DE19934041C2

DE19934041C2 - Level sensor device

Info

Publication number: DE19934041C2
Application number: DE19934041A
Authority: DE
Inventors: Winfried Schernus; Alfred Ebberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2019-07-17
Also published as: DE19934041A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllstand-Sensorvorrichtung zum Erfassen des Füllstands eines Mediums in einem Behälter sowie ein Verfahren zum Erfassen des Füllstands eines Mediums in einem Behälter.The invention relates to a level sensor device for Detect the level of a medium in a container as well Method for detecting the fill level of a medium in a Container.

Füllstand-Sensoren und Füllstand-Meßvorrichtungen sind weit verbreitet. Sie dienen zum Erfassen bzw. zum Messen des Füll stands eines Mediums wie zum Beispiel einer Flüssigkeit oder eines Pulvers in einem Behälter, der geschlossen oder offen sein kann. Ein typischer Anwendungsfall ist das Überwachen des Füllstands, um zu verhindern, daß der Behälter überläuft oder der Füllstand (d. h. bei einer Flüssigkeit der Flüssigkeitsspiegel) unter ein vorgegebenes Niveau abfällt. In diesem Fall reicht es in der Regel aus, wenn ein Signal (zum Beispiel ein Steuer- oder Alarmsignal) abgegeben wird, sobald der Füllstand in die Nähe eines vorgegebenen Werts gelangt. Eine genaue Messung des Füllstands ist dabei meist nicht erforderlich. Bei anderen Applikationen kann mit einer Vorrichtung zum Erfassen des Füllstands der Füllstand des Mediums in dem Behälter über einen größeren Bereich oder über die gesamte Höhe des Behälters gemessen werden.Level sensors and level measuring devices are wide common. They are used to measure or measure the fill of a medium such as a liquid or of a powder in a container that can be closed or open can. A typical application is the monitoring of the Level to prevent the container from overflowing or the Level (i.e. the level of a liquid) falls below a predetermined level. In this case it is enough usually off when a signal (for example a control or Alarm signal) is emitted as soon as the fill level is close of a predetermined value. An accurate measurement of the Level is usually not required. With others Applications can with a device for detecting the Fill level the fill level of the medium in the container over a larger area or over the entire height of the container be measured.

Füllstand-Sensorvorrichtungen, bei denen Teile der Vorrichtung mit dem Medium in Berührung kommen dürfen, lassen sich relativ einfach aufbauen. Ein Beispiel dafür ist ein Schwimmer, der in einer Flüssigkeit in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels schwimmt und über eine mechanische Kopplungseinrichtung zum Beispiel auf einen Schalter oder ein Ventil wirkt. Daneben sind aber auch Füllstand-Sensorvorrichtungen bekannt, die außerhalb des Mediums angeordnet sind.Level sensor devices where parts of the device are allowed to come into contact with the medium, relatively easy to assemble. An example of this is a swimmer who is in a liquid swims near the liquid level and via a mechanical coupling device, for example a switch or a valve acts. But there are also Level sensor devices known outside the medium are arranged.

So beschreibt die FR 2 738 338 A1 ein optisches Verfahren, bei dem Änderungen im Niveau eines Flüssigkeitsspiegels mit Hilfe von zwei Infrarotdetektoren erfaßt werden. Optische Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Wandung des Behälters, in dem sich das Medium befindet, aus durchsichtigem Material bestehen muß, das möglichst frei von Schlieren und Verschmutzungen sein sollte. Der Spiegel einer klaren Flüssigkeit läßt sich mit Hilfe eines optischen Verfahrens nur unter Schwierigkeiten feststellen.For example, FR 2 738 338 A1 describes an optical process at the changes in the level of a liquid level with the help of two infrared detectors can be detected. Have optical processes however, the disadvantage that the wall of the container in which the medium is located, must consist of transparent material, that should be as free of streaks and dirt as possible. The level of a clear liquid can be Optical method only difficult to determine.

Bekannt sind auch Ultraschallverfahren, bei denen ausgenutzt wird, daß ein Ultraschallsignal an einer Grenzfläche zwischen zwei Medien, in denen die Schallgeschwindigkeit unterschiedlich ist, reflektiert wird. Ultraschallverfahren können jedoch nur bei bestimmten Behältermaterialien angewendet werden. Zudem muß in der Regel die Ultraschallsonde mit Hilfe eines Gels an die Behälterwandung angekoppelt werden, was umständlich ist.Ultrasonic methods are also known, in which are used is that an ultrasonic signal at an interface between two media in which the speed of sound is different is reflected. However, ultrasound can only be used for certain container materials can be used. In addition, in usually the ultrasound probe with the help of a gel to the Container wall are coupled, which is cumbersome.

Aus der EP 0 361 023 A1 ist ein mit Mikrowellen arbeitendes Verfahren zum Überwachen des Füllstands einer Flüssigkeit aus dem medizinischen Bereich bekannt. Dabei wird ein Dipol, der Bestandteil eines mit mindestens 50 MHz betriebenen Oszillators ist, an der Außenwand des Flüssigkeitsbehälters montiert. Wenn der Flüssigkeitsspiegel einen Sollwert erreicht, ändert sich die für die Schwingung des Oszillators maßgebliche Phasen- oder Amplitudenbedingung. Die Verwendung eines Dipols hat jedoch den Nachteil, daß die Gefahr einer unerwünschten Abstrahlung von elektromagnetischer Energie besteht, was zum Beispiel zu Störungen an benachbarten Geräten führen kann.EP 0 361 023 A1 describes a microwave Method for monitoring the level of a liquid from the known in the medical field. This is a dipole that Part of an oscillator operated with at least 50 MHz is mounted on the outer wall of the liquid container. If the liquid level reaches a setpoint, the changes relevant phase or for the oscillation of the oscillator Amplitude condition. However, the use of a dipole has the Disadvantage that the risk of unwanted radiation from electromagnetic energy is there, for example, too Can cause interference on neighboring devices.

In der JP 7280627 ist eine Resonatorstruktur beschrieben, die von zwei Seiten an einem Behälter mit einem zu erfassenden Füllstand angebracht wird. An den Resonator werden Mikrowellen angelegt, die mit Hilfe eines Oszillators erzeugt werden, der eine Gunn-Diode enthält. Wenn die Flüssigkeit in dem Behälter einen vorgegebenen Füllstand erreicht, bildet sich eine stehende Welle aus, deren Amplitude ausgewertet wird. Der mechanische Aufbau dieser Anordnung ist relativ kompliziert, und die Auswertung der Amplitude kann nur mit einer verminderten Genauigkeit erfolgen.JP 7280627 describes a resonator structure which from two sides on a container with one to be detected Level is attached. Microwaves are attached to the resonator created with the help of an oscillator, the contains a Gunn diode. If the liquid in the container reached a predetermined level, a standing wave, whose amplitude is evaluated. The mechanical structure of this arrangement is relatively complicated, and the evaluation of the amplitude can only be done with one reduced accuracy.

Eine weitere Füllstand-Sensorvorrichtung, die mit Mikrowellen arbeitet, ist aus der DE 195 16 789 A1 bekannt. Darin wird ein Mikrowellensensor mit einem Sender und einem Empfänger verwendet, und die Auswertung erfolgt wiederum über die Amplitude einer sich ausbildenden stehenden Welle. Die Genauigkeit ist daher nicht sehr hoch.Another level sensor device using microwaves works, is known from DE 195 16 789 A1. In it is a Microwave sensor with a transmitter and a receiver used, and the evaluation in turn takes place via the Amplitude of a standing wave developing. The Accuracy is therefore not very high.

Eine andere, ebenfalls mit Mikrowellen arbeitende Anordnung ist in DE 198 07 593 A1 beschrieben. Diese Anordnung ist zwar primär zur Entfernungsmessung gedacht, kann aber auch als Füllstands-Messvorrichtung eingesetzt werden. Dabei ändern sich die Resonanzeigenschaften eines Messresonators je nach Abstand von dem interessierenden Objekt. Das Frequenzverhalten des Resonators wird durch Netzwerkanalyse erfasst. Je nach Lage bestimmter Resonanzen kann dann auf den Abstand des Objekts geschlossen werden.Another arrangement that also works with microwaves is described in DE 198 07 593 A1. This arrangement is true primarily intended for distance measurement, but can also be used as Level measuring device can be used. Thereby change the resonance properties of a measuring resonator depending on the distance of the object of interest. The frequency behavior of the Resonators are captured by network analysis. Depending on the location certain resonances can then affect the distance of the object getting closed.

Ferner gibt es Mikrowellenverfahren zum Messen eines Füllstands, die mit Freistrahlausbreitung und unter Bestimmung der Laufzeit von Mikrowellen bzw. mit Hilfe einer komplexen Netzwerkanalyse arbeiten. Sie sind jedoch in der Regel aufwendig und erfordern eine hohe mechanische Genauigkeit.There are also microwave methods for measuring one Fill level with free jet spread and under determination the running time of microwaves or with the help of a complex Network analysis work. However, they are usually complex and require high mechanical accuracy.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, um den Füllstand eines Mediums in einem Behälter auf zuverlässige und einfach zu handhabende Weise von außerhalb des Mediums zu erfassen.It is an object of the invention to provide a way to the level of a medium in a container to reliable and easy to use way from outside the medium to capture.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Füllstand- Sensorvorrichtung zum Erfassen des Füllstands eines Mediums in einem Behälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Erfassen des Füllstands eines Mediums in einem Behälter mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This task is solved by a level Sensor device for detecting the fill level of a medium in a container with the features of claim 1 and by a procedure for Detect the fill level of a medium in a container with the Features of claim 15. Advantageous embodiments of the Invention result from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Füllstand-Sensorvorrichtung zum Erfassen des Füllstands eines Mediums in einem Behälter hat einen Mikrowellen resonator, der ein für elektrische Mikrowellenfelder durch lässiges Fenster aufweist. Der Mikrowellenresonator wird in der Nähe des zu erfassenden Füllstands, außerhalb des Mediums und mit dem Fenster zu dem Medium weisend positioniert. Mit dem Mikrowel lenresonator steht eine Oszillatorschaltung in Wirkverbindung. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Verstimmung der Resonanzfrequenz des Mikrowellenresonators infolge des aus dem Fenster in das Medium eindringenden elek trischen Leckfeldes, wenn sich der Füllstand des Mediums in der Nähe des Fensters befindet, zu erfassen.The level sensor device according to the invention for detecting the The level of a medium in a container has a microwave resonator, the one for electric microwave fields has a casual window. The microwave resonator is in the Close to the level to be recorded, outside of the medium and with positioned the window facing the medium. With the microwave lenresonator is an oscillator circuit in operative connection. A control and evaluation device is set up to Detuning the resonance frequency of the microwave resonator as a result of the electrical penetrating into the medium from the window trical leakage field when the level of the medium in the Located near the window.

Bei der erfindungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung wird also ausgenutzt, daß sich die Resonanzfrequenz des Mikrowellenresona tors verschiebt, wenn der Bereich, der von dem aus dem Fenster austretenden Leckfeld durchsetzt wird, seine Eigenschaften, zum Beispiel seine Dielektrizitätskonstante, ändert. Das ist der Fall, wenn in diesen Bereich oder einen Teil dieses Bereichs das Medium aufgrund einer Änderung des Füllstands eintritt oder diesen Bereich oder einen Teil dieses Bereichs verläßt. Da mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinrichtung letztlich eine Frequenz bestimmt wird, was mit sehr hoher Genauigkeit erfolgen kann, arbeitet die erfindungsgemäße Füllstand-Sensorvorrichtung zuverlässig und genau, obwohl das Meßprinzip lediglich auf einer Art Randeffekt beruht, der bei einem idealen Mikrowellenresonator mit für elektrische Mikrowellenfelder undurchlässigen Wandungen gar nicht auftritt.So in the level sensor device according to the invention exploited that the resonance frequency of the microwave resonance tors moves when the area from which out the window leaked leakage field is enforced, its properties to Example, its dielectric constant changes. That's the Case if in this area or part of this area Medium occurs due to a change in the fill level or leaves this area or part of this area. In order to With the help of the control and evaluation device ultimately a frequency determine what can be done with very high accuracy, the level sensor device according to the invention works reliable and accurate, although the measuring principle is only on one Kind of edge effect is based on that of an ideal microwave resonator with walls impermeable to electrical microwave fields does not occur at all.

Wenn der Behälter mit dem Medium (zum Beispiel einer Flüssigkeit oder einem Pulver), dessen Füllstand erfaßt werden soll, nichtmetallische Wandungen hat, kann der Mikrowellenresonator außerhalb des Behälters angeordnet werden, vorzugsweise relativ dicht an der Behälterwandung. Dabei wird die Behälterwandung von dem elektrischen Leckfeld durchdrungen. Ein Einfluß der Behälter wandung auf das Leckfeld läßt sich durch Kalibrierungsmessungen berücksichtigen. Insbesondere verstimmt sich die Resonanzfrequenz des Mikrowellenresonators, die bereits von den Eigenschaften der Behälterwandung mitbeeinflußt ist, weiter, wenn in das elek trische Leckfeld, das auch bis ins Innere des Behälters hinein reicht, zusätzlich das Medium eintritt (oder wenn das Medium diesen Bereich des elektrischen Leckfeldes verläßt).If the container contains the medium (for example a liquid or a powder) whose level is to be measured, has non-metallic walls, the microwave resonator be arranged outside the container, preferably relatively close to the container wall. The container wall of penetrated the electrical leakage field. An influence of the containers The leakage field can be measured by calibration measurements consider. In particular, the resonance frequency is out of tune of the microwave resonator, which already depends on the properties of the Container wall is influenced, further if in the elec trical leakage field that also extends into the interior of the container is sufficient, the medium also enters (or if the medium leaves this area of the electrical leakage field).

Die erfindungsgemäße Füllstand-Sensorvorrichtung kann aber auch zum Überwachen des Füllstands in einem Behälter mit metallischer Wandung verwendet werden. Dabei wird ein Mikrowellenresonator innerhalb des Behälters und oberhalb des höchsten zu erwartenden Füllstands angeordnet. Auch in diesem Fall läßt sich verhindern, daß der Mikrowellenresonator mit dem Medium in Kontakt kommt, zum Beispiel indem die Steuer- und Auswerteeinrichtung eine mit dem Behälter in Verbindung stehende Zufuhrleitung für das Medium absperrt, sobald der Füllstand seinen vorgegebenen Höchstwert erreicht hat.The level sensor device according to the invention can also for monitoring the level in a container with metallic Wall can be used. Thereby a microwave resonator inside the container and above the highest expected Level arranged. In this case too, that the microwave resonator comes into contact with the medium for Example by the control and evaluation device one with the Container related supply line for the medium shuts off as soon as the fill level reaches its specified maximum value has reached.

Gegenüber optischen Verfahren haben die erfindungsgemäße Füllstand-Sensorvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen des Füllstands eines Mediums in einem Behälter die Vorteile, daß der Behälter auch aus undurchsichtigem Material bestehen kann und optische Unregelmäßigkeiten im Behälter wie zum Beispiel Schlieren keine Rolle spielen. Bis zu einem gewissen Grad besteht auch Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung der Behälterwandung. Schließlich kann auch der Füllstand einer klaren Flüssigkeit gut erfaßt werden.Compared to optical methods, the inventive Level sensor device and the inventive method to detect the level of a medium in a container Advantages that the container is also made of opaque material can exist and optical irregularities in the container such as Example streaks do not matter. Up to a certain There is also insensitivity to pollution Container. Finally, the level can be clear Liquid can be grasped well.

Im Vergleich zu vorbekannten Ultraschallverfahren ist es vorteilhaft, daß die erfindungsgemäße Füllstand-Sensorvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bei Behältern aus beliebigen nichtmetallischen Werkstoffen angewendet werden können, wobei der Mikrowellenresonator außerhalb des Behälters positioniert wird. Dabei ist zum Beispiel kein Gel zur Ankopplung an die Behälter wandung erforderlich. Es ergeben sich auch keine nachhaltigen Störungen durch unterschiedliche Wandstärken, da der Einfluß der Behälterwandung problemlos durch Kalibrierungsmessungen berück sichtigt werden kann. Wie oben erläutert, können die erfindungs gemäße Füllstand-Sensorvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren aber auch zum Erfassen des Füllstands eines Mediums in einem metallischen Behälter angewendet werden.It is compared to previously known ultrasonic methods advantageous that the level sensor device according to the invention and the inventive method for containers from any non-metallic materials can be applied, the Microwave resonator is positioned outside the container. For example, there is no gel for coupling to the container wall required. There are also no sustainable ones Disturbances caused by different wall thicknesses because of the influence of the Container wall easily covered by calibration measurements can be viewed. As explained above, the fiction according level sensor device and the invention Method for also detecting the fill level of a medium in a metallic container.

Die erfindungsgemäße Füllstand-Sensorvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen bei einfacher Handhabung eine hohe Genauigkeit. Ferner findet keine unerwünschte Ab strahlung von elektromagnetischer Energie statt, die in der Umgebung zu Störungen führen könnte. Dadurch ergeben sich auch Vorteile im Vergleich zu den vorbekannten Mikrowellenverfahren.The level sensor device according to the invention and the Methods according to the invention enable simple handling high accuracy. Furthermore, no unwanted from radiation of electromagnetic energy taking place in the Environment could lead to interference. This also results Advantages compared to the previously known microwave processes.

Der Mikrowellenresonator kann zum Beispiel als koaxialer Leitungsresonator oder als Hohlraumresonator gestaltet sein. Koaxiale Leitungsresonatoren oder Hohlraumresonatoren sind kommerziell erhältlich.The microwave resonator can be used, for example, as a coaxial Line resonator or designed as a cavity resonator. Are coaxial line resonators or cavity resonators commercially available.

Bei der Erfindung ist der Mikrowellenresonator als frequenzbestimmendes Element der Oszillatorschaltung eingerichtet. Er wird damit Teil der Oszillatorschaltung, so daß sich eine Verstimmung der Resonanz frequenz des Mikrowellenresonators direkt auf die Frequenz auswirkt, mit der die Oszillatorschaltung schwingt.In the invention is the Microwave resonator as a frequency-determining element of Oscillator circuit set up. He becomes part of the Oscillator circuit so that there is a detuning of the resonance frequency of the microwave resonator directly to the frequency with which the oscillator circuit oscillates.

Dabei kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung einen Frequenz teiler aufweisen, über den das Mikrowellensignal der Oszillator schaltung einem Mikroprozessor zuführbar ist. Der Frequenzteiler setzt die Signalfrequenz auf einen Wert herab, der für eine direkte Auswertung mit einem Mikroprozessor zugänglich ist. Um eine Verfälschung der Signalauswertung infolge einer Verschiebung der Resonanzfrequenz des Mikrowellenresonators aufgrund einer Temperaturdrift zu vermeiden, ist der Mikrowellenresonator vorzugsweise über eine temperaturgesteuerte Verstimmungsein richtung, vorzugsweise eine Kapazitätsdiode, zur Temperaturkom pensation verstimmbar. Dazu kann beispielsweise die Temperatur in der Nähe des Mikrowellenresonators gemessen werden, wobei ein Mikroprozessor das Temperatursignal mit Hilfe eingespeicherter Kalibrierungsdaten in ein Steuersignal für die Verstimmungsein richtung umsetzt.The control and evaluation device can have a frequency have divider over which the microwave signal of the oscillator circuit can be fed to a microprocessor. The frequency divider reduces the signal frequency to a value that is appropriate for a direct evaluation with a microprocessor is accessible. Around a falsification of the signal evaluation due to a shift the resonance frequency of the microwave resonator due to a Avoiding temperature drift is the microwave resonator preferably via a temperature-controlled detuning direction, preferably a capacitance diode, for Temperaturkom pensation is detunable. For example, the temperature be measured in the vicinity of the microwave resonator, with a Microprocessor stored the temperature signal with the help Calibration data into a control signal for the detuning direction implemented.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Referenzresonator vorgesehen, dessen Resonanzfrequenz grundsätzlich von der des zum Erfassen des Füllstands einsetz baren Mikrowellenresonators (des Meßresonators) verschieden ist. Dabei werden die Mikrowellensignale beider Mikrowellenresonatoren einem Mischer zugeführt, der dazu eingerichtet ist, ein Ausgangs signal mit einer Frequenz zu bilden, die gleich der Differenz der Frequenzen der beiden Mikrowellensignale ist. Dies hat vor allem zwei Vorteile. Zum einen kann der Unterschied der beiden Resonanzfrequenzen so gewählt werden, daß das Ausgangssignal des Mischers eine relativ niedrige Frequenz hat (zum Beispiel 5 MHz), die ohne Zwischenschaltung eines Frequenzteilers einem Mikro prozessor zugeführt werden kann. Unter der Voraussetzung, daß der Referenzresonator und der Meßresonator das gleiche Temperatur driftverhalten zeigen, ändert sich die Frequenz des Ausgangssignals des Mischers praktisch nicht mit der Temperatur, so daß Frequenzänderungen direkt auf einen geänderten Füllstand zurückzuführen sind. In diesem Fall ist also keine zusätzliche Temperaturkompensation erforderlich.In another advantageous embodiment of the invention a reference resonator is provided, whose resonance frequency basically use that of the to measure the level baren microwave resonator (the measuring resonator) is different. The microwave signals from both microwave resonators fed to a mixer which is set up an output signal with a frequency equal to the difference of the Frequencies of the two microwave signals. Above all, this has two advantages. For one thing, the difference between the two Resonance frequencies are chosen so that the output signal of the Mixer has a relatively low frequency (for example 5 MHz), the one without a frequency divider processor can be fed. Provided that the Reference resonator and the measuring resonator the same temperature show drift behavior, the frequency of the Output signal of the mixer practically not with the temperature, so that frequency changes directly to a changed level are due. In this case there is no additional one Temperature compensation required.

Bei der vorgenannten Ausgestaltung kann einer der beiden Mikrowellenresonatoren, vorzugsweise der Meßresonator, über eine Verstimmungseinrichtung, vorzugsweise eine Kapazitätsdiode, verstimmbar sein. Dabei ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet, dessen Frequenz so zu verstimmen, daß das Ausgangssignal des Mischers die Frequenz Null oder eine sehr niedrige Frequenz im Bereich von Hz oder kHz hat. Der Pegel einer Regelspannung für die Verstimmungseinrichtung ist somit ein Maß für die Verstimmung der Resonanzfrequenz des Meßresonators aufgrund eines geänderten Füllstands. Bei dieser Ausgestaltung ist die Signalaufbereitung in der Steuer- und Auswerteeinrichtung besonders einfach.In the above configuration, one of the two Microwave resonators, preferably the measuring resonator, via a Detuning device, preferably a capacitance diode, be out of tune. This is the control and evaluation device set up to detune its frequency so that the Output signal of the mixer the frequency zero or a very has a low frequency in the range of Hz or kHz. The level of one Control voltage for the detuning device is therefore a measure for detuning the resonance frequency of the measuring resonator due to a changed level. With this configuration is the signal processing in the control and evaluation device particularly easy.

Die Oszillatorschaltung kann auch in einem externen Oszillator enthalten sein, der dazu eingerichtet ist, dem Mikrowellenresona tor ein Mikrowellensignal vorgegebener Frequenz zuzuführen. Hierbei dient der Mikrowellenresonator also nicht als frequenzbe stimmendes Element einer Oszillatorschaltung, sondern er wird durch einen externen Oszillator mit einem Mikrowellensignal vorgegebener Frequenz beaufschlagt.The oscillator circuit can also be in an external oscillator be included, which is set up to the microwave Tor to supply a microwave signal of a predetermined frequency. Here, the microwave resonator is not used as a frequency tuning element of an oscillator circuit, but it will by an external oscillator with a microwave signal predetermined frequency applied.

Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann dabei dazu eingerichtet sein, mit dem externen Oszillator die Resonanzkurve des Mikrowel lenresonators zumindest teilweise abzufahren. So läßt sich zum Beispiel aus der Breite der Resonanzkurve die Güte des Mikrowel lenresonators als Maß für den Füllstand bestimmen.The control and evaluation device can be set up for this purpose be the resonance curve of the microwel with the external oscillator lenresonators at least partially shut down. So can be Example from the width of the resonance curve the quality of the microwave Determine lenresonators as a measure of the level.

Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann auch einen vektoriellen Netzwerkanalysator aufweisen, der den externen Oszillator enthält. Damit lassen sich zum Beispiel Betrag und Phase eines Reflexionsfaktors des Mikrowellenresonators bestimmen, um die Verstimmung der Resonanzfrequenz des Mikrowellenresonators zu erfassen. Vorzugsweise wird der vektorielle Netzwerkanalysator durch einen Mikroprozessor gesteuert, der auch die Meßdaten des vektoriellen Netzwerkanalysators aufbereitet und auswertet. Der Mikroprozessor kann, so, wie auch bei anderen Ausführungsformen der Erfindung, ein Bestandteil der Steuer- und Auswerteein richtung sein.The control and evaluation device can also be a vector Have network analyzer, the external oscillator contains. This allows, for example, the amount and phase of one Determine the reflection factor of the microwave resonator in order to Detuning the resonance frequency of the microwave resonator to capture. Preferably the vectorial network analyzer controlled by a microprocessor, which also the measurement data of the vectorial network analyzer prepared and evaluated. The Microprocessor can, as in other embodiments of the invention, a component of the control and evaluation be direction.

Grundsätzlich ist es möglich, daß die Füllstand-Sensorvorrichtung mit mehreren Mikrowellenresonatoren versehen ist, die jeweils ein für elektrische Mikrowellenfelder durchlässiges Fenster auf weisen. Diese Mikrowellenresonatoren werden in der Nähe des zu erfassenden Füllstands, außerhalb des Mediums und mit dem jeweiligen Fenster zu dem Medium weisend positioniert, und zwar in unterschiedlichen Höhen. Auf diese Weise ist es möglich, unterschiedliche Füllstandshöhen zu erfassen. Wenn einer der Mikrowellenresonatoren oberhalb des höchsten zu erwartenden Füllstands liegt, wird bei einer Anordnung, bei der die Mikrowel lenresonatoren an der Außenseite des Behälters montiert sind, die Verstimmung der Resonanzfrequenz dieses Mikrowellenresonators nahezu ausschließlich durch die Eigenschaften der Behälterwandung bestimmt (vor allem durch deren Dicke und relative Dielek trizitätszahl). Eine derartige Füllstand-Sensorvorrichtung kann problemlos an Behältern, deren Wandungen von Behälter zu Behälter unterschiedlich aufgebaut sind, verwendet werden, da der Einfluß der Behälterwandung mit Hilfe des oberen Mikrowellenresonators ohne zusätzliche Mühe herauskalibriert werden kann. Vorzugsweise hat bei einer derartigen Ausgestaltung die Steuer- und Auswerte einrichtung eine Schalteinrichtung zum Zuführen des Mikrowellen signals eines vorgewählten Mikrowellenresonators zu Komponenten der Steuer- und Auswerteeinrichtung, die für alle Mikrowellenre sonatoren gemeinsam nutzbar sind.Basically, it is possible that the level sensor device is provided with several microwave resonators, each one window permeable to electric microwave fields point. These microwave resonators are close to the filling level, outside the medium and with the positioned each window facing the medium, namely at different heights. In this way it is possible to record different fill levels. If one of the Microwave resonators above the highest expected Level is in an arrangement in which the microwave lenresonators are mounted on the outside of the container, the Detuning the resonance frequency of this microwave resonator almost exclusively through the properties of the container wall determined (especially by their thickness and relative thickness trizitätszahl). Such a level sensor device can easily on containers, the walls of which are from container to container are constructed differently, because of the influence the container wall using the upper microwave resonator can be calibrated out without additional effort. Preferably has the control and evaluation in such a configuration device a switching device for supplying the microwaves signals of a preselected microwave resonator to components the control and evaluation device, which is used for all microwaves sonators are shared.

Die erfindungsgemäße Füllstand-Sensorvorrichtung eignet sich sehr gut zum Überwachen eines Füllstands, der nur in einem relativ engen Bereich schwanken darf. Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet, ein Signal abzugeben, wenn der Füllstand des Mediums einen vorgegebenen Wert überschreitet oder unterschreitet. Beispiele für ein derartiges Signal sind ein Alarmsignal, ein Steuersignal für eine Regeleinrichtung, die den Füllstand weitgehend konstant hält, oder eine Kombination solcher Signale.The level sensor device according to the invention is very suitable good for monitoring a level that is only in a relative narrow range may fluctuate. Preferably, the control and Evaluation device set up to emit a signal when the level of the medium exceeds a predetermined value or falls below. Examples of such a signal are a Alarm signal, a control signal for a control device that the Level keeps largely constant, or a combination of such Signals.

Grundsätzlich ist die Erfindung aber auch dazu geeignet, den Füllstand eines Mediums in einem Behälter über einen größeren Bereich zu erfassen, also zu messen. Um dies zu erreichen, kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet sein, mittels der gemessenen oder ermittelten Verstimmung der Resonanzfrequenz des Mikrowellenresonators und mittels Kalibrierungs daten, die die gemessene Abhängigkeit der Verstimmung der Resonanzfrequenz des Mikrowellenresonators von dem Füllstand des Mediums wiedergeben, den Füllstand des Mediums in absoluten oder relativen Einheiten zu bestimmen. Es wird also der Effekt ausgenutzt, daß sich die Resonanzfrequenz eines Mikrowellenreso nators allmählich ändert, wenn sich der Flüssigkeitspegel in der Nähe des Mikrowellenresonators bewegt. Da Frequenzen mit sehr hoher Genauigkeit meßbar sind, läßt sich bei Anwendung guter Kalibrierungsdaten der Füllstand einer Flüssigkeit oder auch eines anderen Mediums in einem gewissen Bereich zuverlässig ermitteln, obwohl das aus dem Fenster des Mikrowellenresonators in das Medium eindringende Leckfeld keine allzu große Reichweite hat. Bei Bedarf können mehrere Mikrowellenresonatoren überein ander angeordnet werden, um eine größere Meßstrecke zu realisie ren.Basically, the invention is also suitable for the Level of a medium in a container above a larger one To capture the area, i.e. to measure it. To achieve this, you can the control and evaluation device can be set up to by means of the measured or determined detuning of the resonance frequency of the microwave resonator and by means of calibration data showing the measured dependency of the detuning of the Resonance frequency of the microwave resonator from the level of the Play the medium, the level of the medium in absolute or to determine relative units. So it becomes the effect exploited that the resonance frequency of a microwave resonance nators gradually changes when the liquid level in the Moves near the microwave resonator. Because frequencies with very high accuracy can be measured when using good Calibration data the level of a liquid or else of another medium in a certain area reliably determine even though that's from the window of the microwave resonator leakage field penetrating into the medium does not have too great a range Has. If necessary, several microwave resonators can match be arranged in order to realize a larger measuring distance ren.

Ein Anwendungsfall der Erfindung ist das Überwachen des Füll stands in einem Dialyse-Entgasungsbehälter. In einen Dialyse- Entgasungsbehälter wird eine gasbeladene Dialyse-Flüssigkeit eingesprüht, um der Flüssigkeit Gelegenheit zum Entgasen zu geben. Über ein Saugrohr wird die entgaste Flüssigkeit abgesaugt und einem Dialyse-Patienten zugeführt. Der Füllstand in dem Dialyse-Entgasungsbehälter darf unter keinen Umständen unter einen vorgegebenen Minimalwert absinken; anderenfalls würde über das Saugrohr Luft angesaugt, was bei dem Patienten zu einer Embolie führen würde. Da die erfindungsgemäße Füllstand-Sensor vorrichtung leicht zu handhaben ist und bei geeigneter Ausgestal tung (siehe oben) keine Kalibrierungsmessungen zur Anpassung an einen gegebenen Dialyse-Entgasungsbehälter erfordert, ergeben sich im Vergleich zu vorbekannten Füllstandsensoren große Vorteile. Wenn der Dialyse-Entgasungsbehälter mit zwei in bezug auf die Längsachse des Dialyse-Entgasungsbehälters in Azimutrich tung um 180° versetzten Sprühstrahlen arbeitet, sind vorzugsweise mindestens zwei Mikrowellenresonatoren zum Erfassen des Füll stands vorgesehen, die außerhalb des Dialyse-Entgasungsbehälters und quer zueinander, vorzugsweise in Azimutrichtung um 90° versetzt, angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß unabhängig von der azimutalen Ausrichtung der beiden Mikrowellenresonatoren in bezug auf die Lage der Sprühstrahlen mindestens einer der Mikrowellenresonatoren den Füllstand ohne Störung durch einen Sprühstrahl erfassen kann. Wenn das Fenster eines der Mikrowel lenresonatoren zu einem Sprühstrahl weist, könnte dort nämlich ein zu hoher Füllstand vorgetäuscht werden.One application of the invention is to monitor the fill stood in a dialysis degassing container. In a dialysis The degassing container becomes a gas-laden dialysis fluid sprayed to allow the liquid to degas give. The degassed liquid is sucked off via a suction pipe and fed to a dialysis patient. The level in the Under no circumstances should dialysis degassing tanks be used decrease a predetermined minimum value; otherwise would over the suction tube sucks in air, which results in a patient Embolism. Since the level sensor according to the invention device is easy to handle and with a suitable design device (see above) no calibration measurements to adapt to requires a given dialysis degassing tank compared to previously known level sensors Benefits. If the dialysis degassing tank is related to two on the longitudinal axis of the dialysis degassing container in Azimutrich device works by 180 ° offset spray jets are preferred at least two microwave resonators for detecting the fill stands provided outside the dialysis degassing tank and transversely to one another, preferably in the azimuth direction by 90 ° offset, are arranged. This ensures that independent on the azimuthal alignment of the two microwave resonators in relation to the position of the spray jets at least one of the Microwave resonators fill the level without interference from one Spray jet can capture. If the window is one of the microwaves lenresonators pointing to a spray jet, could there namely too high a level can be faked.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen inIn the following, the invention is illustrated by means of exemplary embodiments explained in more detail. The drawings show in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Behälters mit einem Medium, dessen Füllstand mit Hilfe einer erfindungs gemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung erfaßt wird, Fig. 1 is a schematic representation of a container with a medium whose level is detected by means of a fiction, modern filling level sensor device,

Fig. 2 in Teil (a) einen schematischen Längsschnitt durch einen als λ/4-Resonator ausgebildeten Mikrowellenreso nator der erfindungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrich tung, wobei der Verlauf der elektrischen Komponente des Mikrowellenfeldes eingezeichnet ist, und in Teil (b) eine graphische Darstellung des elektrischen Feldver laufs innerhalb des Mikrowellenresonators, Fig. 2 in part (a) is a schematic longitudinal section through a microwave resonator designed as a λ / 4 resonator of the level sensor device according to the invention, the course of the electrical component of the microwave field being plotted, and in part (b) a graphical representation of the electrical field within the microwave resonator,

Fig. 3 in Teil (a) einen schematischen Längsschnitt durch einen als λ/2-Resonator ausgebildeten Mikrowellenreso nator der erfindungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrich tung, wobei der Verlauf der elektrischen Komponente des Mikrowellenfeldes eingezeichnet ist, und in Teil (b) eine graphische Darstellung des elektrischen Feldver laufs innerhalb des Mikrowellenresonators, Fig. 3 in part (a) is a schematic longitudinal section through a microwave resonator designed as a λ / 2 resonator of the level sensor device according to the invention, the course of the electrical component of the microwave field being shown, and in part (b) a graphical representation of the electrical field within the microwave resonator,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen Dialyse- Entgasungsbehälter, dessen Füllstand mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung erfaßt wird, Fig. 4 is a schematic longitudinal section through a dialysis degassing vessel, the liquid level sensor device level is detected with the aid of an inventive

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch einen Dialyse- Entgasungsbehälter, der mit zwei Sprühstrahlen arbei tet, sowie die Anordnung von zwei Mikrowellenresonato ren einer erfindungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrich tung im Außenraum des Dialyse-Entgasungsbehälters, Fig. 5 is a schematic cross section through a dialysis degassing vessel, the processing tet with two sprays, as well as the arrangement of two Mikrowellenresonato ren a level-Sensorvorrich invention tung in the outer space of the dialysis degassing vessel,

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch einen metal lischen Tank, in dessen Innenraum sich ein Rohr mit einem Mikrowellenresonator einer erfindungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung befindet, Figure 6 is a schematic longitudinal section of a tube is located. By a metal tank, in the interior with a microwave resonator according to the invention a level sensor device,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung des unteren Bereichs des Rohrs aus Fig. 6 mit dem Mikrowellenresonator, Fig. 7 is an enlarged view of the lower portion of the tube of Fig. 6 with the microwave resonator,

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung, Fig. 8 is a block diagram of an embodiment of a level sensor to the invention OF INVENTION device,

Fig. 9 ein Blockdiagramm einer mit der Ausführungsform aus Fig. 8 verwandten Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung, Fig. 9 is a block diagram of a related with the embodiment of Fig. 8 embodiment of a modern fiction, level sensor device,

Fig. 10 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung, die mit zwei Mikrowellenresonatoren arbeitet, Fig. 10 is a block diagram of an embodiment of a level sensor to the invention OF INVENTION device which operates with two microwave resonators,

Fig. 11 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung, Fig. 11 is a block diagram of another embodiment of a level sensor apparatus according to the invention,

Fig. 12 ein Blockdiagramm einer mit der Ausführungsform aus Fig. 11 verwandten Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Füllstand-Sensorvorrichtung, Fig. 12 is a block diagram of the embodiment of Fig. 11 related embodiment, a fiction, modern filling level sensor device,

Fig. 13 ein Blockdiagramm eines bekannten Beispiels einer Füllstand-Sensorvorrichtung, bei der ein spannungsgesteuerter Oszillator angewendet wird, und Fig. 13 is a block diagram of a prior art example in which a voltage controlled oscillator is applied to a level sensor device, and

Fig. 14 ein Blockdiagramm eines bekannten Beispiels einer Füllstand-Sensorvorrichtung, bei der ein vektorieller Netzwerkanalysator zur Anwendung kommt. Fig. 14 is a block diagram of a known example of a level-sensor device, in which a vectorial network is used.

In Fig. 1 ist veranschaulicht, wie in einem Behälter 1, der ein Medium 2 enthält, der Füllstand 3 des Mediums 2, also die Höhe des Pegels des Mediums 2 über dem Boden des Behälters 1 oder relativ zu einer anderen Bezugsmarke, mit Hilfe einer Füllstand-Sensorvorrichtung erfaßt wird. Die Füllstand- Sensorvorrichtung weist einen Mikrowellenresonator 4 auf, der mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 in Verbindung steht. Dem Mikrowellenresonator 4 ist ferner eine Oszillator schaltung zugeordnet, die Komponenten an dem Mikrowellenreso nator 4 oder einem Gehäuse für den Mikrowellenresonator 4 haben kann, aber auch vollständig oder teilweise in die Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 integriert sein kann. Gemäß Fig. 1 ist der Mikrowellenresonator 4 an der Außenwandung des Behälters 1 angeordnet, die in diesem Fall aus dielektrischem Material wie zum Beispiel Glas oder Kunststoff besteht.In Fig. 1 is illustrated, such as in a container 1 containing a medium 2, the level 3 of the medium 2, so the height of the level of the medium 2 one above the bottom of the container 1 or relative to another reference mark, with the aid of Level sensor device is detected. The fill level sensor device has a microwave resonator 4 , which is connected to a control and evaluation device 5 . The microwave resonator 4 is also associated with an oscillator circuit which components on the microwave resonator 4 or a housing for the microwave resonator 4 can have, but can also be fully or partially integrated into the control and evaluation device 5 . Referring to FIG. 1, the microwave resonator 4 is disposed on the outer wall of the container 1, as in this case made of dielectric material such as glass or plastic.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Bauform des Mikrowellenresonators, der hier mit 10 bezeichnet ist. Dabei handelt es sich um einen koaxialen Leitungsreso nator. Andere Ausgestaltungen des Mikrowellenresonators, zum Beispiel als Hohlraumresonator, sind jedoch ebenfalls denkbar. FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through a design of the microwave resonator, which is designated 10 here. It is a coaxial line resonator. However, other configurations of the microwave resonator, for example as a cavity resonator, are also conceivable.

Der Mikrowellenresonator 10 hat einen dielektrischen Grundkör per 12, der im Ausführungsbeispiel aus Keramik besteht. Andere als Dielektrikum taugliche Materialien wie z. B. Glas sind eben falls möglich. In Richtung der Längsachse des Grundkörpers 12 verläuft ein metallischer Innenleiter 14, der im Ausführungs beispiel als Bohrung in dem Grundkörper 12 mit metallisierter Wandfläche ausgeführt ist. Die Mantelfläche 15 des Grundkör pers 12 ist ebenfalls metallisiert. An der Stirnseite 16 des Mikrowellenresonators 10 befindet sich jedoch keine Metallauflage, so daß dort ein Fenster ausgebildet ist, das für ein elektrisches Mikrowellenfeld durchlässig ist. Dieses Fenster kann sich auch in den an die Stirnseite 16 angrenzenden Bereich der Mantelfläche 15 fortsetzen, indem in diesem Bereich die Metalli sierung weggelassen ist. In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die gegenüberliegende Stirnseite 17 mit einer Metallauflage versehen, die jedoch keinen elektrischen Kontakt zu dem Innenlei ter 14 herstellt. Wegen der durch die Ausführung der Stirn seiten 16 und 17 gegebenen Randbedingungen ist der in Fig. 2 Teil (a) dargestellte Mikrowellenresonator 10 ein λ/4-Resonator, in dem sich im Resonanzfall unter Idealbedingungen eine Viertel wellenlänge ausbildet.The microwave resonator 10 has a dielectric base body 12 , which consists of ceramic in the exemplary embodiment. Materials other than dielectric suitable such as. B. Glass are just if possible. In the direction of the longitudinal axis of the base body 12 runs a metallic inner conductor 14 , which in the embodiment is designed as a bore in the base body 12 with a metallized wall surface. The lateral surface 15 of the basic body 12 is also metallized. However, there is no metal support on the end face 16 of the microwave resonator 10 , so that a window is formed there which is permeable to an electrical microwave field. This window can also continue in the area of the lateral surface 15 adjoining the end face 16 by omitting the metallization in this area. In the embodiment according to FIG. 2, the opposite end face 17 is provided with a metal pad, which, however, does not make any electrical contact with the Innenlei ter 14 . Because of the boundary conditions given by the design of the end faces 16 and 17 , the microwave resonator 10 shown in FIG. 2 part (a) is a λ / 4 resonator, in which a quarter wavelength is formed under ideal conditions in the event of resonance.

In Fig. 2 Teil (a) ist der Verlauf des elektrischen Feldes 18 entlang des Mikrowellenresonators 10 durch Pfeile und eine Kurve angedeutet. Diese Kurve, die eine Funktion der Längskoordinate L des Mikrowellenresonators 10 ist, ist auch in Fig. 2 Teil (b) dargestellt. Weil die Stirnseite 16 des Mikrowellenresonators 10 für das elektromagnetische Mikrowellenfeld durchlässig ist, kann ein elektrisches Leckfeld 19, also ein Streufeld, den Mikrowel lenresonator 10 verlassen, wie in Fig. 2 veranschaulicht. Dieses elektrische Leckfeld 19 wird durch die Eigenschaften der Substanz oder Substanzen, in denen es sich erstreckt, beeinflußt, insbesondere durch deren relative Dielektrizitätszahlen. Dies hat einen Einfluß auf die Resonanzfrequenz des Mikrowellenresona tors 10. Um den Füllstand eines Mediums in einem Behälter zu erfassen, wird der Mikrowellenresonator 10 außerhalb des Mediums und in der Nähe des zu erfassenden Füllstands so plaziert, daß die Stirnseite 16 zu dem Medium weist, siehe auch Fig. 1. Das elektrische Leckfeld kann dann eine dielektrische Behälterwandung durchdringen, die somit die Resonanzfrequenz des Mikrowellenreso nators 10 beeinflußt, und ändert sich ferner, wenn der Füllstand des Mediums in den Bereich des elektrischen Leckfeldes 19 kommt, wodurch die Resonanzfrequenz zusätzlich verstimmt wird. Der Einfluß der Behälterwandung kann durch Kalibrierungsmessungen ermittelt werden; weiter unten ist auch eine Ausführungsform erläutert, die keine diesbezüglichen Kalibrierungsmessungen erfordert.In Fig. 2 part (a) the course of the electric field 18 along the microwave resonator 10 is indicated by arrows and a curve. This curve, which is a function of the longitudinal coordinate L of the microwave resonator 10 , is also shown in FIG. 2 part (b). Because the end face 16 of the microwave resonator 10 is permeable to the electromagnetic microwave field, an electrical leakage field 19 , that is to say a stray field, can leave the microwave resonator 10 , as illustrated in FIG. 2. This electrical leakage field 19 is influenced by the properties of the substance or substances in which it extends, in particular by its relative dielectric numbers. This has an influence on the resonance frequency of the microwave resonator 10th In order to detect the fill level of a medium in a container, the microwave resonator 10 is placed outside the medium and in the vicinity of the fill level to be detected such that the end face 16 faces the medium, see also FIG. 1. The electrical leakage field can then be a penetrate dielectric container wall, which thus affects the resonance frequency of the microwave resonator 10 , and also changes when the level of the medium comes in the region of the electric leakage field 19 , whereby the resonance frequency is detuned additionally. The influence of the container wall can be determined by calibration measurements; An embodiment is also explained below which does not require any calibration measurements in this regard.

Fig. 3 zeigt in Teil (a) einen Mikrowellenresonator 10', der ähnlich aufgebaut ist wie der Mikrowellenresonator 10, weshalb in Fig. 3 Teil (a) auch für einige Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet sind wie in Fig. 2 Teil (a). Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist jedoch die Stirnseite 17' nicht metallisiert, so daß der Mikrowellenresonator 10' ein λ/2- Resonator ist. Das elektrische Leckfeld 19' an der Stirnseite 16 hat daher einen etwas anderen Verlauf, und an der Stirnseite 17' tritt ebenfalls ein elektrisches Leckfeld 19" aus, das aber zum Erfassen des Füllstands keine Rolle spielt. Wie sich das elektrische Feld 18' entlang der Längskoordinate L des Mikrowel lenresonators 10' ändert, ist in Fig. 3 Teil (a) und Teil (b) dargestellt. FIG. 3 shows in part (a) a microwave resonator 10 'which is constructed similarly to the microwave resonator 10 , which is why in FIG. 3 part (a) the same reference numerals are also used for some components as in FIG. 2 part (a). In the embodiment according to FIG. 3, however, the end face 17 'is not metallized, so that the microwave resonator 10 ' is a λ / 2 resonator. The leak electric field 19 'on the front side 16 therefore has a slightly different gradient, and at the end face 17' also enters an electrical leakage field 19 "from, but that does not matter for detecting the filling level. As the electric field 18 'along the Longitudinal coordinate L of the microwave resonator 10 'changes, is shown in Fig. 3 part (a) and part (b).

Fig. 4 zeigt im Längsschnitt, wie mit Hilfe der Füllstand- Sensorvorrichtung aus Fig. 1 mit dem Mikrowellenresonator 4 und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 der Füllstand in einem Dialyse-Entgasungsbehälter 20 überwacht werden kann. Die Längsachse des Dialyse-Entgasungsbehälters 20 ist mit A-A bezeichnet. In den oberen Bereich des Dialyse-Entgasungsbehäl ters 20 wird über eine Zufuhrleitung 22 mit Gas angereicherte Dialyse-Flüssigkeit eingeleitet und dort mit Hilfe einer Sprühdüse 24 versprüht. Aus dem sich dabei ausbildenden Sprüh strahl 26 kann das Gas entweichen. Die entgaste Dialyse-Flüssig keit 28 sammelt sich im unteren Bereich des Dialyse-Entgasungs behälters 20; ihr Füllstand ist mit 29 bezeichnet. In die Dialyse-Flüssigkeit 28 taucht ein Röhrchen 30 ein, das als Absaugleitung dient. Mit Hilfe einer Pumpe 32 kann die entgaste Dialyse-Flüssigkeit 28 zu dem Dialyse-Patienten transportiert werden. FIG. 4 shows in longitudinal section how the fill level in a dialysis degassing container 20 can be monitored with the aid of the fill level sensor device from FIG. 1 with the microwave resonator 4 and the control and evaluation device 5 . The longitudinal axis of the dialysis degassing container 20 is denoted by AA. In the upper region of the dialysis degassing container 20 is introduced through a supply line 22 enriched with gas dialysis liquid and sprayed there with the aid of a spray nozzle 24 . The gas can escape from the spray jet 26 that forms. The degassed dialysis liquid speed 28 collects in the lower region of the dialysis degassing container 20 ; their level is designated 29. A tube 30 , which serves as a suction line, is immersed in the dialysis liquid 28 . With the help of a pump 32 , the degassed dialysis liquid 28 can be transported to the dialysis patient.

Da unter allen Umständen vermieden werden muß, daß über das Röhrchen 30 Luft angesaugt wird, die eine Embolie auslösen könnte, muß der Füllstand 29 überwacht werden. Dies geschieht mit Hilfe des Mikrowellenresonators 4, wie oben erläutert, und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 5, zu der weiter unten ver schiedene Ausführungsbeispiele angegeben werden.Since it must be avoided under all circumstances that air is sucked in via the tube 30 , which could trigger an embolism, the fill level 29 must be monitored. This is done with the aid of the microwave resonator 4 , as explained above, and the control and evaluation device 5 , to which different exemplary embodiments are specified below.

Fig. 5 veranschaulicht eine Variante eines Dialyse-Entgasungs behälters, der hier mit 20' bezeichnet ist, in einem schema tischen Querschnitt. Der Dialyse-Entgasungsbehälter 20' arbeitet mit zwei Sprühstrahlen 34 und 35, die in bezug auf die Längs achse A' des Dialyse-Entgasungsbehälters 20' diametral zueinander ausgerichtet sind, also in Azimutrichtung um 180° gegeneinander versetzt sind. Da nicht erwartet werden kann, daß die Füllstand- Sensorvorrichtung immer unter genauer Beachtung der Position der Sprühstrahlen 34 und 35 an dem Dialyse-Entgasungsbehälter 20' angeordnet wird, sind in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 zwei Mikrowellenresonatoren 36 und 37 vorgesehen, die in Azimutrich tung um 90° gegeneinander versetzt ausgerichtet sind. Unabhängig davon, wie die gemeinsame Anordnung der Mikrowellenresonatoren 36 und 37 um die Längsachse A' des Dialyse-Entgasungsbehälters 20' gedreht ist, ist immer gewährleistet, daß mindestens einer der beiden Mikrowellenresonatoren 36, 37 nicht im Bereich eines der beiden Sprühstrahlen 34, 35 liegt. Dadurch wird sichergestellt, daß das Signal wenigstens eines der beiden Mikrowellenresonato ren 36, 37 tatsächlich dem aktuellen Füllstand in dem Dialyse- Entgasungsbehälter 20' entspricht und nicht etwa durch einen der Sprühstrahlen 34, 35 verfälscht ist, der je die Resonanzfrequenz in ähnlicher Weise verstimmen kann wie die Dialyse-Flüssigkeit, die sich im unteren Bereich des Dialyse-Entgasungsbehälters 20' gesammelt hat. Fig. 5 illustrates a variant of a dialysis degassing container, which is designated here with 20 ', in a schematic cross section. The dialysis degassing container 20 'works with two spray jets 34 and 35 which are diametrically aligned with respect to the longitudinal axis A' of the dialysis degassing container 20 ', that is to say offset in the azimuth direction by 180 °. Since it cannot be expected that the level sensor device will always be arranged with close attention to the position of the spray jets 34 and 35 on the dialysis degassing container 20 ', two microwave resonators 36 and 37 are provided in the embodiment according to FIG. 5, which are in azimuth tion are aligned offset by 90 °. Regardless of how the common arrangement of the microwave resonators 36 and 37 is rotated about the longitudinal axis A 'of the dialysis degassing container 20 ', it is always ensured that at least one of the two microwave resonators 36 , 37 is not in the region of one of the two spray jets 34 , 35 , This ensures that the signal of at least one of the two microwave resonators 36 , 37 actually corresponds to the current fill level in the dialysis degassing container 20 'and is not falsified by one of the spray jets 34 , 35 , which can detune the resonance frequency in a similar manner like the dialysis liquid that has collected in the lower region of the dialysis degassing container 20 '.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Anwendungsmöglichkeit für die Füllstand-Sensorvorrichtung. Diesmal ist der Behälter, in dem sich das Medium befindet, ein Tank 40 mit metallischer Wandung. Daher kann der Mikrowellenresonator der Füllstand-Sensorvor richtung nicht außerhalb des Behälters angeordnet werden, denn die Metallwand des Tanks 40 ist für Mikrowellen undurchlässig. FIGS. 6 and 7 show another possible application for the level-sensor device. This time the container in which the medium is located is a tank 40 with a metallic wall. Therefore, the microwave resonator of the level sensor device can not be arranged outside the container, because the metal wall of the tank 40 is impervious to microwaves.

Der Tank 40 hat einen Dom 41 und enthält eine Flüssigkeit 42, deren Füllstand mit 43 bezeichnet ist. Von dem Dom 41 erstreckt sich nach unten ein Rohr 44, das mit Hilfe einer Verschraubung 46 in abgedichteter Weise durch den Dom 41 durchgeführt ist. Am oberen Ende des Rohrs 44 sitzt eine Steuer- und Auswerteein richtung 48, die noch zusätzliche Komponenten aufweisen kann, wie zum Beispiel einen Personal Computer.The tank 40 has a dome 41 and contains a liquid 42 , the fill level of which is designated 43. A tube 44 extends downward from the dome 41 and is guided through the dome 41 in a sealed manner with the aid of a screw connection 46 . At the upper end of the tube 44 is a control and evaluation device 48 , which may have additional components, such as a personal computer.

Der untere Endbereich 49 des Rohrs 44 ist in Fig. 7 in einem vergrößerten Längsschnitt dargestellt. Dort befindet sich ein Mikrowellenresonator 50, der über eine Dichtung 51 in das Rohr 44 eingesetzt ist. Der Mikrowellenresonator 50 ist im Ausführungs beispiel ein kommerziell erhältlicher Mikrowellenresonator und ähnlich aufgebaut wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Er hat einen als Dielektrikum wirkenden Keramikkörper 52, der auf seiner Mantelfläche 53 metallisiert ist. Entlang der Längsachse des Keramikkörpers 52 verläuft ein Innenleiter 54. An der unteren Stirnseite des Keramikkörpers 52 ist kein Metall aufgelegt, so daß dort ein für elektrische Felder durchlässiges Fenster 55 ausgebildet ist. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Mikrowellenresonators 50 ist ein Schwingtransistor 56 angeordnet, der über eine Koaxialleitung 57, die im Innenraum 58 des Rohrs 44 verläuft, mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 verbunden ist. Der Mikrowellenresonator 50 ist hier als frequenzbestimmen des Element einer Oszillatorschaltung eingerichtet, in die auch der Schwingtransistor 56 integriert ist und die weitere Kom ponenten in der Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 haben kann.The lower end region 49 of the tube 44 is shown in an enlarged longitudinal section in FIG. 7. There is a microwave resonator 50 which is inserted into the tube 44 via a seal 51 . The microwave resonator 50 is in the embodiment, for example, a commercially available microwave resonator and constructed similarly to that shown in FIGS. 2 and 3. It has a ceramic body 52 which acts as a dielectric and is metallized on its outer surface 53 . An inner conductor 54 runs along the longitudinal axis of the ceramic body 52 . No metal is placed on the lower end face of the ceramic body 52 , so that a window 55 which is permeable to electrical fields is formed there. A vibration transistor 56 is arranged on the opposite end face of the microwave resonator 50 and is connected to the control and evaluation device 48 via a coaxial line 57 , which runs in the interior 58 of the tube 44 . The microwave resonator 50 is configured here as a frequency-determining element of an oscillator circuit, in which the oscillating transistor 56 is also integrated and which may have further components in the control and evaluation device 48 .

Durch das Fenster 55 tritt ein elektrisches Leckfeld 59 aus, über das eine Verstimmung der Resonanzfrequenz der Oszillatorschaltung bewirkt wird, sobald der Füllstand 43 in den Bereich des elektrischen Leckfeldes 59 kommt. Die Füllstand-Sensorvorrichtung gemäß den Fig. 6 und 7 kann daher so betrieben werden, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung 48 bei steigendem Füllstand 43 die Zufuhr für die Flüssigkeit 42 unterbricht, wenn der Flüssig keitspegel kurz unterhalb des Mikrowellenresonators 50 angelangt ist. Dadurch ist gewährleistet, daß sich der Mikrowellenresona tor 50 immer außerhalb der Flüssigkeit 42 befindet.An electrical leakage field 59 emerges through the window 55 , via which the resonant frequency of the oscillator circuit is detuned as soon as the fill level 43 comes into the range of the electrical leakage field 59 . The level sensor device therefore be operated as shown in FIGS. 6 and 7, that the control and evaluation device 48 with a rising filling level 43 interrupts the supply of the liquid 42 when the liquid is keitspegel reached just below the microwave 50th This ensures that the microwave resonator 50 is always outside the liquid 42 .

In den Fig. 8 bis 14 sind anhand von Blockdiagrammen ver schiedene Ausgestaltungen einer Steuer- und Auswerteeinrichtung dargestellt, die den Mikrowellenresonator (oder auch mehrere Mikrowellenresonatoren) ansteuert und die Mikrowellensignale auswertet. Bei den Varianten gemäß den Fig. 8 bis 12 ist der Mikrowellenresonator als frequenzbestimmendes Element einer Oszillatorschaltung eingerichtet, bei den Varianten gemäß den Fig. 13 und 14 wird dagegen dem Mikrowellenresonator über einen externen Oszillator ein Mikrowellensignal vorgegebener Frequenz zugeführt.In FIGS. 8 through 14 a control and evaluation are shown by way of block diagrams ver different embodiments which drives the microwave resonator (or several microwave resonators) and evaluates the microwave signals. In the variants according to FIGS. 8 to 12, the microwave resonator is set up as a frequency-determining element of an oscillator circuit; in the variants according to FIGS. 13 and 14, on the other hand, the microwave resonator is supplied with a microwave signal of a predetermined frequency via an external oscillator.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausgestaltung ist ein Mikrowellenre sonator 60 (Meßresonator) mit einer Oszillatorschaltung 62 verbunden, an deren Ausgang ein Mikrowellensignal entsteht, dessen Frequenz f₁ (Resonanzfrequenz) von der Verstimmung des Meßresonators 60 abhängt, wie oben erläutert. Die Frequenz dieses Signals wird durch einen Frequenzteiler 63 auf einen so niedrigen Wert herabgesetzt, daß eine direkte Auswertung mit einem Mikroprozessor 64 möglich ist. Wenn eine vorgegebene Frequenz über- oder unterschritten wird, ist dies ein Anzeichen dafür, daß ein gewünschter Füllstand erreicht bzw. über- oder unterschritten ist; in diesem Fall wird über einen Alarmausgang 65 ein optischer oder akustischer Alarm ausgelöst.In the embodiment shown in FIG. 8, a microwave resonator 60 (measuring resonator) is connected to an oscillator circuit 62 , at the output of which a microwave signal is generated, the frequency f ₁ (resonance frequency) of which depends on the detuning of the measuring resonator 60 , as explained above. The frequency of this signal is reduced by a frequency divider 63 to such a low value that a direct evaluation with a microprocessor 64 is possible. If a predetermined frequency is exceeded or undershot, this is an indication that a desired fill level has been reached or overshot or undershot; in this case an optical or acoustic alarm is triggered via an alarm output 65 .

Um bei der einfachen Schaltung gemäß Fig. 8 Fehlergebnisse infolge einer Temperaturdrift des Meßresonators 60 zu vermeiden, muß ein ausgewählter Meßresonator 60 mit einem Temperaturkoeffi zienten von näherungsweise Null verwendet werden.In order to avoid error results due to a temperature drift of the measuring resonator 60 in the simple circuit according to FIG. 8, a selected measuring resonator 60 with a temperature coefficient of approximately zero must be used.

Die in Fig. 9 gezeigte Ausgestaltung ist eine Weiterentwicklung der Schaltung aus Fig. 8 und enthält eine Temperaturkompensa tion. Elemente, die mit denen der Schaltung aus Fig. 8 überein stimmen, sind in Fig. 9 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 8. Der Meßresonator 60' kann mit Hilfe einer Kapazitäts diode 66 verstimmt werden, um eine Temperaturdrift auszugleichen. Dazu wird mit Hilfe eines Temperatursensors 68 die Temperatur in der Nähe des Meßresonators 60' gemessen und dem Mikroprozessor 64 zugeleitet. Im Mikroprozessor 64 ist der Frequenzgang des Meßresonators 60' als Funktion der Temperatur abgespeichert, wie durch eine Kalibrierungsmessung ermittelt. In Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur kann daher der Mikroprozessor 64 die Kapazitätsdiode 66 über eine Leitung 69 so ansteuern, daß der Meßresonator 60' kein Temperaturdriftverhalten zeigt und eine Verstimmung seiner Resonanzfrequenz praktisch ausschließlich auf einen geänderten Füllstand zurückzuführen ist.The embodiment shown in FIG. 9 is a further development of the circuit from FIG. 8 and contains a temperature compensation. Elements which correspond to those of the circuit from FIG. 8 are given the same reference numerals in FIG. 9 as in FIG. 8. The measuring resonator 60 'can be detuned with the aid of a capacitance diode 66 in order to compensate for a temperature drift. For this purpose, the temperature in the vicinity of the measuring resonator 60 ′ is measured with the aid of a temperature sensor 68 and fed to the microprocessor 64 . The frequency response of the measuring resonator 60 'is stored in the microprocessor 64 as a function of the temperature, as determined by a calibration measurement. Depending on the measured temperature, the microprocessor 64 can therefore control the capacitance diode 66 via a line 69 in such a way that the measuring resonator 60 'shows no temperature drift behavior and detuning of its resonance frequency is practically exclusively due to a changed fill level.

Für die Serienfertigung ist die Schaltung gemäß Fig. 9 nur dann sinnvoll, wenn alle verwendeten Meßresonatoren 60' in etwa denselben Frequenzgang als Funktion der Temperatur aufweisen.For series production, the circuit shown in FIG. 9 only makes sense if all measuring resonators 60 'used have approximately the same frequency response as a function of temperature.

In Fig. 10 ist eine Ausgestaltung dargestellt, in der zwei Meßresonatoren 70 und 70' zum Einsatz kommen, die jeweils über eine Oszillatorschaltung 72 bzw. 72' und einen Frequenzteiler 73 mit einem Mikroprozessor 74, der einen Alarmausgang 75 hat, verbunden werden können. Um die Mikrowellensignale des jeweils gewünschten Meßresonators 70 bzw. 70' dem Mikroprozessor 74 zuzuleiten, steuert der Mikroprozessor 74 eine Schalteinrich tung 76 an. Die Meßresonatoren 70 und 70' beeinflussen sich gegenseitig nicht. FIG. 10 shows an embodiment in which two measuring resonators 70 and 70 'are used, each of which can be connected via an oscillator circuit 72 or 72 ' and a frequency divider 73 to a microprocessor 74 which has an alarm output 75 . In order to supply the microwave signals of the desired measuring resonator 70 or 70 'to the microprocessor 74 , the microprocessor 74 controls a switching device 76 . The measuring resonators 70 and 70 'do not influence one another.

Die Ausgestaltung gemäß Fig. 10 ist also im Prinzip so aufgebaut wie die Ausgestaltung gemäß Fig. 8, mit dem Unterschied, daß mehr als ein Meßresonator verwendet wird. Mit Hilfe mehrerer Meßresonatoren läßt sich der Füllstand eines Mediums in einem Behälter in unterschiedlichen Höhen erfassen. Es ist auch denkbar, einen der Meßresonatoren in der Nähe der Behälterwan dung, aber entfernt von dem Medium in dem Behälter zu positionie ren, zum Beispiel oberhalb des höchsten zu erwartenden Füll standes. Das Mikrowellensignal dieses Meßresonators wird dann nicht durch das Medium oder dessen Füllstand beeinflußt, wohl dagegen von den Eigenschaften der Behälterwandung, die auch auf die übrigen Meßresonatoren einwirkt. Durch Vergleich der Resonanzfrequenzen der den Füllstand erfassenden Meßresonatoren mit der des Meßresonators, der fern von dem Medium plaziert ist, ist es daher möglich, den Einfluß unterschiedlicher Behälter eigenschaften herauszukalibrieren.The design according to FIG. 10 is thus constructed in principle like the design according to FIG. 8, with the difference that more than one measuring resonator is used. With the help of several measuring resonators, the fill level of a medium in a container can be determined at different heights. It is also conceivable to position one of the measuring resonators in the vicinity of the container wall, but away from the medium in the container, for example above the highest expected filling level. The microwave signal of this measuring resonator is then not influenced by the medium or its fill level, but by the properties of the container wall, which also acts on the other measuring resonators. By comparing the resonance frequencies of the measuring resonators detecting the level with that of the measuring resonator, which is placed far from the medium, it is therefore possible to calibrate out the influence of different container properties.

Die Schalteinrichtung 76, die von dem Mikroprozessor 74 in kurzen Zeitabständen umgeschaltet wird, ermöglicht es, den Frequenz teiler 73 und den Mikroprozessor 74 für die Meßresonatoren 70 und 70' gemeinsam zu nutzen. In Fig. 10 ist die Schaltung für mehrere Meßresonatoren am Beispiel des Grundaufbaus gemäß Fig. 8 dargestellt; eine Ausgestaltung, bei der mehrere Meßresonatoren zum Einsatz kommen, kann aber in analoger Weise auch mit den anderen zuvor und hiernach erläuterten Schaltungen verwirklicht werden.The switching device 76 , which is switched over by the microprocessor 74 at short time intervals, makes it possible to share the frequency divider 73 and the microprocessor 74 for the measuring resonators 70 and 70 '. FIG. 10 shows the circuit for several measuring resonators using the example of the basic structure according to FIG. 8; an embodiment in which several measuring resonators are used can, however, also be implemented in an analogous manner with the other circuits explained above and hereafter.

Bei der in Fig. 11 gezeigten Ausgestaltung werden zwei Mikrowel lenresonatoren verwendet, und zwar ein Meßresonator 80 mit einer Oszillatorschaltung 81 (Frequenz f₁) und ein Referenzresonator 82 mit einer Oszillatorschaltung 83. Die Resonanzfrequenz des Referenzresonators 82 liegt um einen vorgegebenen Betrag, im Ausführungsbeispiel um 5 MHz, über der des Meßresonators 80. Der Referenzresonator 82 befindet sich nicht im Einflußbereich des Mediums. Die Mikrowellensignale des Meßresonators 80 und des Referenzresonators 82 werden einem Mischer 84 zugeführt, an dessen Ausgang ein Signal mit der Differenz der beiden Mikrowel lensignale entsteht. Wenn der Meßresonator 80 nicht infolge des Mediums verstimmt ist und mit der gleichen Resonanzfrequenz schwingt wie der Referenzresonator 82, hat das am Ausgang des Mischers 84 anliegende Signal also eine Frequenz von 5 MHz. Wird dagegen der Meßresonator 80 verstimmt, so ändert sich auch die Frequenz des Mischerausgangssignals. Das Differenzsignal wird über eine Signalaufbereitungseinrichtung 85 in einem Mikro prozessor 86 ausgewertet. Bei Über- oder Unterschreiten einer vorgegebenen Frequenz wird am Alarmausgang 87 ein Alarm ausgelöst oder angezeigt.In the embodiment shown in FIG. 11, two microwave resonators are used, namely a measuring resonator 80 with an oscillator circuit 81 (frequency f ₁ ) and a reference resonator 82 with an oscillator circuit 83 . The resonance frequency of the reference resonator 82 is above that of the measurement resonator 80 by a predetermined amount, in the exemplary embodiment by 5 MHz. The reference resonator 82 is not in the area of influence of the medium. The microwave signals of the measuring resonator 80 and the reference resonator 82 are fed to a mixer 84 , at the output of which a signal with the difference between the two microwave lens signals is produced. If the measuring resonator 80 is not detuned as a result of the medium and oscillates at the same resonance frequency as the reference resonator 82 , the signal present at the output of the mixer 84 thus has a frequency of 5 MHz. If, on the other hand, the measuring resonator 80 is detuned, the frequency of the mixer output signal also changes. The difference signal is evaluated by a signal processing device 85 in a micro processor 86 . If a predetermined frequency is exceeded or undershot, an alarm is triggered or displayed at alarm output 87 .

Dadurch, daß zwei Mikrowellenresonatoren 80, 82 verwendet werden, können Temperaturdriften minimiert oder ausgeschlossen werden, und zwar unter der Voraussetzung, daß die beiden Mikrowellenresonatoren 80 und 82 in der gleichen Weise driften und sich auf gleicher Temperatur befinden. Die Schaltung gemäß Fig. 11 hat den weiteren Vorteil, daß ein Mikrowellen- Frequenzteiler nicht erforderlich ist.By using two microwave resonators 80 , 82 , temperature drifts can be minimized or excluded, provided that the two microwave resonators 80 and 82 drift in the same way and are at the same temperature. The circuit of Fig. 11 has the further advantage that a microwave frequency divider is not required.

Die Fig. 12 zeigt eine Ausgestaltung, die ähnlich aufgebaut ist wie die in Fig. 11 dargestellte. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in der Schaltung gemäß Fig. 11 haben dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 11. Im Unterschied zu der Schaltung gemäß Fig. 11 wird der Meßresonator, in Fig. 12 mit 80' bezeichnet, über eine Verstimmungseinrichtung 88 (im Ausfüh rungsbeispiel eine Kapazitätsdiode) soweit verstimmt, daß am Ausgang des Mischers 84 immer ein Gleichspannungssignal (Fre quenz von 0 Hz) entsteht. Dazu regelt der Mikroprozessor 86 die Kapazitätsdiode 88 über eine Leitung 89 nach. Die Amplitude der Regelspannung für die Kapazitätsdiode 88 ist somit ein Maß für die Verstimmung des Meßresonators 80' und damit für den Füll stand im Behälter. Anstelle des Meßresonators 80' könnte auch der Referenzresonator 82 mit Hilfe einer Verstimmungseinrich tung verstimmt werden. Der Vorteil dieser Schaltung ist, daß die Signalaufbereitungseinrichtung 85 gemäß Fig. 11 entfällt. FIG. 12 shows an embodiment which is constructed similarly to that shown in FIG. 11. Components with the same functions as in the circuit according to FIG. 11 have the same reference symbols as in FIG. 11. In contrast to the circuit according to FIG. 11, the measuring resonator, designated 80 ′ in FIG. 12, is identified via a detuning device 88 (in FIG exporting approximately example a capacitance diode) to the extent of tune, that at the output of the mixer 84 is always a DC voltage signal (Fre frequency of 0 Hz) arises. For this purpose, the microprocessor 86 adjusts the capacitance diode 88 via a line 89 . The amplitude of the control voltage for the capacitance diode 88 is thus a measure of the detuning of the measuring resonator 80 'and thus for the filling level in the container. Instead of the measuring resonator 80 ', the reference resonator 82 could also be detuned with the aid of a detuning device. The advantage of this circuit is that the signal conditioning device 85 according to FIG. 11 is omitted.

Bei dem in Fig. 13 gezeigten bekannten Beispiel wird einem Meßresonator 90 über ein Anpaßnetzwerk 91 ein Mikrowellensignal vorgegebener Frequenz f₁ zugeführt, das in einem externen span nungsgesteuerten Oszillator (VCO) 92 erzeugt wird. Die Frequenz des Oszillators 92 wird vorzugsweise sägezahnförmig geändert, und zwar in einem Bereich, der die Resonanzfrequenz des Meßresonators 90 überstreicht. Bei der Resonanzfrequenz weist der Meßresonator eine hohe Impedanz auf, so daß es zu einer Spannungsüberhöhung kommt, die mit Hilfe eines Amplitudendetektors 94, der mit einer Signalaufbereitungsein richtung 95 verbunden ist, detektiert und von einem Mikro prozessor 96 ausgewertet werden kann. Die Frequenz/Steuer spannungs-Kennlinie des spannungsgesteuerten Oszillators 92 ist in dem Mikroprozessor 96 abgespeichert, so daß eine eindeutige Zuordnung zwischen der an dem spannungsgesteuerten Oszillator 92 eingestellten Frequenz und der beobachteten Resonanzfrequenz des Meßresonators 90 hergestellt werden kann. Der Mikroprozessor 96 hat einen Alarmausgang 97.In the known example shown in FIG. 13, a measuring resonator 90 is supplied via a matching network 91 with a microwave signal of a predetermined frequency f ₁ , which is generated in an external voltage-controlled oscillator (VCO) 92 . The frequency of the oscillator 92 is preferably changed in a sawtooth shape, specifically in a range that sweeps over the resonance frequency of the measuring resonator 90 . At the resonance frequency, the measuring resonator has a high impedance, so that there is a voltage surge which can be detected with the aid of an amplitude detector 94 , which is connected to a signal preparation device 95 , and can be evaluated by a microprocessor 96 . The frequency / control voltage characteristic of the voltage-controlled oscillator 92 is stored in the microprocessor 96 , so that a clear association between the frequency set on the voltage-controlled oscillator 92 and the observed resonance frequency of the measuring resonator 90 can be established. The microprocessor 96 has an alarm output 97 .

Im Gegensatz zu den anhand der Fig. 8 bis 12 erläuterten Varianten erlaubt diese Ausgestaltung neben der Bestimmung der Resonanzfrequenz auch die Bestimmung der Güte des Meßresona tors 90, indem die Resonanzkurve ausgemessen und ihre Breite bestimmt wird. Eine Güteänderung kann ebenfalls als Meßkriterium herangezogen werden.In contrast to the variants explained with reference to FIGS. 8 to 12, this embodiment allows the determination of the resonance frequency and also the determination of the quality of the measuring resonator 90 by measuring the resonance curve and determining its width. A change in quality can also be used as a measurement criterion.

In Fig. 14 ist ein bekanntes Beispiel dargestellt, bei der ein Meßresonator 100 über ein Anpaßnetzwerk 101 mit einem vektoriellen Netzwerkanalysator (VNWA) 102 in Verbindung steht. Der vektorielle Netzwerkanalysator 102 enthält einen externen Oszillator und wird durch einen Mikroprozessor 106 gesteuert, der auch die Meßdaten des vektoriellen Netzwerkanalysators 102 aufbereitet und auswertet und einen Alarmausgang 107 hat. Zur Auswertung werden der Betrag und die Phase des üblicherweise mit S11 bezeichneten Reflexionsfaktors des Meßresonators 100 herangezogen.A known example is shown in FIG. 14, in which a measuring resonator 100 is connected to a vector network analyzer (VNWA) 102 via a matching network 101 . The vector network analyzer 102 contains an external oscillator and is controlled by a microprocessor 106 , which also processes and evaluates the measurement data of the vector network analyzer 102 and has an alarm output 107 . The amount and the phase of the reflection factor of the measuring resonator 100, which is usually denoted by S11, are used for the evaluation.

Die beschriebenen Schaltungsvarianten sind Beispiele für die Ausgestaltung der Steuer- und Auswerteeinrichtung und ihre Verbindung mit einem oder mehreren Mikrowellenresonatoren. Andere Ausgestaltungen sind ebenfalls denkbar.The circuit variants described are examples of the Design of the control and evaluation device and its Connection with one or more microwave resonators. Other configurations are also conceivable.

Claims

1. level sensor device for detecting the level ( 3 ) of a medium ( 2 ) in a container ( 1 ),
with a microwave resonator (4; 10) having a permeable for microwave electric fields window (16) and in the vicinity of the edge to be detected filling stands (3), outside of the medium (2) and with the feet (16) to the Medium ( 2 ) can be positioned pointing,
with an oscillator circuit ( 5 ), which is in operative connection with the microwave lenresonator ( 4 ; 10 ), in such a way that the microwave resonator ( 60 ; 60 '; 70 , 70 ';80; 80 ') as a frequency-determining element of the oscillator circuit ( 62 ; 72 , 72 '; 81 ), and with a control and evaluation device ( 5 ), which is designed such that it detunes the resonance frequency of the microwave resonator ( 4 ; 10 ) as a result of the window ( 16 ) electrical leakage field ( 19 ) penetrating into the medium ( 2 ) when the fill level ( 3 ) of the medium ( 2 ) is in the vicinity of the window ( 16 ).

2. Level sensor device according to claim 1, characterized in that the microwave resonator ( 10 ; 10 ') is designed as a coaxial line resonator.

3. Level sensor device according to claim 1, characterized ge indicates that the microwave resonator as Cavity resonator is designed.

4. Level sensor device according to claim 1, characterized in that the control and evaluation device ( 5 ) has a frequency divider ( 63 ; 73 ) via which the microwave signal of the oscillator circuit ( 62 ; 72 , 72 ') a microprocessor ( 64 ; 74 ) can be fed.

5. Level sensor device according to claim 1 or 4, characterized in that the microwave resonator ( 60 ') via a temperature-controlled detuning device, preferably a capacitance diode ( 66 ), is detunable for temperature compensation.

6. Level sensor device according to claim 1, characterized in that a reference resonator ( 82 ) is provided, the resonance frequency of which is fundamentally different from that of the microwave resonator that can be used to detect the fill level, the measuring resonator ( 80 ; 80 '), the mi microwave signals both microwave resonators ( 82 , 80 ; 82 , 80 ') can be fed to a mixer ( 84 ) which is set up to form an output signal with a frequency which is equal to the difference between the frequencies of the two microwave signals.

7. level sensor device according to claim 6, characterized in that one of the two microwave resonators ( 82 , 80 '), preferably the measuring resonator ( 80 '), via a detuning device, preferably a capacitance diode ( 88 ), is detunable, the control and evaluation device ( 5 , 86 ) is set up to detune its frequency so that the output signal of the mixer ( 84 ) has the frequency zero or a very low frequency.

8. Level sensor device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a plurality of microwave resonators ( 70 , 70 ') are provided, each having a window that is permeable to electric microwave fields and which are close to the level to be detected in different Heights and optionally also above the highest expected level, can be positioned outside the medium and with the respective window facing the medium.

9. level sensor device according to claim 8, characterized in that the control and evaluation device ( 72 , 72 ', 73 , 74 , 76 ) a switching device ( 76 ) for supplying the microwave signal of a preselected microwave resonator ( 70 , 70 ') Components ( 73 , 74 ) of the control and evaluation device ( 72 , 72 ', 73 , 74 , 76 ) which can be used in common for all microwave resonators ( 70 , 70 ').

10. Level sensor device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the control and evaluation device ( 5 ) is set up to emit a signal when the level of the medium exceeds or falls below a predetermined value.

11. Level sensor device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the control and evaluation device ( 5 ) is set up by means of the measured or determined detuning of the resonance frequency of the microwave resonator ( 4 ) and by means of calibration data which the measured Dependent on the United tuning of the resonance frequency of the microwave resonator ( 4 ) of the fill level ( 3 ) of the medium ( 2 ), to determine the fill level ( 3 ) of the medium ( 2 ) in absolute or relative units.

12. Use of a level sensor device according to one of claims 1 to 11 for monitoring the level in a container ( 20 ) with non-metallic wall, wherein a microwave resonator ( 4 ) is arranged outside the container ( 20 ).

13. Use of a fill level sensor device according to claim 12 for monitoring the fill level in a dialysis degas container ( 20 ') with two with respect to the longitudinal axis of the dialysis degassing container ( 20 ') in the azimuth direction by 180 ° offset spray jets ( 34 , 35 ) works, at least two microwave resonators ( 36 , 37 ) being provided for detecting the fill level, which are arranged outside the dialysis degassing container ( 20 ') and transversely to one another, preferably offset by 90 ° in the azimuth direction.

14. Use of a level sensor device according to one of claims 1 to 11 for monitoring the level in a container ( 40 ) with a metallic wall, wherein a microwave lenresonator ( 50 ) is arranged within the container ( 40 ) and above the highest expected level ,

15. A method for detecting the fill level ( 3 ) of a medium ( 2 ) in a container ( 1 ), comprising the steps:

- Positioning a microwave resonator ( 4 ; 10 ), which serves as a frequency-determining element of an oscillator circuit and which has a window that is permeable to electrical microwave fields ( 16 ), in the vicinity of the fill level ( 3 ) to be detected, outside the medium ( 2 ) and with facing the window ( 16 ) to the medium ( 2 ),
- Detecting the detuning of the frequency of the oscillator circuit as a result of the electrical leakage field ( 19 ) penetrating into the medium ( 2 ) from the window ( 16 ) when the fill level ( 3 ) of the medium ( 2 ) is near the window ( 16 ) ,