CN105980817A - 填料表面的拓扑的测定 - Google Patents

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Abstract

一种用于测定容器(308)中的填料表面(307)的拓扑的料位测量装置(301)包括：天线装置(305)、容纳装置(304)和控制单元(312)。控制单元(312)能够调节天线装置(305)的发射角(315)和天线装置(305)的相对于填充材料表面(307)的空间位置。控制单元(312)能够通过控制天线装置(305)的位置并通过控制天线装置(305)的发射和/或接收角来改变料位测量装置(301)的最终发射方向。

Description

填料表面的拓扑的测定
技术领域
本发明涉及料位测量装置以及通过表面拓扑测定对容器中的料位的测定。本发明还可应用于对象监测或质量流量(mass flow)检测的领域。本发明还涉及用于测定填料表面的拓扑的方法。
背景技术
特定地，在对封闭容器的内部及外部的散装物料以及经常出现的静止角及去除斗进行测量时，一种有利的方案就是对填料表面的拓扑进行检测。即使对于运动液体，也可以通过表面拓扑检测来测定料位或体积。例如在采用搅拌装置并由此在液体表面上产生流动图案(所谓的“漩涡(tornados)”)时，以值得关注的方式引起此类运动液体。通过测定表面拓扑且在必要时将搅拌装置的速度考虑在内，能够推断出填料的其它变量，例如黏度或混合度。
用于以非接触的方式扫描表面的方法例如可基于以下原理：在表面上反射朝向该表面发射的信号，并评估被反射的信号的传输时间和/或信号强度。为了以足够的精度检测填料表面的拓扑，可能需要朝填料表面的某些区域实施多次测量，因此增大此类测量装置或测量方法的复杂度及成本。
发明内容
本发明的目的在于减小测定填料表面的拓扑所需的时间。本发明的另一目的在于降低此类料位测量装置的复杂度及成本。
上述目的是通过独立权利要求的主题实现的。本发明的其它实施例可以参照从属权利要求以及下面的说明。
根据本发明的一个方面，提出一种用于测定容器中的填料表面的拓扑的料位测量装置。料位测量装置包括用于发射电磁信号和/或接收这些信号的回波的天线装置。而且，料位测量装置还包括容纳装置及控制单元，其中天线装置被紧固在容纳装置上，且天线装置的相对于天线装置的纵轴的一个或多个发射角和/或接收角能被以电子的方式调节。容纳装置用于调节天线装置的相对于填料表面的位置。控制单元用于向天线装置提供电磁信号并且/或者从天线装置接收这些信号的回波。控制单元还用于改变料位测量装置的相对于容器的最终发射方向和/或接收方向，以便控制天线装置的空间位置以及天线装置的发射角和/或接收角。
换言之，通过将以电子的方式改变天线装置的发射方向和/或接收方向的过程与在空间上以机械的方式使天线装置运动的过程相结合来调节料位测量装置的最终发射方向和/或接收方向。
在此需要指出的是，既可采用模拟形式(例如将天线阵列与合适的移相电路或模拟开关结合地使用)也可采用数字形式(例如将天线阵列与基于数字化接收的曲线或回波信号的数字计算结合地使用)来以电子的方式改变料位测量装置的天线的发射方向和/或接收方向。
上述方案之优点在于，通过将以机械的方式定位天线装置的过程与以电子的方式调节天线装置的发射角和/或接收角的过程相结合，与纯粹的机械式解决方案相比，能够减小用于检测回波信号或回波曲线的测量时间并降低电子结构(例如高频电路)的复杂度，且同时与纯粹的电子回转式解决方案相比，能够将成本保持在可接受的限值内。换言之，本发明将以机械的方式改变天线结构的位置的过程的优点与以电子的方式改变天线结构的接收角(和/或旋转角，必要情形下)的过程的优点相结合，例如通过数字波束成形或通过结合地使用模拟移相器与天线阵列(在此情况下可有利地使用贴片天线)。于是，能够减小部件复杂度并提高可实现的最大测量速率。
在此情况下，天线装置的位置例如可以是天线装置在三维空间中(例如在容器内部在填料表面上方)的空间位置。此方案还包括围绕自身旋转轴的旋转或者甚至平移运动。
可将填料表面的拓扑理解为散装物料的表面或散装物料的表面的由于散装物料在容器中堆积/从容器排出而产生的散装物料的表面的分布或形状。此类表面例如也可以是位于传送带上的散装物料或运动液体的不规则表面。所发射的电磁信号例如可以是C波段、K波段或W波段(例如6Ghz、24Ghz、79Ghz)中的雷达信号，它们适于被填料表面反射并随后被料位测量装置接收。例如可以基于已知的脉波传输时间法或FMCW法来测定拓扑。也可将上述两种方法与已知的超音波测量技术相结合。
天线装置例如可以是将多个独立的、较小的且彼此组合的发射器(所谓“贴片”)组合在一起而形成的贴片天线。这些贴片例如可布置在共同的载体上或作为印刷电路板的金属层进行布置。
可将天线装置的发射角和/或接收角理解为天线装置的主发射方向相对于天线装置的纵向延伸的角度。因此，无需机械运动或在空间中改变天线装置的位置就能改变发射角和/或接收角。例如可通过重迭效应(相长干涉和相消干涉)以及移相的组合来以电子的方式调节发射角。在接收信号时，可通过已知的数字波束成形(Digital Beam Forming)算法使阵列天线的各接收信道相对彼此移相来改变接收方向。
容纳装置例如可以是可移动的保持装置，并以可移动的方式将天线装置连接到容器的壁部，从而实现天线装置的相对容器的预定位置。在一个示例中，容纳装置是垂直杆，所述垂直杆被以可围绕其纵轴旋转的方式支承，且在所述垂直杆的朝向填料表面的端部上设置有天线装置。容纳装置例如可通过使天线装置围绕旋转轴的旋转来辅助地使天线装置机械地运动。
优选地，在不与天线装置的机械运动的运动方向对应的方向上改变天线的发射角和/或接收角。理想地，这两个方向轴彼此垂直。由此，例如通过在X方向及Y方向上二维地改变料位测量装置的最终发射方向和/或接收方向来检测表面。
根据本发明的实施例，控制单元用于通过调节天线装置的机械位置并通过调节天线装置的发射角和/或接收角来调节料位测量装置的特定的发射方向和/或接收方向。换言之，可通过以电子的方式有针对性地调节天线装置的发射角和/或接收角并通过在空间内以机械的方式定位天线装置来调节料位测量装置的特定的发射方向和/或接收方向，从而对预定的子表面进行检测。例如，可将特定的位置与发射角和/或接收角的组合进行保存，以便扫描预定的子表面。
根据本发明的实施例，通过采用模拟移相器和/或模拟开关来以电子的方式调节多个发射角和/或接收角。
根据本发明的实施例，通过采用数字波束成形法来以电子的方式调节多个发射角和/或接收角。
根据实施例，容纳装置包括用于使天线装置运动的驱动器，且控制单元用于控制驱动器。此方案之优点在于，有针对性地使天线装置或容纳装置运动，以便调节天线装置的特定位置。在此情况下，驱动器可布置在容纳装置的不同位置上。在一个示例中，这还意味着容纳装置本身(无驱动器)并不运动，但天线装置可直接设置在驱动器上。
根据实施例，容纳装置用于使天线装置围绕旋转轴旋转，并且驱动器是用于使容纳装置旋转的马达。在此有利的实施例中，空间需求相对较小的天线装置能够检测容器中的较大区域。
根据本发明的实施例，天线装置是一维阵列天线且具有细长形状。
根据实施例，天线装置的纵向延伸相对于旋转轴倾斜地布置，使得天线装置的纵向延伸与旋转轴之间的角度不等于90°。此种倾斜布置方案的优点在于，特别是在与天线结构的旋转运动相结合的情况下，通过数字波束成形也能够对填料表面的甚至远离料位测量装置的表面区域进行良好的检测。
根据本发明的实施例，天线装置的纵向延伸与旋转轴之间的角度大于45度。此方案之优点在于，即便在料位差异很大的情况下，在此角度范围内也能非常有效地检测拓扑。
根据本发明的实施例，控制单元及容纳装置用于改变角度。例如，这可以可通过另一驱动器来实现，该另一驱动器使天线装置相对于容纳装置运动或设置特定角度。由此，能够获得更精确的测量结果，这是因为能更好地将不同的料位及拓扑考虑在内。
根据本发明的实施例，控制单元用于通过数字波束成形来调节天线装置的发射角和/或接收角。在此情况下，可通过以电子的方式改变不同的高频信号并使所发射/接收的波进行重迭来控制天线装置的最终发射方向和/或接收方向。作为替代或附加方案，也可在中频范围内改变按照已知的方法经过预处理的低频信号。例如可采用多个彼此电子耦合的独立发射器或天线元件。数字波束成形的优点在于，无需天线装置的机械运动就能够改变天线装置的发射角和/或接收角。
根据本发明的实施例，天线装置为一维阵列天线且具有细长形状。此种天线结构的优点在于结构形式相对简单，就经济性而言在必要的电子构件方面的花费较为合理。例如，通过细长形状，通过改变天线的发射角和/或接收角能够有利地检测一个方向(例如X方向或Y方向)上的维度。在本示例中，与此结合的机械运动可检测另一维度，以便扫描表面。
根据本发明的实施例，为改善聚焦，天线装置具有抛物面形槽、电介质圆柱形透镜和/或者拓宽贴片或天线元件。由此，能够有利地改善天线装置的聚焦特性，例如以便更为精确地将填料表面的特定子表面与其它子表面区分开来。更佳的聚焦有助于减小这些子表面的大小，从而在测定填料表面的拓扑时实现更高的分辨率和/或测量精度。
根据本发明的实施例，料位测量装置还包括评估单元，以用于基于由天线装置接收的回波信号来计算填料表面的拓扑。评估单元例如可以是包含存储器单元的处理器，评估单元通过以与合适的的软件相结合的方式根据获得的这些回波信号来计算填料表面的最终的拓扑。此方案的优点在于，料位测量装置将已被预处理的信息提供给后续应用。此外，此方案有助于在填料表面的拓扑的计算方面将评估单元优化。
根据本发明的实施例，料位测量装置包括位置传感器，以用于检测天线装置的相对于容器的空间位置，并用于将与天线装置相关的相应空间位置信息提供给控制单元。在测定填料表面的子表面的位置时，天线装置的此类位置信息较为重要。所述位置传感器例如可布置在驱动器中，且例如测定驱动轴的角位置。
根据本发明的另一方面，提供一种用于检测拓扑的料位测量装置，其中，料位测量装置仅通过双线线路来获取检测所需的能量，且双线线路适用于通信，特别是用于将至少拓扑测量值或由此导出的测量值(例如容器中的质量)输出。此外，料位测量装置具有上下文所述的特征中的一个、多个或所有特征。
根据本发明的一个方面，提出一种对容器中的填料表面的拓扑进行测定的方法。所述方法包括以下步骤：提供放射式料位测量装置，通过控制单元来调节天线装置的第一位置，并通过控制单元调节天线装置的第一发射角。在此，对容纳装置的位置及天线装置的发射角进行调节，使得料位测量装置的最终发射方向朝向该填料表面的第一子表面。在随后的步骤中，通过控制单元及天线装置朝填料表面发射第一电磁信号，通过天线装置及控制单元接收第一电磁信号的第一回波信号，通过控制单元调节容纳装置的第二位置及天线装置的位置，以及/或者，调节天线装置的第二发射角。在此，料位测量装置的最终发射方向朝向填料表面的第二子表面。在随后的步骤中，通过该控制单元及天线装置朝填料表面的第二子表面发射第二电磁信号，并通过天线装置及控制单元接收第二电磁信号的第二回波信号。
根据本发明的一个方面，提出一种对容器中的填料表面的拓扑进行测定的方法。所述方法包括以下步骤：提供放射式料位测量装置，通过控制单元来调节天线装置的第一位置，通过控制单元来调节天线装置的多个发射角和/或接收角，以及通过控制单元来测定多个回波信号。在随后的步骤中，通过控制单元来调节天线装置的第二位置，调节天线装置的多个发射角和/或接收角，以及通过控制单元测定多个其它回波信号。
根据本发明的实施例，所述方法还包括以下步骤：通过评估单元基于由天线装置接收的回波信号来计算填料表面的拓扑。
根据本发明的一个方面，提出了料位测量装置的一种用于测定运动液体的黏度的用途。
根据本发明的另一方面，提出了料位测量装置的一种用于测定位于传送带上的散装物料的质量流量的用途。
根据本发明的一个方面，提出了料位测量装置的一种用于测定介质的质量或体积的用途。
在拓扑是已知的且用户已输入容器数据的情况下，可简单地利用料位测量装置计算出体积。在介质的密度是已知的情况下，料位测量装置也可以根据体积计算出质量。
在下文中，将参照附图详细说明本发明的实施例。
附图说明
图1示出位于散装物料容器中的料位测量装置的示例，其中对发射方向进行机械调节；
图2示出位于散装物料容器中的料位测量装置的示例，其中对发射方向进行电子调节；
图3示出根据本发明的一个实施例的用于对容器中的填料表面的拓扑进行测定的料位测量装置，其中以将机械与电子相结合的方式对发射方向和/或接收方向进行调节；
图4示出根据本发明的实施例的一维阵列天线的示例；
图5示出根据本发明的实施例的包含拓宽贴片的一维阵列天线的示例；
图6示出根据本发明的实施例的包含电介质圆柱形透镜的一维阵列天线的示例；
图7示出根据本发明的实施例的包含作为主反射器的抛物面形槽和双曲面形逆向反射器的一维阵列天线的示例；
图8示出根据本发明的实施例的用于测定位于传送带上的散装物料的质量流量(mass flow)的料位测量装置；及
图9示出根据本发明的实施例的用于测定容器中的填料表面的拓扑的方法。
附图仅是示意性的且并非等比例的。使用相同的附图标记来表示相似或相同的组件。
具体实施方式
图1示出安装在填料表面103上方的料位测量装置101的示例。填料表面103例如可以是容器104中的散装物料，从而形成填料表面103的不规则结构或形状。料位测量装置101通过朝填料表面103发射信号102来检测容器104中的反射特性的图像。料位测量装置101或料位测量装置101中的至少天线装置105能够通过具有相应配置的机械调节装置106来改变料位测量装置101的发射方向和/或接收方向107，从而能够在测量周期内测量容器中的介质的整个填料表面103。为此，该装置例如既能沿X方向108又能沿Y方向109枢转。料位测量装置101根据在X方向108及Y方向109上检测的多个回波信号或回波曲线来测定填料表面103的拓扑。拓扑例如可以是填料表面103的高度轮廓曲线，以作为特定位置的函数，例如，该特定位置可以由笛卡尔坐标X和Y明确地定义。
图2示出用于改变料位测量装置201的发射方向的另一可能方案。与图1所示的料位测量装置101相反，料位测量装置201具有多个天线元件202，这些天线元件可实施为单个天线装置203的一部分或者分布在多个不同的天线元件202上。为测定容器104中的填料表面204的拓扑，例如可以有针对性地通过以电子的方式改变(例如通过模拟移相器改变多个独立驱动信号的相位，或有针对性地通过模拟开关切断多个独立驱动信号)独立天线元件202的驱动信号并且/或者通过对由独立天线元件202检测的回波信号或回波曲线进行数字计算(数字波束成形(DigitalBeam Forming))来改变主发射方向205、206、207。此类结构例如可实施为天线阵列，且例如可通过数字波束成形来改变主发射方向和/或主接收方向205、206、207。
图3示出根据本发明的料位测量装置301的示例。料位测量装置301具有驱动器313、过程连接部303、容纳装置304(在此，可旋转轴)及天线装置305。过程连接部303可用于将料位测量装置301以机械的方式紧固在容器上。驱动器313用于使天线装置305运动。在此示例中，驱动器313是使其轴与天线装置305一起旋转的马达。控制单元312用于控制驱动器313，以向天线装置305提供高频信号并从天线装置接收所述高频信号。天线装置305将由控制单元312产生的信号306朝填料表面307发射。控制单元312还用于控制天线装置305的位置。控制单元312还用于以电子的方式调节天线装置305的发射角和/或接收角315或者主发射方向和/或主接收方向，从而调节料位测量装置301的最终发射方向和/或接收方向。在一个示例中，在天线装置305中或上(例如在天线装置305的壳体的内部)产生高频信号。在另一示例中，在驱动器313的空间区域内产生高频信号。
天线装置305安装成可通过容纳装置304的驱动轴进行旋转，并与驱动轴构成不等于90°的角度α(316)。在一个示例中，角度α＝45°。由此能够有利地对来自容器308的宽广部分的信号进行检测。例如，如果通过数字波束成形将天线装置305的主发射方向和/或接收方向的角度范围调节为+/-45°，则能够以与天线装置305的旋转相结合的方式对包含散装物料的整个半空间进行测量。但也可采用小于或大于45°的角度，以避免数字波束成形过程中的含混性和/或提高测量分辨率。此外，在以电子的方式改变主发射方向时且在偏转角(315)极大的情况下会出现以下问题：所得到的天线波瓣的宽度显著地增大。在原理上无法通过此类系统来以电子的方式改变与垂线构成高达90°的主发射方向和/或接收方向。这两种问题均能够通过以下方式避免：将天线装置305定向成与驱动轴构成不等于90°的角度α(316)。
沿天线装置305的纵向延伸可设置有多个天线元件202(例如参照图2)。每个天线元件202能够处理来自不同角方向的回波信号。可通过已知的数字波束成形算法使用由天线元件202接收的信号来在预定角度范围内改变天线装置305的接收角315。例如，天线装置305的发射角和/或接收角315可描述发射和/或接收高频信号时的主发射方向。
在一个示例中，选择的与相对于天线装置305的纵向延伸的垂直发射角构成的接收角范围(315)为+/-45°，从而在同时考虑旋转310时在短时间内对整个填料表面307进行计量式检测。换言之，该结构有利地结合了发射方向的机械式改变(310)的优点和料位测量装置301的最终发射方向/接收方向309的电子式改变的优点。换言之，将由主接收方向的电子式改变实现的线性扫描器(检测角为+/-45°)与机械旋转相结合。以此方式，能够提高测量速率并减小测量时间。例如，这种用于测定填料表面307的拓扑的测量周期小于两秒。在此情况下，可有利地实现(例如由天线装置305的一维结构导致的)转速较小的简单机械构造以及大幅简化的电子装置。
本发明基于以下考虑：为了足够精确地检测填料表面307的拓扑，可能需要实施多个测量，每个测量用于对待检测的填料表面307的不同子表面进行检测，根据作为整体的这些子表面能够收集关于整个填料表面307的足够精确的信息。应当根据相应的几何表面结构、尺寸及形状来选择相应子表面的大小，以便能够足够精确地检测填料表面307中的差异。换言之，在待检测及待测量的子表面尽可能小时，能够提高拓扑的精度。另一方面，上述方案会导致随着精度的提高而需要较大数量的子表面及独立测量。例如，由于可依序对独立子表面进行测量，因此会导致例如为一至数分钟的极长的测量时间。为检测填料表面307，就电子装置和/或机械装置而言，已知的料位测量装置通常具有较高的复杂度，而且测量时间通常较长。特定地，就机械构造而言，为实现可接受的测量时间，结构需要具备较高的运动速度，从而可能会导致较高的机械负荷及早期磨损。通过将第一维度中的机械运动与第二维度中的对主发射方向和/或接收方向的电子式改变相结合来避免上述缺点。
图4示出天线装置400的示例，该天线装置被配置为一维天线阵列401并由m个独立天线元件402构成。天线元件401可实施为具有相应配置的印刷电路板贴片或者合适的波导端(waveguide end)或其它已知的发射装置。在一个示例中，可利用布置在天线阵列401的中心处的天线元件402在尽可能大的角度范围内将均匀的高频能量朝填料表面307发射。被填料表面307反射的信号由每个天线元件402接收，且在必要时这些信号被单独地发送到(未示出的)评估单元。在此情况下，评估单元能够通过多个相应的装置单独地检测由m个天线元件中的每个天线元件接收的回波曲线。随后，在采用数字波束成形算法的情况下，评估单元能够通过结合所述信号或回波曲线来特别是以与天线装置305的垂线构成+/-45°角度的方式改变天线装置305的发射角/接收角309或主发射方向/主接收方向。一维天线阵列401能够通过将通常为二维的阵列203(参照图2)削减至单个维度来降低用于实现不同发射信道和/或接收信道的部件复杂度。数目m<＝20个部件通常足以实现一维阵列行。
一维天线401可通过用于数字波束成形的后续算法来实现最终的天线特性曲线在Y(A)延伸方向403上的非常有效的聚焦。在X(A)延伸方向404上的聚焦以与旋转310(参照图3)相结合的方式在旋转的径向方向上发挥作用。例如，可通过后续信号处理进一步改善测量的精度，其中，对由天线装置305的旋转引起的多普勒进行评估。此类算法例如可使用SAR(合成孔径雷达)原理及ROSAR(基于旋转式天线的旋转式合成孔径雷达)原理，并由此导致接收特性曲线在X(A)延伸方向404上的聚焦。
图5示出天线装置500的另一示例，其中，在X(A)方向404上拓宽独立天线元件503。换言之，通过额外的贴片或额外的天线元件501在X(A)轴方向404上拓宽原始的一维天线阵列401。为将相关的电子驱动装置的复杂度保持为低，以与目前采用的天线元件402间隔有预定的距离的方式对这些额外的贴片或天线元件501进行布置，并通过金属连接线502将它们与目前采用的天线元件固定连接。换言之，多个连接的贴片如同单个发射或接收元件或者天线元件402一样发挥作用，但改善了在X(A)方向404上的聚焦特性。
图6示出包含电介质圆柱形透镜602的一维天线装置401的一种示例。此结构示出用于使信号在X(A)延伸方向404上聚焦的另一实施例。圆柱形透镜602沿发射/接收方向布置在天线装置401上，使得由天线元件402发射的信号604通过圆柱形透镜602传播，在圆柱形透镜602的界面上被折射并通过弯曲透镜面离开圆柱形透镜602。通过弯曲界面可实现高频辐射在X(A)方向404上的有效聚焦。在接收信号时，信号以相反的顺序穿过透镜。
图7示出天线结构700的另一有利实施例。此结构也能改善信号在X(A)方向404上的聚焦。为此，可将抛物面形槽702与被相应配置和定位的逆向反射器701相结合来使由天线装置401发射的信号703聚焦。在此情况下，信号首先被逆向反射器701(例如双曲面形槽)反射，并接着再次被抛物面形槽702的表面反射。由此能够实现信号在X(A)轴方向404上的有效聚焦。
图8示出根据本发明的料位测量装置301的一种用于测定位于传送带801上的运动散装物料802的质量流量的示例性用途。为此，使用料位测量装置301来测定散装物料802的表面803的拓扑。根据拓扑信息，可通过(未示出的)评估单元来获取散装物料的体积和/或质量的有关信息。在此情况下，可不对天线进行机械调节/旋转。在此情况下，将天线用作线性扫描器。
图9示出一种用于测定例如容器中的填料表面的拓扑的方法的示例。在所述方法中，在步骤901中，首先提供放射式料位测量装置。在步骤902中，使天线单元围绕旋转轴(例如垂直旋转轴)连续地或分段地旋转。随后，在步骤903中，通过控制单元来调节天线装置的发射角，其中对用于容纳装置的位置及天线装置的发射角进行调节使得料位测量装置的最终发射方向指向填料表面的子表面。在步骤904中，通过控制单元及天线装置朝填料表面发射电磁信号。在步骤905中，通过天线装置的多个单独元件及控制单元来接收电磁信号的回波信号。在此情况下，产生了与每个单独元件相关联的回波曲线。
在步骤906中，通过数字波束成形，根据这些单独接收元件的先前产生的回波曲线在待测量的角度范围内借助已知的数字波束成形算法来计算来自天线单元的各种主接收方向的回波曲线。该步骤对应于沿Y(A)延伸403的主接收方向上的改变。
然后，该方法返回至步骤902及其后的步骤903、904和905，并随后在步骤906中通过数字波束成形在待测量的角度范围内进行重复的数字扫描。
可根据需要多次执行步骤902至906，直至记录完整的数据集合(在每转的情况下沿天线的纵轴的多次数字扫描)。
最后，在步骤907中，基于由天线装置接收并通过数字波束成形计算的回波信号，通过评估单元来计算填料表面的拓扑。换言之，所述方法的概念可以是：依序对填料表面的子表面进行扫描，并基于所获得的回波信号来测定填料表面的拓扑。为此，对天线装置的位置进行机械调节，并对天线装置的发射角和/或接收角进行电子调节，从而调节料位测量装置的最终发射方向和/或接收方向。
应该指出的是，“包括”和“具有”不排除其它元件或步骤的可能性，而“一”和“一个”并不排除多个的可能性。还应当指出的是，参照上述实施例之一说明的特征或步骤也能够与其它上述实施例的其它特征或步骤组合地使用。权利要求中的参考标记不应被解释为具有限制性。

Claims (17)

1.一种用于测定填料表面(307)的拓扑的料位测量装置(301)，其包括：
天线装置(305)，其用于发射和/或接收电磁信号(306)；
容纳装置(304)；
控制单元(312)，
其中，所述天线装置(305)被紧固在所述容纳装置(304)上，
其中，所述天线装置(305)的多个发射角和/或接收角(315)能够被以电子的方式调节，
其中，所述容纳装置(304)用于以机械的方式调节所述天线装置(305)的相对于所述填料表面(307)的位置，
其中，在所述天线装置(305)的辅助下，所述控制单元(312)用于通过调节所述天线装置(305)的位置并通过以电子的方式调节所述天线装置(305)的发射角和/或接收角(315)来检测来自所述填料表面(307)的不同区域的多个回波信号。
2.如权利要求1所述的料位测量装置(301)，
其中，所述控制单元(312)用于调节所述天线装置(305)的相对于所述填料表面(307)的预定位置以及所述天线装置(305)的特定发射角/接收角(315)，以便检测来自所述填料表面(307)的特定区域的电磁信号。
3.如前述权利要求中任一项所述的料位测量装置(301)，
其中，以电子的方式对多个发射角和/或接收角(315)的调节是通过使用模拟移相器和/或模拟开关实现的。
4.如前述权利要求中任一项所述的料位测量装置(301)，
其中，以电子的方式对多个发射角和/或接收角(315)的调节是通过使用数字波束成形方法实现的。
5.如前述权利要求中任一项所述的料位测量装置(301)，
其中，所述容纳装置(304)包括用于使所述天线装置(305)运动的驱动器(313)，且
其中，所述控制单元(312)用于控制所述驱动器(313)。
6.如权利要求5所述的料位测量装置(301)，
其中，所述容纳装置(304)用于使所述天线装置(305)围绕旋转轴旋转，且
其中，所述驱动器(313)是用于使所述容纳装置(304)旋转的马达。
7.如前述权利要求中任一项所述的料位测量装置(301)，
其中，所述天线装置(305)是一维阵列天线(401)且具有细长形状。
8.如权利要求7所述的料位测量装置(301)，
其中，所述天线装置(305)的纵向延伸相对于所述旋转轴倾斜地布置，使得所述天线装置(305)的纵向延伸与所述旋转轴之间的角度(316)不等于90°。
9.如权利要求8所述的料位测量装置(301)，
其中，所述天线装置(305)的纵向延伸相对于所述旋转轴倾斜地布置，使得所述天线装置(305)的纵向延伸与所述旋转轴之间的角度(316)大于45°。
10.如前述权利要求中任一项所述的料位测量装置(301)，
其中，所述天线装置(305)包括抛物面形槽(702)、电介质圆柱形透镜(602)和/或拓宽贴片(501)，以用于改善聚集。
11.如前述权利要求中任一项所述的料位测量装置(301)，
其中，所述料位测量装置(301)还包括评估单元，所述评估单元用于基于由所述天线装置(305)接收的所述回波信号来计算填料表面(307)的拓扑。
12.如前述权利要求中任一项所述的料位测量装置(301)，
其中，所述料位测量装置(301)包括位置传感器，所述位置传感器用于检测所述天线装置(305)的相对于所述填料表面(307)的空间位置并用于向所述控制单元(312)提供与所述天线装置(305)相关的相应空间位置信息。
13.如前述权利要求中任一项所述的料位测量装置(201)，其还包括：
供电和通信接口，其用于将所述料位测量装置连接至双线线路，所述双线线路能够用于向所述料位测量装置供应测量操作所需的能量，并能够用于将测量数据传输至远程控制单元。
14.一种用于测定填料表面的拓扑的方法，所述方法包括以下步骤：
提供如权利要求1至13中任一项所述的料位测量装置的步骤(901)；
通过所述控制单元来调节容纳装置和所述天线装置的第一位置的步骤(902)；
通过所述控制单元以电子的方式调节多个发射角和/或接收角来测定多个回波曲线的步骤；
通过所述控制单元调节容纳装置和所述天线装置的第二位置的步骤(902)；
通过所述控制单元以电子的方式调节多个发射角和/或接收角来测定多个回波曲线的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其还包括以下步骤：
通过评估单元使用由所述天线装置接收的回波信号来计算填料表面的拓扑的步骤(909)。
16.一种如权利要求1至13中任一项所述的料位测量装置(301)的用于测定运动液体的黏度的用途。
17.一种如权利要求1至13中任一项所述的料位测量装置(301)的用于测定介质的质量或体积的用途。
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