CN106415923A - 天线阵列 - Google Patents

Abstract

用于测量装置的天线阵列(1)具有：天线(3)，其具有发射面(5)；以及天线固定部(7)，其用于将天线可枢转地紧固至紧固装置，以便将天线阵列(1)布置在容器或例如材料堆上方的其它可能的紧固物，其中，天线固定部(7)借助夹持装置(11)连接至紧固装置(9)，其中，天线固定部(7)为球体的球形层的形式，其中，球形层具有彼此平行地延伸的顶面和底面(71、71)，并包含球体的中心点(M)，并且发射面(5)布置在球形层的内部。

Description

天线阵列

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于测量装置的天线阵列。

背景技术

在现有技术中已知用于测量装置的各种天线阵列，这种天线阵列包括天线、天线前缘和天线固定部，天线固定部将天线可枢转地紧固至用于将天线阵列布置在容器上的紧固装置，其中，天线固定部经由夹持装置连接至紧固装置。例如，申请人的EP 1615007 B1公开了这种阵列。

在现有技术中，用于确定容器中的介质的物位或极限的测量装置是已知的。在申请人的上述专利公开文本中披露了这种允许测量装置可枢转地紧固至容器的天线阵列。此外，存在有例如基于超声波原理、雷达原理和/或微波原理的各种其它非接触式操作的物位测量装置。各个物位测量装置安装在容器盖中或安装在容器中的介质的最大预期物位的上方，且在容器内部，它们在朝向介质的方向上发送测量信号。在介质的表面处，这些测量信号被反射至测量装置，并由此被检测。然后，根据所反射的测量信号的传播时间，可确定容器内部的介质的物位。

此外，根据现有技术，如下的极限测量装置是已知的，该极限测量装置安装在待检测的物位的高度处，并检测该物位何时被超过。

特别地，当检测散装物品的物位或极限时，例如，需要将所发射的测量信号定向至散装物品的锥体的最大高度或定向至凹陷锥体(draining cone)的最小高度。而且，需要使辐射绕开容器内部的安装件。为此目的，需要使装置枢转。

在现有技术中已知的申请人的天线阵列中，这里使用了所谓的球形固定部，球形固定部布置在用于将测量信号耦合在抛物面天线中的中空导体处的波适配器(waveadapter)附近。

现有技术中已知的阵列被认为是不利的，这是因为天线较远地突出到容器内部，并因而在调节天线的对准的情况下，容器内部需要具有宽的枢转范围。特别地，在将天线布置在管件或管套中的情况下，这种天线的使用变得困难或它们的使用变得不可能。

发明内容

本发明的目的在于进一步开发现有技术中已知的天线阵列以解决这些问题。

通过具有权利要求1的特征的天线阵列实现上述目的。在从属权利要求中披露了有利的进一步发展。

根据本发明的用于测量装置的天线阵列包括具有天线前缘的天线以及用于将天线可枢转地紧固至紧固装置的天线固定部，紧固装置用于将天线阵列布置在容器中或例如散装材料堆上方的紧固物处，并且天线阵列经由夹持装置连接至紧固装置。根据本发明，天线固定部被构造成球体的球形层，球形层包括彼此平行地延伸的顶面和/或底面且包含球体的中心点，并且发射面布置在球形层的内部。

在本发明中，将相对于天线的主发射方向垂直地定向的表面视为天线的发射面，发射面在朝向沿着主发射方向的前方在几何形状上限制天线。在喇叭天线中，例如发射面表示由天线喇叭的环形边缘限定的表面；在抛物面天线中，发射面表示由抛物面反射器的环形边缘限定的表面；并且在平面天线中，发射面表示由发射元件的平面限定的表面。

在本发明的意义上，球形层是球体的被两个与球体相交的平行平面(下文也称为顶面或底面)限定的部分。

上述实施例允许根据本发明的天线阵列的天线在紧固装置中枢转，而不需要容器内部的额外空间。由此，能够普遍地使用根据本发明的天线阵列，并且特别地可将其安装在管件或管套内，其中，这些管件或管套未提供侧向空间，使得天线不能在容器内部进行任何枢转。

夹持装置由紧固管件装置和夹持凸缘形成且优选地被构造成两个部分，由此可特别简单地将天线阵列紧固在紧固装置上。

紧固装置和夹持凸缘分别具有用于天线固定部的凹部，由此获得这种夹持装置的特别简单的实施例，其中，凹部的内表面被相应地构造，且优选地至少部分地被构造成锥形或部分球形。

通过锥形或部分球形的实施例，紧固装置中的相应开口(其可以被构造成例如用于将天线阵列紧固至容器上的夹持凸缘或螺纹凸缘)和夹持凸缘的匹配可将天线固定部以密封和枢转方式保持在夹持装置中，并且由此可固定天线固定部。特别地，这样可以实现天线的定向，而不需要将紧固装置从容器上拆下或松开。

在优选实施例中，天线固定部包括限位阻挡部，以限制天线的最大枢转角度。

在本发明中，该角度被认为是天线相对于紧固装置的表面上的垂线枢转的天线枢转角度。

优选地，限位阻挡部布置在天线固定部的外侧，并且例如可被构造为优选地沿球体的径向延伸的环形支柱。特别地，限位阻挡部防止天线固定部的移动超过最大允许枢转角度。例如，由于在超过最大允许枢转角度的任何枢转的情况下，任何密封功能不再得到确保或者天线的功能被消弱，因此可预先确定最大允许枢转角度。例如，在天线发射的测量信号不再被发送到容器的内部，而是沿着紧固装置的方向被发射时，这可导致天线功能的消弱。

仅出于实际考虑，最大枢转角度不应超过25°。特别地，有利地将最大枢转角度限制为15°，优选地限制为10°。

[注意：如果现有技术已经给出其它特征，那么该限制是从属权利要求的目的并且旨在作为次选方案。]

为了特别是针对天线阵列的稳定性和密封性产生使天线枢转的充分选项，球形层的高度优选地处于球体的直径的1/2至1/4的范围内。通过这种实施例，提供了球形层的足够大的外罩面，该外罩面与夹持装置配合以允许枢转运动和密封功能。

在从天线的主发射方向看时，球体的中心优选地位于球形层的中心处。由此确保了在夹持装置中的天线紧固的良好的夹持特征，并且提供了良好的调节选择。

在从天线的主发射方向看时，天线的发射面优选地位于中心点之前，因为由此实现了即使在相对于紧固装置枢转情况下，天线不会向紧固装置的材料中发射，而是向容器内部发射。

在天线阵列的进一步实施中，例如，夹持装置包括可被构造成O形环的密封装置。例如，密封装置可布置在紧固装置与夹持凸缘之间，并且作用于天线固定部，使得通过密封装置可产生密封效果以及夹持效果。

附图说明

在下文中，将参照附图更详细地解释本发明。

图1示出具有喇叭天线的天线阵列的第一实施例。

图2示出具有平面天线的天线阵列的第二实施例。

图3示出图1和图2的细节放大图。

图4示出根据图2的实施例的从下方观察的平面图。

具体实施方式

图1示出了具有天线3的天线阵列1的第一实施例，根据图1中的实施例，天线3被构造成喇叭天线。

在图1示出的实施例中，喇叭天线3的发射面5由天线喇叭的前缘限定，并且相对于喇叭天线3的主发射方向A垂直地定向。喇叭天线3在前侧处被透镜31封闭，透镜31表示光学部件。在后侧处，喇叭天线3经由空心导体30被供应在测量电子装置4中产生的测量信号。可替代地或额外地，中空导体可部分地或全部地填充有电介质(例如，PP或PTFE)。

在本实施例中，喇叭天线3与天线固定部7被一体地构造，天线固定部7形成在天线3的沿主发射方向A的前方区域中。天线固定部7被构造成球形层形式。

在本申请中，球形层应当被理解为球体的被两个与该球体相交的平行平面(在下文中还被称为顶面或底面)限定的部分。

天线固定部7经由夹持装置11来紧固，在本实施例中，夹持装置11通过夹持凸缘13与紧固装置9的配合来形成。如在本实施例中所示，紧固装置9可被构造成凸缘，以用于能够将天线阵列1紧固在容器上。作为如图1所示的夹持凸缘的实施例的替代，这里，螺纹凸缘或焊接凸缘的实施例也是可能的。

在本实施例中，夹持凸缘13经由夹持螺栓14连接至紧固装置9。通过拧紧夹持螺栓14，夹持凸缘13在朝向紧固装置9的方向上受压，并因此将天线固定部7相对于夹持凸缘固定。夹持凸缘13和紧固装置9均具有以对应于天线固定部7的方式构造的凹部，天线固定部布置在这些凹部中。作为产生夹持效果的决定性因素，夹持凸缘13和紧固装置9二者包围天线固定部7。在这种情况下，“包围”表示由夹持凸缘13和紧固装置9形成的凹部的最大直径位于该布置结构内。

在本实施例中，以如下方式进行构造：天线固定部7的球形部分所属的球体的中心点M位于天线固定部7的球形层中。在本实施例中，天线固定部的高度h为所属球体的直径的约1/3。

图2示出了天线阵列1的第二实施例，在图2示出的实施例中，天线3形成为平面天线并包括并排布置的多个贴片元件32。因此，在图2示出的实施例中，由布置有贴片元件32的平面来限定天线3的发射面5。另外，图2示出的实施例和图1示出的实施例区别仅在于，在作为平面天线的天线3的相应实施例中，天线3的馈送不经由中空导体30，而是经由将平面天线3连接至测量电子装置4的供应线33。

在此方面，应当注意，图2示出的实施例还可包括平面天线的盖。

图3示出了图1和图2的细节放大图，其中，以特别清楚的方式示出了夹持凸缘13和紧固装置9的配合以及由此产生的对天线固定部7的夹持效果。如上所说明，夹持凸缘13经由夹持螺栓14连接至紧固装置9，由此在不将紧固装置9从容器松开的情况下实现天线固定部7的任意枢转。此外，图3示出了限位阻挡部16，限位阻挡部16限制天线固定部7相对于夹持装置11的最大枢转角度α。在本实施例中，限位阻挡部16被构造为形成在天线固定部7上并沿径向延伸的环形支柱。

另外，在图3中，设置有为了清楚可见的目的而未在图1和图2中示出的密封装置18，密封装置18布置在夹持凸缘13和紧固装置9之间，从而对天线固定部7产生密封效果和夹持效果。在本实施例中，为此目的，表示为O型环的密封装置18布置在邻接天线固定部7的紧固装置9的环形台阶上。夹持凸缘13包括以对应于环形台阶的方式构造的支柱，该支柱在密封装置18上施加额外的压力，并因此挤压密封装置以提高密封效果。

图4示出了根据图1或图2的布置的从下方观察的平面图。在图4示出的图示中，为了清楚起见，未示出图2的各个贴片元件32。相反，图4示出了设置在天线固定部7中的冲洗喷嘴20。冲洗喷嘴20形成且布置成使得它们产生用于清洁和冷却天线3的气流，气流从冲洗喷嘴20开始向内朝径向地对准。在本实施例中，示出了六个独立冲洗喷嘴20，然而，也能够应用具有更多或更少冲洗喷嘴的实施例或具有也用于产生流经天线的气流的环形冲洗通道的实施例。

在根据图1的实施例中，冲洗喷嘴布置成清洁透镜31上的污染物。

此处应当指出，除图1和图2示出的具有天线和平面天线的实施例之外，在不偏流本发明的基本思想的情况下，也可应用其它形式的天线，特别是与或未与透镜组合的天线。

附图标记列表

1天线阵列 3天线

5发射面 7天线固定部

9紧固装置 11夹持装置

13夹持凸缘 14夹持螺栓

16限位阻挡部 18密封装置

20冲洗喷嘴 30中空导体

31透镜 32贴片元件

71顶面 72底面

M中心点 h高度

A主发射方向 α枢转角度

Claims (12)

1.一种用于测量装置的天线阵列(1)，其包括：

天线(3)，其具有发射面(5)；

天线固定部(7)，其用于将所述天线可枢转地紧固在紧固装置(9)上，所述天线固定部(7)经由夹持装置(11)连接至所述紧固装置(9)，

其特征在于，

所述天线固定部(7)被构造为球体的球形层，所述球形层包括彼此平行地延伸的顶面和底面(71、71)且包含所述球体的中心点(M)，并且所述发射面(5)布置在所述球形层的内部。

2.根据权利要求1所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述夹持装置(11)由所述紧固装置(9)和夹持凸缘(13)形成。

3.根据权利要求2所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述紧固装置(9)包括用于所述天线固定部(7)的第一凹部，所述第一凹部的内表面至少部分性地被构造成锥形或部分球形。

4.根据权利要求2或3所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述夹持凸缘(13)包括第二凹部，所述第二凹部的内表面至少部分性地被构造成锥形或部分球形。

5.根据前述权利要求中任一项所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述天线固定部(7)包括用于限制最大枢转角度(α)的限位阻挡部(16)。

6.根据权利要求5所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述限位阻挡部(16)被构造为优选地在所述球体的径向上延伸的支柱。

7.根据权利要求5或6所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述最大枢转角度(α)为25°，优选为15°，更优选为10°。

8.根据前述权利要求中任一项所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述球形层的高度(h)优选地处于所述球体的直径的1/2至1/4的范围内。

9.根据前述权利要求中任一项所述的天线阵列(1)，其特征在于，

在所述天线的主发射方向上看时，所述球体的所述中心点(M)位于所述球形层的中心处。

10.根据权利要求9所述的天线阵列(1)，其特征在于，

在所述天线的所述主发射方向(A)上看时，所述发射面(5)布置在所述中心点(M)的前方。

11.根据前述权利要求中任一项所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述夹持装置(11)包括密封装置(18)。

12.根据权利要求2和11所述的天线阵列(1)，其特征在于，

所述密封装置(18)布置在所述紧固装置(9)与所述夹持凸缘(13)之间，并作用于所述天线固定部(7)。