Weise ausgewählte optimal für die Messaufgabe
geeignete Variante des Messgerät
Bei
der Grenzstandsüberwachung wird vorzugsweise anhand der
Referenzwerte RE und RF der für das Über- bzw.
Unterschreiten des vorgegebenen Füllstands maßgebliche
Grenzwert für den Messwert der zu messenden Kapazität
C ermittelt und in dem Messgerät abgespeichert. Der Grenzwert
kann beispielsweise anhand des Referenzwertes RE für den
bei leerem Behälter
Bei
der Trennschichtüberwachung wird vorzugsweise anhand der
Referenzwerte RE, RFa, RFb der für das Über- bzw.
Unterschreiten der zu überwachenden Lage der Trennschicht
T maßgebliche Grenzwert für den Messwert der zu
messenden Kapazität C ermittelt und in dem Messgerät
Weist das schwerere Füllgut A die geringere Dielektrizitätskonstante εr und damit auch den geringeren Referenzwert RFa auf, so bedeutet ein Überschreiten des Grenzwertes, dass die Trennschicht T sich unterhalb der durch die Einbauhöhe H vorgegebenen Lage befindet.If the heavier filling material A has the lower dielectric constant ε r and thus also the lower reference value RFa, exceeding the limit value means that the separating layer T is below the position predetermined by the installation height H.
Das
Messgerät
Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren in computergestützten Auswahl-, Auslegungs-, und/oder Bestellverfahren für Messgeräte für industrielle Anlagen, wie sie bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben worden sind, verwendet werden. Hierzu werden die einzelnen Verfahrensschritte in Software umgesetzt, die von einem Computer ausgeführt werden, zu dem der Anwender über eine menügesteuerte Benutzeroberfläche unmittelbar oder über das Internet Zugang hat. Entsprechende Systeme auf denen diese Verfahren ausführbar sind, sind in den in der Beschreibungseinleitung zitierten Dokumenten beschrieben und daher hier nicht erneut im Detail beschrieben.Especially Advantageously, the inventive method in computer-aided selection, design, and / or ordering procedures for measuring instruments for industrial plants, as already described in the introduction to the description are to be used. For this purpose, the individual process steps in Implemented software that is executed by a computer to the user via a menu driven user interface directly or via the Internet. Appropriate Systems on which these methods are executable are in the documents cited in the introduction to the description and therefore not described again in detail here.
Der Anwender gibt dem System seine Messaufgabe und die zugehörigen Randbedingungen über eine entsprechend ausgebildete Benutzeroberfläche vor. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dann, wie oben beschrieben, die für die Messaufgabe relevanten Referenzwerte R, z. B. RE und RF oder RE, RFa und RFb, bestimmt. Das System überprüft anhand dieser Referenzwerte R gemäß dem oben beschriebenen Verfahren, ob die Messaufgabe von einem kapazitiven Messgerät ausführbar ist. Das Ergebnis dieser Überprüfung wird dem Anwender über die Benutzeroberfläche mitgeteilt.Of the User gives the system its measuring task and the associated Boundary conditions via a correspondingly designed user interface in front. According to the invention Procedures are then, as described above, for the Measuring task relevant reference values R, z. B. RE and RF or RE, RFa and RFb, determined. The system checks against these reference values R according to the method described above, whether the measuring task can be carried out by a capacitive measuring device is. The result of this review will be the Informed users via the user interface.
Ist die Messaufgabe von einem kapazitiven Messgerät ausführbar, so kann der Anwender fortfahren, indem er sich über das rechnergestützte Auswahl-, Auslegungs- und/oder Bestellverfahren für Messgeräte für industrielle Anlagen, für die von ihm vorgegebene Messaufgabe anhand der durch die Messaufgabe vorgegebenen Randbedingungen ein für diese Messaufgabe optimal ausgelegtes kapazitives Messgerät aus der Vielzahl der erhältlichen Messgerätvarianten auswählen und anbieten lässt. Dies geschieht gemäß dem oben bereits beschriebenen Verfahren. Auch hierbei werden die einzelnen Verfahrensschritte in Software umgesetzt und von dem Computer bzw. dem System ausgeführt, zu dem der Anwender über die menügesteuerte Benutzeroberfläche unmittelbar oder über das Internet Zugang hat.If the measuring task can be performed by a capacitive measuring device, the user can continue by using the computer-aided selection, dimensioning and / or ordering method for measuring instruments for industrial installations, for the measuring task specified by him on the basis of the boundary conditions specified by the measuring task For this measuring task optimally designed capacitive measuring device can be selected and offered from the variety of available measuring device variants. This is done according to the method already described above. Again, the individual process steps are implemented in software and executed by the computer or the system to which the user via the menu-driven Benut surface directly or via the Internet.
Der
Anwender hat dann die Möglichkeit, das optimal für
seine Anwendung ausgelegte Messgerät über die
Benutzeroberfläche zu bestellen. Bestellt der Anwender,
so besteht die Möglichkeit, werkseitig vor der Auslieferung
des Messgeräts
Das Messgerät ist dann nach dessen Auslieferung sofort einsetzbar. Ein Abgleich Vorort ist nicht mehr erforderlich.The The measuring device can then be used immediately after delivery. An on-site reconciliation is no longer required.
Der
gesamte Vorgang der Überprüfung ob ein kapazitives
Messgerät für die Messaufgabe geeignet ist, der
Auswahl der am besten geeigneten Messgerätvariante, sowie
die Bestimmung der Referenzwerte für den Messgerätabgleich
erfolgt anhand des erfindungsgemäßen Verfahren
vollautomatisch und zuverlässig, ohne dass Anwender ein über
seine ihm ohnehin bekannte Anwendung hinaus gehendes Fachwissen
einbringen muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 10104165 A1 [0012] DE 10104165 A1 [0012]
- - DE 102006060441 [0012] - DE 102006060441 [0012]
- - DE 102006060919 [0012] - DE 102006060919 [0012]
- - DE 102004047413 A1 [0039] DE 102004047413 A1 [0039]
- - DE 10161069 A1 [0039] - DE 10161069 A1 [0039]
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008022370A DE102008022370A1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method for determining reference values for measured values of a capacitance to be measured with a capacitive measuring device |
PCT/EP2009/054767 WO2009135757A1 (en) | 2008-05-06 | 2009-04-22 | Method for determining reference values for measured values of a capacitance to be measured using a capacitive measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008022370A DE102008022370A1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method for determining reference values for measured values of a capacitance to be measured with a capacitive measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008022370A1 true DE102008022370A1 (en) | 2009-11-12 |
Family
ID=40833482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102008022370A Withdrawn DE102008022370A1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method for determining reference values for measured values of a capacitance to be measured with a capacitive measuring device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102008022370A1 (en) |
WO (1) | WO2009135757A1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10104165A1 (en) | 2001-01-30 | 2002-09-26 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Method for determining and displaying an optimized arrangement and assembly of a radiomatic measurement system |
DE10161069A1 (en) | 2001-12-12 | 2003-06-18 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Field device electronics with a sensor unit for capacitive level measurements in a container |
US20030115109A1 (en) * | 2001-12-18 | 2003-06-19 | Rogers Steven B. | Method for comparing and selecting process control apparatus |
DE102004047413A1 (en) | 2004-09-28 | 2006-03-30 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Production-side adjustment of a measuring device for capacitive level measurement and corresponding measuring device |
DE102006060441A1 (en) | 2006-12-19 | 2008-06-26 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Method for selecting, determining and / or designing at least one measuring device or measuring system |
DE102006060919A1 (en) | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Computer-aided method for online configuration and ordering of a device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4499766A (en) * | 1982-08-25 | 1985-02-19 | Berwind Corporation | Capacitance-type material level indicator |
DE19536199C2 (en) * | 1995-09-28 | 1997-11-06 | Endress Hauser Gmbh Co | Procedure for setting the switching point in a capacitive level switch |
-
2008
- 2008-05-06 DE DE102008022370A patent/DE102008022370A1/en not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-04-22 WO PCT/EP2009/054767 patent/WO2009135757A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10104165A1 (en) | 2001-01-30 | 2002-09-26 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Method for determining and displaying an optimized arrangement and assembly of a radiomatic measurement system |
DE10161069A1 (en) | 2001-12-12 | 2003-06-18 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Field device electronics with a sensor unit for capacitive level measurements in a container |
US20030115109A1 (en) * | 2001-12-18 | 2003-06-19 | Rogers Steven B. | Method for comparing and selecting process control apparatus |
DE102004047413A1 (en) | 2004-09-28 | 2006-03-30 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Production-side adjustment of a measuring device for capacitive level measurement and corresponding measuring device |
DE102006060441A1 (en) | 2006-12-19 | 2008-06-26 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Method for selecting, determining and / or designing at least one measuring device or measuring system |
DE102006060919A1 (en) | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Computer-aided method for online configuration and ordering of a device |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
ARNS,H.:Möglichkeiten und Stand der Entwicklung kapazitiver Methoden zur Füllstandmessung,in VDI-Berichte 231,Füllstand- Messtechnik,Tagung Düsseldorf, 1975,ISBN 3-18-090231-0 $S.85-86,1. Sp.,Abb.11-15,Gl.(14)$ * |
ARNS,H.:Möglichkeiten und Stand der Entwicklung kapazitiver Methoden zur Füllstandmessung,in VDI-Berichte 231,Füllstand- Messtechnik,Tagung Düsseldorf, 1975,ISBN 3-18-090231-0 S.85-86,1. Sp.,Abb.11-15,Gl.(14) VAN DE KAMP,WIM:Füllstandmesstechnik in Theorie und Praxis,8.Druck,Naarden, Endress + Hauser,19990,S.53-68,ISBN 90-8000503-2-6 S.53,Gl(7),S.56,Abb.3.12, 3.14,S.60-63,Abb.3.18,3.19,S.65-67 |
VAN DE KAMP,WIM:Füllstandmesstechnik in Theorie und Praxis,8.Druck,Naarden, Endress + Hauser,19990,S.53-68,ISBN 90-8000503-2-6 $S.53,Gl(7),S.56,Abb.3.12, 3.14,S.60-63,Abb.3.18,3.19,S.65-67$ * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009135757A1 (en) | 2009-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2962074B1 (en) | Method and apparatus for monitoring a predetermined filling level of a medium in a container | |
EP2400275B1 (en) | Contactless fill level measurement of liquids | |
EP2994725B1 (en) | Method and apparatus for monitoring of at least one specific property of a fluid medium for a level measurement | |
EP2668474B1 (en) | Device and method for capacitively measuring a fill level | |
DE2515065C2 (en) | Standing height measuring device for liquid containers | |
EP2344849B1 (en) | Apparatus for determining and/or monitoring a process variable for a medium | |
EP3152530B1 (en) | Method and device for monitoring the level of a medium in a container | |
DE202010017455U1 (en) | Device for the capacitive determination of a level of a liquid in a container | |
DE102013206398A1 (en) | Liquid level detection device | |
DE102010060465A1 (en) | Method for calibrating a conductivity cell | |
EP3293499B1 (en) | Method of operating a magnetic-inductive flow meter and magnetic-inductive flow meter | |
EP1947429B1 (en) | Method for operating a device for capacitative measurement and/or monitoring of a process variable | |
DE20221466U1 (en) | Measuring assembly comprises combination of dielectric sensor and temperature sensor to determine quality of frying oil | |
EP1677085A2 (en) | Capacitive level sensor | |
DE102016214387B4 (en) | Method for operating a capacitive level limit switch and capacitive level limit switches | |
DE102017115516A1 (en) | Capacitive level gauge | |
DE102007049526A1 (en) | Medium's i.e. dielectric fluid, process factor determining and/or monitoring device, has probe electrode arranged in such manner that electrode opens out on end surface of sensor unit, where end surface is provided in split-free manner | |
DE102008022370A1 (en) | Method for determining reference values for measured values of a capacitance to be measured with a capacitive measuring device | |
DE2521687C3 (en) | Measuring transducer for capacitive level measurement | |
DE102016223759B3 (en) | Arrangement and method for capacitive level determination | |
DE102015223868A1 (en) | Arrangement and method for capacitive level determination | |
DE102007002593A1 (en) | Measuring device for determining and/or monitoring process variable e.g. temperature, of medium e.g. liquid, has resistor line and electrode line consecutively aligned such that condenser is made by electrode line and resistor line | |
DE102007042500B4 (en) | Device for determining and/or monitoring a process variable | |
EP3665447B1 (en) | Device and method for capacitively measuring a fill level of a filling medium | |
DE102021130852B3 (en) | Identification of the wetting of NTC temperature measurement resistors in safety-related devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |