以局部不同的分辨率進(jìn)行的回波曲線確定的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種回波曲線的確定。本發(fā)明尤其涉及一種用于通過(guò)按照間距測(cè)量法工作的物位測(cè)量?jī)x來(lái)確定回波曲線的方法，所述物位測(cè)量?jī)x在確定物位期間對(duì)由其接收的測(cè)量信號(hào)執(zhí)行頻譜分析，并且涉及一種高分辨率的物位測(cè)量?jī)x、一種程序元件和一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明所基于的物位測(cè)量?jī)x按照間距測(cè)量法工作，其中對(duì)接收到的測(cè)量信號(hào)執(zhí)行頻譜分析。
[0003]在此，例如能夠?yàn)榘凑誇MCW原理(FMCW-FrequencyModulated Continuous Wave，調(diào)頻連續(xù)波)工作的物位測(cè)量?jī)x。其他合適的物位測(cè)量?jī)x按照SFCW原理(SFCW =SteppedFrequency Continuous Wave，步進(jìn)頻率連續(xù)波)或者其他的間距測(cè)量法工作，所述其他的間距測(cè)量法在信號(hào)評(píng)估的范圍中需要頻譜分析。
[0004]尤其考慮按照自由輻射雷達(dá)原理、引導(dǎo)微波原理、超聲測(cè)量法、或者也借助于激光束工作的物位測(cè)量?jī)x。這種物位測(cè)量?jī)x例如能夠連接到4mA至20mA的供電裝置上。
[0005]物位測(cè)量?jī)x朝向填充物料表面的方向放射發(fā)送信號(hào)。所述信號(hào)隨后由填充物料表面并且可能由容器底部、在不同的填充介質(zhì)之間的分離層或者由容器中的干擾部位反射，并且由物位測(cè)量?jī)x接收。
[0006]隨后，經(jīng)過(guò)反射的、被接收的發(fā)送信號(hào)(下面也稱作接收信號(hào)或者測(cè)量信號(hào))經(jīng)受信號(hào)處理，其中根據(jù)所述信號(hào)確定物位。
[0007]在所述信號(hào)處理期間，能夠?qū)νǔ椴畹慕邮招盘?hào)進(jìn)行掃描并且隨后能夠根據(jù)掃描值計(jì)算所謂的包絡(luò)曲線，下面也稱作回波曲線。隨后，能夠?qū)Πj(luò)曲線或者回波曲線進(jìn)一步進(jìn)行分析。
[0008]因此，例如可能的是，在回波曲線中標(biāo)記局部最大值(下面也稱作回波)并且將所述回波標(biāo)記成發(fā)送信號(hào)的在填充物料表面上反射的信號(hào)分量。在該情況下，所述回波在回波曲線中的位置因此對(duì)應(yīng)于容器中的填充物料表面的實(shí)際的、局部的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提出一種通過(guò)按照間距測(cè)量法工作的物位測(cè)量?jī)x進(jìn)行的包絡(luò)曲線計(jì)算，所述物位測(cè)量?jī)x在確定物位期間對(duì)由其接收的測(cè)量信號(hào)執(zhí)行頻譜分析，所述包絡(luò)曲線計(jì)算能夠以盡可能少的耗費(fèi)實(shí)現(xiàn)盡可能精確地確定物位。
[0010]該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求和下面的描述中得出。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種用于通過(guò)按照間距測(cè)量法工作的物位測(cè)量?jī)x確定回波曲線的方法，所述物位測(cè)量?jī)x在確定物位期間對(duì)由其接收的測(cè)量信號(hào)執(zhí)行頻譜分析。在該方法中，首先檢測(cè)測(cè)量信號(hào)，所述測(cè)量信號(hào)為由物位測(cè)量?jī)x發(fā)出并且至少在介質(zhì)的表面上(即尤其在填充物料表面上)反射的發(fā)送信號(hào)。隨后，將檢測(cè)到的發(fā)送信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)，所述中頻信號(hào)被在離散的時(shí)間點(diǎn)掃描。將通過(guò)掃描中頻信號(hào)獲得的掃描值必要時(shí)在數(shù)字化之后從時(shí)域變換成頻域。隨后，通過(guò)變換成頻域的掃描值，以第一分辨率形成回波曲線。隨后或者同時(shí)，以高于第一分辨率的第二分辨率進(jìn)行回波曲線的位于回波曲線的限定區(qū)域之內(nèi)的部段的計(jì)算。
[0012]換言之，回波曲線的不同部段以不同分辨率計(jì)算。以這種方式，可能的是，以較高的分辨率計(jì)算回波曲線的非常感興趣的部段。例如在此能夠?yàn)榘ㄌ畛湮锪匣夭ǖ膮^(qū)域。
[0013]也可能的是，以較高的分辨率計(jì)算回波曲線的多個(gè)部段，例如所有具有回波的部段。在此處要指出的是，回波曲線原則上能夠具有多個(gè)回波，然而其中僅一個(gè)回波歸因于發(fā)送信號(hào)在填充物料表面上的直接反射。其他的回波例如為歸因于多次反射、或者歸因于在容器內(nèi)部配件上、在容器底部上、在分離層或者干擾部位上的反射的回波。
[0014]例如，利用快速傅里葉變換(FFT)以第一分辨率從通過(guò)掃描獲得的掃描值來(lái)計(jì)算回波曲線，所述快速傅里葉變換將掃描值變換成頻域并且在頻域中計(jì)算回波曲線的采樣點(diǎn)。在此，快速傅里葉變換利用所有通過(guò)掃描獲得的掃描值，以便以較粗的第一分辨率計(jì)算回波曲線。
[0015]因此，如果根據(jù)所述回波曲線以第一分辨率確定回波曲線的例如為填充物料回波的感興趣的回波所處的部段，那么在回波曲線的該部段中以高于第一分辨率的第二分辨率計(jì)算回波曲線的其他的采樣點(diǎn)，更確切地說(shuō)利用離散傅里葉變換(DTFT)。在此，離散傅里葉變換也使用全部通過(guò)掃描獲得的掃描值。
[0016]在此，將“分辨率”在頻域中分別理解成相鄰的采樣點(diǎn)的距離。因此，在較低的第一分辨率中，該間距與在較高的第二分辨率中相比更大。
[0017]換言之，即回波曲線的第一分辨率的采樣點(diǎn)利用快速傅里葉變換從通過(guò)掃描獲得的掃描值中計(jì)算，此后回波曲線的在回波曲線的第二分辨率的部段中的其他采樣點(diǎn)利用離散傅里葉變換也從上述掃描值中計(jì)算。
[0018]不需要所謂的“補(bǔ)零”。通過(guò)(隨后)應(yīng)用離散傅里葉變換，能夠(補(bǔ)充)計(jì)算回波曲線的任意多個(gè)附加的采樣點(diǎn)。也能夠提出:利用離散傅里葉變換(DTFT)計(jì)算回波曲線的各個(gè)附加的中間值。所述中間值不必是等距的。由此，計(jì)算耗費(fèi)能夠減少。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，回波曲線中的應(yīng)以較高的分辨率計(jì)算回波曲線部段的區(qū)域能夠由物位測(cè)量?jī)x自動(dòng)地標(biāo)記和規(guī)定。因此，物位測(cè)量?jī)x能夠通過(guò)分析首先粗略分辨的回波曲線來(lái)規(guī)定局部最大值所處的位置并且選擇所述最大值中的一個(gè)或者多個(gè)最大值，以便圍繞所述最大值以較高的分辨率計(jì)算回波曲線的部段。該部段的長(zhǎng)度同樣也能夠自動(dòng)地確定。
[0020]也能夠提出，用戶能夠自己規(guī)定回波曲線中的應(yīng)以較高的分辨率計(jì)算的部段所處的限定的區(qū)域。尤其能夠提出，用戶規(guī)定應(yīng)以較高的分辨率計(jì)算回波曲線的多少部段。例如能夠提出，用戶預(yù)定其僅對(duì)物位回波和容器底部的回波感興趣。因此，將這兩個(gè)回波在粗略分辨的回波曲線中標(biāo)記，并且然后在下述步驟中，將兩個(gè)回波所處的兩個(gè)回波曲線部段以高分辨率計(jì)算。
[0021]例如能夠借助物位測(cè)量?jī)x的數(shù)字信號(hào)處理器的支持來(lái)計(jì)算粗略分辨的回波曲線。能夠以非常精細(xì)掃描的分辨率計(jì)算回波曲線的在回波曲線的限定區(qū)域之內(nèi)的部段。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，發(fā)送信號(hào)為調(diào)頻信號(hào)、電磁信號(hào)或者光信號(hào)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，物位測(cè)量?jī)x按照FMCW原理工作。所述物位測(cè)量?jī)x也能夠構(gòu)成為按照SFCW原理工作。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，利用離散傅里葉變換(Discrete Time FourierTransformat1n, DTFT)以提高的第二分辨率來(lái)計(jì)算回波曲線的位于回波曲線的限定區(qū)域之內(nèi)的部段。
[0025]用于時(shí)間離散信號(hào)的傅里葉變換(DTFT)將暫時(shí)的、時(shí)間離散的信號(hào)映射到(理論上)連續(xù)的頻譜上。因此，計(jì)算規(guī)則允許利用中頻信號(hào)的通過(guò)掃描獲得的采樣點(diǎn)在連續(xù)的頻譜中確定任意可預(yù)設(shè)的頻率的值。因此，通過(guò)重復(fù)地實(shí)施計(jì)算規(guī)則，能夠確定頻域中的多個(gè)采樣點(diǎn)，所述多個(gè)采樣點(diǎn)相對(duì)于相鄰采樣點(diǎn)尤其也具有任意小的頻率差。以該方式，在頻域中能夠以非常精細(xì)的分辨率確定回波曲線部段。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，回波曲線的位于限定區(qū)域之內(nèi)的部段的計(jì)算通過(guò)計(jì)算回波曲線在該限定區(qū)域中的其他采樣點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。
[0027]所述其他采樣點(diǎn)相對(duì)于其相鄰的采樣點(diǎn)例如分別具有預(yù)設(shè)的頻率間距Δ?.。也能夠提出，采樣點(diǎn)相互間的頻率間距沿該部段變化，例如在該部段的中部與在其邊緣區(qū)域相比更小。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，回波曲線的限定區(qū)域相應(yīng)于與介質(zhì)的表面相對(duì)應(yīng)的回波的位置，尤其是物位回波，所述物位回波相應(yīng)于填充物料表面的位置。