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Ein gesamter Messzyklus umfasst folgende Schritte:
1. An der Ankopplung wird ein kurzer Mikrowellen-―Impuls‖ in die
Messeinrichtung gegeben.
2. Der Impuls wandert solange entlang der Messeinrichtung, bis
er auf einen Stoff mit anderer Dielektrizitätskonstante trifft, z.B.
die Oberfläche des zu messenden Produktes, wo die Energie
reflektiert wird und in Richtung der Ankopplung zurückwandert.
3. Sobald die reflektierte Energie die Ankopplung erreicht, wird sie
von der Elektronik erfasst. Durch Messung der Zeitdauer vom
Aussenden des ersten Impulses bis zum Eintreffen des
reflektierten Impulses kann die Elektronik den Füllstand
berechnen.
4. Da sich die Mikrowellenenergie mit Lichtgeschwindigkeit
ausbreitet, besteht ein kompletter Messzyklus aus mehreren
tausend Impulsen. Die Elektronik nutzt die sogenannte
Zeitbereichsreflektometrie (Time Domain Reflectometry, TDR),
ein Abtastverfahren zur Rekonstruktion von Wellenformen
durch Vervielfältigung des Echtzeitsignals, jedoch bei sehr viel
geringerer Geschwindigkeit, damit es vom Mikroprozessor
verarbeitet werden kann. Dieser Prozess lässt sich mit dem
Stroboskopeffekt vergleichen, wenn ein sich sehr schnell
drehendes Maschinenteil mit einem Stroboskoplicht betrachtet
wird .
5. Die Messzyklen werden 2mal pro Sekunde durchgeführt und
mit speziellen Filtertechniken verarbeitet, bevor ein dem
Produktfüllstand proportionaler Ausgangsstrom erzeugt wird.
Ein vereinfachter Signalverlauf, wie auf der Grafikanzeige dargestellt (Abb. 1) lässt sich in drei Bereiche aufteilen:
Ankopplungsreflexion, Signalreflexion und Reflexion am Ende der Messeinrichtung.
Das TDR-Messverfahren basiert auf der Tatsache, dass eine Änderung der Dielektrizitätskonstanten oder eine
geometrische Veränderung einen positiven Impuls mit einer bestimmten Amplitude über der Nulllinie erzeugt. Je
größer der Unterschied der Dielektrizitätskonstanten, desto größer ist die positive Amplitude des Antwortsignals.
Daher erscheint ein Signal auf der Nulllinie, wenn z.B. eine deutliche Veränderung vom Stutzendurchmesser zum
offenen Tank auftritt, als Signalverlauf am Prozessanschluss. Diese Tatsache wird bei der Konfiguration des
MT5000 berücksichtigt (Siehe Basis-Setup (Kapitel 4.3) bzgl. Inbetriebnahme).
Austastung
Ankopplungsreflexion
Anm.:
Der Betrieb ist von zwei Bedingungen abhängig:
1. Das Gerät darf keine schädliche Strahlung erzeugen; und 2. Das Gerät muss jegliche empfangene
Störstrahlung kompensieren, einschl. Störungen die einen ungewünschten Betrieb auslösen können.
MT5000-0200-1-GER Rev nc (09-2011) DRR0359
Signalreflexion
Abb. 1
5
4
3
Schwelle
Reflexion am Ende
der Messeinrichtung
1
2
5
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