DE102008050329A1

DE102008050329A1 - Mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmessgerät

Info

Publication number: DE102008050329A1
Application number: DE200810050329
Authority: DE
Inventors: Peter KLÖFER; Winfried Mayer
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-04-15
Also published as: US20110193567A1; US8884632B2; EP2331917A1; WO2010040580A1; CN102177420B; CN102177420A

Abstract

Es ist ein mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät zur Füllstandsmessung von in Behältern (3) befindlichen Füllgütern (5) beschrieben, mit dem auf mehreren unterschiedlichen Signalpfaden Mikrowellensignale (SM, SN, SL) in den Behältern (3) gesendet und deren zugehörige Echosignale (EM, EN, EL) aufgenommen werden können und die auf den unterschiedlichen Signalpfaden gewonnenen Messergebnisse getrennt voneinander ausgewertet werden können, mit einer Messgeräteelektronik (7), mit einem Mikrowellengenerator (9) zur sukzessiven Erzeugung von unterschiedliche Nutzfrequenzen (fm, fn, fl) aufweisenden Mikrowellensignalen (SM, SN, SL) und einer daran angeschlossenen frequenzselektiven passiven Antennenanordnung (11a, 11b, 11c, 11d, 11e), die mehrere Antennen aufweist, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale (SM, SN, SL) nacheinander in den Behälter (3) zu senden und deren zur Antennenanordnung (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) zurückreflektierten Echosiganle (EM, EN, EL) zu empfangen, die mehrere jeweils für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (fm, fn, fl) durchlässige frequenzselektive Elemente (FM, FN, FL), insbesondere Bandpassfilter, aufweist, in der über die Antennen und die frequenzselektiven Elemente (FM, FN, FL) für jedes der untersssen Echosignal (EM, EN, EL) ein eindeutig zugeordneter Signalweg vorgegeben ...

Description

Die Erfindung betrifft ein nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät zur Füllstandsmessung von in Behältern befindlichen Füllgütern, mit dem auf unterschiedlichen Signalwegen Mikrowellensignale in den Behälter gesendet und deren zugehörige an der Füllgutoberfläche reflektierten Echosignale nach einer vom Füllstand abhängigen Laufzeit wieder empfangen werden und anhand von deren Laufzeiten die Füllstände bestimmt werden.
Derartige berührungslos arbeitende Messgeräte werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, z. B. in der verarbeitenden Industrie, in der Chemie oder in der Lebensmittelindustrie.
Typischer Weise wird das Füllstandsmessgerät oberhalb des Füllguts montiert und dessen Antenne auf das Füllgut ausgerichtet.
Zur Bestimmung der Laufzeiten können alle bekannten Verfahren angewendet werden, die es ermöglichen, verhältnismäßig kurze Entfernungen mittels reflektierter Mikrowellen zu messen. Die bekanntesten Beispiele sind das Pulsradar und das frequenzmodulierte Dauerstrichradar (FMCW-Radar).
Beim Pulsradar werden periodisch kurze Mikrowellen-Sendeimpulse gesendet, die von der Füllgutoberfläche reflektiert und nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen werden. Es wird anhand des empfangenen Signals eine Echofunktion abgeleitet, die die empfangene Signalamplitude als Funktion der Zeit wiedergibt. Jeder Wert dieser Echofunktion entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand von der Antenne reflektierten Echos.
Beim FMCW-Verfahren wird kontinuierlich ein Mikrowellensignal gesendet, das periodisch linear frequenzmoduliert ist, beispielsweise nach einer Sägezahnfunktion. Die Frequenz des empfangenen Echosignals weist daher gegenüber der Augenblicksfrequenz, die das Sendesignal zum Zeitpunkt des Empfangs hat, eine Frequenzdifferenz auf, die von der Laufzeit des Mikrowellensignals und dessen 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 reflektierenden Fläche von der Antenne. Ferner entsprechen die Amplituden der Spektrallinien des durch Fouriertransformation gewonnenen Frequenzspektrums den Echoamplituden. Dieses Fourierspektrum stellt daher in diesem Fall die Echofunktion dar.
Aus der Echofunktion wird mindestens ein Nutzecho bestimmt, das der Reflexion des Sendesignals an der Füllgutoberfläche entspricht. Aus der Laufzeit des Nutzechos ergibt sich bei einer bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowellen unmittelbar die Wegstrecke die die Mikrowellen auf ihrem Weg vom Messgerät zur Füllgutoberfläche und zurück durchlaufen. Anhand der Einbauhöhe des Füllstandsmessgeräts über dem Behälter lässt sich hieraus unmittelbar der gesuchte Füllstand berechnen.
Es gibt jedoch eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen diese Form der Füllstandsmessung unzureichend ist.
Ein Beispiel hierfür sind Füllstandsmessungen in Lagerbehältern für Schüttgüter. Schüttgüter bilden in der Regel einen Schüttkegel aus. Die oben genannte klassische Füllstandsmessung liefert hier zwar die Füllhöhe in einem bestimmten durch die Antennenposition und deren Ausrichtung vorgegebenen Bereich des Schüttkegels, eine genauere Bestimmung des Füllgutvolumens ist hierdurch jedoch nicht erzielbar. In diesen Fällen werden heute regelmäßig so genannte Mehrpunktmessungen ausgeführt. Dabei werden mehrere Füllstandsmessgeräte nebeneinander über dem Füllgut angeordnet und die Füllstände in den einzelnen von den jeweiligen Messgeräten erfassten Bereichen im Behälter bestimmt. Der Einsatz mehrere Füllstandsmessgeräte ist in der Regel sehr teuer und aufwendig. Alternativ hierzu kann ein Füllstandsmessgerät mit mehreren an unterschiedlichen Orten über dem Füllgut angeordneten Antennen ausgestattet werden, die beispielsweise über im Feld angeordnete elektronische Schalter einzeln zugeschaltet werden. Die Verwendung mehrerer über elektronische Schalter zuschaltbarer Antennen ist demgegenüber zwar kostengünstiger, weist jedoch den Nachteil auf, dass diese in der Regel unmittelbar an der Antenne im Feld angeordneten Schalter mit Energie versorgt werden müssen. Dies ist nicht nur aufwendig, sondern stellt insb. in Anwendungen in denen aus Gründen des Explosionsschutzes besondere Sicherheitsvorkehrungen eingehalten werden müssen ein Sicherheitsrisiko dar.
Ein weiteres Beispiel sind Anwendungen bei denen im Behälter Störer, wie z. B. Rührwerke oder andere Einbauten, vorhanden sind, an denen die gesendeten Mikrowellensignale ebenfalls reflektiert werden. In diesem Fall enthält das mit dem Füllstandsmessgerät aufgenommene Echosignal, sowohl das gesuchte auf eine Reflektion an der Füllgutoberfläche zurück zuführende Nutzecho als auch auf Reflektionen an den Störern zurück zu führende Störechos. Dementsprechend ist es sehr schwierig oder unter Umständen sogar unmöglich, anhand des Echosignals das gesuchte Nutzecho und damit den zu messenden Füllstand zu ermitteln. Zur Überwindung dieses Problems werden häufig so genannte Mehrkeulenmessungen ausgeführt. Dabei werden die Mikrowellensignale in mehreren Sendekeulen mit unterschiedlicher Ausrichtung in den Behälter gesendet. Die Sendekeulen werden dabei beispielsweise derart ausgerichtet, dass jede Sendekeule das Füllgut erreicht. Es werden die Echosignale der einzelnen Sendekeulen aufgenommen und anhand der bekannten Ausrichtung der unterschiedlichen Sendekeulen zusätzliche Informationen gewonnen, anhand derer das in allen Echosignalen enthaltene Nutzecho sehr viel genauer und zuverlässiger bestimmt werden kann. Beispiele hierzu sind in der EP 1 431 724 A1 beschrieben. Dort ist unter anderem beschrieben, das Nutzecho anhand der Amplituden der einzelnen Echosignale zu ermitteln. Während die Amplitude des Nutzechos in allen Echosignalen winkelkorrigiert überall gleich ist, weisen die Störechos in den unterschiedlichen Echosignalen aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung der zugehörigen Sendekeulen unterschiedliche Amplituden auf.
Sowohl bei der Mehrpunktmessung als auch bei der Mehrkeulenmessung ist es erforderlich Mikrowellensignalen auf unterschiedlichen Signalwegen in den Behälter hinein zu senden und deren Echosignale getrennt voneinander auszuwerten.
Hierzu können mehrere parallel betriebene Sende- und/oder Empfangsanordnungen und/oder elektronische Schalter eingesetzt werden. In der DE 10 2004 034 429 ist ein Beispiel hierzu beschrieben, das in der Automobilindustrie als Abstandssensor eingesetzt wird. Dort ist ein Mikrowellengenerator über einen Schalter nacheinander an unterschiedliche Sendeantennen angeschlossen und an jede der Empfangsantennen ist ein separater Empfangszweig angeschlossen, über den das von der jeweiligen Empfangsantenne aufgenommene Echosignal aufgenommen und einer Signalverarbeitung zugeführt wird. Die Zuordnung der einzelnen Messsignale zu den einzelnen Signalwegen erfolgt hier über die jeweiligen Schalterstellungen und die separaten Empfangszweige.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät anzugeben, mit dem auf mehreren unterschiedlichen Signalwegen Mikrowellensignale in den Behälter gesendet und deren zugehörigen Echosignale aufgenommen werden können und die auf den unterschiedlichen Signalpfaden gewonnenen Messergebnisse getrennt voneinander ausgewertet werden können.
Hierzu besteht die Erfindung in einem mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmessgerät zur Füllstandsmessung von in Behältern befindlichen Füllgütern, mit

– einer Messgerätelektronik mit einem Mikrowellengenerator zur sukzessiven Erzeugung von unterschiedliche Nutzfrequenzen aufweisenden Mikrowellensignalen, und
– einer daran angeschlossenen frequenzselektiven passiven Antennenanordnung,
– die mehrere Antennen aufweist, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale nacheinander in den Behälter zu senden, und deren zur Antennenanordnung zurück reflektierten Echosignale zu empfangen,
– die mehrere jeweils für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen durchlässige frequenzselektive Elemente, insb. Bandpassfilter, aufweist,
– in der über die Antennen und die frequenzselektiven Elemente für jedes der unterschiedlichen Mikrowellensignale und dessen Echosignal ein eindeutig zugeordneter Signalweg vorgeben ist, über den dieses Mikrowellensignal in den Behälter gesendet und dessen zur Antennenanordnung zurück reflektiertes Echosignal empfangen und der Messgerätelektronik zugeführt wird, und
– einer in der Messgerätelektronik vorgesehenen Vorrichtung, die die nacheinander eingehenden Echosignale dem zugehörigen Signalweg zuordnet.

Gemäß einer ersten Variante besteht die Erfindung in einem Füllstandsmessgerät, bei dem

– eine der Antennen eine Sendeantenne ist, die dazu dient, die unterschiedlichen Mikrowellensignale in den Behälter zu senden,
– die übrigen Antennen Empfangsantennen sind, die dazu dienen, die durch Reflektionen im Behälter zur Antennenanordnung zurück reflektierten Echosignale der unterschiedlichen Mikrowellensignale zu empfangen,
– in der Antennenanordnung jeder Empfangsantenne ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen durchlässiges frequenzselektives Element, insb. ein Bandpassfilter, nachgeschaltet ist, das dazu dient, aus dem von der jeweiligen Empfangsantenne aufgenommenen Empfangssignal das diese Nutzfrequenz aufweisende Echosignal heraus zu filtern, und
– die Vorrichtung die sukzessive von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragenen Echosignale der Empfangsantenne zuordnet, von der sie empfangen wurden.

Gemäß einer zweiten Variante besteht die Erfindung in einem Füllstandsmessgerät, bei dem

– eine der Antennen eine Empfangsantenne ist, die dazu dient, die durch Reflektionen im Behälter zur Antennenanordnung zurück reflektierten Echosignale der unterschiedlichen Mikrowellensignale zu empfangen,
– die übrigen Antennen Sendeantennen sind, die dazu dienen, jeweils eines der unterschiedlichen Mikrowellensignale in den Behälter zu senden,
– in der Antennenanordnung jeder Sendeantenne ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen durchlässiges frequenzselektives Element, insb. ein Bandpassfilter, vorgeschaltet ist, das dazu dient, aus den von dem Mikrowellengenerator erzeugten Mikrowellensignalen dasjenige herauszufiltern, dass im Messbetrieb über die jeweilige Sendeantenne gesendet wird, und
– die Vorrichtung die sukzessive von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragenen Echosignale der jeweiligen Sendeantenne zuordnet, von der das zugehörige Mikrowellensignale gesendet wurde.

Gemäß einer dritten Variante besteht die Erfindung in einem Füllstandsmessgerät, bei dem

– die Antennen Sende- und Empfangsantennen sind, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale in den Behälter zu senden und deren durch Reflektionen im Behälter zur Antennenanordnung zurück reflektierten Echosignale zu empfangen,
– in der Antenneanordnung jeder Sende- und Empfangsantenne ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen durchlässiges frequenzselektives Element, insb. ein Bandpassfilter, zugeordnet ist, das dazu dient, aus den vom Mikrowellengenerator erzeugten der Antennenanordnung zugeführten Mikrowellensignalen dasjenige herauszufiltern und der Sende- und Empfangsantenne zuzuführen, das über diese Sende- und Empfangsantenne gesendet wird, und das dazu dient, aus dem von dieser Sende- und Empfangsantenne aufgenommenen Empfangssignal, das zugehörige diese Nutzfrequenz aufweisende Echosignal heraus zu filtern, und
– die Vorrichtung die sukzessive von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragenen Echosignale der Sende- und Empfangsantenne zuordnet, über die das zugehörige Mikrowellensignal gesendet und dessen Echosignal empfangen wurde.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Messgerätelektronik mit der Antennenanordnung ausschließlich über einen einzigen Wellenleiter verbunden,

– über den die unterschiedlichen Mikrowellensignale von der Messgerätelektronik zur Antennenanordnung übertragen werden und die Echosignale von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragen werden, und
– der über eine in der Antennenanordnung vorgesehene Sende-Empfangstrennung an alle Sendeantennen und an alle Empfangsantennen angeschlossen ist.

Gemäß einer alternativen Weiterbildung

– ist die Messgerätelektronik mit der Antennenanordnung über einen Sendewellenleiter verbunden, über den die Sendeantennen mit den unterschiedlichen Mikrowellensignale gespeist werden, und
– die Messgerätelektronik ist mit der Antennenanordnung über einen Empfangswellenleiter verbunden, über den die Echosignale von der Antennenanordnung zur Messgerätelektronik übertragen werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der ersten Variante

– sind die Empfangsantennen in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet, und
– die Sendeantenne ist räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet.

Gemäß einer Ausgestaltung der zweiten Variante

– sind die Sendeantennen in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet, und
– die Empfangsantenne ist räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der ersten Variante

– umgeben die Empfangsantennen die Sendeantenne räumlich,
– ist die Sendeantenne auf das Füllgut im Behälter ausgerichtet,
– weisen die Empfangsantennen jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Sendeantenne geneigte Ausrichtung auf, und
– die durch die Ausrichtungen der Empfangsantennen vorgegebenen von der jeweiligen Empfangsantenne abgedeckten Empfangsbereiche der einzelnen Empfangsantennen überlappen teilweise.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der zweiten Variante

– umgeben die Sendeantennen die Empfangsantenne räumlich,
– ist die Empfangsantenne auf das Füllgut im Behälter ausgerichtet,
– weisen die Sendeantennen jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Empfangsantenne geneigte Ausrichtung auf, und
– die durch die Ausrichtungen der Sendeantennen vorgegebenen Sendebereiche der einzelnen Sendeantennen liegen zumindest teilweise im Empfangsbereich der Empfangsantenne und überlappen teilweise.

Die erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräte weisen den Vorteil auf, dass durch die Anordnung der Antennen in der Antennenanordnung, deren Einbindung als Sendeantenne, als Empfangsantenne bzw. als Sende- und Empfangsantenne und die frequenzselektiven Elemente für jedes der unterschiedlichen Mikrowellensignale und dessen Echosignal ein eindeutiger ausschließlich durch passive Bauteile definierter Signalweg eindeutig vorgegebenen ist. Die passiven Bauteile benötigen keinerlei Stromversorgung. Elektronische Schalter oder andere aktive eine Energieversorgung benötigende Bauteile werden dementsprechend nicht mehr benötigt. Die Zuordnung der gewonnenen Messergebnisse zu den einzelnen Signalwegen ist damit automatisch über die Nutzfrequenz sowohl des jeweiligen gesendeten Mikrowellensignals als auch des zugehörigen Echosignals gegeben. Die einzelnen Echosignale treffen nacheinander in der Messgerätelektronik ein und können dort getrennt voneinander in Kenntnis des zugehörigen Signalwegs in ein und derselben Signalverarbeitung verarbeitetet und ausgewertet werden.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen fünf Ausführungsbeispiel dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt: ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät mit einer Messgerätelektronik und einer daran über einen einzigen Mikrowellenleiter angeschlossenen frequenzselektiven Antennenanordnung mit einer Sendeantenne und mehrere Empfangsantennen;
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät mit einer Messgerätelektronik und einer daran über einen Sendeleiter und einen Empfangsleiter angeschlossenen frequenzselektiven Antennenanordnung mit einer Sendeantenne und mehrere Empfangsantennen;
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät bei dem die Antennenanordnung mehrere Sende- und Empfangsantennen aufweist;
4 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät mit einer Messgerätelektronik und einer daran über einen einzigen Mikrowellenleiter angeschlossenen frequenzselektiven Antennenanordnung mit einer Empfangsantenne und mehreren Sendeantennen; und
5 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät mit einer Messgerätelektronik und einer daran über einen Sendeleiter und einen Empfangsleiter angeschlossenen frequenzselektiven Antennenanordnung mit einer Empfangsantenne und mehreren Sendeantennen.
1 zeigt eine Prinzipskizze einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräts 1. Das Füllstandsmessgerät 1 ist ein mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät, z. B. ein FMCW Radar Füllstandsmessgerät oder ein Puls Radar Füllstandsmessgerät, und dient zur Füllstandsmessung von in Behältern 3 befindlichen Füllgütern 5. Es umfasst eine Messgerätelektronik 7, die einen Mikrowellengenerator 9 aufweist, der zur sukzessiven Erzeugung von mindestens zwei unterschiedliche Nutzfrequenzen f_m, f_n aufweisenden Mikrowellensignalen S_M, S_N dient. Mikrowellengeneratoren 9, wie sie in Füllstandsmessgeräten einsetzbar sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Erzeugung der unterschiedliche Nutzfrequenzen f_m, f_n aufweisenden Mikrowellensignale S_M, S_N kann beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung von digital ansteuerbaren elektronischen Abstimmelementen des Mikrowellengenerators 9 bewirkt werden, die in modernen Mikrowellengeneratoren 9, wie z. B. in direkten digitalen Synthesizern (DDS) oder spannungsgesteuerten Oszillatoren (VCO), ohnehin regelmäßig vorgesehen sind. Die Nutzfrequenzeinstellung erfolgt dann beispielsweise über einen in einen Resonanzkreis eines Sendeoszillators eingesetzten Varaktor. Alternativ kann eine Synthesizerstruktur im Sendeoszillator verwendet werden, und die Nutzfrequenzeinstellung durch Änderung von Werten eines einstellbaren Frequenzteilers vorgenommen werden. Ebenso kann ein direkter digitaler Synthesizer mit veränderbarer Ausgangsfrequenz eingesetzt werden, oder die Nutzfrequenzen können durch die gezielte Einstellung der Arbeitspunkte aktiver Bauelemente eines Sendeoszillators bewirkt werden.
An die Messgerätelektronik 7 ist erfindungsgemäß eine frequenzselektive passive Antennenanordnung 11 angeschlossen. Die Antennenanordnung 11 weist mehrere Antennen auf, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N nacheinander in den Behälter 3 zu senden, und deren zur Antennenanordnung 11 zurück reflektierten Echosignale E_M, E_N zu empfangen. Die in 1 dargestellte Antennenanordnung 11a umfasst hierzu eine Sendeantenne 13, die dazu dient, die unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N in den Behälter 1 zu senden, und mehrere Empfangsantennen 15, 17, die dazu dienen, die zur Antennenanordnung 11a zurück reflektierten Echosignale E_M, E_N der unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N zu empfangen.
Die erfindungsgemäßen Antennenanordnungen 11 weisen mehrere jeweils für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen f_m, f_n durchlässige frequenzselektive Elemente F_M, F_N, insb. Bandpassfilter, auf. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass in der Antennenanordnung 11 über die Antennen und die frequenzselektiven Elemente F_M, F_N für jedes der unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N und dessen Echosignal E_M, E_N ein eindeutig zugeordneter Signalweg vorgeben ist, über den dieses Mikrowellensignal S_M, S_N in den Behälter 3 gesendet und dessen zur Antennenanordnung 11 zurück reflektiertes Echosignal E_M, E_N empfangen und der Messgerätelektronik 7 zugeführt wird. Durch diese Frequenzselektivität der Antennenanordnung 11 ist über die unterschiedlichen Nutzfrequenzen f_m, f_n eine eindeutige Zuordnung der nacheinander gesendeten Mikrowellensignale S_M, S_N und deren zugehörigen nacheinander in der Messgerätelektronik 7 eingehenden Echosignale E_M, E_N zu dem zugehörigen Signalweg gegeben.
In der in 1 dargestellten Variante ist dies dadurch realisiert, dass jeder Empfangsantenne 15, 17 ein für jeweils eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen f_m, f_n durchlässiges frequenzselektives Element F_M, F_N, insb. ein Bandpassfilter, nachgeschaltet ist, das dazu dient, aus den mit der jeweiligen Empfangsantenne 15, 17 aufgenommenen Empfangssignalen das diese Nutzfrequenz f_m, f_n aufweisende Echosignal E_M, E_N heraus zu filtern.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt der Mikrowellengenerator 9 sukzessive zwei verschiedene Mikrowellensignale S_M, S_N, die über die Sendeantenne 13 gesendet werden. Für den Empfang der zugehörigen Echosignale E_M, E_N sind entsprechend zwei Empfangsantennen 15, 17 vorgesehen. Aus dem Empfangssignal der Empfangsantenne 15 wird über das der Empfangsantenne 15 nachgeschaltete frequenzselektive Element F_M das zum Mikrowellensignal S_M zugehörige Echosignal E_M herausgefiltert. Aus dem Empfangssignal der Empfangsantenne 17 wird über das der Empfangsantenne 17 nachgeschaltete frequenzselektive Element F_M das zum Mikrowellensignal S_N zugehörige Echosignal E_N herausgefiltert.
Anhand der unterschiedlichen Nutzfrequenzen der Echosignale E_M, E_N können die Echosignale E_M, E_N eindeutig der jeweiligen Empfangsantenne 15, 17 zugeordnet werden. Hierzu weist die Messgerätelektronik 7 eine Vorrichtung 21, die die eingehenden Echosignale E_M, E_N anhand von deren unterschiedlichen Nutzfrequenzen f_m, f_n den jeweiligen Empfangsantennen 15, 17 bzw. dem über diese Empfangsantenne 15, 17 verlaufenden Signalweg zuordnet. Die Vorrichtung 21 umfasst hierzu beispielsweise einen an eine Signalverarbeitung 23 angebundenen Speicher, in dem diese Zuordnung abgelegt ist. Da der Mikrowellengenerator 9 die einzelnen unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N sukzessive erzeugt, und diese entsprechend sukzessive gesendet werden, brauchen die Nutzfrequenzen f_m, f_n der Echosignale E_M, E_N nicht gemessen zu werden. Solange der Mikrowellengenerator 9 das Mikrowellensignal S_M generiert, empfangen die Empfangsantennen 15, 17 ausschließlich dessen Echosignal E_M. Das zughörige durch Reflektion im Behälter 3 zur Antennenanordnung 11a zurück reflektierte Echosignal E_M wird zwar von beiden Empfangsantennen 15, 17 empfangen, dieses kann aber jedoch nur das für dessen Nutzfrequenz f_m durchlässige der Empfangsantenne 15 nachgeschaltete frequenzselektive Element F_M passieren.
Solange der Mikrowellengenerator 9 das Mikrowellensignal S_N generiert, empfangen die Empfangsantennen 15, 17 ausschließlich dessen Echosignal E_N. Das zugehörige durch Reflektion im Behälter 3 zur Antennenanordnung 11a zurück reflektierte Echosignal E_N wird zwar von beiden Empfangsantennen 15, 17 empfangen, dieses kann aber jedoch nur das für dessen Nutzfrequenz f_n ausgelegte der Empfangsantenne 17 nachgeschaltete frequenzselektive Element F_N passieren. Zur Bestimmung des Füllstands werden die einzelnen sukzessive eingehenden Echosignale E_M, E_N von der Signalverarbeitung 23 verarbeitet, indem beispielsweise anhand der Echosignale E_M, E_N eine Echofunktion abgeleitet wird, die die empfangene Signalamplitude als Funktion der Signallaufzeit wiedergibt. Hierzu können die aus dem Stand der Technik sowohl für Pulsradar Füllstandsmessgeräte als auch für FMCW Radar Füllstandsmessgerät bekannte Verfahren eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Füllstandsmessgerät weist hierbei den Vorteil auf, dass das für die Laufzeitbestimmung des jeweiligen Echosignals E_M, E_N relevante gesendete Mikrowellensignal S_M, S_N in der Messgerätelektronik 7 über den Mikrowellengenerator 9 der Signalverarbeitung 23 jederzeit zeitrichtig zur Verfügung steht.
Durch eine entsprechende Erhöhung der Anzahl der unterschiedlichen Mikrowellensignale und der Empfangsantennen können natürlich auch drei oder mehr von unterschiedlichen Empfangsantennen aufgenommene Echosignale unterschieden werden.
Bei der in 1 dargestellten Variante ist die Messgerätelektronik 7 mit der Antennenanordnung 11 ausschließlich über den einzigen Wellenleiter 19 verbunden. Dieser ist über eine Sende-Empfangstrennung 25, z. B. einen Zirkulator oder einen Richtkoppler, sowohl an die Sendeantenne 13 als auch an die Empfangsantennen 15, 17 angeschlossen. Über diesen Wellenleiter 19 wird die Antennenanordnung 11 mit den unterschiedlichen Mikrowellensignalen S_M, S_N gespeist. In umgekehrter Richtung werden die aus den Empfangssignalen der Empfangsantennen 15, 17 herausgefilterten Echosignale E_M, E_N über diesen Mikrowellenleiter 19 von der Antennenanordnung 11 zur Messgerätelektronik 7 übertragen.
Dies bietet den Vorteil, dass nur eine einzige Verbindung zwischen der Messgerätelektronik 5 und der Antennenanordnung 11a benötigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es sich hierbei um eine permanente Verbindung handelt, die keinerlei Veränderung und/oder Beeinträchtigung der Signalübertragung bedingt.
2 zeigt eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräts. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Variante ist die Messgerätelektronik 7 hier über zwei Mikrowellenleiter, nämlich einen Sendeleiter 27 und einen Empfangsleiter 29 mit der Antennenanordnung 11b verbunden. Der Sendeleiter 27 führt vom Mikrowellengenerator 9 der Messgerätelektronik 7 zur Sendeantenne 13. Über sie wird die Sendeantenne 13 mit den Mikrowellensignalen S_M, S_N gespeist. Über den Empfangsleiter 29 werden die aus den Empfangssignalen der Empfangsantennen 15, 17 herausgefilterten Echosignale E_M, E_N der Messgerätelektronik 7 zugeführt. Hierzu sind alle Empfangsantennen 15, 17 an den zweiten Empfangsleiter 29 angeschlossen, der wiederum mit der Messgerätelektronik 7 verbunden ist. Auch hier sind der Sendeleiter 27 und der Empfangsleiter 29 permanente Verbindungen, die im Gegensatz zu elektronischen Schaltern keinerlei Veränderung und/oder Beeinträchtigung der Signalübertragung bewirken. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Variante ist in der in 2 dargestellten Antennenanordnung 11b keine Sende-Empfangstrennung 25 erforderlich.
3 zeigt eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräts, die die bereits anhand von 1 und 2 erläuterte Messgerätelektronik 7 und eine daran angeschlossene frequenzselektive passive Antennenanordnung 11c aufweist. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Antennenanordnungen 11a und 11b weist die Antennenordnung 11c Sende- und Empfangsantennen 31, 33, 35 auf, d. h. jede der Antennen dient sowohl als Sendeantenne als auch als Empfangsantenne. Jeder dieser Sende- und Empfangsantennen 31, 33, 35 ist jeweils ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen f_m, f_n, f_l durchlässiges frequenzselektives Element F_M, F_N, F_L zugeordnet, das jeweils dazu dient sendeseitig aus den unterschiedlichen sukzessive vom Mikrowellengenerator 9 generierten der Antennenanordnung 11c zugeführten Mikrowellensignalen S_M; S_N; S_L das die jeweilige Nutzfrequenz f_m, f_n, f_l aufweisende Mikrowellensignal S_M; S_N; S_L herauszufiltern, das dann jeweils ausschließlich über die zugehörige Sende- und Empfangsantenne 31, 33 bzw. 35 in den Behälter 3 gesendet wird. In umgekehrter Richtung dient das jeweilige frequenzselektives Element F_M, F_N, F_L dazu, aus dem mit der jeweiligen Sende- und Empfangsantenne 31, 33, 35 aufgenommenen Empfangssignal das zugehörige diese Nutzfrequenz f_m, f_n, f_l aufweisende Echosignal E_M; E_N; E_L heraus zu filtern. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt der Mikrowellengenerator 9 drei unterschiedliche Mikrowellensignale S_M; S_N; S_L. Die frequenzselektiven Elemente F_M, F_N, F_L bewirken, dass das Mikrowellensignal S_M ausschließlich über die Sende- und Empfangsantenne 31 gesendet wird und das aus deren Empfangssignal ausschließlich das zugehörige Echosignal E_M herausgefiltert und zur Messgerätelektronik 7 übertragen wird. Entsprechend wird das Mikrowellensignal S_N ausschließlich über die Sende- und Empfangsantenne 33 gesendet und aus deren Empfangssignal ausschließlich das zugehörige Echosignal E_N herausgefiltert und zur Messgerätelektronik 7 übertragen. Ebenso wird das Mikrowellensignal S_L ausschließlich über die Sende- und Empfangsantenne 35 gesendet und aus deren Empfangssignal ausschließlich das zugehörige Echosignal E_L herausgefiltert und zur Messgerätelektronik 7 übertragen.
Analog zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch die Antennenanordnung 11c ausschließlich über den einzigen Mikrowellenleiter 19 mit der Messgerätelektronik 7 verbunden, über den die Antennenanordnung 11c mit den Mikrowellensignalen S_M; S_N, S_L gespeist wird, und über den die aus den Empfangssignalen der Sende- und Empfangsantennen 31, 33, 35 herausgefilterten zugehörigen Echosignale E_M, E_N, E_L der Messgerätelektronik 7 zugeführt werden.
Der Mikrowellenleiter 19 ist in der Antennenanordnung 11c über die Sende- und Empfangstrennung 25 parallel an die drei frequenzselektiven Elemente F_M; F_N; F_L angeschlossen, die wiederum an die dem jeweiligen Element F_M; F_N; F_L zugeordnete Sende- und Empfangsantenne 31, 33, 35 angeschlossen sind.
4 und 5 zeigen zwei weitere erfindungsgemäße Füllstandsmessgeräte, die jeweils eine an die Messgerätelektronik 7 angeschlossene frequenzselektive Antennenanordnung 11d, 11e aufweisen. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen weisen diese Antennenanordnungen 11d, 11e nur eine Empfangsantenne 37 und mehrere Sendeantennen 39, 41 auf. Jede der Sendeantennen 39, 41 dient dazu, jeweils eines der unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N in den Behälter 3 zu senden, und die Empfangsantenne 37 dient dazu die durch Reflektionen im Behälter 3 zur Antennenanordnung 11d, 11e zurück reflektierten Echosignale E_M, E_N der unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N zu empfangen. Hierzu ist jeder Sendeantenne 39, 41 ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen f_m, f_n durchlässiges frequenzselektives Element F_M, F_N, insb. ein Bandpassfilter, vorgeschaltet, das dazu dient, aus den von dem Mikrowellengenerator 9 erzeugten Mikrowellensignalen S_M, S_N dasjenige herauszufiltern, das im Messbetrieb über die jeweilige Sendeantenne 39, 41 gesendet wird.
Hierzu kann die Messgerätelektronik 7 entweder, wie in 4 dargestellt über einen einzigen Mikrowellenleiter 19 an die Antennenanordnung 11d angeschlossen sein, über den die Antennenanordnung 11d mit den unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N gespeist wird, und über die die zugehörigen mit der Antennenanordnung 11d aufgenommenen Echosignale E_M, E_N der Messgerätelektronik 7 zugeführt werden. In dem Fall ist der Mikrowellenleiter 19 analog zu dem in 1 dargestellten Beispiel über die Sende-Empfangstrennung 25 an die Sendeantennen 39, 41 und an die Empfangsantenne 37 angeschlossen. Die frequenzselektiven Elemente F_M, F_N sind in diesem Fall jeweils zwischen der Sende-Empfangstrennung 25 und der jeweiligen Sendeantenne 39, 41 angeordnet.
Alternativ kann die Messgerätelektronik 7 analog zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Sendeleitung 27 und eine Empfangsleitung 29 an Antennenanordnung 11e angeschlossen sein. Diese Variante ist in 5 dargestellt. Die Sendeleitung 27 ist hier in der Antennenanordnung 11e über das frequenzselektive Element F_M an die Sendeantenne 41 angeschlossen und über das frequenzselektive Element F_N an die Sendeantenne 39 angeschlossen. Aufgrund der vorgeschalteten frequenzselektiven Elemente F_M, F_N sendet die Sendeantenne 41 ausschließlich das Mikrowellensignal S_M und die Sendeantenne 39 ausschließlich das Mikrowellensignal S_N. Da der Mikrowellengenerator 9 die unterschiedlichen Mikrowellensignale S_M, S_N sukzessive generiert, sendet entweder die eine oder die andere Sendeantenne 39, 41. Anhand der Frequenz f_m, f_n des jeweils aktuelle erzeugten Mikrowellensignals S_M, S_N und/oder anhand der Frequenz f_m, f_n des aktuelle empfangenen Echosignals E_M, E_N ergibt sich damit zwangsläufig die Zuordnung zu der Sendeantenne 39, 41 über die gesendet wurde.
Das jeweils aktuell gesendete Mikrowellensignal S_M, S_N, S_L und das zugehörige Echosignal E_M, E_N, E_L stehen jeweils paarweise um die zugehörige füllstandsabhängige Laufzeit zeitlich versetzt zueinander in der Messgerätelektronik 7 zur Verfügung, so dass die nacheinander über die unterschiedlichen durch die jeweilige Antennenanordnung vorgegebenen Signalwege gewonnenen Messergebnisse, insb. die zugehörigen von der Signallaufzeit abhängigen Echofunktionen von ein und derselben Signalverarbeitung 23 nacheinander ermittelt werden können.
Mit den erfindungsgemäßen Füllstandsmessgeräten kann eine Vielzahl unterschiedlicher Messverfahren ausgeführt werden. Dabei sind die unterschiedlichen Signalwege auf denen die Mikrowellensignale S_M, S_N, S_L gesendet und zugehörige Echosignale E_M, E_N, E_L empfangen werden durch die Positionierung der einzelnen Antennen der Antennenanordnungen 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, deren Ausrichtung und deren Nutzung als Sendeantenne, als Empfangsantenne oder als Sende- und Empfangsantenne innerhalb weiter Grenzen vorgebbar. In den 1 bis 5 sind die einzelnen durch die jeweilige Antennenanordnung 11a, 11b, 11c, 11d, 11e über die frequenzselektiven Elemente F_M, F_N, F_L vorgegebenen Signalwege durch Pfeile dargestellt.
Zur Ausführung der eingangs beschriebenen Mehrpunktmessung können die Antennen der jeweiligen Antennenanordnung 11a, 11b, 11c, 11d, 11e beispielsweise jeweils nebeneinander in einer Reihe angeordnet werden. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erhält man hierdurch bei paralleler Ausrichtung der einzelnen Sende- und Empfangsantennen 31, 33, 35 auf das Füllgut 5 über jede der einzelnen Sende- und Empfangsantennen 31, 33, 35 jeweils den aktuellen Füllstand am Ort der jeweiligen Sende- und Empfangsantenne 31, 33, 35.
Bei den anderen Ausführungsbeispielen ergeben sich die Messorte an denen im Rahmen einer Mehrpunktmessung Füllstände gemessen werden durch die eingezeichneten Signalwege, die jeweils von einer der Sendeantennen 13, 39, 41 zu einer der Empfangsantennen 15, 17, 37 führen. Dabei werden vorzugsweise Antennenanordnungen, wie z. B. die Anordnung 11b von 2, gewählt, bei denen mehrere Empfangsantennen 15, 17 in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet sind, und eine Sendeantenne 13 räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet ist, oder es werden Antennenanordnungen, wie z. B. die Anordnungen 11d, 11e gewählt, bei denen mehrere Sendeantennen 39, 41 in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet sind, und eine Empfangsantenne 31 außerhalb der Gruppe angeordnet ist. Die einzelnen Antennen werden in Abhängigkeit von deren Position zueinander vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die Signalausbeute auf den einzelnen Signalwegen maximal ist.
Zur Ausführung der eingangs beschriebenen Mehrkeulenmessung werden vorzugsweise Antennenanordnungen, wie die Antennenanordnung 11a von 1 gewählt, bei denen mehrere Empfangsantennen 15, 17 eine einzige Sendeantenne 13 räumlich umgeben. Hierzu wird die im Zentrum der Antennenanordnung 11a positionierte Sendeantenne 13 vorzugsweise unmittelbar auf das Füllgut 5 im Behälter ausgerichtet ist, und die Empfangsantennen 15, 17 weisen jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Sendeantenne 13 geneigte Ausrichtung auf, die derart gewählt ist, dass die durch die Ausrichtungen der Empfangsantennen 15, 17 vorgegebenen von der jeweiligen Empfangsantenne 15, 17 abgedeckten Empfangsbereiche den Sendebereich der Sendeantenne 13 zumindest teilweise überdecken und die Empfangsbereiche der einzelnen Empfangsantennen 15, 17 teilweise überlappen.
Analog ist natürlich auch eine, im Bezug auf die Signalwege hierzu inverse in 4 dargestellte Antennenanordnung 11e einsetzbar, bei der die im Zentrum der Antennenanordnung 11d positionierte Empfangsantenne 37 von mehreren Sendeantennen 39, 41 räumlich umgeben ist. In dem Fall ist die Empfangsantenne 37 vorzugsweise unmittelbar auf das Füllgut 5 ausgerichtet, und die Sendeantennen 39, 41 weisen jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Empfangsantenne 37 geneigte Ausrichtung auf, die derart gewählt ist, dass die durch die Ausrichtungen der Sendeantennen 39, 41 vorgegebenen Sendebereiche der Sendeantennen 39, 41 teilweise überlappen und zumindest teilweise im Empfangsbereich der Empfangsantenne 37 liegen.

1: Füllstandsmessgerät
3: Behälter
5: Füllgut
7: Messgerätelektronik
9: Mikrowellengenerator
11: Antennenanordnung
13: Sendeantenne
15: Empfangsantenne
17: Empfangsantenne
19: Mikrowellenleitung
21: Vorrichtung
23: Signalverarbeitung
25: Sende- und Empfangstrennung
27: Sendeleiter
29: Empfangsleiter
31: Empfangsantenne
33: Sendeantenne
35: Sendeantenne
37: Empfangsantenne
39: Sendeantenne
41: Sendeantenne

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1431724 A1 [0010]
- DE 102004034429 [0012]

Claims

Mit Mikrowellen nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät (1) zur Füllstandsmessung von in Behältern befindlichen Füllgütern, mit – einer Messgerätelektronik (7) mit einem Mikrowellengenerator (9) zur sukzessiven Erzeugung von unterschiedliche Nutzfrequenzen (f_m, f_n, f_l) aufweisenden Mikrowellensignalen (S_M, S_N, S_L), und – einer daran angeschlossenen frequenzselektiven passiven Antennenanordnung (11a, 11b, 11c, 11d, 11e), – die mehrere Antennen aufweist, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N, S_L) nacheinander in der Behälter (3) zu senden, und deren zur Antennenanordnung (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) zurück reflektierten Echosignale (E_M, E_N, E_L) zu empfangen, – die mehrere jeweils für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (f_m, f_n, f_l) durchlässige frequenzselektive Elemente (F_M, F_N, F_L), insb. Bandpassfilter, aufweist, – in der über die Antennen und die frequenzselektiven Elemente (F_M, F_N, F_L) für jedes der unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N, S_L) und dessen Echosignal (E_M, E_N, E_L) ein eindeutig zugeordneter Signalweg vorgeben ist, über den dieses Mikrowellensignal in den Behälter (3) gesendet und dessen zur Antennenanordnung (S_M, S_N, S_L) zurück reflektiertes Echosignal (E_M, E_N, E_L) empfangen und der Messgerätelektronik (7) zugeführt wird, und – einer in der Messgerätelektronik (7) vorgesehenen Vorrichtung (21), die die nacheinander eingehenden Echosignale (E_M, E_N) dem zugehörigen Signalweg zuordnet.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1, bei dem – eine der Antennen eine Sendeantenne (13) ist, die dazu dient, die unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N) in den Behälter (3) zu senden, – die übrigen Antennen Empfangsantennen (15, 17) sind, die dazu dienen, die durch Reflektionen im Behälter (3) zur Antennenanordnung (11a, 11b) zurück reflektierten Echosignale (E_M, E_N) der unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N) zu empfangen, – in der Antennenanordnung (11a, 11b) jeder Empfangsantenne (15, 17) ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (f_m, f_n) durchlässiges frequenzselektives Element (F_M, F_N), insb. ein Bandpassfilter, nachgeschaltet ist, das dazu dient, aus dem von der jeweiligen Empfangsantenne (15, 17) aufgenommenen Empfangssignal das diese Nutzfrequenz (f_m, f_n) aufweisende Echosignal (E_M, E_N) heraus zu filtern, und – die Vorrichtung (21) die sukzessive von der Antennenanordnung (11a, 11b) zur Messgerätelektronik (7) übertragenen Echosignale (E_M, E_N) der Empfangsantenne (15, 17) zuordnet, von der sie empfangen wurden.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1, bei dem – eine der Antennen eine Empfangsantenne (37) ist, die dazu dient, die durch Reflektionen im Behälter (3) zur Antennenanordnung (11d, 11e) zurück reflektierten Echosignale (E_M, E_N) der unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N) zu empfangen, – die übrigen Antennen Sendeantennen (39, 41) sind, die dazu dienen, jeweils eines der unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N) in den Behälter (3) zu senden, – in der Antennenanordnung (11d, 11e) jeder Sendeantenne (39, 41) ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (f_m, f_n) durchlässiges frequenzselektives Element (F_M, F_N), insb. ein Bandpassfilter, vorgeschaltet ist, das dazu dient, aus den von dem Mikrowellengenerator (9) erzeugten Mikrowellensignalen (S_M, S_N) dasjenige herauszufiltern, das im Messbetrieb über die jeweilige Sendeantenne (39, 41) gesendet wird, und – die Vorrichtung (21) die sukzessive von der Antennenanordnung (11d, 11e) zur Messgerätelektronik (7) übertragenen Echosignale (E_M, E_N) der jeweiligen Sendeantenne (39, 41) zuordnet, von der das zugehörige Mikrowellensignale (S_M, S_N) gesendet wurde.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1, bei dem – die Antennen Sende- und Empfangsantennen (31, 33, 35) sind, die dazu dienen, die unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N, S_L) in den Behälter (3) zu senden und deren durch Reflektionen im Behälter (3) zur Antennenanordnung (11c) zurück reflektierten Echosignale (E_M, E_N, E_L) zu empfangen, – in der Antenneanordnung (11c) jeder Sende- und Empfangsantenne (31, 35, 37) ein für eine der unterschiedlichen Nutzfrequenzen (f_m, f_n, f_l) durchlässiges frequenzselektives Element (F_M, F_N, F_L), insb. ein Bandpassfilter, zugeordnet ist, das dazu dient, aus den vom Mikrowellengenerator (9) erzeugten der Antennenanordnung (11c) zugeführten Mikrowellensignalen (S_M, S_N, S_L) dasjenige herauszufiltern und der Sende- und Empfangsantenne (31, 33, 35) zuzuführen, dass über diese Sende- und Empfangsantenne (31, 33, 35) gesendet wird, und das dazu dient, aus dem von dieser Sende- und Empfangsantenne (31, 33, 35) aufgenommenen Empfangssignal, das zugehörige diese Nutzfrequenz (f_m, f_n, f_l) aufweisende Echosignal (E_M, E_N, E_L) heraus zu filtern, und – die Vorrichtung (21) die sukzessive von der Antennenanordnung (11c) zur Messgerätelektronik (7) übertragenen Echosignale (E_M, E_N, E_L) der Sende- und Empfangsantenne (31, 33, 35) zuordnet, über die das zugehörige Mikrowellensignal (S_M, S_N, S_L) gesendet und dessen Echosignal (E_M, E_N, E_L) empfangen wurde.
Füllstandsmessgerät (1) nach Anspruch 1, bei dem die Messgerätelektronik (7) mit der Antennenanordnung (11a, 11c, 11d) ausschließlich über einen einzigen Wellenleiter (19) verbunden ist, – über den die unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N, S_L) von der Messgerätelektronik (7) zur Antennenanordnung (11a, 11c, 11d) übertragen werden und die Echosignale (E_M, E_N, E_L) von der Antennenanordnung (11a, 11c, 11d) zur Messgerätelektronik (7) übertragen werden, und – der über eine in der Antennenanordnung (11a, 11c, 11d) vorgesehene Sende-Empfangstrennung (25) an alle Sendeantennen (13, 31, 33, 35, 39, 41) und an alle Empfangsantennen (15, 17, 31, 33, 35, 37) angeschlossen ist.
Füllstandsmessgerät (1) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem – die Messgerätelektronik (7) mit der Antennenanordnung (11b, 11e) über einen Sendewellenleiter (27) verbunden ist, über den die Sendeantennen (13, 39, 41) mit den unterschiedlichen Mikrowellensignale (S_M, S_N) gespeist werden, und – die Messgerätelektronik (7) mit der Antennenanordnung (11b, 11e) über einen Empfangswellenleiter (29) verbunden ist, über den die Echosignale (E_M, E_N) von der Antennenanordnung (11b, 11e) zur Messgerätelektronik (7) übertragen werden.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 2, bei dem – die Empfangsantennen (15, 17) in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet sind, und – die Sendeantenne (13) räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet ist.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 3, bei dem – die Sendeantennen (39, 41) in einer Gruppe räumlich benachbart zueinander angeordnet sind, und – die Empfangsantenne (37) räumlich außerhalb der Gruppe angeordnet ist.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 2, bei dem – die Empfangsantennen (15, 17) die Sendeantenne (13) räumlich umgeben, – die Sendeantenne (13) auf das Füllgut (5) im Behälter (3) ausgerichtet ist, – die Empfangsantennen (15, 17) jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Sendeantenne (13) geneigte Ausrichtung aufweisen, und – die durch die Ausrichtungen der Empfangsantennen (15, 17) vorgegebenen von der jeweiligen Empfangsantenne (15, 17) abgedeckten Empfangsbereiche der einzelnen Empfangsantennen (15, 17) teilweise überlappen.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 3, bei dem – die Sendeantennen (39, 41) die Empfangsantenne (37) räumlich umgeben, – die Empfangsantenne (37) auf das Füllgut (5) im Behälter (3) ausgerichtet ist, – die Sendeantennen (39, 41) jeweils eine gegenüber der Ausrichtung der Empfangsantenne (37) geneigte Ausrichtung aufweisen, und – die durch die Ausrichtungen der Sendeantennen (39, 41) vorgegebenen Sendebereiche der einzelnen Sendeantennen (39, 41) zumindest teilweise im Empfangsbereich der Empfangsantenne (37) liegen und teilweise überlappen.