CN102449443B - 使用微波工作的料位测量设备测量料位的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测量容器(3)中填充物(1)的料位的装置，包括：使用微波工作的料位测量设备(7)，其中该设备包括测量设备电子器件(具有用于产生微波信号的微波发生器)和连接到测量设备电子器件并且用于朝向容器(3)中的填充物(1)传输微波信号的天线(9，9a，9b)，和用于沿着这个天线(9，9a，9b)的方向接收微波信号在容器(3)中反射回去的反射信号的天线(9，9a，9b)。该装置进一步包括：在微波信号或者反射信号的信号路径中安装的至少一个馈通(11，25，27)；特别是在70GHz或者更高的高信号频率的情形中，馈通(11，25，27)在尽可能大的信号频率带宽上实现尽可能小的测量信号质量降低。馈通(11，25，27)包括中空导体(17)，微波透射窗口(19，29，31)被气密性地插入中空导体(17)中。窗口(19，29，31)包括：盘体(21)，该盘体的厚度大致对应于在盘体(21)中在预定信号频率下微波信号的中空导体(17)可传播的第一信号模式的半波长或者半波长的小整数倍数；和位于盘体(21)相对外表面上的两个匹配层(23，33，35)；每一个匹配层(23，33，35)的厚度均大致对应于在匹配层(23，33，35)中在预定信号频率下微波信号的中空导体(17)可传播的第一信号模式波长的四分之一。

Description

使用微波工作的料位测量设备测量料位的装置

技术领域

本发明涉及一种以使用传播时间原理的料位测量设备测量容器中填充物的料位的装置。在测量操作中，料位测量设备利用天线发送微波并且在取决于待测量的料位的传播时间之后接收被填充物的表面反射回的反射信号，并且基于传播时间确定料位。

背景技术

这种非接触测量装置应用在很多工业领域中，例如在加工、化学和食品工业中。在这种情形中，料位测量设备安装在容器上在填充物上方，并且其天线朝向填充物。

使得能够利用反射微波测量较短距离的所有已知方法均能够应用于确定传播时间。最好地已知的示例是脉冲雷达和调频、连续波雷达(FMCW雷达)。

在脉冲雷达的情形中，短微波传输脉冲被周期地发送，它们从填充物的表面反射出去并且在取决于距离的传播时间之后被接收回。基于接收的信号推导出回波函数；回波函数将接收的信号幅度示为时间的函数。这个回波函数的每一个数值均对应于在距天线确定的距离处反射的回波的幅度。

在FMCW方法中，例如根据锯齿函数而周期地线性调频的微波信号被连续地发送。因此，与传输信号在接收时间点具有的瞬时频率相比，所接收的回波信号的频率具有频差；频差取决于微波信号及其回波信号的传播时间。因此，能够通过混合两个信号并且评估混合信号的傅里叶谱而获得的传输信号和接收信号之间的频差对应于反射区域距天线的距离。另外，通过傅里叶变换获得的频谱的谱线的幅度对应于回波幅度。因此，在此情形中这个傅里叶谱代表回波函数。

从回波函数，至少一个需要的回波得以确定，该回波对应于传输信号从填充物的表面的反射。利用已知的微波传播速率，能够直接从需要的回波的传播时间中确定微波在它们从测量设备到填充物的表面并且返回的路径上行进的距离。基于料位测量设备在容器之上的安装高度，能够直接计算所探查的料位。

存在很多的应用，在这些应用中要求或者至少期望通过伸入容器中的气密性馈通传输微波信号并且通过这种馈通接收微波信号的反射信号。例如当对于处理要求气密性分离时总是这种情形；容器被气密性密封。进而，例如当例如为了爆炸保护原因而规定测量设备电子器件的封装时，需要防止气体扩散的这种馈通。对于使用高频微波信号、特别地具有70GHz或者更高频率的微波信号的料位测量设备进行料位测量而言，这个要求是尤其相关的，因为在测量设备电子器件中非常高的功率级在这些测量设备中转换。

气密性馈通能够例如以中空导体馈通的形式实现。在这种情形中，包括微波可透绝缘体的窗口被插入到中空导体中。用于这点的传统方法是在陶瓷窗口中软焊或者在玻璃窗口中上釉。最经常地，上釉包括压缩型玻璃馈通或者所谓的装配馈通。在这种情形中，中空导体，通常地金属中空导体，被收缩装配到具有类似的热膨胀系数的玻璃窗口上。以此方式，馈通的密封得以确保。

DE 41 00 922 A1描述了一种能够在馈通暴露于高压和/或温度波动的应用中使用的中空导体馈通。该馈通包括其中彼此作为镜像布置了两个窗口的中空导体，窗口包含电磁波可透材料；中空导体被窗口划分成两个分开的段。每一个窗口均具有柱形部分和与其邻接的锥形部分。锥形部分每一个均嵌入到中空导体中相应地呈锥形成形的套节，从而实现馈通对压力和/或温度波动的高抗性。如根据该申请的图显然地，由此出现了非常厚的实心窗口。λ/4变压器(transformer)被布置于柱形部分的自由端上。

然而，这种馈通的窗口通常导致测量信号的质量严重降低。关于此已经表明当窗口的厚度与微波信号的波长相比增加时，馈通的这些不利的效果变得更加严重。在往返窗口的过渡区处和在窗口中发生的反射和多次反射是引起这些不利效果的主要原因。以此方式，干扰信号出现，它们被迭加在实际测量信号上并且由此导致测量信号的质量降低。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种以使用微波工作的料位测量设备测量容器中填充物的料位的装置，其中该装置配备有中空导体馈通，特别地对于70GHz和更高的高信号频率，该中空导体馈通在信号频率的最大可能带宽之上实现了测量信号质量的最小可能的降低。

为此，本发明在于一种用于测量容器中填充物的料位的装置，包括：

-使用微波工作的料位测量设备，其中该设备包括

--具有用于产生微波信号的微波发生器的测量设备电子器件，和

--连接到测量设备电子器件并且用于朝向填充物将微波信号传输到容器中的天线，以及用于接收微波信号在容器中沿着天线的方向反射回去的反射信号的天线；和

-在微波信号或者反射信号的信号路径中安装的至少一个馈通，其中该馈通包括

--中空导体，和

--在中空导体中气密性地安装的微波可透窗口，其中该窗口包括

---盘体，该盘体的厚度大致对应于在盘体中在预定信号频率下微波信号的中空导体可传播的第一信号模式、特别地基谐模式的半波长或者半波长的小整数倍，和，

---位于盘体的相对的外表面上的两个匹配层，该匹配层的厚度大致对应于在匹配层中在预定信号频率下微波信号的中空导体可传播的第一信号模式波长的四分之一。

在本发明的一个实施例中，料位测量设备是脉冲雷达设备，微波信号是预定传输频率的微波脉冲并且预定信号频率等于这个传输频率。

在本发明的另一实施例中，料位测量设备是FMCW雷达设备，微波信号被周期地调频，并且预定信号频率等于调频信号的平均频率。

在一个优选实施例中，每一个匹配层均具有一定介电常数，该介电常数对应于中空导体的介电常数和盘体的介电常数的乘积的平方根。

在本发明的进一步改进中

-窗口是包括单一材料的一件式构件；并且

-匹配层是这种材料的空腔承载层，设置在盘体的两个外侧上。

在进一步的改进的一个实施例中，空腔是在匹配层中延伸的直形凹槽或者在匹配层中延伸的圆形凹槽。

在进一步的改进的一个实施例中，空腔具有深度，该深度等于匹配层的厚度，并且大致对应于在匹配层中在预定信号频率下微波信号的中空导体可传播的第一信号模式波长的四分之一。

在进一步的改进的另外的实施例中，每一个匹配层均具有有效介电常数，该有效介电常数依赖于空腔的尺寸；该有效介电常数对应于中空导体的介电常数和盘体的介电常数的乘积的方根。

在进一步的改进的另外的实施例中，由匹配层的所有空腔占据的总体积与匹配层的总体积的比率以这样的方式预先确定：使得匹配层具有有效介电常数，该有效介电常数对应于中空导体的介电常数和盘体的介电常数的乘积的方根。

另外地，本发明包括一种本发明的装置，其中

-馈通和窗口具有矩形横截面；

-天线具有圆形横截面；并且

-在馈通和天线之间应用过渡元件；该过渡元件从矩形横截面过渡到圆形横截面。

另外地，本发明包括后一装置进一步改进，其中

-圆形横截面的直径略大于矩形横截面的长边，从而矩形横截面完全适配在圆形横截面中

-过渡元件具有相互邻接的多个区域，

--在该多个区域中，第一外部区域具有其横截面等于天线的圆形横截面的轴向穿越孔；

--在该多个区域中，第二外部区域具有其横截面等于馈通的矩形横截面的轴向穿越孔；并且

--在该多个区域中，在第一和第二外部区域之间布置至少两个过渡区域，

---每一个过渡区域均具有沿着轴向方向贯穿过渡区域的空腔，

----空腔包括具有矩形横截面的孔和具有圆形横截面的共轴辅助孔(supplemental bore)；其中

-辅助孔的直径小于第一外部区域的圆形横截面的直径并且大于第二外部区域的矩形横截面的短边，并且从与第一区域相邻的过渡区域开始从过渡区域到过渡区域地减小。

进而，本发明包括一种用于微波信号的馈通，包括：

--中空导体；和

--在中空导体中气密性地安装的微波透射窗口，其中该窗口包括

---盘体，该盘体的厚度大致对应于在盘体中在预定信号频率下微波信号的中空导体可传播的第一信号模式的半波长或者半波长的小整数倍；和

---位于盘体相对外表面上的两个匹配层，该匹配层的厚度大致对应于在预定信号频率下微波信号的中空导体可传播的第一信号模式波长的四分之一。

在馈通的进一步的改进中，

-窗口是包括单一材料的一件式构件；并且

-匹配层是这种材料的层，设置在盘体的两个相对外表面并且配备有空腔。

附图说明

现在将基于附图中的图更加详细地解释本发明及其优点，其中给出了实施例的三个示例；在图中等同的部分被赋予相等的附图标记，附图如下示出：

图1用于测量料位的装置；

图2由设置有馈通的中空导体馈送的电介质杆状天线；

图3馈通；

图4a带有匹配层的馈通，匹配层由配备有直形凹槽的另外的窗口层形成；

图4b图4a的窗口的俯视图；

图5a带有匹配层的馈通，匹配层由配备有圆形凹槽的另外的窗口层形成；

图5b图5a的窗口的俯视图；

图6本发明的装置，带有：具有矩形横截面的馈通、具有圆形横截面的天线和在馈通和天线之间安装的过渡元件；和

图7图6的过渡元件的一半的视图。

具体实施方式

图1示出用于测量容器3中填充物1的料位的本发明的装置。该装置包括使用微波根据传播时间原理操作的料位测量设备7。测量设备7例如利用法兰5紧固到容器3。例如，上述脉冲或者FMCW雷达料位测量设备适合用作料位测量设备7。料位测量设备7包括具有用于产生微波信号的微波发生器的测量设备电子器件，和连接到测量设备电子器件的天线9。在所示意的实施例的示例中，天线9是被引入容器3中的喇叭天线9a。然而，如在下面描述地，本发明不限于喇叭天线9a。因此，图2示出实施例的一个替代示例，其中天线9是电介质杆状天线9b。测量设备电子器件被布置在位于容器3外侧的外壳10中。测量设备电子器件和它们的微波发生器根据现有技术是已知的，并且因此未在这里详细地示出或者讨论。

天线9用于朝向容器3中的填充物1传输微波信号并且接收在容器3中沿着天线9的方向反射回去的它们的反射信号。这在图1中象征性地由箭头表示。反射信号被馈送到测量设备电子器件，测量设备电子器件基于这些信号探知取决于料位的从料位测量设备7到填充物的表面以及返回的路径所需的信号传播时间并且基于这个信号传播时间确定料位。或者，为此还能够使用两个单独的天线，天线之一用于朝向容器3中的填充物1传输微波信号，并且第二个用于接收所传输的微波信号从填充物的表面反射出去的反射信号并且向测量设备电子器件发送该反射信号。

根据本发明，该装置具有插入到微波传输信号或者反射信号的信号路径中的至少一个气密性微波透射馈通11。

根据应用，馈通11能够在不同的位置插入到信号路径中。在图1所示实施例的示例中，直接在测量设备电子器件的中空导体输出13中应用馈通；天线9经由中空导体输出13馈送并且由天线9接收的反射信号经由中空导体输出13而被馈送到测量设备电子器件。这个中空导体输出13连接到另外的中空导体15，中空导体15继而连接到天线9a。在图示的实施例的示例中，为了看得更清楚，馈通11直接位于外壳10的输出处。自然地，馈通11还能够布置在外壳10内。根据需要，例如在爆炸危险区域中应用的情形中，馈通11在这里实现测量设备电子器件的封装。例如在使用高频微波信号、特别地具有70GHz或者更高频率的微波信号的料位测量设备7方面，这个装置尤其有利，因为在这些料位测量设备7中，不符合爆炸保护准则的非常高的功率在测量设备电子器件中得到转换。

然而，可替代地，还能够出于对处理实现气密性隔离的意图应用馈通11。在此情形中，馈通11优选地紧邻容器3布置。如图2中所示，例如，这在下面的应用中发生，在中空导体15中馈通11紧邻天线9b；经由中空导体15从测量设备电子器件向天线9b馈送微波信号，并且由天线9b接收的反射信号经由中空导体15而被馈送到测量设备电子器件。在上面提到的两个单独的天线分别用于发送和接收的应用的情形中，优选地应用两个馈通，其中每一个馈通均被紧邻天线之一布置。

馈通11包括中空导体17和气密性地插入中空导体17中的微波可透射窗口19。图3示出该实施例的具体的第一示例。窗口19包括例如陶瓷、如硼硅酸盐玻璃的玻璃，或者某种其它微波透射材料的平盘体21。盘体21被气密性地插入中空导体17中。这例如通过在陶瓷盘体中软焊或者通过在玻璃盘体中上釉而得以实现。

根据本发明，盘体21具有厚度，该厚度大致对应于在盘体21中在预定信号频率下微波信号的中空导体17可传播的第一信号模式、特别是基谐模式(fundamental mode)的半波长λ/2或者小整数倍x的半波长λ/2。以此方式，极低的反射过渡得以实现，因为在盘体21的上侧冲击盘体21的反射信号部分理想地破坏性地在冲击盘体下侧的反射信号部分上迭加，并且由此不再对测量信号的质量具有负面影响。

波长λ由盘体21的材料的介电常数、能够在中空导体17中传播的第一模式和信号频率产生，并且能够例如使用仿真计算确定。严格说来，仅仅对于预定信号频率而言，以上用于破坏性干扰的条件才准确地得以满足。然而，对于紧邻这个频率的频率而言，该条件也近似地得以满足，从而根据以上规格产生特定带宽，在该带宽中存在低反射过渡。

通常，微波信号并非刚好具有单一频率f，而是一频谱。因此，例如使用77GHz的传输频率的脉冲雷达设备具有72GHz-82GHz的频率带宽。因此，77GHz的传输频率优选地用作用于确定盘体21的厚度尺寸的预定信号频率。类似地，对于FMCW雷达设备，所发送频谱的平均频率被用作用于确定尺寸的预定信号频率。用于破坏性干扰的期望条件由此对于传输或者中心频率最优地得到满足，而频率偏离这个传输或者中心频率越远，则条件满足地越不严格。

为了对于尽可能大的频率带宽实现具有尽可能低的反射的过渡，盘体21的厚度优选地大致对应于半波长λ/2。然而，盘体21还能够具有半波长λ/2的小倍数(例如两倍或者三倍)的厚度。例如当要求馈通11的高机械稳定性和耐久性时，这是有帮助的。然而，在每一个这种情形中，应该使用半波长λ/2的最小可接受倍数。其原因在于，对于过渡具有低反射的频率带宽随着盘体21的厚度增加而减小，即，随着半波长λ/2的倍数x的增加而减小。

这意味着盘体21的最佳厚度随着频率上升而减小。盘体21越薄，则盘体21的厚度的制造相关的公差和盘体21的材料的介电常数的公差变得越相关。这在高频率的情形中尤其不利地影响带宽。

为了增加带宽，在该带宽上通过馈通11的过渡尽可能低地反射，在盘体21的两个相对外表面上设置了匹配层23；每一个匹配层23均具有大致对应于在匹配层23中在预定信号频率下微波信号的中空导体17可传播的第一信号模式波长的四分之一λ/4的厚度。

这里波长λ也由匹配层23的介电常数、第一可传播模式和预定信号频率产生，并且同样能够使用仿真计算确定。为了确定匹配层23的厚度尺寸，在这里所传输的频谱的传输频率或者中心频率优选地也被用作预定信号频率。

每一个匹配层23均优选地具有等于中空导体13或者15的介电常数和盘体21的介电常数的乘积的平方根的介电常数。

基本上，如在图3中所示，一种选择将匹配层23构建为单独的层，它们被适当地例如粘接的紧固到盘体21的两个相对外表面。然而，并不总是能够找到具有对此期望的准确介电常数的材料。而且，取决于馈通11的位置，还能够存在关于材料的耐化学性和匹配层23在盘体21上的紧固的机械耐久性的特定要求；这些要求能够更进一步限制可用材料的数量。

能够利用在图4a和4b以及5a和5b中示意的本发明进一步的改进来克服在给定情形中出现的这些问题。

在这些图中示意的馈通25、27每一个均同样地具有插入中空导体17中的窗口29、31。这里，窗口29、31也包括盘体21和两个匹配层33、35。图4a和5a分别示出馈通25和27的截面图，并且图4b和5b分别示出馈通25和27各自的窗口29和31的俯视图。

然而，与在图2所示的馈通11的变型形成对比，在这里窗口29、31是单一材料的一件式构件。即盘体21和两个匹配层33、35由单一材料制成的单一构件形成。该构件例如是陶瓷或者玻璃，尤其是硼硅酸盐玻璃，并且被气密性应用，例如软焊在或者上釉在中空导体17中。

在这里盘体21也具有厚度d，该厚度大致对应于在盘体21中在预定信号频率下微波信号的中空导体可传播的第一信号模式的半波长λ/2或者小整数倍数x的半波长λ/2。匹配层33、35是设置在盘体21的两个相对外表面上相应窗口29、31的层并且配备有空腔37、39。这提供了如下优点，即匹配层33、35是窗口29、31的整体构件，它们不必在分开的工序中叠置，并且在强化学或者机械负荷的情形中或者在温度和/或压力波动作用于窗口29、31的情形中它们也不从盘体21脱落。

在图4a和4b中所示的实施例的示例中，空腔37是在匹配层33中延伸的直形凹槽，而在图5a和5b中所示的实施例的示例中，空腔39是在匹配层35中圆形延伸的凹槽。或者，当然还能够使用带有其它轮廓的空腔。

空腔37、39使得匹配层33、35具有取决于空腔37、39的尺寸的有效介电常数，其小于盘体21的有效介电常数。因此，能够基于空腔37、39的尺寸确定而在宽的范围内选择有效介电常数。为了实现尽可能最佳的和尽可能宽带的匹配，空腔37、39的尺寸优选地以这样的方式选择：使得匹配层33、35每一个均具有取决于这些尺寸的有效介电常数，从而有效介电常数对应于中空导体17的介电常数和盘体21的介电常数的乘积的平方根。能够例如使用计算机仿真探知准确的尺寸。

能够例如基于匹配层的所有空腔的总体积与相应的匹配层33、35的总体积的比率的变化来探知最佳的尺寸。然后该比率相应地被以这样的方式预定：使得匹配层33、35具有对应于中空导体17的介电常数和盘体21的介电常数的乘积的平方根的有效介电常数。

空腔37、39优选地具有深度t，该深度等于匹配层33、35的厚度，并且在预定信号频率的情形中对应于在匹配层29、31中微波信号的中空导体17可传播的第一信号模式波长的四分之一，即λ/4。

取决于应用，本发明的馈通11、25、27能够被体现为圆形中空导体馈通以及矩形中空导体馈通这两者。在圆形中空导体馈通的情形中，中空导体17和在其中应用的窗口19、29、31每一个均具有圆形横截面。在矩形中空导体馈通的情形中，中空导体17和在其中应用的窗口19、29、31相应地具有矩形横截面。为了图示的目的，在图4b和5b中，圆形中空导体馈通在每一幅图中均由实线表示并且相应的矩形中空导体馈通在每一幅图中均由虚线表示。能够在圆形中空导体中传播的第一模式是TE11模式。能够在矩形中空导体中传播的第一模式是TE10模式。与具有圆形横截面的天线或者天线馈源相结合地使用圆形中空导体馈通；与具有圆形横截面的天线或者天线馈源相结合地使用矩形中空导体馈通。

在当今的料位测量技术中，通常由于制造的原因，主要使用具有圆形横截面的天线诸如例如所示的喇叭天线9a和所示的电介质杆状辐射器9b。

然而，存在期望经由矩形中空导体尽可能远地馈送具有圆形横截面的天线的应用。其原因在于，具有圆形横截面的天线提供制造优势并且经由矩形中空导体的供应在这些应用中具有优势。

其示例是将发送和接收仅仅单一微波模式、通常是能够传播的第一模式的应用。与在圆形中空导体中相比，在矩形中空导体中仅有第一能够传播模式而非下一更高模式能够传播的频率范围明显地更大。其原因在于，与在圆形中空导体中相比，在矩形中空导体中第一能够传播模式的截止频率和下一更高模式的截止频率之间的距离更大。

在这种情形中，如在图6中所示，本发明的馈通，例如带有矩形横截面的窗口19、29、31的馈通11、25或者27，优选地与具有盘体形横截面的天线例如喇叭天线9a相组合地应用。为了实现这一点，在馈通11、25或者27和天线9a之间插入过渡元件41。过渡元件41是中空导体，其在馈通侧上具有矩形横截面并且在天线侧上具有圆形横截面。过渡元件41以这样的方式形成，使得在它的内部，当通过过渡元件41行进时，馈通侧矩形横截面尽可能连续地转换成天线侧圆形横截面。

图7特别地以为了有利于制造的形式示出这种过渡元件41的实施例的一半的视图。过渡元件41是从整块制造的并且包括相互邻接的多个区域。在图中面向观察者的第一外部区域43具有轴向穿越孔，其横截面与天线9a的圆形横截面相同。在图中远离观察者的第二外部区域49具有轴向穿越孔，其横截面与馈通的矩形横截面相同。优选地，使用带有修圆拐角的矩形横截面。圆形横截面的直径略大于矩形横截面的长边，从而矩形横截面完全适配在圆形横截面内。

至少两个过渡区域45、47布置在第一区域43和第二外部区域49之间；过渡区域45、46中的每一个均具有沿着轴向方向贯穿过渡区域45、47的空腔。在每一个情形中，空腔均包括具有矩形横截面的孔和与具有矩形横截面的孔共轴的具有圆形横截面的辅助孔(supplementalbore)。在这种情形中，辅助孔的直径全部小于第一外部区域43的圆形横截面的直径并且大于第二外部区域49的矩形横截面的短边。从邻接第一区域43的过渡区域45开始，辅助孔的直径从过渡区域45到过渡区域47减小。

通过首先沿着轴向方向完全通过实心块体钻削具有矩形横截面的孔来制造过渡元件41。然后，通过镗削在块体这个部分中已经存在的矩形横截面的孔以形成天线9a的圆形横截面来制造第一区域43。此后，通过相继地插入具有圆形横截面的钻具并且总是减小直径通过区域43进入到相应的过渡区域45、47中来制造过渡区域45、47，使得在各个过渡区域45、47中的横截面面积被钻具扩大。

1     填充物

3     容器

5     法兰

7     料位测量设备

9     天线

9a    喇叭天线

9b    电介质杆状天线

10    外壳

11    馈通

13    中空导体输出

15    中空导体

17    馈通的中空导体

19    窗口

21    盘体

23    匹配层

25    馈通

27    馈通

29    窗口

31    窗口

33    匹配层

35    匹配层

37    空腔

39    空腔

41    过渡元件

43    第一外部区域

45    过渡区域

47    过渡区域

49    第二外部区域

Claims (10)

1.一种用于测量容器（3）中填充物（1）的料位的装置，包括：

-使用微波工作的料位测量设备（7），其中所述设备包括

--具有用于产生微波信号的微波发生器的测量设备电子器件，和

--连接到所述测量设备电子器件并且用于朝向所述填充物（1）将所述微波信号传输到所述容器（3）中的天线（9，9a，9b），以及用于接收所述微波信号在所述容器（3）中沿着天线（9，9a，9b）的方向反射回去的反射信号的天线（9，9a，9b）；和

-在所述微波信号的信号路径中安装的至少一个馈通（11，25，27），其中所述馈通包括

--中空导体（17），和

--在所述中空导体（17）中气密性地安装的微波透射窗口（19，29，31），其中所述窗口包括

---盘体（21），所述盘体的厚度大致对应于在所述盘体（21）中在预定信号频率下所述微波信号的中空导体（17）可传播的第一信号模式的半波长或者半波长的小整数倍数，和，

---位于所述盘体（21）相对外表面上的两个匹配层（23，33，35），所述匹配层的厚度大致对应于在所述匹配层（23，33，35）中在预定信号频率下所述微波信号的所述中空导体（17）可传播的第一信号模式波长的四分之一，其中

-所述窗口（29，31）是单一材料的一件式构件；并且

-所述匹配层（33，35）配备有空腔（37，39），其中

所述匹配层（33，35）的所有空腔（37，39）的总体积与相同的匹配层（33，35）的总体积的比率以及所有空腔（37，39）的最佳和准确的尺寸使用计算机仿真以这样的方式预先确定：使得所述匹配层（33，35）具有有效介电常数，所述有效介电常数对应于所述中空导体（17）的介电常数和所述盘体（21）的介电常数的乘积的平方根。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一信号模式是基谐模式。

3.根据权利要求1所述的装置，其中

-所述料位测量设备（7）是脉冲雷达设备；

-所述微波信号是预定传输频率的微波脉冲；并且

-所述预定信号频率等于这个传输频率。

4.根据权利要求1所述的装置，其中

-所述料位测量设备（7）是FMCW雷达设备；

-所述微波信号被周期地调频；并且

-所述预定信号频率等于所述调频信号的中心频率。

5.根据权利要求1所述的装置，其中

所述空腔（37）是在所述匹配层（33）中延伸的直形凹槽。

6.根据权利要求1所述的装置，其中

所述空腔（39）是在所述匹配层（35）中延伸的圆形凹槽。

7.根据权利要求1所述的装置，其中

所述空腔（37，39）具有深度（t），所述深度等于所述匹配层（33，35）的厚度、并且大致对应于在所述匹配层（37，39）中在预定信号频率下所述微波信号的所述中空导体（17）可传播的第一信号模式波长的四分之一。

8.根据权利要求1所述的装置，其中

所述匹配层（33，35）中的每一个均具有取决于所述空腔（33，35）的尺寸的有效介电常数、并且所述有效介电常数对应于所述中空导体（17）的介电常数和所述盘体（21）的介电常数的乘积的平方根。

9.根据前述权利要求之一所述的装置，其中

-所述馈通（11，25，27）和所述窗口（19，29，31）都具有矩形横截面；

-所述天线（9a）具有圆形横截面；并且

-在所述馈通（11，25，27）和所述天线（9a）之间插入从矩形横截面过渡到圆形横截面的过渡元件（41）。

10.根据权利要求9所述的装置，其中

-所述圆形横截面的直径略大于所述矩形横截面的长边，从而所述矩形横截面完全适配在所述圆形横截面中；并且

-所述过渡元件（41）具有相互邻接的多个区域（43，45，47，49），

--在所述多个区域中，第一外部区域（43）具有轴向穿越孔，所述轴向穿越孔的横截面等于所述天线（9a）的圆形横截面；

--在所述多个区域中，第二外部区域（49）具有轴向穿越孔，所述轴向穿越孔的横截面等于所述馈通的矩形横截面；

--在所述多个区域中，在所述第一和所述第二外部区域（43，49）之间布置至少两个过渡区域（45，47），

---所述过渡区域中的每一个均具有沿着轴向方向贯穿所述过渡区域（45，47）的空腔，

----所述空腔由具有矩形横截面的孔和具有圆形横截面的共轴辅助孔构成，其中

-所述辅助孔的直径小于所述第一外部区域（43）的所述圆形横截面的直径、而大于所述第二外部区域（49）的所述矩形横截面的短边，并且从邻接所述第一区域（43）的一个过渡区域（45）开始，所述辅助孔的直径从所述一个过渡区域（45）向另一个过渡区域（47）减小。

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