本發明涉及一種用于測量到對象的距離的裝置，包括用于發出電磁的測量信號的至少兩個自由放射的發送單元、用于接收在對象處反射的反射信號的至少一個接收單元以及至少一個評估單元，其中所述至少一個接收單元將接收的反射信號傳遞到至少一個評估單元處，發送單元和所述至少一個接收單元布置在測量環境之內并且發送單元和所述至少一個接收單元具有至少一個共同的測量頻率范圍。

本發明尤其涉及測量發送單元或接收單元到在容器中的填料表面的距離。

背景技術：

原則上已知的是，基于在對象處反射的測量信號的行進時間(laufzeit，有時稱為傳播時間)確定到對象例如在容器中的填料的表面的距離。對此例如以脈沖形的雷達信號的形式的測量信號由發送單元在朝向對象的方向上發出并且在在對象處反射后由接收單元檢測。接收的信號緊接著為了評估傳遞到評估單元處。從測量信號的行進時間能夠確定發送單元到對象的距離。在填充水平測量的情況中能夠從發送單元到填料表面的間距確定在容器中的填充水平(füllstand，有時稱為填充高度)。發送單元經常同時設計為接收單元。

此外已知的是，在先前描述的方法中應用線性的頻率調制的雷達信號作為測量信號。為了評估接收的反射信號并且為了確定到對象的距離從當前的發送頻率和接收的頻率中確定頻率差。頻率差與對象的間距直接成比例。

為了提高運行和失效安全性在這種類型的裝置中存在至少一個另外的功能上等效的或相當的發送單元。通過使用至少兩個發送單元即使在一個發送單元失效時也能夠確保裝置的運行不中斷。如果發送單元同時設計為接收單元，使用至少兩個發送和接收單元(該至少兩個發送單元和接收單元分別單獨地確定到對象的距離)確保了特別高的失效安全性。

這種類型的裝置的發送單元和所述至少一個接收單元具有測量頻率范圍，發送單元和所述至少一個接收單元在該測量頻率范圍之內運行。也就是說，由發送單元發出的測量信號的頻率處于接收單元的靈敏度范圍之內。當反射信號的頻率處于接收單元的測量頻率范圍之內時，由接收單元接收的反射信號或由此推導的測量信號此后傳遞到評估單元處。處于儀器特定的測量頻率范圍之外的頻率例如通過相應的高通濾波器和/或低通濾波器濾出。

當提及發送單元和接收單元具有共同的測量頻率范圍時，那么意味著，發送單元和接收單元具有共同的頻率范圍，每個發送單元和每個接收單元在該頻率范圍中運行，也就是說發送單元在該頻率范圍中發射電磁的信號并且接收單元在該頻率范圍中接收電磁的射束作為有關的測量信號。特別優選地，發送單元和所述至少一個接收單元的測量頻率范圍是一致的。如果發送單元和接收單元具有一致的測量頻率范圍，當發送單元中的一個失效時，測量的質量維持。

此外這種類型的裝置的發送單元和接收單元布置在測量環境之內。當接收單元至少部分地從每個發送單元接收測量信號或反射信號時則剛好是這樣的情況。如果存在多于一個接收單元，當每個接收單元從至少兩個發送單元接收測量信號或反射信號尤其從每個發送單元接收測量信號或反射信號時，發送和接收單元則剛好布置在測量環境之內。此外在本發明的范圍內只有當距離測量涉及同樣的對象時，多個發送單元或接收單元也才布置在測量環境之內。因為附加地存在的發送和接收單元通過以下方式改善了裝置的功能上的安全性，即當一個發送單元失效時附加地存在的發送和接收單元維持裝置的運行。在該情況中附加地存在的發送單元代替失效的發送單元。如果發送單元同時設計為接收單元，附加地存在的發送和接收單元代替失效的發送和接收單元。

例如發送單元和所述至少一個接收單元布置在相同的容器中，其中到填料的表面的間距被測量。

然而如果多個發送和接收單元同時在測量頻率范圍之內運行，能夠導致發送單元或接收單元彼此影響，這在測量的距離的測量誤差中反映。

技術實現要素：

以此為出發點本發明的任務在于，給出一種用于測量到對象的距離的裝置，該裝置具有特別高的運行安全性以及特別高的可靠性。

該任務根據本發明通過以下方式解決，即發送單元的運行互相協調，從而由發送單元發出的測量信號或由測量信號產生的反射信號可彼此區分并且可通過接收單元或通過與接收單元處于連接的評估單元不依賴于發送單元的布置實現每個測量信號或反射信號分別與發送單元的明確的關聯。

為了避免測量誤差(該測量誤差由以下方式產生，即由接收單元接收的測量信號或反射信號不能明確地關聯于發送單元中的一個)發出的測量信號可彼此區分，更確切地說不依賴于發送單元的布置。如果兩個測量信號能夠僅僅由于其空間上的傳播明確地關聯于發送單元，這兩個測量信號在根據本發明的意義中不是可區分的。

最終根據本發明的裝置因此具有這樣的優點，即能夠通過使用至少兩個發送單元確保特別高的運行安全性，其中保證了發送單元在至少兩個發送單元同時運行的情況中無干擾地工作。

根據第一優選的設計方案裝置包括用于測量在容器中的填充水平的填充水平測量儀器。相應的填充水平測量借助于根據本發明的裝置特別可靠地并且在滿足特別高的安全性要求的情況下發生。

根據另一優選的設計方案每個發送單元同時是接收單元。該設計方案在下面通過以下方式說明，即發送單元和接收單元是一致的。根據本發明的裝置的相應的設計方案具有這樣的優點，即裝置特別簡單地設計。

優選地測量信號是脈沖形的或頻率調制的雷達信號。

根據本發明的裝置能夠通過以下方式進一步改善，即發送單元的運行如此協調，即使得在一個時間點分別僅僅唯一的發送單元是起作用的。優選地發送單元在對象的方向上交替地發出測量信號。如果測量信號由接收單元接收，該測量信號可通過以下方式明確地關聯于各個發送單元，即該測量信號時間上錯開地被接收。如果發送單元同時設計為接收單元，特別優選的是，每個接收單元分別同時地連同一致的發送單元是起作用的。由此保證了，接收單元不接收與其不一致的發送單元的測量信號。此外該設計方案具有這樣的優點，即每個發送單元能夠在完整的測量帶寬上運行，由此提供了特別高的分辨率。

為了實現發送單元的間歇性的運行實現了上一級的控制器。控制器通過通訊連接與每個發送單元連接。

在根據本發明的裝置的一種設計方案中上一級的控制器在一個發送單元中實現，從而足夠的是，其他發送單元與上一級的控制器在其中實現的該發送單元處于通訊連接中。到具有上一級的控制器的發送單的通訊連接在一個設計方案中實現成星形的，在備選的設計方案中該通訊連接實現為環。共同的是這樣的方案，即通過每個發送單元的傳輸的數據以利用信號的方式指示出該發送單元是否是起作用的。

根據一種優選的設計方案存在通訊線纜，該通訊線纜將發送單元彼此連接，其中發送單元能夠通過通訊線纜交換數據尤其同步信號。發送單元的運行的協調能夠因此通過通訊線纜發生。根據該設計方案確保了發送單元的特別簡單且安全的通訊。通訊線纜能夠是總線布線系統(busverkabelssystem)的一部分或將發送單元直接地彼此連接。

備選地在發送單元之間能夠存在無線的接口，其中發送單元能夠通過無線的接口交換數據尤其同步信號。優選地發送單元的運行的協調能夠通過無線的接口發生。如此設計的裝置具有這樣的優點，即使得該裝置特別地簡單地設計。特別地優選地存在無線的通訊接口。當裝置具有至少三個或更多發送單元時，應用無線的接口是尤其有利的。

如果發送單元同時設計為接收單元并且發送單元的運行如此協調，即使得在一個時間點分別僅僅唯一的發送和接收單元是起作用的，此外特別地優選的是，在規則的或不規則的時間間隔中除了從屬的發送單元僅僅一個接收單元是起作用的。如果當從屬的發送單元是不起作用的時起作用的接收單元測量反射信號，這樣這是對另外的發送和接收單元的故障的提示。根據該設計方案能夠因此確保特別可靠的運行。

這樣的故障能夠例如由以下方式產生，即用于時間測量的布置在發送和接收單元中的元件(例如振蕩石英)能夠具有不同的精確性或隨著時間進展漂移。

同樣優選的是，發送單元在其上運行的測量頻率范圍具有至少兩個測量子帶，并且發送單元的運行如此協調，即使得發送單元利用布置在不同的測量子帶中的頻率運行。如果僅僅存在一個接收單元，這樣該接收單元根據先前描述的設計方案如此設計，即使得該接收單元接收在至少兩個測量子帶的頻率中的信號并且將該信號或由此推導的數值傳遞到評估單元處。根據相應的頻率測量信號能夠明確地關聯于發送單元。如果發送單元同時設計為接收單元，優選的是，接收單元僅僅接收和傳遞處于與該接收單元一致的發送單元相關聯的測量子帶中的頻率。

先前描述的設計方案具有這樣的優點，即發送單元能夠同時運行，由此能夠提供特別高的測量率。當至少兩個測量子帶不具有共同的頻率時，這尤其適用。

根據另一優選的設計方案用于每個測量子帶的裝置具有專用的校準器(kalibriersatz)。

同樣有利的是，測量信號或反射信號可通過以下方式區分，即該測量信號或反射信號不僅時間上錯開地發出，而且具有可關聯于不同的測量子帶的頻率。根據該設計方案能夠實現測量信號或反射信號與發送單元的特別地可靠的關聯。

此外有利的是，每個發送單元同時是接收單元并且測量頻率范圍具有至少一個通訊子帶，其中每個發送單元和每個接收單元至少在至少一個通訊子帶中運行。通過發出和接收帶有處于通訊子帶之內的頻率的測量信號，發送單元能夠關于其運行通知其余的接收單元，其中能夠省略在發送單元之間的另外的連接(例如以線纜連接或無線的連接的形式)。該設計方案尤其在以下情況中是有利的，即當測量信號或反射信號的區分通過發出的測量信號的時間上的錯開發生時。

備選地發送單元彼此的通訊的不同的類型也能夠彼此組合。如果頻率帶(發送單元在該頻率帶中運行)同時具有至少兩個測量子帶，有利的是，通訊子帶和測量子帶不具有共同的頻率。

附圖說明

詳細地現在存在設計用于測量到對象的距離的根據本發明的裝置的大量可能性。對此不僅參考排在獨立權利要求后面的權利要求而且參考下文結合圖紙對優選的實施例進行的描述。在圖紙中

圖1示出了根據本發明的裝置的第一實施例，

圖2示出了根據本發明的裝置的第二實施例，并且

圖3示出了頻率帶劃分成測量子帶和通訊子帶的示例性的示圖。

參考符號列表

1用于測量到對象的距離的裝置

2發送單元

3發送單元

4測量信號

5測量信號

6接收單元

7接收單元

8反射信號

9反射信號

10評估單元

11評估單元

12容器

13測量信號

14通訊線纜

15發送單元

16接收單元

17評估單元

18測量信號

19反射信號

20對象

21測量頻率范圍

22測量子帶

23測量子帶

24通訊帶。

具體實施方式

在圖1中呈現了用于測量到在容器12中的填料表面的距離的根據本發明的裝置1的第一實施例。裝置1包括用于發出電磁的測量信號4,5(以頻率調制的雷達信號的形式)的兩個自由放射的發送單元2,3，用于接收在填料表面處反射的反射信號8,9的兩個接收單元6,7，其中每個發送單元2,3設計為接收單元6,7并且其中每個接收單元6,7至少部分地也接收與其不一致的發送單元2,3的反射，這當前例如通過接收反射信號13呈現。此外裝置1包括兩個評估單元10,11，這兩個評估單元10,11從接收的反射信號10,11的行進時間和在接收的反射信號8,9和發出的測量信號4,5之間的頻率差確定到填料表面的距離。

此外發送單元2,3以及因此接收單元10,11也布置在測量環境之內。在呈現的實施例中發送單元2,3和接收單元10,11布置在同樣的容器12內部并且測量到同樣的填料表面的間距。此外發送單元2,3和接收單元6,7具有一致的測量頻率范圍。為了避免發送單元2,3和接收單元10,11的相互的影響(該影響通過以下方式引起，即接收單元10,11接收與其不一致的發送單元2,3的反射信號13)，發送單元2,3的運行互相協調。測量信號4,5可彼此區分并且可不依賴于發送單元的布置實現每個測量信號與發送單元2,3的明確的關聯。

發送單元2,3彼此的通訊以及就此而言發送單元2,3的運行的協調通過通訊線纜14發生，該通訊線纜14將發送單元2,3彼此連接。在呈現的實施例中發送單元2,3的運行如此互相協調，即使得發送單元2,3在測量頻率范圍的不同的測量子帶的頻率上運行。就此而言測量信號4,5在其頻率方面不同。接收單元6,7如此設計，即使得該接收單元6,7僅僅接收由與相應的接收單元一致的發送單元2,3發出的頻率并且將該頻率傳遞到評估單元10,11處。發送單元和接收單元6,7的相互的影響由此被排除。

根據另一實施例在先前描述的布置中放棄通訊線纜14。

就此而言在圖1中呈現的實施例提供了裝置1，該裝置1首先通過使用多個發送和接收單元6,7具有特別高的測量精確性和特別高的運行安全性，其中能夠確保發送單元6,7無干擾地工作。

圖2示出了根據本發明的裝置1的第二實施例。呈現的裝置1具有同時設計為接收單元6,7,16的三個自由放射的發送單元2,3,15，以及三個評估單元10,11,17。發送單元2,3,15如此設計并且布置，即使得該發送單元2,3,15分別在對象20的方向上發送以脈沖形的雷達信號的形式的電磁的測量信號4,5,18，該對象20到發送單元2,3,15的間距被確定，該測量信號4,5,18在在對象20處反射后由相應的接收單元6,7,16接收并且傳遞到評估單元10,11,17處。接收單元6,7如此設計并且布置，即使得該接收單元6,7至少部分地接收所有的發送單元2,3,15的測量信號或反射信號。這以例如通過測量信號13的走向呈現的方式示出。此外發送和接收單元6,7具有一致的測量頻率范圍。為了避免發送和接收單元6,7,16的相互的影響，發送單元2,3,15的運行當前互相協調，從而可實現每個測量信號或反射信號8,9,19與發送單元2,3,15中的一個的明確的關聯。當前發送單元2,3,15通過無線的接口彼此通訊，通過該無線的接口結果是也發生發送單元2,3,15的運行的協調。

在呈現的實施例中各個發送單元2,3,15的運行的協調如此發生，即使得在一個時間點分別僅僅唯一的發送單元2,3,15是起作用的。當與相應的接收單元6,7,16一致的發送單元2,3,15是起作用的時，那么相應的接收單元6,7,16同時剛好是起作用的。結果是保證了，接收單元6,7,16不記錄由與該接收單元不一致的其他的發送單元2,3,15發出的測量信號13。

最終在圖2中呈現的實施例也提供了用于測量到對象20的距離的裝置1，該裝置1通過使用三個發送單元2,3,15和三個接收單元6,7,16具有特別高的測量精確性和運行安全性，其中能夠確保發送和接收單元的無干擾的運行。

在圖3中例如在線圖中呈現了測量頻率范圍的劃分，發送和接收單元在該測量頻率范圍的頻率上運行。在線圖的x軸上繪出頻率f。范圍21相應于測量頻率范圍。該范圍劃分成兩個測量子帶22,23，這兩個測量子帶22,23分別關聯于發送單元2,3,15。此外呈現的測量頻率范圍具有通訊子帶24，該通訊子帶24的頻率由所有的發送單元和接收單元6,7,16發出或接收。在裝置1的運行中通過發出和接收在通訊子帶24內部的頻率接收器6,7,16能夠單獨在信號層(signalebene)上被通知發送單元2,3,15是起作用的。