CN106415219B - 包括安全装置的雷达物位测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种雷达物位测量仪(1)，雷达物位测量仪包括用于生成电磁波的信号发生器和用于将电磁波发射在容器(4)中并从容器(4)中接收反射的电磁波的天线(3)。雷达物位测量仪还包括用于检查雷达物位测量仪(1)的功能性和/或提高雷达物位测量仪的测量品质的安全装置(5)，安全装置(5)具有反射器(7)和调节装置(9)和/或减弱装置(15)，并被适当地构造成至少在反射器反射电磁波的第一位置(I)与反射器以减弱方式反射电磁波的第二位置(II)之间调节反射器(7)和/或减弱装置(15)。调节装置(9)以非接触的方式作用于反射器(7)和/或减弱装置(15)。

Description

包括安全装置的雷达物位测量仪
技术领域
本发明涉及一种包括安全装置的雷达物位测量仪。
背景技术
现有技术(例如，US 8,009,085 B2)披露了具有这种安全装置的雷达物位测量仪，雷达物位测量仪具有用于生成电磁波的信号发生器和用于将电磁波发射至容器中并从容器接收反射的电磁波的天线，安全装置被适当地构造成检查雷达物位测量仪的功能性。为此目的，现有技术中披露的安全装置包括反射器和调节装置，这二者被适当地构造成至少在反射器反射电磁波的第一位置与反射器以减弱方式(reduced fashion)反射电磁波的第二位置之间调节反射器。
现有技术披露的雷达物位测量仪通常在用于存储各种材料的容器(通常为储罐或储槽)中使用。例如，可将食物、饮料、药物或燃油储存在这种储罐或储槽中，因而需要非接触式物位测量。在现有技术中，例如上述雷达物位测量仪或基于超声波的物位测量仪被称为非接触式物位测量技术。由于雷达物位测量仪的高精度测量和不容易受故障影响的特性，雷达物位测量仪被广泛使用。
通常，现有技术中披露的雷达物位测量仪经由凸缘被紧固在储罐或储槽的上部区域中，其中，电子器件布置在壳体外部，并且雷达物位测量仪的天线布置在雷达物位测量仪内部。以适当方式使天线定向，使得可以沿着朝向被存储在容器内的填充材料的方向发送电磁波(即，特别是雷达信号)，并且天线可接收由材料反射的电磁波。基于发射电磁信号时与接收反射电磁信号时之间的时间差，可确定容器内部的填充物位。
为了检查雷达物位测量仪的功能性，特别是为了检查其在与安全相关的最大物位(在该物位处，自动保护系统会防止任何进一步的填充)或可能其它相关物位处的功能性，需要提供一种安全装置，以允许对最大物位处的功能性进行相关设定。为此目的，在现有技术中已知的是，即使在容器的较低物位的情况下，在安全测试期间也要手动地将反射器移动到雷达物位测量仪的辐射路径中以便进行测试，以通过将在该物位处的反射器插入到雷达物位测量仪的辐射路径中并由此在期望物位处产生反射来检查物位测量仪在期望物位处的功能性。
在现有技术的雷达物位测量仪中，人们认知的缺点还在于，由于机械构造的原因，已知的装置通常不能与环境隔绝或者难以密封，因此不能任意地或仅在非常有限的程度上应用于有毒和/或加压物质。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服现有技术中已知的缺点，并提供一种没有任何这些缺点的进一步开发的雷达物位测量仪以及安全装置。
根据本发明的雷达物位测量仪具有用于生成电磁波的信号发生器、用于将电磁波发射至容器中并从容器接收反射的电磁波的天线以及用于检查雷达物位测量仪的功能性和/或提高雷达物位测量仪的测量品质的安全装置，安全装置包括反射器和调节装置并且/或者包括减弱装置，并被适当地构造成至少在反射器反射电磁波的第一位置与反射器以减弱方式反射电磁波的第二位置之间调节反射器和/或减弱装置，雷达物位测量仪的特征在于，调节装置以非接触方式作用于反射器和/或减弱装置。
由于紧固装置以非接触方式作用于反射器和/或减弱装置，因此能够将调节装置和反射器和/或减弱装置插入至容器中，并特别以密封方式互相隔离地对它们进行操作。借助调节装置和反射器和/或减弱装置之间的密封，能够避免用于将调节装置的运动从储罐的外部耦合到储罐中并以此方式作用于反射器和/或减弱装置的机械通道，使得在整体上能够相对于环境可靠地密封容器/储罐。
例如，可通过调节装置和反射器和/或减弱装置之间的磁耦合来实现调节装置对反射器和/或减弱装置的非接触作用。通过这种磁耦合，可将调节装置的运动容易地且相对可靠地传递给反射器和/或减弱单元。
在第一实施例中，调节装置将旋转运动传递给反射器和/或减弱装置，使得可特别地使磁耦合力保持较低。
在替代实施例中，调节装置将线性运动传递给反射器和/或减弱装置。通过传递线性运动，例如，在第二位置处可通过重力实现安全装置的复位，在该位置，安全装置会减弱发射的电磁波或避免它们的反射。以此方式，在安全装置出现故障的情况下也可确保雷达物位测量仪的功能性。
理想地，调节装置在壳体中布置成优选地以压力密闭的方式与测量环境隔离。例如，壳体可经由焊缝或其它密封装置连接至紧固凸缘，例如，在壳体和凸缘之间设置有密封件。
以此方式，以压力密闭和防扩散的方式非常可靠地将调节装置与测量环境隔离，特别地能够在加压和/或有毒介质中使用调节装置。
优选地，调节装置布置在壳体内部，且反射器和/或减弱装置布置在壳体外部。例如，壳体可被构造成在端部封闭并且突出到容器中的圆筒，壳体连接至紧固凸缘。这种布置可同时实现安全装置朝向雷达物位测量仪的天线的预定定向，使得不需要额外的校准和对准。
优选地，反射器在其端部处布置在壳体上，使得能够实现调节装置和反射器和/或减弱装置之间的简单相互作用。
例如，安全装置可被构造成在无任何操作干预的情况下自动地转移至第二位置，并因此例如在调节装置存在缺陷的情况下也可保证雷达物位测量仪的操作。
当调节装置和/或反射器和/或减弱装置具有至少一个永磁体时，可实现特别有利的磁耦合。通过被合适地构造的永磁体，可产生良好的磁耦合，通过吸引和/或排斥作用使磁体的磁极相对于彼此定向，由此进行从第一位置到第二位置的可靠切换，反之亦然。
例如，减弱装置可被构造成能够相对于反射器移动的护套，例如，通过调节装置垂直向上地拉动减弱装置，并由此使反射器暴露。例如，反射器可相对于天线的主发射方向垂直地布置，且在第二位置优选地被护套超出。以此方式，反射器也可被构造成用于减弱装置的止挡件，从而实现了特别简单的机械装置。
这里，例如，减弱装置可被构造成在第二位置以远离天线的方式反射电磁波，使得相对于第一位置，反射的电磁波减弱。
在本发明的进一步实施例中，雷达物位测量仪可具有用于监测反射器和/或减弱装置和/或调节装置的位置的传感器，从而也能够获得用于监测反射器和/或减弱装置的位置的电子器件。以此方式，尽管将调节装置与反射器和/或减弱装置进行空间隔离，但是依然能够检测容器内部的实际条件，从而能够提供调节装置是否可靠地作用于反射器和/或减弱装置的信息。
除具有安全装置的雷达物位测量仪之外，还提供了用于改装安全装置的可能方案。因此，本发明也涉及用于具有上述特征的雷达物位测量仪的安全装置。
附图说明
在下文中，参照附图更加详细地说明本发明。附图包括：
图1是包括位于第一位置处的安全装置的雷达物位测量仪的原理的示意图；
图2是包括位于第二位置处的安全装置的图1的雷达物位测量仪；
图3示出包括位于第一位置处的具有旋转反射器的安全装置的雷达物位测量仪的另一个实施例；
图4是位于第二位置处的图3的雷达物位测量仪；
图5是包括位于第一位置处的旋转地构造的减弱装置的雷达物位测量仪；以及
图6是位于第二位置处的图5的雷达物位测量仪。
具体实施方式
图1示出了具有安全装置5的雷达物位测量仪1，安全装置5位于第一位置I处，在该位置，安全装置5的反射器7反射由雷达物位测量仪1的天线3发射的电磁波。在本实施例中，雷达物位测量仪1被构造成具有天线3，在此情况下，天线被构造成喇叭天线。然而，在不背离本发明的范围的情况下，这里也能够采用其它天线形式。
在本实施例中，安全装置5被构造成圆柱形壳体10，其中，在靠近容器的端部处，反射器7布置成以垂直于天线3的主发射方向A的方式定向。壳体10以平行于雷达物位测量仪1的方式布置在固定凸缘6中，并已经由工厂以此方式进行定向并与物位测量仪1匹配。安全装置5还包括减弱装置15，减弱装置15被构造成在壳体上可轴向地偏移的护套。减弱装置15的靠近凸缘的一端处包括两个永磁体12，这两个永磁体与布置在设置于壳体10中的调节装置9上的其它两个永磁体12配合。为了更好地保护装置免受故障，可在整个长度上分布地布置有额外的磁体。
通过减弱单元15和调节装置9上的永磁体12之间的磁耦合，能够克服反射器7(其在端部处布置在壳体10上)的重力来提升被构造成护套的减弱装置15，在此情况下，反射器也用作止挡件，并如图1所示地暴露以反射由天线3发射的电磁波。在本实施例中，例如，壳体10可例如通过焊接周向地连接到紧固凸缘6，从而得到压力密闭和防扩散的布置。以此方式，图1所示的具有安全装置5的雷达物位测量仪1也可用于有毒和/或加压介质。
为了使磁耦合穿过壳体10，壳体10需要至少部分地由非磁性材料制成，例如不锈钢。
可以以手动、气动或电气的方式激活调节装置9(在本示例中，未更详细地说明)。特别地，调节装置9的手动操作和气动操作是优选的，这是因为这样可以以特别简单的方式获得不容易受调节故障影响的特性。
图2示出了图1的具有位于第二位置处的安全装置5的雷达物位测量仪1，在该位置，减弱装置15将由天线3发射的电磁波反射至相对于天线3的主发射方向A平行地定向的区域，并由此沿着朝向填充材料的方向上引导电磁波。与图1示出的第一位置I相比，这显著地减弱反射，使得安全装置5基本上被停用。在图2示出的位置，还可清楚地看出，本实施例中的反射器7用作减弱装置15的止挡件。
在图1和图2示出的实施例中，如果出于任何原因以不可靠的方式操作调节装置9和减弱装置15之间的磁耦合，那么额外地，重力作用确保减弱装置15自动地切换到第二位置II，从而保证雷达物位测量仪1的正常运行。
图3示出了具有安全装置5的雷达物位测量仪1的实施例，其中，安全装置5处于第一位置I。在本实施例中也通过磁耦合实现图4示出的从第一位置I到第二位置II的切换，磁耦合由两个永磁体12实现，在本实施例中，反射器7被以可旋转方式构造。在本实施例中，如果调节装置9沿其纵轴旋转，那么经由布置在调节装置9侧和反射器7侧的永磁体12，旋转运动被传递至反射器7，使得反射器可从第一位置I移动至第二位置II。如从图3和图4中可进一步看出，反射器7布置在第一位置I，从而反射由天线3发射的电磁辐射。在第二位置II，反射器7被从天线3的辐射路径中移除，从而没有发生反射。类似于图1和图2示出的实施例，必须强调的是，壳体10以压力密闭且防扩散的方式连接至凸缘6，并由此可以以有利的方式应用安全装置。
图5和图6示出了雷达物位测量仪1的另一个实施例，并且在本实施例中，也用于图1和图2的第一实施例的减弱装置15被以非对称和可旋转的方式构造。在图5示出的第一位置，减弱装置15布置成使得反射器7的一部分暴露，并由此可对由天线3发射的电磁辐射进行反射。在图6示出的第二位置II，减弱装置15布置成围绕其纵轴旋转了180°，并当从天线3观察时，减弱装置通过其非对称构造完全覆盖反射器7，使得由天线3发射的任何电磁辐射被减弱装置15被进一步减弱，或者如图6所示，电磁辐射被进一步朝向填充材料反射。在任何情况下，重要的是，相对于第一位置I，通过反射器7在朝向天线3的方向上返回的信号被减弱。
类似于先前的实施例，在减弱装置15的情况下，经由布置在调节装置9侧和布置在减弱装置15侧的永磁体12来实现调节装置9与安全装置5之间的耦合。它们将调节装置9的旋转运动会传递至减弱装置15。
附图标记列表
1雷达物位测量仪 3天线
4容器 5安全装置
6紧固凸缘 7反射器
9调节装置 10壳体
12永磁体 15减弱装置/护套
A发射方向 I第一位置
II第二位置

Claims (29)

1.雷达物位测量仪(1)，其包括：
用于生成电磁波的信号发生器；
用于发射所述电磁波并接收反射的所述电磁波的天线(3)；以及
用于检查所述雷达物位测量仪(1)的功能性和/或提高所述雷达物位测量仪的测量品质的安全装置(5)，所述安全装置(5)包括反射器(7)、调节装置(9)和减弱装置(15)，并被适当地构造成至少在所述反射器反射所述电磁波的第一位置(I)与所述反射器以减弱方式反射所述电磁波的第二位置(II)之间调节所述反射器(7)和/或所述减弱装置(15)，
其特征在于，所述调节装置(9)通过与所述反射器(7)或所述减弱装置(15)上的永磁铁的磁耦合而作用于所述反射器(7)或所述减弱装置(15)。
2.根据权利要求1所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)使所述反射器(7)或所述减弱装置(15)旋转地移动。
3.根据权利要求1所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)线性地作用于所述反射器(7)或所述减弱装置(15)。
4.根据权利要求1所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)在壳体(10)中布置成以压力密闭的方式与测量环境隔离。
5.根据权利要求4所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述壳体(10)连接至紧固凸缘(6)。
6.根据权利要求5所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述壳体(10)焊接至所述紧固凸缘(6)。
7.根据权利要求4所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)布置在所述壳体(10)的内部，且所述反射器(7)和所述减弱装置(15)布置在所述壳体的外部。
8.根据权利要求5所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)布置在所述壳体(10)的内部，且所述反射器(7)和所述减弱装置(15)布置在所述壳体的外部。
9.根据权利要求1所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述安全装置(5)被构造成其在没有任何操作干预的情况下自动地转移至所述第二位置(II)。
10.根据权利要求1所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述减弱装置(15)被构造为能够相对于所述反射器(7)移动的护套。
11.根据权利要求10所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
在所述第二位置(II)处，所述护套径向上以超出所述反射器(7)的方式突出。
12.根据权利要求11所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述反射器(7)被构造成用于所述减弱装置(15)的止挡件。
13.根据权利要求12所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述减弱装置(15)被构造成使得其在所述第二位置(II)处以远离所述天线(3)的方式反射所述电磁波。
14.根据权利要求1所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述雷达物位测量仪包括用于监测所述反射器(7)和/或所述减弱装置(15)的位置的传感器。
15.根据权利要求1所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置被自动地驱动。
16.根据权利要求1所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置耦接至现场装置。
17.雷达物位测量仪(1)，其包括：
用于生成电磁波的信号发生器；
用于发射所述电磁波并接收反射的所述电磁波的天线(3)；以及
用于检查所述雷达物位测量仪(1)的功能性和/或提高所述雷达物位测量仪的测量品质的安全装置(5)，所述安全装置(5)包括反射器(7)和调节装置(9)，并被适当地构造成至少在所述反射器反射所述电磁波的第一位置(I)与所述反射器以减弱方式反射所述电磁波的第二位置(II)之间调节所述反射器(7)，
其特征在于，所述调节装置(9)通过与所述反射器(7)上的永磁铁的磁耦合而作用于所述反射器(7)。
18.根据权利要求17所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)使所述反射器(7)旋转地移动。
19.根据权利要求17所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)线性地作用于所述反射器(7)。
20.根据权利要求17所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)在壳体(10)中布置成以压力密闭的方式与测量环境隔离。
21.根据权利要求20所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述壳体(10)连接至紧固凸缘(6)。
22.根据权利要求21所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述壳体(10)焊接至所述紧固凸缘(6)。
23.根据权利要求20所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)布置在所述壳体(10)的内部，且所述反射器(7)布置在所述壳体的外部。
24.根据权利要求21所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置(9)布置在所述壳体(10)的内部，且所述反射器(7)布置在所述壳体的外部。
25.根据权利要求17所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述安全装置(5)被构造成其在没有任何操作干预的情况下自动地转移至所述第二位置(II)。
26.根据权利要求17所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述雷达物位测量仪包括用于监测所述反射器(7)的位置的传感器。
27.根据权利要求17所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置被自动地驱动。
28.根据权利要求17所述的雷达物位测量仪(1)，其特征在于，
所述调节装置耦接至现场装置。
29.具有前述权利要求中任一项的特征的雷达物位测量仪(1)的安全装置(5)。
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