Johanngeorg, Burger
Stefan, Gerst
Peter
HAUSER GMBH U
CO
Otto, Johanngeorg Burger Stefan Gerst Peter
| 1. | Mit Mikrowellen arbeitendes Füllεtandεmeßgerät mit einer Antenne zur Auεεendung von Sendewellen zur Oberfläche eines Füllgutε, deεεen Füllεtand gemeεεen werden εoll, und zum Emp¬ fang der an der Oberfläche reflektierten Echowellen, und mit einer Empfangs und Auswerteschaltung, die aus den von der Antenne empfangenen Echowellen eine die Echoamplituden als Funktion der Entfernung darstellende Echofunktion bildet und aus der Echofunktion die Laufzeit der Mikrowellen von der Antenne zur FüllgutOberfläche ermittelt und daraus den Ab¬ stand der FüllgutOberfläche von der Antenne bestimmt, ge¬ kennzeichnet durch eine Anordnung zura Vergleich eines von einer ReferenzReflexionsstelle in der Antenne oder in deren Nahbereich stammenden Abschnitts der Echofunktion mit einem vorgegebenen Schwellwert und zur Erzeugung eines das Über¬ bzw. Unterschreiten des Schwellwertes anzeigenden Signals. |
| 2. | Füllεtandεmeßgerät nach Anεpruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die ReferenzReflexionεstelle durch einen Teil der Antenne gebildet ist. |
| 3. | Füllstandεmeßgerät nach Anεpruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Antenne einen Hornεtrahler aufweiεt und daß die ReferenzReflexionεεtelle durch die Kante deε Hornεtrahlerε gebildet iεt. |
| 4. | Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die ReferenzReflexionsstelle durch einen in der Antenne oder in deren Nahbereich angebrachten ReferenzRe¬ flektor gebildet ist. |
| 5. | Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Antenne einen Hornstrahler aufweist und daß der ReferenzReflektor an der Kante des Hornstrahlers angebracht ist. |
| 6. | Füllstandsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs und Auswerte εchaltung eine Anordnung zur Erzeugung eineε die Echofunktio darεtellenden Hüllkurvenεignalε enthält, daß wenigεtenε ein Komparator vorgeεehen iεt, der an einem Eingang das Hüllkur¬ vensignal und an seinem anderen Eingang ein Schwellwertsigna empfängt und an seinem Ausgang ein Signal abgibt, daε in Ab¬ hängigkeit davon, welcheε seiner Eingangsεignale den größere Wert hat, den einen oder den anderen von zwei Signalwerten annimmt, und daß eine Steuerlogik vorgesehen ist, die zu dem bzw. jedem Komparator ein Freigabesignal liefert, das den Vergleich während eines Zeitfenεterε zuläßt, in welchem daε von der ReferenzReflexionεstelle stammende Echosignal in de Echofunktion erscheint. |
| 7. | Füllstandsmeßgerät nach Anεpruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß mehrere Komparatoren vorgesehen sind, die unter¬ schiedliche Schwellwertsignale und/oder unterschiedliche Freigabesignale empfangen. |
| 8. | Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Ausgänge der Komparatoren mit einer Auswerte¬ logik verbunden sind. |
Die Erfindung betrifft ein mit Mikrowellen arbeitendes Füll¬ standsmeßgerät mit einer Antenne zur Aussendung von Sende¬ wellen zur Oberfläche eines Füllguts, dessen Füllstand gemessen werden soll, und zum Empfang der an der Oberfläche reflektierten Echowellen, und mit einer Empfangs- und Auswerteschaltung, die aus den von der Antenne empfangenen Echowellen eine die Echoamplituden als Funktion der Ent¬ fernung darstellende Echofunktion bildet und aus der Echo¬ funktion die Laufzeit der Mikrowellen von der Antenne zur Füllgut-Oberfläche ermittelt und daraus den Abstand der Füllgut-Oberfläche von der Antenne bestimmt.
Zur Füllstandsmessung mit Mikrowellen können alle bekannten Verfahren angewendet werden, die es ermöglichen, verhältnis¬ mäßig kurze Entfernungen mittels reflektierter Mikrowellen zu messen. Die bekanntesten Beispiele sind das Pulsradar und das Frequenz odulationε-Dauerstrichradar (FMCW-Radar) . Beim Pulsradar werden periodisch kurze Mikrowellen-Sendeimpulse ausgesendet, die von dem zu messenden Objekt reflektiert und nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen werden. Die empfangene Signalamplitude über der Zeit stellt die Echofunktion dar. Jeder Wert dieser Echofunktion ent¬ spricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand von der Antenne reflektierten Echos. Bei dem FMCW-Verfahren wird eine kontinuierliche Mikrowelle ausgesendet, die periodisch linear frequenzmoduliert ist, beispielsweise nach einer Sägezahnfunktion. Die Frequenz jedes empfangenen Echosignals weist daher gegenüber der Augenblicksfrequenz, die das Sendesignal im Zeitpunkt des Empfangs hat, eine Frequenz¬ differenz auf, die von der Laufzeit des Echosignals abhängt. Die Frequenzdifferenz zwischen Sendesignal und Empfangε- signal, die durch Mischung beider Signale und Auswertung des Fourierspektrums des Mischεignals gewonnen werde kann, ent¬ spricht somit dem Abstand der reflektierenden Fläche von der
Antenne, und die Höhe der Frequenzkennlinie entspricht der Größe der Echoamplitude. Dieses Fourierεpektrura stellt daher in diesem Fall die Echofunktion dar.
Ein besonderes Problem bei der Füllstandsmesεung mit Mikro¬ wellen beεteht darin, daß sich an der Antenne ein Ansatz von Füllgut bilden kann. Diese Gefahr besteht besonders bei staub- oder pulverförmigen Füllgütern, insbesondere wenn die Antenne feucht wird, sowie bei klebrigen und zähflüssigen Füllgütern. Mikrowellenantennen vertragen zwar ein gewisses Maß an Verschmutzung, versagen aber, wenn die Schrautzschicht zu dick wird. In diesem Fall wird das Radarεignal im Bereich der Antenne völlig absorbiert, so daß kein Nutzecho mehr feststellbar ist. Mit herkömmlichen Verfahren kann dann nicht mehr unterschieden werden, ob kein Reflektor im Strah¬ lengang vorhanden ist, ob eine starke Dämpfung im Strahlen¬ gang außerhalb der Antenne (etwa Schaum auf dem Füllgut) vorhanden ist, oder ob die Antenne durch Ansatzbildung zuge¬ setzt ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines mit Mikrowel¬ len arbeitenden Füllstandsmeßgeräts der eingangs angegebenen Art, das die Erkennung von Ansatzbildungen an der Antenne sowie weiterer Störungen, wie z. B. einer Beschädigung oder des Verlustes der Antenne, ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe enthält das Füllstandsmeßgerät nach der Erfindung eine Anordnung zum Vergleich eines von einer Referenz-Reflexionsstelle im Nahbereich der Antenne stammenden Abschnitts der Echofunktion mit einem vorgege¬ benen Schwellwert und zur Erzeugung eines das Über- bzw. Unterschreiten des Schwellwertes anzeigenden Signals.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich der von Reflexionen des Nahbereichs der Antenne stammende Abschnitt der Echofunktion in charakteristischer Weise verändert, wenn die Antenne mit einem Ansatz von Füllgut behaftet ist. Solche Reflexionen können insbeεondere von der Antenne
εelbst stammen, wenn diese beispielsweise als Hornantenne ausgebildet ist. Zwar ist man bestrebt, durch eine möglichst gute Anpasεung der Antenne Impedanzεprünge zu vermeiden, damit keine störenden Nahreflexionen auftreten, die das Nutzsignal überdecken würden, doch gibt es in der Praxis etwa bei einer Hornantenne im Bereich der Antenneneinkopp¬ lung und des Horns innere Reflexionen. Die bei dem erfin¬ dungsgemäßen Füllstandsmeßgerät angewendete Referenz- Reflexionsstelle soll eine möglichst ausgeprägte, gut reproduzierbare Referenz-Reflexion verursachen, die in der Echofunktion deutlich von der durch die Antenneneinkopplung verursachten Reflexion unterscheidbar ist. Wenn eine solche Referenz-Reflexionsstelle nicht bereits vorhanden ist, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein Referenz-Reflektor in einem definierten Abstand von der Antenneneinkopplung angebracht. Der Schwellwert, mit dem der von der Referenz-Reflexionsstelle stammende Abschnitt der Echofunktion verglichen wird, wird so eingestellt, daß dieser Abschnitt der Echofunktion den Schwellwert über¬ steigt, wenn keine oder nur geringe Ansatzbildung an der Antenne vorhanden ist, daß aber dieser Abschnitt unter dem Schwellwert liegt, wenn die Anεatzbildung an der Antenne ein bestimmtes Ausmaß übersteigt. Das das Über- bzw. Unter¬ schreiten des Schwellwerts anzeigende Signal läßt daher erkennen, ob das Füllstandsmeßgerät einwandfrei arbeitet oder ob die Messung durch Ansatzbildung an der Antenne gestört ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin¬ dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispielε an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 daε Prinzip eineε mit Mikrowellen arbeitenden Füll¬ standsmeßgeräts,
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Fig. 2 das Blockschaltbild eines Füllstandsmeßgeräts mit Einrichtungen zur Erkennung einer Ansatzbildung an der Antenne und weiterer Störungen,
Fig. 3 die Echofunktion einer herkömmlichen Antenne, wenn keine Ansatzbildung an der Antenne besteht,
Fig. 4 die Echofunktion der gleichen Antenne wie in Fig. 3 bei Bestehen einer Ansatzbildung,
Fig. 5 die Echofunktion einer mit einem Referenz-Reflektor ausgestatteten Antenne, wenn keine Ansatzbildung an der Antenne besteht,
Fig. 6 die Echofunktion der gleichen Antenne wie in Fig. 5 bei Bestehen einer Ansatzbildung und
Fig. 7 Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des Füllstandsmeßgeräts von Fig. 2.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Behälter 10, der bis zu einer Höhe H mit einem Füllgut 12 gefüllt ist. Zur Messung des Füllstands H ist oberhalb des Behälters 10 eine Antenne 14 angebracht, mit der eine elektromagnetische Welle zur Oberfläche des Füllguts 12 gesendet und die an dieser Ober¬ fläche reflektierte Echowelle empfangen werden kann. Die ausgesendete elektromagnetische Welle wird durch eine Sende¬ schaltung 16 erzeugt, die über eine Sende-Erapfangsweiche 18 mit der Antenne 14 verbunden ist. Die von der Antenne 14 empfangene Echowelle wird über die Sende-Empfangs-Weiche 18 einer Empfangs- und Auswerteεchaltung 20 zugeführt, die aus dem der Antenne 14 von der Sendeschaltung 16 zugeführten Sendesignal und dem von der Antenne 14 gelieferten Empfangs¬ signal die Entfernung E zwischen der Antenne 14 und der Oberfläche des Füllguts 12 ermittelt. Da der Abstand D der Antenne 14 vom Boden des Behälters 10 bekannt ist, ergibt die Differenz zwischen diesem Abstand D und der gemessenen Entfernung E den gesuchten Füllstand H.
Da die zu messenden Entfernungen im Verhältnis zu der Aus¬ breitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen sehr klein sind, muß zur Erzielung einer ausreichenden Meßgenau¬ igkeit mit sehr kurzen Wellen gearbeitet werden, die im Mikrowellenbereich liegen. Die Antenne 14 ist natürlich für die Aussendung und den Empfang von so kurzen Wellen ausge¬ bildet; sie ist beispielsweise mit einem Hornstrahler ausge¬ stattet, wie in Fig. 1 angedeutet ist.
Für die Messung der Entfernung E kann jedes aus der Radar¬ technik bekannte Verfahren angewendet werden. Alle diese Verfahren beruhen darauf, die Laufzeit der elektromagneti¬ schen Wellen von der Antenne zur reflektierenden Oberfläche und zurück zur Antenne zu messen. Da die Ausbreitungsge¬ schwindigkeit der elektromagnetischen Wellen bekannt ist, kann aus der gemessenen Laufzeit die zurückgelegte Strecke berechnet werden. Da außer dem Nutzecho, das an der zu erfassenden Oberfläche reflektiert wird, auch Störechos auftreten können, wird üblicherweise das gesamte Erapfangs- εignal in eine Echofunktion umgesetzt, die die Intensitäts¬ verteilung des EmpfangsSignals als Funktion der Entfernung darstellt. Aus dieser Echofunktion wird das Nutzecho ermit¬ telt und dessen Laufzeit festgestellt.
Ein bekanntes Radarverfahren ist das Pulsradar, bei dem pe¬ riodisch kurze Sendeimpulse ausgesendet werden und in einer sich an jede Aussendung eines Sendeimpulses anschließenden Empfangsphase die Echosignale mit der Frequenz des Sendeim¬ pulses erfaßt werden. In diesem Fall stellt die im Verlauf jeder Empfangsphase empfangene Signalamplitude über der Zeit unmittelbar die Echofunktion dar. Jeder Wert dieser Echo¬ funktion entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand von der Antenne reflektierten Echos. Die Lage des Nutzechos in der Echofunktion zeigt daher unmittelbar die zu messende Entfernung an.
Die direkte Messung der Laufzeit wird bei dem Frequenzmodu- lations-Dauerstrichverfahren (FMCW-Verfahren) vermieden. Bei diesem Verfahren wird eine kontinuierliche Mikrowelle ausge¬ sendet, die periodisch linear frequenzraoduliert ist, bei¬ spielsweise nach einer Sägezahnfunktion. Die Frequenz jedes empfangenen Echosignals weist daher gegenüber der Augen¬ blicksfrequenz, die das Sendesignal im Zeitpunkt des Empfangs hat, eine Frequenzdifferenz auf, die von der Lauf¬ zeit des Echosignals abhängt. Die Frequenzdifferenz zwischen Sendesignal und Empfangssignal, die durch Mischung beider Signale und Auswertung des Fourierspektrums des Mischsignals gewonnen werden kann, entspricht somit dem Abstand der re¬ flektierenden Fläche von der Antenne, und die Höhe der Frequenzkennlinie entspricht der Größe der Echoaraplitude. Dieses Fourierspektrum stellt daher in diesem Fall die Echofunktion dar.
Die Antenne dient zur Einkopplung in den Prozeß, wobei durch eine möglichst gute Anpassung Impedanzsprünge vermieden wer¬ den sollen, damit keine störenden Nahreflexionen auftreten, die das Nutzsignal überdecken würden. Trotzdem gibt es in der Praxis etwa bei einem Hornstrahler im Bereich der Anten¬ neneinkopplung und des Horns innere Reflexionen.
Ein besonderes Problem bei der Füllstandsmeεsung mit Mikro¬ wellen besteht darin, daß sich an der Antenne ein Ansatz von Füllgut bilden kann. Diese Gefahr besteht besonders bei staub- oder pulverförmigen Füllgütern, insbesondere wenn die Antenne feucht wird, sowie bei klebrigen und zähflüssigen Füllgütern. Mikrowellenantennen vertragen zwar ein gewisses Maß an Verschmutzung, versagen aber, wenn die Schrautzschicht zu dick wird. In diesem Fall wird das Radarsignal im Bereich der Antenne völlig absorbiert, so daß kein Nutzecho mehr feststellbar ist. Mit herkömmlichen Verfahren kann dann nicht mehr unterschieden werden, ob kein Reflektor im Strah¬ lengang vorhanden ist, ob eine starke Dämpfung im Strahlen¬ gang außerhalb der Antenne (etwa Schaum auf dem Füllgut)
vorhanden ist, oder ob die Antenne durch Ansatzbildung zuge¬ setzt ist.
Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Sendeschaltung und der Empfangs- und Auswerteschaltung eines nach dem Pulsradarver¬ fahren arbeitenden Füllstandsmeßgeräts, bei dera zusätzlich Maßnahmen getroffen sind, um Ansatzbildungen an der Antenne sowie gegebenenfalls weitere Störungen zu erkennen.
In Fig. 2 ist wieder schematisch die als Hornstrahler ausge- bildetet Antenne 14 dargestellt. Ein Generator 24 erzeugt eine kontinuierliche Höchstfrequenzschwingung mit der Fre¬ quenz der auszusendenden Mikrowelle, die über einen Strahl¬ teiler 26 einem Schalter 28 zugeführt wird. Der Schalter 28 wird durch ein Triggersignal TR, das von einem Trigger 30 auf Grund eines von einem Taktgeber 32 gelieferten Taktsig¬ nals CL erzeugt wird, periodisch betätigt. Der Ausgang des Schalters 28 ist über einen Richtkoppler 34, der die Rolle der Sende-Empfangs-Weiche von Fig. 1 spielt, mit dem Ein¬ koppelstift 36 der Antenne 14 verbunden. Bei jedem kurzzei¬ tigen Schließen des Schalters 28 wird ein kurzer Sendeirapuls von der Antenne 14 ausgesendet. Die auf Grund des Sendeim pulses von der Antenne 14 empfangenen Echosignale werden über den Richtkoppler 34 dem einen Eingang eines Mischers 38 zugeführt, der an seinem zweiten Eingang ein durch den Strahlteiler 26 vom Ausgangsignal des Generators 24 abge¬ zweigtes Signal empfängt. Das durch die Mischung der beiden Signale im Mischer 38 erhaltene Hüllkurvensignal wird in einem Verstärker 40 verstärkt, dera ein Logarithmierer 42 nachgeschaltet ist, der die laufzeitabhängige Dämpfung der Echosignale kompensiert. Das am Ausgang des Logarithmierers 42 abgegebene verstärkte und logarithraierte Hüllkurvensignal HS, das die Echofunktion darstellt, wird einer Auswerte¬ elektronik 44 zugeführt, die daraus die Laufzeit des Nutz¬ echos und die gesuchte Entfernung E ermittelt.
Der bisher beschriebene Teil der Schaltung von Fig. 2 ent¬ spricht einem herkömmlichen Aufbau eines mit reflektierten
elektromagnetiεchen Wellen arbeitenden Entfernungεmeßgeräts, der dem Fachmann bekannt ist. Das Diagramm von Fig. 3 zeigt die durch das Hüllkurvensignal HS dargestellte Echofunktion eines solchen herkömmlichen Entfernungsmeßgeräts für den Fall, daß keine Ansatzbildung oder sonstige Störung vor¬ liegt, und das Diagramm von Fig. 4 zeigt die entsprechende Echofunktion für den Fall einer starken Ansatzbildung an der Antenne. Der Zeitpunkt to entspricht dera Beginn des vom Trigger 30 zum Schalter 28 gelieferten Triggerimpulses, der das Schließen des Schalters 28 auεlöεt. Im Zeitpunkt t s kommt der vom Schalter 28 erzeugte Sendeimpuls am Einkoppel¬ stift 36 der Antenne 14 an; dieε verurεacht eine auεgeprägte Spitze in der Echofunktion. Daran εchließen εich Echoampli¬ tuden abnehmender Amplitude an, die von Reflexionen im Bereich des Hornεtrahlers stammen. Im Zeitpunkt t E enthält das Diagramm von Fig. 4 eine weitere ausgeprägte Spitze, die dem Empfang des Nutzechos entspricht.
Das Diagramm von Fig. 4 läßt erkennen, daß im Falle einer starken Ansatzbildung an der Antenne die Form der Echofunk¬ tion im Bereich der Antenne in charakteristischer Weise ver¬ ändert ist, da auf Grund der Absorption durch den Ansatz aus diesem Bereich weniger Energie reflektiert wird. Ferner ist in der Echofunktion von Fig. 4 die vom Nutzecho stammende Echoamplitude so stark geschwächt, daß sie nicht mehr aus¬ wertbar ist.
Die Erkennung von Ansatzbildungen an der Antenne 14 beruht bei dem Entfernungsmeßgerät von Fig. 2 auf der Auswertung der charakteristischen Änderungen des Teils der Echofunk¬ tion, der von Reflexionen aus dem Antennenbereich stammt. Dies ist bei Echofunktionen mit der in Fig. 3 und 4 dar¬ gestellten Form durchaus möglich. Günεtiger ist es jedoch, wenn im Antennenbereich eine Referenz-Reflexionsstelle vorhanden ist, die ein Referenzecho mit ausgeprägter Refle- xionεεpitze erzeugt. In manchen Fällen kann eine εolche Referenz-Reflexionsstelle durch ein bereits vorhandenes Antennenteil gebildet εein, beiεpielεweise durch die Kante
des Hornstrahlers. Wenn keine solche Referenz-Reflexions¬ stelle vorhanden ist, wird vorzugsweise ein besonderer Referenz-Reflektor im Antennenbereich angebracht. Fig. 2 zeigt einen εolchen Referenz-Reflektor 46, der an der Kante deε Hornεtrahlers der Antenne 14 so angebracht ist, daß er in das Innere des Hornstrahlers ragt. Der Referenz-Reflektor kann ein angeschraubtes Blechteil, ein Drahtbügel, eine Nut oder Sicke etc. sein. Die Anordnung nahe der Antennenkante ist vorteilhaft, um eine deutliche Trennung zwischen der von der Einkopplung verursachten Spitze und der vom Referenz- Reflektor verursachten Spitze in der Echofunktion zu erhal¬ ten. Gegebenenfalls kann der Referenz-Reflektor auch in geringem Abstand vor der Antenne angebracht werden.
Die Diagramme von Fig. 5 und 6 zeigen analog zu den Diagram¬ men von Fig. 3 und 4 die Echofunktionen einer mit einem εol¬ chen zusätzlichen Referenz-Reflektor ausgestatteten Antenne ohne bzw. mit Ansatzbildung. Die im Diagramm von Fig. 5 dar¬ gestellte Echofunktion enthält zusätzlich zu den von der Einkopplung im Zeitpunkt t s und vom Nutzecho ira Zeitpunkt t E verursachten Spitzen die vom Referenz-Reflektor 46 im Zeit¬ punkt t R verurεachte Spitze. Die Echofunktion von Fig. 6 läßt erkennen, daß die durch die Anεatzbildung verursachten charakteristischen Änderungen insbesondere im Bereich der Referenz-Spitze sehr ausgeprägt sind und eine deutliche Un¬ terscheidung der beiden Zustände erlauben.
Zur Auswertung der durch die Ansatzbildung verursachten cha- rakteriεtiεchen Änderungen der Echofunktion enthält die Schaltung von Fig. 2 eine Steuerlogik 50 und einen Amplitu- den-Komparator 51, der an seinem ersten Eingang das Hüllkur¬ vensignal HS vom Ausgang des Logarithmierers 42 und an seinem zweiten Eingang ein Schwellwertsignal SW«| empfängt. Der Amplituden-Komparator 51 ist in herkömmlicher Weise so ausgebildet, daß sein Ausgangsεignal den einen oder den anderen von zwei Signalwerten in Abhängigkeit davon annimmt, ob daε dem erεten Eingang zugeführte Hüllkurvenεignal HS größer oder kleiner alε daε dem zweiten Eingang zugeführten
Schwellwertεignal SW<| iεt. Der Amplituden-Komparator 51 hat ferner einen Steuereingang, der ein Freigabesignal EN-] von einem Ausgang der Steuerlogik 50 empfängt. Die Steuerlogik 50 empfängt das vom Taktgeber 32 gelieferte Taktsignal CL und das Ausgangssignal TR des Triggers 30, daε die Sende¬ zeitpunkte bestimmt; sie erzeugt auf Grund dieser beiden Signale das Freigabesignal EN<| so, daß der Amplituden-Kompa¬ rator 51 nur während eines beεtimraten Zeitfenεterε nach der Auεεendung eines Sendeimpulses für die Durchführung des Amplitudenvergleichs freigegeben wird.
Die Funktion des Komparators 51 und der Steuerlogik 50 ist aus den Diagrammen von Fig. 7 erεichtlich. Dieεe zeigen den zeitlichen Verlauf der Hüllkurvenεignale HS a und HS b , die den Echofunktionen von Fig. 5 bzw. Fig. 6 entsprechen, εowie daε vom Taktgeber 32 gelieferte Taktsignal CL, das vom Trigger 30 gelieferte Triggersignal TR und das von der Steuerlogik 50 erzeugte Freigabesignal EN-]. In die Diagramme der beiden Hüllkurvensignale HS a und HS b ist der Schwellwert SW<] des Komparators 51 eingezeichnet. Die Steuerlogik 50 erzeugt das Freigabesignal ENi in einem durch das Taktsignal CL genau bestimmten Zeitabstand nach dem Beginn des Trigger- εignalε TR, εo daß daε durch das Freigabesignal EN<ι bestimm¬ te Zeitfenster T-j dera Zeitintervall entspricht, in dera das vom Referenz-Reflektor 46 verursachte Referenzecho im Hüll¬ kurvensignal erscheint. In diesem Zeitfenεter vergleicht der Komparator 51 daε Hüllkurvenεignal HS mit dem Schwellwert SW-,. Es ist zu erkennen, das das der Antenne ohne Ansatzbil¬ dung entsprechende Hüllkurvenεignal HSa im Zeitfenster Tl den Schwellwert SW<] übersteigt; das Ausgangsεignal deε Kom- paratorε 51 nimmt daher einen ersten Signalwert an, bei- εpielεweiεe den niedrigen Signalwert, der anzeigt, daß keine εtörende Ansatzbildung an der Antenne 14 besteht. Dagegen bleibt das der Antenne mit Ansatzbildung entsprechende Hüll¬ kurvensignal HS b im Zeitfenster T-ι unter dera Schwellwert SW-i, εo daß daε Auεgangεεignal deε Komparatorε 51 den zwei¬ ten Signalwert, beim gewählten Beispiel den hohen Signal¬ wert, annimmt, der anzeigt, daß an der Antenne eine Ansatz-
bildung besteht, die die Füllstandsmesεung verfälεchen oder unmöglich machen kann.
Die zeitliche Lage und die Dauer deε Freigabesignals EN<ι so¬ wie die Höhe des Komparator-Schwellwerts SW<| bilden drei einεtellbare Parameter, durch die die Schaltung an unter- εchiedliche Betriebεbedingungen angepaßt werden kann. Die Wahl der zeitlichen Lage des Freigabesignalε ermöglicht inε- beεondere die Anpaεεung an unterεchiedliche Poεitionen deε Referenz-Reflektorε. Die Dauer deε Freigabeεignalε wird εo eingestellt, daß das Referenzecho, abhängig von seiner Form, optimal ausgenutzt wird. Die Höhe des Komparator-Schwell¬ werts wird in Abhängigkeit von dera Grad der Ansatzbildung gewählt, von dera ab eine Störung der Füllstandsmeεεung zu befürchten ist.
Daε Auεgangεεignal des Komparators kann in verschiedener Weise verwendet werden. Im einfachsten Fall kann es zur Anzeige der Ansatzbildung oder zur Auslöεung eineε Alarms dienen, um eine Bedienungsperson zu warnen, die dann die erforderlichen Maßnahmen ergreift. Es kann jedoch auch automatische Maßnahmen auslösen, die trotz der Ansatzbildung eine Fortsetzung der Mesεung ermöglichen, beiεpielεweiεe durch Erhöhung der Sendeleistung und/oder durch Erhöhung der Empfangεverεtärkung.
Wie in Fig. 2 dargeεtellt iεt, können zuεätzlich zu dera Kom¬ parator 50 weitere Koraparatoren 52, 53 ... vorgeεehen εein, die daε Hüllkurvenεignal HS mit unterεchiedlichen Schwell¬ werten SW 2 , SW 3 ... vergleichen und von der Steuerlogik 50 Freigabesignale EN 2 , EN 3 ... empfangen, die gleich oder ver¬ schieden sein können. Solche zuεätzlichen Komparatoren er¬ möglichen eine feinere Differenzierung der Überwachung der Anεatzbildung, eine Anzeige deε aktuellen Verεchmutzungs- . grades oder die Überwachung weiterer Störungsursachen. Beispielεweiεe kann ein Komparator, deεεen Schwellwert höher alε der in Fig. 7 dargeεtellte Schwellwert SW-i eingeεtellt iεt, den Beginn einer Anεatzbildung anzeigen, bevor dieεe
Anεatzbildung die Meεεung εtört oder unmöglich macht. Ein Komparator, dessen Schwellwert noch unter der bei stärkster Ansatzbildung vorliegenden Amplitude des Referenzechoε liegt, kann einen Totalausfall des Antennensystems oder der Elektronik anzeigen. Die AusgangsSignale dieser und gege¬ benenfalls weiterer Komparatoren mit unterεchiedlichen Schwellwerten und/oder Zeitfenstern können einer Auswerte¬ logik 54 zugeführt werden, die die Ausgangεεignale zur ge¬ naueren Beεtimmung und feineren Eingrenzung der Fehler und Störungen auswertet.
Die zuvor beschriebene Erkennung einer Ansatzbildung kann in gleicher Weise wie bei dem als Beispiel beschriebenen Puls¬ radargerät auch bei einem Frequenzmodulations-Dauerstrich- radargerät oder bei jedem anderen mit Mikrowellen arbeiten¬ den Entfernungsmeßgerät angewendet werden, das eine Echo¬ funktion der zuvor angegebenen Art liefert.
ERSATZBLATT