CN107923784B - 雷达填充水平测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使用传播时间原理来测量容器中的内容物的填充状态的雷达填充状态测量装置，该测量装置包括电路板(1)和中空导体(7)，电路板(1)具有用于发送和接收高频雷达波的发送/接收系统(2)，其中电路板(1)具有至少两个开口(3，4)，并且中空导体(7)具有至少两个边缘侧凸起(8，9)，至少两个凸起(8，9)的长度大于印刷电路板(1)的厚度，其中至少两个凸起(8，9)被引导通过该至少两个开口(3，4)，使得至少两个凸起(8，9)部分地从电路板(1)的第二侧突出。该测量装置也包括盖，所述盖被固定到至少两个凸起(8，9)的从印刷电路板(1)的第二面突出的部分，使得中空导体(7)通过盖(11)而被固定到电路板(1)。

Description

雷达填充水平测量装置
技术领域
本发明涉及一种雷达填充水平测量装置，其用于使用传播时间原理来测量容器中的填充物的填充水平。
背景技术
在填充水平测量中，借助于天线将微波朝向填充物的表面发送，并且接收表面上反射的回波。形成了作为距离的函数的代表回波振幅的回波函数，由此函数确定可能的所需回波及其传播时间。由传播时间确定填充物的表面和天线之间的间隔。
在工业测量技术中，介电棒状天线和喇叭形天线通常用于发送和/或接收。典型地使用了具有壳体部的壳体，壳体部具有短路的中空导体的几何形状。
插入到具有中空导体几何形状的壳体部中的是耦合元件，微波经由该耦合元件从壳体部分发送和/或被壳体部分接收。用于发送的微波由远程布置的微波发生器产生，并经由同轴线传送到发送/接收系统。在天线中，经由发送/接收系统发生从提供的电线传输的微波到在自由空间中传播的微波的改变，反之亦然。
为了确定填充水平，可以应用所有已知的方法，借助于反射的微波能够实现相对较短的待测距离。最常见的例子是脉冲雷达和频率调制的连续波雷达(FMCW雷达)。
WO01/88488A1 描述了(参见当前的图1)一种具有棒状天线35的填充水平测量装置。棒状天线35包括圆柱形中空导体39，其在一端上通过后壁37而被短路。填充水平测量装置包括电路板49，微波发生器45位于电路板49上。电路板49包括区段51，该区段通过中空导体39中的开口52横向突出到棒状天线35中。区段51平行于后壁37布置并与之间隔开来。发送/接收元件47被布置在突出到棒状天线35中的区段51上。
发送/接收元件和后壁之间的间隔必须处在一定的数值范围内。该数值范围决定性地取决于微波的波长。现有技术中已知的填充水平测量装置(参见当前的图1)的缺点在于，随着时间的推移或者在壳体的铸造过程中，电路板会移动并且发送/接收元件会改变其与后壁的间隔。这能够导致破坏性的干扰，并且从而导致低强度的辐射微波，由此降低了填充水平测量装置的测量精度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种填充水平测量装置，该装置确定用于填充水平的精确值。
该目的通过本发明的主题得以实现。本发明的主题是一种用于使用传播时间原理来测量容器中的填充物的填充水平的雷达填充水平测量装置，该装置包括：电路板，该电路板具有用于发送和接收高频雷达波的发送/接收系统和用于确定从填充物的表面反射的雷达波的传播时间的评估单元，其中所述电路板具有至少两个开口，其中所述发送/接收系统具有用于雷达波的输出耦合和输入耦合的耦合元件，其中所述耦合元件的一端在所述至少两个开口之间中央地被布置在所述电路板的第一侧；具有至少两个侧边缘凸起的中空导体，所述凸起被构造为中空导体的一端平行于中空导体纵轴的延长，其中，所述至少两个凸起的长度大于电路板的厚度，其中，所述至少两个凸起被引导通过所述至少两个开口，使得所述至少两个凸起部分地从电路板的第二侧延伸出；盖，所述盖被固定到至少两个凸起的从电路板的第二侧延伸出的部分，使得中空导体通过盖而被固定到电路板。
本发明的雷达填充水平测量装置比现有技术已知的装置组装更加简单。而且，在组装的状态下，电路板相对于中空导体和相对于盖是不可移动的，并且不会随着时间的推移而改变其与盖的间隔。如果电路板上的耦合元件和后壁之间的间隔达到所产生的雷达波的半波长的整数倍，则雷达波的强度是最大的，并且因此雷达填充水平测量装置的测量精度也是最大的。
在一种有利的进一步发展中，所述中空导体被实施为喇叭形辐射器。
在一种有利的变型中，所述中空导体在与电路板相反的末端处与喇叭形辐射器连通。
在一种有利的实施方式中，所述盖包括至少两个空腔，其中，所述至少两个空腔以下述方式构造：使得所述至少两个空腔与所述至少凸起的从电路板的第二侧延伸出的部分形成形状互锁连接。
在一种有利的实施方式中，所述盖为与电路板的表面至少两个凸起的从电路板的第二侧延伸出的部分相合地实施，使得雷达波不会逸出到中空导体或盖的外部。
在一种有利的进一步发展中，所述中空导体包括圆形的、椭圆形的、矩形的或正方形的横截面。
附图说明
现在将基于附图更加详细地解释本发明，附图示出如下：
图1是根据现有技术的雷达填充水平测量装置的示意图，在该情况下，发送/接收单元具有垂直于发送方向延伸的微带发送线，
图2是本发明的雷达填充水平测量装置的示意性分解图，在该情况下，中空导体被安装在电路板上，和
图3是已安装的图2的雷达填充水平测量装置的示意性侧视图。
具体实施方式
图2示出了与本发明相关的、用于使用传播时间原理来测量容器中的填充物的填充水平的雷达填充水平测量装置的部分的示意性分解图。雷达填充水平测量装置包括电路板1，在该电路板上布置有用于发送和接收高频雷达波的发送/接收系统2以及用于确定从填充物的表面反射的雷达波的传播时间的评估单元(未示出)。电路板1包括三个开口3、4、5，这些开口是细长的，并且以使它们形成一个圆的方式在电路板1上弯曲地延伸。发送/接收系统2包括布置在电路板1上的耦合元件6，用于输出耦合和输入耦合雷达波。耦合元件6的自由端被布置在电路板1的第一侧，位于三个开口3、4、5之间的中央。
雷达填充水平测量装置的中空导体7包括三个侧边缘凸起8、9、10，这些凸起被实施为中空导体7的一端平行于中空导体7纵轴的延长。三个凸起8、9、10的长度大于电路板1的厚度。三个凸起8、9、10可以被引导通过三个开口3、4、5，使得三个凸起8、9、10部分地从电路板1的第二侧延伸出。
盖11在其一端包括三个侧边缘空腔12、13(未示出第三空腔)。盖11的三个空腔12、13以下述方式被实施：使得它们可以与中空导体7的三个凸起8、9、10形成形状互锁连接。
以如下方式进行雷达填充水平测量装置的组装。首先，将中空导体7的三个凸起8、9、10引导通过电路板1的开口3、4、5，直到凸起8、9、10的一部分在电路板1的相反侧突出。然后，将盖11在电路板的第二侧上推入凸起8、9、10的突出部分，直到盖11的三个空腔12、13与中空导体7的三个凸起8、9、10形成形状互锁连接。
图3对应于图1的视图示出了本发明的已组装的雷达填充水平测量装置。
附图标记列表
1 电路板
2 发送/接收系统
3 第一开口
4 第二开口
5 第三开口
6 耦合元件
7 中空导体
8 第一凸起
9 第二凸起
10 第三凸起
11 盖
12 第一空腔
13 第二空腔

Claims (11)

1.一种用于使用传播时间原理来测量容器中的填充物的填充水平的雷达填充水平测量装置，包括：
电路板(1)，所述电路板(1)具有用于发送和接收高频雷达波的发送/接收系统(2)和用于确定从所述填充物的表面反射的雷达波的传播时间的评估单元，其中所述电路板(1)具有至少两个开口(3，4)，其中所述发送/接收系统(2)具有用于雷达波的输出耦合和输入耦合的耦合元件(6)，其中所述耦合元件(6)的一端在所述至少两个开口(3，4)之间中央地被布置在所述电路板(1)的第一侧，
中空导体(7)，所述中空导体(7)具有至少两个侧边缘凸起(8，9)，所述侧边缘凸起被实施为所述中空导体(7)的一端平行于所述中空导体(7)纵轴的延长，其中所述至少两个侧边缘凸起(8，9)的长度大于所述电路板(1)的厚度，其中所述至少两个侧边缘凸起(8，9)被引导通过所述至少两个开口(3，4)，使得所述至少两个侧边缘凸起(8，9)部分地从所述电路板(1)的第二侧延伸出，
盖(11)，所述盖(11)能够被推入所述至少两个侧边缘凸起(8，9)的从所述电路板(1)的所述第二侧延伸出的部分中，使得所述中空导体(7)通过所述盖(11)而被固定到所述电路板(1)，
其中，所述盖(11)包括至少两个空腔(12，13)，其中，所述至少两个空腔(12，13)以下述方式被实施：使得所述至少两个空腔(12，13)与所述至少两个侧边缘凸起(8，9)的从所述电路板(1)的所述第二侧延伸出的部分形成形状互锁连接。
2.根据权利要求1所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述中空导体(7)被实施为喇叭形辐射器。
3.根据权利要求1所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述中空导体(7)在与所述电路板(1)相反的末端处与喇叭形辐射器连通。
4.根据权利要求1所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述盖(11)为与所述电路板(1)的表面以及所述至少两个侧边缘凸起(8，9)的从电路板(1)的所述第二侧延伸出的部分相合地实施，使得雷达波不会逸出到所述中空导体(7)或所述盖(11)的外部。
5.根据权利要求1-4中的一项所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述中空导体(7)具有圆形的、椭圆形的、矩形的或正方形的横截面。
6.根据权利要求1-4中的一项所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述电路板(1)由至少两个板层构成，其中，所述两个板层中的至少一个板层由高频波的低损耗材料构成。
7.根据权利要求6所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述两个板层中的至少一个板层由PEEK、PTFE、PP、PE或特氟隆陶瓷构成。
8.根据权利要求6所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述两个板层中的至少一个板层面向所述中空导体(7)的方向。
9.根据权利要求5所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述电路板(1)由至少两个板层构成，其中，所述两个板层中的至少一个板层由高频波的低损耗材料构成。
10.根据权利要求9所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述两个板层中的至少一个板层由PEEK、PTFE、PP、PE或特氟隆陶瓷构成。
11.根据权利要求9所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述两个板层中的至少一个板层面向所述中空导体(7)的方向。
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