Die Erfindung betrifft ein Füllstandsmessgerät, dessen Funktionsfähigkeit überprüfbar ist. In der Automatisierungstechnik, insbesondere zur Prozessautomatisierung werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung diverser Messgrößen dienen. Bei der zu bestimmenden Messgröße kann es sich beispielsweise um einen Füllstand, einen Durchfluss, einen Druck, die Temperatur, den pH-Wert, das Redoxpotential, eine Leitfähigkeit oder den Dielektrizitätswert eines Mediums in einer Prozessanlage handeln. Zur Erfassung der entsprechenden Messwerte umfassen die Feldgeräte jeweils geeignete Sensoren bzw. basieren auf geeigneten Messprinzipien. Eine Vielzahl verschiedener Feldgeräte-Typen wird von der Firmen-Gruppe Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. Zur Füllstandsmessung von Füllgütern in Behältern haben sich Radar-basierte

Messverfahren etabliert, da sie robust und wartungsarm sind. Ein zentraler Vorteil Radar basierter Messverfahren besteht in der Fähigkeit, den Füllstand quasi kontinuierlich messen zu können. Im Kontext dieser Patentanmeldung beziehen sich die Begriffe „Radar“ bzw. „Hochfrequenz“ auf Radar-Signale mit Frequenzen zwischen 0.03 GHz und 300 GHz. Übliche Frequenzbänder, bei denen Füllstandsmessung durchgeführt wird, liegen bei 2 GHz, 26 GHz, 79 GHz, oder 120 GHz. Die beiden gängigen Messprinzipien bilden hierbei das Pulslaufzeit-Prinzip (auch unter dem Begriff „Pulsradar“ bekannt) sowie das FMCW-Prinzip („Frequency Modulated Continuous Wave‘). Im Falle des Pulslaufzeit-Verfahrens werden mittels einer Hochfrequenz-Quelle

Hochfrequenz-Signale pulsweise mit einer definierten Taktrate in Richtung des Füllguts ausgesandt. Darauf basierend wird die Laufzeit bis zum Eintreffen der an der Füllgut- Oberfläche reflektierten Hochfrequenz-Pulse gemessen, indem ein entsprechendes Empfangs-Signal empfangen wird. Damit anhand des hochfrequenten Empfangs-Signals die Laufzeit bzw. der Abstand zum Füllgut schaltungstechnisch einfacher ermittelt werden kann, wird anhand der Empfangs-Signale wiederum ein zeitgedehntes Auswertungs- Signal erstellt. Dabei wird das Auswertungs-Signal aufgrund der hohen Pulsfrequenz durch Unterabtastung des Empfangs-Signals erstellt. Die Unterabtastung erfolgt in einem Empfänger durch Samplen der empfangenen Hochfrequenz-Pulse mit entsprechenden erzeugten Abtastpulsen, wobei deren Abtastrate im Promille-Bereich von der Taktrate der ausgesendeten Hochfrequenz-Pulse abweicht. Damit die entsprechende Soll-Abweichung zwischen der Abtastrate und der Taktrate eingehalten wird, wird die Abtastrate durch einen Regelkreis in Abhängigkeit der gemessenen Ist-Abweichung nachgeregelt. Insgesamt bildet das Auswertungs-Signal somit die Signalamplitude des Empfangs- Signals bzw. der reflektierten Hochfrequenz-Pulse zeitgedehnt ab. Hierbei spiegelt das Auswertungs-Signal die Signalamplitude des Empfangs-Signals in Abhängigkeit des Messgeräte-Abstandes zum Füllgut wider.

Im Gegensatz zum Pulslaufzeit-Verfahren beruht FMCW darauf, dass die Hochfrequenz- Quelle das Hochfrequenz-Signal kontinuierlich, jedoch mit modulierter Frequenz aussendet. Dabei liegt die Frequenz des auszusendenden Hochfrequenz- Signals in einem festgelegten Frequenzband im Bereich einer standarisierten Mittenfrequenz. Die zeitliche Änderung der Frequenz ist bei FMCW standardmäßig linear und weist eine Sägezahn- beziehungsweise Dreiecks-Form auf. Eine Sinus-förmige Änderung kann prinzipiell jedoch auch umgesetzt werden. Dabei wird der Abstand zum Füllgut bzw. der Füllstand bei Implementierung des FMCW-Verfahrens auf Basis der instantanen Frequenzdifferenz zwischen dem aktuellen Empfangs-Signal und dem momentan ausgesendeten Hochfrequenz-Signal bestimmt, indem der Empfänger durch Mischen der entsprechenden elektrischen HF-Signale das wiederum zeitgedehnte Auswertungs-Signal generiert. Dabei kann der Abstand anhand der Frequenz des Auswertungs-Signals ermittelt werden, da sich die Frequenz des Auswertungs-Signals prinzipbedingt proportional zum Abstand ändert.

Auf Basis des Pulslaufzeit-Verfahrens sowie auf Basis des FMCW-Verfahrens können Füllstandsmessgeräte mit vergleichsweise geringem schaltungstechnischem Aufwand und einer hohen Füllstands-Auflösung im Sub-Millimeterbereich realisiert werden. Näher beschrieben wird werden Radar-basierte Messprinzipien beispielsweise in „Radar Level Detection, Peter Devine, 2000‘. Neben frei abstrahlender Radar-Messung, bei der die Hochfrequenz-Signale über eine Antenne ausgesendet bzw. empfangen werden, existiert zudem die Variante des geführten Radars. Hierbei dient anstelle der Antenne als Übertragungs-Einheit eine elektrisch leitfähige Messsonde (bspw. ein Koaxial-Kabel oder einen Metallstab), die zur Führung der Hochfrequenz-Signale in den Behälter hinuntergelassen ist. Analog zu frei abstrahlendem Radar wird das Hochfrequenz-Signal in der Messsonde auf Höhe der Füllgutoberfläche reflektiert und entlang der Messsonde gen Füllstandsmessgerät zurückgeleitet. Bekannt ist diese Variante der Radar-basierten Füllstandsmessung auch unter dem Begriff „TDR“ („Time Domain Reflectometry“). Vorteilhaft an dieser Variante ist, dass aufgrund der geführten Signalabstrahlung weniger Leistung zum Betrieb des Füllstandsmessgerätes erforderlich ist. Analog zu frei abstrahlenden Radargeräten nach dem Pulslaufzeit- oder FMCW-Prinzip wird auch bei Implementierung des TDR-Prinzips ein Auswertungs-Signal zur Ermittlung des Füllstandes erstellt.

Unabhängig vom implementierten Messprinzip wird für sicherheitsrelevante Füllstandsmessgeräte gefordert, die verschiedenen funktionalen Einheiten des Gerätes so überwachen zu können, dass eine etwaige Fehlfunktion jeder Einheit mit ausreichender Sicherheit detektiert werden kann. Definiert sind entsprechende Sicherheitsvorgaben beispielswiese als „Safety Integrity Level x (SILx)“ gemäß der Normenreihe IEC61508. Sofern das Füllstandsmessgerät solche Sicherheitsvorgaben nicht oder nur teilweise einhalten kann, gilt es als unsicher und darf, wenn überhaupt, nur mit entsprechend kürzeren Prüfzyklen betrieben werden. Solche Prüfzyklen sind im laufenden Produktionsprozess jedoch aufwändig und dementsprechend unerwünscht. Bezüglich der Hochfrequenz-Einheit, welche die Hochfrequenz-Quelle und den Empfänger umfasst, ist die Überprüfbarkeit der korrekten Funktion jedoch schwierig, weil Ausfälle im Analogbereich oft nicht eindeutig als Defekt erkannt werden können. Dies betrifft beispielsweise schleichende Veränderungen, die sich auf die Messgenauigkeit auswirken und somit sicherheitsrelevant sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Füllstandsmessgerät bereitzustellen, welches die Funktionsfähigkeit seiner Hochfrequenz-Einheit überprüfen kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Füllstandsmessgerät zur Messung eines Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter, das gemäß eines Radarbasierten Messprinzips arbeitet und zumindest folgende Einheiten umfasst: - Eine Übertragungs-Einheit, mittels welcher Hochfrequenz-Signale gen Füllgut sendbar und nach Reflektion an der Füllgut-Oberfläche als Empfangs-Signale empfangbar sind, eine Hochfrequenz-Einheit, mit o zwei aktiv schaltbaren Hochfrequenz-Quellen, die jeweils ausgelegt sind, das Hochfrequenz-Signal zu erzeugen, o zwei aktiv schaltbaren Empfängern, mittels denen das Empfangs-Signal jeweils zeitdehnbar ist, eine Steuer-Einheit, die ausgelegt ist, o jeweils eine der Hochfrequenz-Quellen derart aktiv zu schalten, dass die aktive Hochfrequenz-Quelle das Hochfrequenz-Signal erzeugt, und o jeweils einen der Empfänger derart aktiv zu schalten, dass der aktive Empfänger das Empfangs-Signal in ein zeitgedehntes Auswertungs- Signal umwandelt, eine Auswertungs-Einheit, die ausgelegt ist, um o anhand des Auswertungs-Signals eine vordefinierte Eigenschaft und eine

Signal-Laufzeit von zumindest einem Signalmaximum zu ermitteln, und o um anhand der Signal-Laufzeit des Signalmaximums den Füllstand zu bestimmen, und eine Diagnose-Einheit, die ausgelegt ist, o die Steuer-Einheit so zu steuern, dass die jeweils aktive Hochfrequenz- Quelle und/oder der jeweils aktive Empfänger inaktiv geschaltet werden/wird, und umgekehrt, o die Auswertungs-Einheit so zu steuern, dass die definierte Eigenschaft der Auswertungskurve jeweils vor und nach dem Umschalten ermittelt wird, und o um die Hochfrequenz-Einheit als funktionsuntüchtig einzustufen, sofern sich die definierte Eigenschaft des Auswertungs-Signals durch das Umschalten um mindestens einen definierten Wert ändert.

Die Erfindung basiert also darauf, alle essentiellen Komponenten der Hochfrequenz- Einheit redundant auszulegen, wobei die Funktionsfähigkeit der Hochfrequenz-Einheit durch Umschalten (also Ausschalten der bis dato aktiven Komponente und Aktivieren der korrespondierenden, bis dato nicht aktiven Komponente) von zumindest einer der redundanten Komponenten geprüft wird. Dabei erfolgt die Prüfung, indem das

Auswertungs-Signal auf Änderungen im Auswertungs-Signal, die durch das Umschalten resultieren, untersucht wird. Dementsprechend kann die Diagnose-Einheit des Füllstandsmessgerätes beispielsweise je nach Einsatzgebiet ein entsprechendes Fehlersignal generieren, sofern die Diagnose-Einheit die Hochfrequenz-Einheit als funktionsuntüchtig einstuft. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass die

Diagnose-Einheit ein entsprechendes „OK-Signal“ erzeugt, solange die Hochfrequenz- Einheit als funktionstüchtig eingestuft wird.

Unter dem Begriff „Einheit wird im Rahmen der Erfindung prinzipiell jede elektronische Schaltung verstanden, die für den angedachten Einsatzzweck geeignet ausgelegt ist. Es kann sich also je nach Anforderung um eine Analogschaltung zur Erzeugung bzw. Verarbeitung entsprechender analoger Signale handeln. Es kann sich jedoch auch um eine Digitalschaltung wie ein FPGA oder ein Speichermedium in Zusammenwirken mit einem Programm handeln. Dabei ist das Programm ausgelegt, die entsprechenden Verfahrensschritte durchzuführen bzw. die notwendigen Rechenoperationen der jeweiligen Einheit anzuwenden. In diesem Kontext können verschiedene elektronische Einheiten des Messgerätes im Sinne der Erfindung potenziell auch auf einen gemeinsamen physikalischen Speicher zurückgreifen bzw. physikalisch mittels derselben Digitalschaltung betrieben werden.

Als definierte Eigenschaft, auf die das Auswertungs-Signal beim Umschalten hin geprüft wird, kommen im Rahmen der Erfindung prinzipiell mehrere Eigenschaften infrage: Diesbezüglich kann die Diagnose-Einheit beispielsweise ausgelegt sein, um als definierte Eigenschaft des Auswertungs-Signals eine Flankensteilheit, eine Signalamplitude und/oder eine korrespondierende Signal-Laufzeit eines der Signalmaxima zu vergleichen. Sofern das Füllstandsmessgerät auf dem TDR-Prinzip basiert und die Übertragungs- Einheit dementsprechend als elektrisch leitfähige Messsonde ausgelegt ist, die sich im eingebauten Zustand des Füllstandsmessgerätes in etwa senkrecht gen Behälterboden erstreckt, bietet sich außerdem die vorteilhafte Möglichkeit, dass eine der zwei Hochfrequenz-Quellen invertierend ausgelegt ist, und/oder dass einer der zwei Empfänger invertierend ausgelegt ist. Hierdurch ändert sich bei funktionsfähiger Hochfrequenz-Einheit die Polarität des Auswertungs-Signals, sofern die jeweils aktive Komponente umgeschaltet wird. Hierdurch werden die Strahlungs-Emissionen des Füllstandsmessgerätes verringert, wie es beispielsweise in der Veröffentlichungsschrift W02005/062002 A1 beschrieben ist. In diesem Fall ist die Auswertungs-Einheit so vorzugsweise auszulegen, dass sie die Polarität des Auswertungs-Signals wieder invertiert, sofern sich die Polarität durch das Umschalten ändert, und dass sie die definierte Eigenschaft anhand des ggf. polaritätsmäßig zurück-invertierten Auswertungs- Signals ermittelt.

Des Weiteren kann die invertierende Auslegung einer der Empfänger bzw. einer der Hochfrequenz-Quellen zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Hochfrequenz-Einheit: Hierzu muss die Auswertungs-Einheit ausgelegt sein, um die Polarität des Auswertungs- Signals zu ermitteln. Zudem muss die Diagnose-Einheit konzipiert sein, um die Auswertungs-Einheit derart zu steuern, dass jeweils vor und nach dem Umschalten der aktiven Hochfrequenz-Quelle bzw. des aktiven Empfängers als definierte Eigenschaft des Auswertungs-Signals dessen Polarität ermittelt wird. Hierdurch kann die Diagnose-Einheit die Hochfrequenz-Einheit als funktionsuntüchtig einzustufen, sofern sich die Polarität des Auswertungs-Signals durch das Umschalten nicht ändert.

Prinzipiell ist es im Sinne der Erfindung nicht relevant, ob das Füllstandsmessgerät auf dem FMCW- oder dem Pulslaufzeit-Prinzip basiert. Im Falle des Pulslaufzeit-Prinzips können die Empfänger beispielsweise als Sampler ausgelegt werden. Zur Umsetzung des Pulslaufzeit-Prinzips ist außerdem die Steuer-Einheit entsprechend auszulegen, um die jeweils aktive Hochfrequenz-Quelle derart anzusteuern, dass das Hochfrequenz-Signal gemäß des Pulslaufzeit-Verfahrens pulsförmig erzeugt wird. Außerdem steuert die Auswertungs-Einheit im Falle des Pulslaufzeit-Verfahrens den jeweils aktiven Sampler derart an, dass das Empfangs-Signal gemäß des Pulslaufzeit-Verfahrens unterabgetastet wird, so dass das Auswertungs-Signal zeitdiskretisiert wird.

Die Hochfrequenz-Quelle kann sowohl im Fall von FMCW als auch beim Pulslaufzeit- Verfahren als Hochfrequenz-Oszillator ausgelegt sein, wobei dessen Frequenz zumindest im Falle von FMCW beispielsweise durch eine „Phase Locked Loop (PLL)“ geregelt werden kann. Im Falle von TDR reicht es aus, die Hochfrequenz-Quelle als Kondensator auszulegen. Die Empfänger können im Falle des FMCW-Verfahrens beispielsweise als WO 2021/239348 PCT/EP2021/060726

Mischer ausgelegt werden, um das eingehende Empfangs-Signal mit dem auszusendenden Hochfrequenz-Signal zu mischen und hierdurch korrespondierend zum Pulslaufzeit-Verfahren das zeitgedehnte Auswertungs-Signal zu erhalten. Analog zum erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerät wird die Aufgabe, die der

Erfindung zugrunde liegt, außerdem durch ein entsprechendes Mess-Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Füllstandsmessgerätes gelöst. Dabei umfasst das Verfahren folgende Verfahrensschritte:

Erzeugung des Hochfrequenz-Signals mittels der jeweils aktiv-geschalteten Hochfrequenz-Quelle,

Senden des Hochfrequenz-Signals gen Füllgut und Empfang des entsprechenden Empfangssignals nach Reflektion an der Füllgut-Oberfläche,

Empfang des Empfangs-Signals mittels des jeweils aktiv-geschalteten Empfängers, so dass ein zeitgedehntes Auswertungs-Signal generiert wird, - Ermittlung der definierten Eigenschaft des Auswertungs-Signals,

Passiv-Schalten der jeweils aktiven Hochfrequenz-Quelle, und umgekehrt, und/oder Passiv-Schalten des jeweils aktiven Empfängers, und umgekehrt. Anschließend werden die vorhergien Verfahrensschritte - abgesehen vom Umschalten der aktiven Hochfrequenz-Quelle bzw. des aktiven Empfängers -wiederholt. Durch die Wiederholung der Verfahrensschritte kann abschließend die definierte Eigenschaft vor und nach dem Umschalten verglichen werden, und die Hochfrequenz-Einheit als funktionsuntüchtig eingestuft werden, sofern sich die definierte Eigenschaft des Auswertungs-Signals durch das Umschalten um einen definierten Mindestwert geändert hat. Dabei kann das Verfahren beispielsweise automatisiert werden, indem das Umschalten der jeweils aktiven Hochfrequenz-Quelle bzw. des jeweils aktiven Empfängers, der Vergleich der definierten Eigenschaft vor und nach dem Umschalten und die Einstufung der Hochfrequenz-Einheit hinsichtlich ihrer Funktionsuntüchtigkeit im Messbetrieb zyklisch durchgeführt werden.

Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : Ein TDR-basiertes Füllstandsmessgerät nach dem Stand der Technik, Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Auswertungs-Signals,

Fig. 3: ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes, und

Fig. 4: mögliche Auswirkungen einer fehlerhaften Hochfrequenz-Einheit auf die Au swertungs- Kurve. Zum grundsätzlichen Verständnis der Erfindung ist in Fig. 1 ein Blockschaltbild eines nach dem Stand der Technik aufgebauten Füllstandsmessgerätes T gezeigt, das zur Messung des Füllstandes L eines in einem Behälter 3 befindlichen Füllgutes 2 dient. Das dargestellte Füllstandsmessgerät T basiert auf dem Pulslaufzeit-Prinzip, wobei es gemäß des TDR-Verfahrens als Übertragungs-Einheit 13 eine Messsonde umfasst. Zur

Bestimmung des Füllstandes L erstreckt sich die Messsonde 13 dementsprechend im Behälter-Inneren von der Oberseite bis kurz oberhalb des Behälterbodens. Dabei ist die Einbauhöhe h der Messsonde 13 oberhalb des Behälterbodens bekannt und in einer Auswertungs-Einheit 14 des Füllstandsmessgerätes T hinterlegt.

Gemäß des Pulslaufzeit-Verfahrens wird über die Messsonde 13 ein Hochfrequenz- Signal SHF entsprechend pulsförmig in Richtung des Füllgutes 2 geleitet. Durch den dortigen Sprung des Dielektrizitätswertes wird das Hochfrequenz-Signal SHF auf Höhe der Füllgut-Oberfläche 2 in der Messsonde 13 reflektiert und nach einer korrespondierenden Signallaufzeit t im Füllstandsmessgerät 1 ‘ entsprechend als Empfangs-Signal EHF empfangen. Hierbei hängt die Signallaufzeit des Signals SHF, EHF vom Abstand d = h - L der Behälter-Oberseite zur Füllgut-Oberfläche ab.

Zur Erzeugung des Hochfrequenz-Signals SHF umfasst das Füllstandsmessgerät T als Bestandteil einer Hochfrequenz-Einheit 12 eine erste Hochfrequenz-Quelle 121 . Dabei kann die erste Hochfrequenz-Quelle 121 gemäß des TDR-Verfahrens beispielsweise als Kondensator ausgelegt sein, der zur Erzeugung des 100 ps bis ca. 1 ns dauernden Pulses entsprechend entladen wird. Im Falle von frei abstrahlendem Radar gemäß des Pulslaufzeit- oder FMCW-Verfahrens kann die erste Hochfrequenz-Quelle 121 beispielsweise als Frequenz-geregelter Hochfrequenz-Schwingkreis oder als Schwingquarz ausgelegt sein. Damit die erste Hochfrequenz-Quelle 121 das Hochfrequenz-Signal SHF gemäß des TDR-Verfahrens in der erforderlichen Taktrate pulsförmig erzeugt, wird die erste Hochfrequenz-Quelle 121 von einer Steuer-Einheit 11 außerhalb der ersten Hochfrequenz-Einheit 12 entsprechend getaktet angesteuert. Dabei führt die erste Hochfrequenz-Quelle 121 das auszusendende Hochfrequenz-Signal SHF der Messsonde 13 über eine Sende-/Empfangsweiche 122 zu. Dabei ist die Auslegung der Sende-/Empfangsweiche 122 prinzipiell nicht fest vorgegeben. Im Falle von TDR, wie es bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante der Fall ist, kann die Sende- /Empfangsweiche 122 beispielsweise als rein als elektrischer Knoten ausgelegt sein. Insbesondere im Fall von frei abstrahlendem Radar kann die Sende-/Empfangsweiche 122 beispielsweise als Duplexer realisiert werden.

Auch das von der Messsonde 13 in der Hochfrequenz-Einheit 12 eingehende Empfangs- Signal EHF wird über die Sende-/Empfangsweiche 122 einem ersten Empfänger 123 zugeführt. Gemäß des Pulslaufzeit-Prinzips wird das Empfangs-Signal EHF im ersten Empfänger 123 unterabgetastet, so dass ein Auswertungs-Signal A(t) erzeugt wird, welches das Empfangs-Signal EHF um einen definierten Faktor zeitgedehnt abbildet.

Dabei hängt der Zeitdehnungsfaktor von der Abtastrate ab. Die entsprechende Abtastrate muss zur Erzielung einer hinreichenden Zeitdehnung so gewählt sein, dass sie sich sich von der Taktrate der ausgehenden Signal-Pulse SHF lediglich im Promillebereich unterscheidet. Dementsprechend wird die Abtastrate, mit welcher der erste Empfänger 123 das Empfangs-Signal EHF abtastet, wiederum von der Steuer-Einheit 11 , welche auch die Taktrate der ausgehenden Signal-Pulse SHF vorgibt, am ersten Empfänger 123 eingestellt. Durch die Zeitdehnung wird die Bestimmung des Füllstandes L anhand des Empfangssignals EHF aus schaltungstechnischer Sicht vereinfacht. Im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante wird im Falle von frei abstrahlendem Radar zusätzlich zur Zeitdehnung das Empfangs-Signal EHF im ersten Empfänger 123 gleichgereichtet, so dass das Auswertungs-Signal A(t) in Bezug zu einem festen Referenzpotential lediglich eine Polarität - plus oder minus - aufweist. Zur Bestimmung des Füllstandes L übermittelt der erste Empfänger 123 das

Auswertungs-Signal A(t) einer Auswertungs-Einheit 14. Sofern es sich bei dem ersten Empfänger 123 um einen digitalen Sampler handelt, geschieht dies bereits digitalisiert.

Die Ermittlung des Füllstandes L mittels des Auswertungs-Signals A(t) durch die Auswertungs-Einheit 14 wird dabei anhand von Fig. 2 näher veranschaulicht:

Fig. 2 illustriert den zeitlichen Amplituden-Verlauf des Empfangs-Signals EHF bzw. des zeitgedehnten Auswertungs-Signals A(t). Dabei verhält sich der Abstand d zwischen Behälter-Oberseite und der Füllgut-Oberfläche proportional zur Zeit-Achse des Auswertungs-Signals A(t) des bzw. Empfangs-Signals EHF. Im Idealfall, also ohne jegliche äußere Störeinflüsse, umfasst das Empfangs-Signal EHF drei Signalmaxima M _a . Das zeitlich erste Signalmaximum M _a ist der internen Reflektion des Hochfrequenz-Signals SHF an der Sende-/Empfangs-Weiche 122 zuzuordnen. Das zeitlich gesehen zweite Signalmaximum M _a im Empfangs-Signal EHF wird an der Oberfläche des Füllgutes 2 hervorgerufen, während das dritte Signalmaximum M _a durch das Sonden-Ende 131 der Messsonde 13 bedingt ist.

Unter Zuhilfenahme etwaiger Filter-Verfahren ist die Auswertungs-Einheit 14 in der Lage, die Signallaufzeit ti« desjenigen Signalmaximums M _a zu ermitteln, welches durch die Füllgut-Oberfläche hervorgerufen ist. Auf Basis entsprechender Kalibrationsdaten berechnet die Auswertungs-Einheit 14 aus dieser Signallaufzeit ti« den entsprechenden Abstand d, und durch den Zusammenhang L = h - d bzw. die bekannte Einbauhöhe h kann anhand des Abstandes d wiederum der Füllstand L ermittelt werden.

Eine zentrale Voraussetzung dafür, dass die Auswertungs-Einheit 14 den Füllstand L mit Sicherheit korrekt ermitteln kann, ist die fehlerfreie Funktionsweise der Hochfrequenz- Einheit 12, da diese je nach Beeinträchtigung nicht zu einem offensichtlichen Ausfall der Hochfrequenz-Einheit 12 führt. Wie in Fig. 4a dargestellt ist, kann eine funktionsunfähige Hochfrequenz-Einheit 12 beispielsweise mit zunehmender Einsatzzeit zu einem schleichenden Versatz des Empfangs-Signals EHF bzw. einem Versatz des Auswertungs- Signals A(t) führen. Hierdurch wird ggf. unbemerkt die Signallaufzeit ti« des Füllstands- Maximums MA und somit der ermittelte Abstandswert d verfälscht. Das Resultat einer schleichenden Degradierung eines Hochfrequenz-Verstärkers der Hochfrequenz-Einheit 12 ist wiederum in Fig. 4b illustriert: Durch solch einen Fehlermechanismus kann das Auswertungs-Signal SHF bzw. das zugrundeliegende Empfangs-Signal EHF in seiner Amplitude gedämpft werden, so dass die Auswertungs-Einheit 14 hierdurch im

Zweifelsfall nicht das Signalmaximum MA, das der Füllgut-Oberfläche zugrunde liegt, erkennt, sondern fälschlicherweise ein anderes Signalmaximum MA zur Ermittlung des Abstandes d bzw. des Füllstandes L heranzieht. Auch eine solche Funktionsuntüchtigkeit der Hochfrequenz-Einheit 12 ist von außen nicht unmittelbar erkennbar. Jedoch auch ein plötzlicher Ausfall einer der Einheiten ist denkbar kann je nach Situation nicht erkannt werden. Somit kann das Füllstandsmessgerät V bei Anwendungen, zu denen entsprechende Sicherheitsanforderungen wie „SIL“ einzuhalten sind, nicht eingesetzt werden. Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes 1 , mit denen eine etwaige Funktionsuntüchtigkeit der Hochfrequenz-Einheit 12 diagnostiziert werden kann, ist daher in Fig. 3 näher beschrieben: Prinzipiell gleicht der Aufbau und die Funktionsweise des in Fig. 3 dargestellten Füllstandsmessgerätes 1 der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante. Zusätzlich umfasst die Hochfrequenz-Einheit 12 des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes 1 jedoch eine zweite Hochfrequenz-Quelle 121 ‘ und einen zweiten Empfänger 123‘, Dabei ist es vorteilhaft, wenn die zweite Hochfrequenz-Quelle 121 ‘ baugleich zur ersten Hochfrequenz-Quelle 121 ausgelegt ist, beispielsweise wiederum als Kondensator. Gleiches gilt für den zweiten Empfänger 123‘ in Bezug zum ersten Empfänger 123.

Im Falle von frei abstrahlendem Radar, also entgegen der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsvariante ist es bezüglich der Hochfrequenz-Quellen 121 , 121 ‘ vorteilhaft, wenn sie das Hochfrequenz-Signal SHF mit derselben Frequenz erzeugen, um dasselbe Signalverhalten sicherzustellen. Die Steuer-Einheit 11 kann mittels eines ersten Schalters 120 wahlweise eine der zwei Hochfrequenz-Quellen 121 , 121 ‘ aktivieren. Mittels eines zweiten Schalters 124 kann die Steuer-Einheit 11 wiederum wahlweise einen der zwei Empfänger 123, 123‘ aktivieren. In diesem Zusammenhang können die Schalter 120, 124 beispielsweise als Transistoren ausgelegt werden, deren Gate/Basis durch die Steuer-Einheit 11 angesteuert werden. In Bezug zu den Hochfrequenz-Quellen 121 , 121 ‘ bezieht sich der Begriff „Aktivieren“ auf das Anschalten der zu aktivierenden Hochfrequenz-Quelle 121 , 121 ^c sowie das Verbinden der zu aktivierenden Hochfrequenz-Quelle 121 , 121 ‘ mit der Messsonde 13 bzw. mit der Sende-/Empfangsweiche 122. In Bezug zu dem Begriff „Umschalten“ bedeutet dies, dass die inaktiv zu schaltende Hochfrequenz-Quelle121 , 121 ‘ von der Messsonde 13 getrennt wird und/oder, dass sie ausgeschaltet wird. Hinsichtlich der zwei Empfänger 123,

123‘ bezieht sich der Begriff „Aktivieren“ auf das Samplen des Empfangssignals EHF und das übermitteln des entsprechenden Auswertungssignals A(t) an die Auswertungs-Einheit 14. Dies bedeutet in Zusammenhang mit dem Begriff „Umschalten“ wiederum, dass der inaktiv zu schaltende Empfänger 123, 123‘ das Empfangssignal EHF ab der Aktivierung des anderen Empfängers 123, 123‘ nicht mehr sampelt und/oder das Auswertungs-Signal A(t) nicht mehr an die Auswertungs-Einheit 14 übermittelt.

Auch im Falle der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes 1 gibt die Steuer-Einheit 11 prinzipiell die Taktrate beider

Hochfrequenz-Quellen 121 , 121 ‘ vor. Gleiches gilt für die zwei Empfänger 123, 123‘, deren Abtastraten durch die Steuer-Einheit 11 vorgegeben wird.

Mittels der redundanten Auslegung der Hochfrequenz-Einheit 12 mit zwei Hochfrequenz- Quellen 121 , 12T und zwei Empfängern 123, 123‘ ist es möglich, dass die Steuer-Einheit 14 während des Messbetriebs oder während eines Testbetriebs des Füllstandsmessgerätes 1 den ersten Schalter 120 oder den zweiten Schalter 124 beispielsweise zyklisch umschaltet. Dabei kann das Umschalten der zwei Schalter 120, 124 entweder gleichzeitig oder - ggf. zyklisch - versetzt zueinander erfolgen. Dabei wird jeweils vor und nach jedem Umschalten zumindest eine Auswertungs-Kurve A(t) aufgenommen, wobei die Auswertungs-Einheit 14 aus den zwei Auswertungskurven A(t) jeweils eine zuvor definierte Eigenschaft, wie deren Polarität, die Signal-Amplitude und/oder die korrespondierende Signal-Laufzeit ti« eines der Signalmaxima MA bestimmt. Koordiniert werden das Umschalten, das Aufnehmen der korrespondierenden

Auswertungs-Kurven A(t) und das jeweilige Bestimmen der definierten Eigenschaft vor und nach dem Umschalten durch eine entsprechend ausgelegte Diagnose-Einheit 15 außerhalb der Hochfrequenz-Einheit 12. Außerdem vergleicht die Diagnose-Einheit 15 die definierte Eigenschaft vor dem Umschalten mit der entsprechenden Größe nach dem Umschalten. Sollte sich die Eigenschaft über einen Grenzwert hinaus ändern, so stuft die Diagnose-Einheit 15 die Hochfrequenz-Einheit 12 als funktionsuntüchtig ein und gibt gegebenenfalls ein entsprechendes Fehlersignal aus. Sofern es sich bei der definierten Eigenschaft um die Signal-Amplitude eines der Signalmaxima MA handelt, so kann eine etwaige Abnahme der Amplitude durch das Umschalten über den Grenzwert hinaus beispielsweise als schleichende Degradierung einer Hochfrequenz-Verstärker der Hochfrequenz-Einheit 12 interpretiert werden, wie es in Fig. 4b dargestellt ist.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes 1 sind die zweite Hochfrequenz-Quelle 121 ‘ und der zweite

Empfänger 123‘ invertierend ausgelegt. Da das Füllstandsmessgerät 1 auf dem TDR- Verfahren basiert, bietet sich hierdurch die Möglichkeit, bei Umschalten des aktiven Empfängers 123, 123‘, ohne den die aktive Hochfrequenz-Quelle 121 ,

121 ‘ umzuschalten,- oder umgekehrt - die Polarität des Empfangs-Signals EHF bzw. des Auswertungs-Signals A(t) zu invertieren. Dies reduziert nicht nur die Emissionen des Füllstandsmessgerätes 1 , sondern es kann wiederum genutzt werden, um die Funktionsfähigkeit der Hochfrequenz-Einheit 12 zu überprüfen: Sofern die Diagnose- Einheit 15 trotz des Umschaltens von entweder der aktiven Hochfrequenz-Quelle 121 ,

121 ‘ oder des aktiven Empfängers 123, 123‘ keine Polaritäts-Änderung feststellt, ist die Hochfrequenz-Einheit 12 als nicht funktionstüchtig einzustufen.

Es versteht sich von selbst, dass das Auswertungs-Signal A(t) vor und nach dem Umschalten durch die Diagnose-Einheit 15 prinzipiell nicht nur auf eine, sondern auch auf mehrere Eigenschaften hin geprüft werden kann, wobei die Diagnose-Einheit 15 die Hochfrequenz-Einheit 12 in diesem Fall bereits als funktionsuntüchtig einstuft, sofern sich eine der definierten Eigenschaften des Auswertungs-Signals A(t) durch das Umschalten mindestens um einen definierten Wert geändert hat.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes 1 basiert auf dem Pulslaufzeit-Prinzip und umfasst gemäß des TDR-Verfahrens als Übertragungs-Einheit eine Messsonde 13. Diesbezüglich sei angemerkt, dass die erfindungsgemäß redundante Auslegung der Hochfrequenz-Einheit 12 mit zwei Hochfrequenzquellen und zwei Empfängern, sowie die entsprechende Überprüfung der Funktionsfähigkeit prinzipiell auch im Falle von frei abstrahlendem Radar bzw. bei Implementierung des FMCW-Prinzips umgesetzt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 1 Füllstandsmessgerät

2 Füllgut

3 Behälter

11 Steuer-Einheit

12 Hochfrequenz-Einheit

13 Übertragungs-Einheit

14 Auswertungs-Einheit 120 Erster Schalter

121 ,121 ‘ Hochfrequenz-Quelle 122 Sende-/Empfangsweiche

123 ,123' Empfänger

124 Zweiter Schalter A(t) Auswertungs-Signal d Abstand

EHF Empfangs-Signal h Einbauhöhe

L Füllstand

M _a Signalmaximum

SHF Hochfrequenz-Signal t Signallaufzeit