填充高度測量的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定在容器中的液體的填充高度的裝置和方法，該裝置帶有至少一個發(fā)送和/或接收聲的信號的元件。
【背景技術(shù)】
[0002]這樣的裝置例如應(yīng)用在廢水提升設(shè)施中。提升設(shè)施引出在倒流層(Ruckstauebene)下面積聚的廢水以防倒流(riickstausicher)。其使用于輸送積聚在住宅樓的地下室中的含有糞便的廢水。
[0003]在傳統(tǒng)的提升設(shè)施中借助于浮控開關(guān)進行填充高度測量和調(diào)節(jié)。在此使用利用運動的機械的構(gòu)件的測量方法。機械的構(gòu)件相對是易受如出現(xiàn)在提升設(shè)施的廢水中的污染物影響。
[0004]文件DE 10 2007 008 692 Al說明了一種提升設(shè)施的容器，在其中在不同的容器高度中在壁部的外側(cè)處安裝用于檢測液體高度的傳感器。該測量設(shè)備牢固地與容器連接。因此排除了這種裝置靈活地使用于許多容器。在這種系統(tǒng)中傳感器的較大數(shù)量是不利的。
[0005]在文件DE 199 13 530 Al中說明了一種帶有由塑料制成的收集容器的提升設(shè)施。液體以不規(guī)律的間隔流向收集容器。通過泵將液體從容器輸送到管道網(wǎng)中。為了測量在容器中的液體高度使用布置在容器的上側(cè)處的元件。元件發(fā)出雷達波，其由液體的表面反射。反射的波繼而由元件接收。從波的行進時間中確定填充高度。泵取決于填充高度接通或者切斷。用于利用雷達波進行填充高度探測的方法是昂貴的。
[0006]此外已知這樣的用于填充高度測量的裝置，即在其中發(fā)送超聲信號的元件安裝在容器的上側(cè)處。聲的信號由液體表面反射并且由元件檢測。超聲填充高度測量為不接觸的方法，其根據(jù)行進時間原理工作。在此由于反射超聲波的懸浮的泡沫也存在錯誤測量液體高度的危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是，說明一種用于填充高度測量的裝置，其針對污染物是不敏感的并且即使在泡沫形成的情況下也提供可靠的測量值。此外該裝置應(yīng)該可便宜地制造并且通過可靠性和長的使用壽命而突出。
[0008]該目的根據(jù)本發(fā)明通過以下方式解決，即聲的信號沿著固體的表面?zhèn)鞑?，該固體這樣布置，即使得固體的表面的至少一部分可由液體濕潤并且固體在不同的容器高度中具有反射聲的信號的區(qū)域。
[0009]根據(jù)本發(fā)明使用聲的表面波(縮寫為AOW(英語SAW為surface acoustic waves表面聲波))以用于確定填充高度。在此聲的信號在固體的表面上傳播。
[0010]固體如有可能可由復(fù)合材料制成。然而優(yōu)選地固體由唯一的材料形成，其中證明為尤其有利的是，使用由金屬制成的固體。
[0011]固體可具有不同的幾何的形狀，例如方形的或柱形的。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案為空心體，其中尤其空心柱體(也就是說管)證明為有利的。
[0012]在本發(fā)明的一種方案中，空心體利用底部封閉。因此防止液體侵入到空心體中。產(chǎn)生和/或檢測聲的表面波的元件安裝在內(nèi)側(cè)上。因此聲的信號在管的內(nèi)部的、干燥的表面上傳播并且由這樣的區(qū)域反射，即管在其內(nèi)側(cè)上具有該區(qū)域。測量管浸入到液體中，其中僅僅外側(cè)濕潤。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在液位下面強烈地減弱聲的表面波，盡管其在管的干燥的內(nèi)側(cè)上傳播。對此前提是，管的壁厚不是太大。
[0013]根據(jù)本發(fā)明這樣布置固體，即使得表面的至少一部分可由液體濕潤。在此可為固體的表面(A0W在該表面上傳播)和/或是與該表面相對的另一表面。
[0014]固體具有反射表面波的區(qū)域。為此固體具有合適的(尤其尖棱角的)幾何形狀變化。優(yōu)選地該區(qū)域為引入到表面中的凹陷部。在此特別是稍長的凹陷部為適合的，其近似水平地伸延。在一種尤其有利的方案中凹口被銑削和/或沖壓到表面中，其中尤其切口證明為有利的。也可將槽口作為凹陷部引入到固體中。區(qū)域可同樣構(gòu)造為固體表面的隆起部。
[0015]原則上也可實現(xiàn)，固體由一塊容器壁形成。然而當固體構(gòu)造為布置在容器中的獨立的構(gòu)件時證明為尤其有利的。固體至少部分地浸入到液體中并且在不同的容器高度中具有起反射作用的區(qū)域。就固體的沒有浸入到液體中的部分而言，聲的信號在切口處不減弱地反射。反射的信號由檢測器探測，檢測器或者由產(chǎn)生AOW的相同的元件形成或者構(gòu)造為獨立的元件。
[0016]就固體的浸入到液體中的部分而言，聲的信號通過液體強烈地減弱。在此也稱為信號的“脫耦”。因此由在液位下面的區(qū)域反射的信號強烈地衰落。
[0017]由單元分析或者評估反射的信號。該單元這樣裝備，即其從反射的信號的波形圖中獲取填充高度。關(guān)于波形圖理解為取決于行進時間探測所有反射的聲的信號的強度。由在容器底部附近中的反射部位反射的聲的信號相比于較上方的聲的信號具有更長的行進時間。在區(qū)域處反射的聲的信號也稱為回聲。
[0018]在液體高度下面回聲強烈地衰落。借助于與例如利用完全地空的容器實施的參照測量進行比較，單元可獲取填充高度，因為在液位之下的反射區(qū)域的信號相對參照值強烈地衰落。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的方法中實施下面的步驟。
[0020]-產(chǎn)生聲的信號，
-沿著固體表面?zhèn)鞑ヂ暤男盘枺?br> -在固體的區(qū)域處至少部分地反射信號，該區(qū)域布置在不同的容器高度上，
-檢測反射的信號，
-獲取反射的信號的行進時間，
-獲取反射的信號的信號強度，
-與參照值比較，
-確定填充高度。
[0021 ] 在此為在有規(guī)律的時間間隔中重復(fù)地經(jīng)歷的流程。
[0022]優(yōu)選地固體具有縱向延伸并且垂直地布置在容器中。反射區(qū)域的位置也是對于評估的質(zhì)量起決定作用的。反射區(qū)域可在聲的信號的傳播方向上布置成一上一下互相平行。然而反射的信號在這樣的布置中重疊。波形圖的評估由此變得更困難。在本發(fā)明一種尤其有利的實施方案中起反射作用的區(qū)域關(guān)于聲的信號的傳播方向布置成側(cè)向上互相偏移。由此降低反射的信號的重疊。反射的信號的至少一部分到達檢測器，而沒有出現(xiàn)多次反射。由此獲得波形圖，在其中可良好地區(qū)別單個的回聲。
[0023]用于產(chǎn)生聲的表面波的元件優(yōu)選地包括壓電的基層，在該基層上施加梳形電極(Kammelektrode)作為發(fā)送器。這形成交叉指形轉(zhuǎn)換器(IDT = interdigital transducer叉指式轉(zhuǎn)換器)、所謂的發(fā)送器交叉指形轉(zhuǎn)換器(Sender IDT發(fā)送器叉指式轉(zhuǎn)換器)，其在壓電的基層上產(chǎn)生表面波。
[0024]這樣選擇激勵頻率，即優(yōu)選地產(chǎn)生拉姆波或在拉姆波(Lamb-welle)和瑞利波之間(Rayleigh-Wellen)的過渡區(qū)域中的表面波。
[0025]在本發(fā)明的一種方案中元件布置在固體的表面上。為此壓電的基層傳聲地與固體連接。這可通過粘合劑完成。表面波從壓電的基層傳輸?shù)焦腆w上并且在固體表面上傳播。
[0026]回聲由用作為檢測器的元件探測。該檢測器同樣包括帶有梳形電極的壓電的基層。檢測器起作用為接收器交叉指形轉(zhuǎn)換器(Empf^nger-1DT)并且接收的聲的表面波轉(zhuǎn)換成電的信號。在本發(fā)明的一種方案中檢測器同樣直接地固定在固體上，例如借助于粘合劑。
[0027]在本發(fā)明一種備選的實施方案中至少一個元件布置在頭部件(Kopfteil)的表面上。該頭部件可與固體聲耦合。耦合可通過涂有油的或涂有粘合劑的磨削承座(Schlifffassung)實現(xiàn)。頭部件在此可聯(lián)接在不同的固體處。所以例如多個帶有不同的長度的測量管可以與頭部件耦合，從而僅僅一次發(fā)送或者接收電子設(shè)備是必需的。因此利用頭部件可實現(xiàn)不同的測量長度。在一種尤其有利的方案中，單元裝備成通過回聲的波形圖以條碼的形式識別出聯(lián)接的測量管的類型。
[0028]代替分離的AOW發(fā)送器和接收器也可使用共同的電聲的轉(zhuǎn)換器，其在多路的運行(Multiplex-Betrieb)中交替