CN109781210A - 具有波导中的电位隔离部的物位测量设备 - Google Patents

具有波导中的电位隔离部的物位测量设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在波导中具有电位隔离部的物位测量设备，其中，连接到测量电子器件的波导部段插入到电位隔离部的圆柱形空腔中并且可以在空腔中旋转。电位隔离部的前部区域由具有较小内直径的管状或圆锥形的区域组成。

Description

具有波导中的电位隔离部的物位测量设备
技术领域
本发明涉及物位测量。具体地说，本发明涉及一种物位测量设备，该物位测量设备具有用于产生发射信号的测量电子器件和用于将发射信号从测量电子器件传输到天线的波导装置。
背景技术
已知的物位测量设备具有测量电子器件，该测量电子器件设置成产生发射信号并评估在填充材料表面上反射的发射信号。波导装置从该电子器件通向天线，天线发射发射信号并在反射后再次接收发射信号。如果物位测量设备的电子单元的电位应与物位测量设备的安装在容器上的天线的电位隔离，可在电子器件和天线之间设置绝缘部(电位隔离部)。
发明内容
本发明的目的在于为物位测量设备提供有效且有利的电位隔离部。
该目的通过独立权利要求的特征得以实现。本发明的改进方案有从属权利要求和以下的描述得出。
本发明的一个方面涉及一种物位测量设备(例如非接触式测量物位雷达)，物位测量设备具有测量电子器件，测量电子器件用于产生发射信号。然后，该发射信号被馈送到与第二波导部段连接的第一波导部段。在两个波导部段之间布置有电位隔离部，以用于将两个波导部段彼此电隔离。整个波导装置(第一和第二波导部段以及电位隔离部)用于将来自测量电子器件的发射信号传输到物位测量设备的天线。
电位隔离部具有指向填充材料表面的具有第一通道的前部部段以及在从填充材料表面看时与前部部段邻接的具有第二通道的后部部段。第一通道的横截面积小于第二通道的横截面积，第二波导部段插入并固定在第二通道中。
这两个通道可以是圆柱形或圆锥形空腔。第二通道的内壁匹配于第二波导部段的外圆周，使得第二波导部段保持在第二通道中。
这两个通道对于发射信号都是可透过的，并且根据一个实施例，允许发射信号无阻碍地穿过或至少基本上不受阻碍地穿过。
根据另一实施例，电位隔离部由诸如PTFE、PFA、PP、PVDF或PEEK等绝缘合成材料组成。
根据另一实施例，出于接触保护技术方面的原因或者爆炸技术方面的原因，天线和测量电子器件的两个电位之间的固定的隔离部具有至少0.5mm的厚度。
根据一个实施例，电位隔离部的前部部段具有至少2mm的长度，以满足间隙距离和爬电距离的要求。
例如，前部部段是管状部分，且后部部段例如也是管状部分，但具有比前部部段更大的内直径和可选的外直径。
根据另一实施例，第二波导部段以能够围绕其纵向轴线旋转的方式安装在第二通道中，从而可以随后调节天线相对于测量设备壳体的定向。
根据另一实施例，止动表面设置在第一通道的内壁和第二通道的内壁之间，第二波导部段邻接止动表面，并且止动表面将第一通道连接到第二通道。
止动表面例如对应于第二波导部段的端面，使得第二波导部段的端面平坦地抵靠在止动表面上。止动表面可以垂直于前部部段和后部部段的内壁。
特别地，电位隔离的前部部段的内壁可以在没有台阶形成的情况下连接到两个波导部段。
根据一个实施例，第一通道沿其整个长度的横截面积对应于第一波导部段的横截面积，并且可选地还对应于第二波导部段的横截面积。换句话说，在圆形波导的情况下，第一通道的内直径是圆柱形的，并且与第一波导部段的内直径相同。
根据另一实施例，第一通道的内直径小于第一波导部段的内直径，因此这里存在台阶。
根据另一实施例，第一通道的内直径在第一通道的末端处(即，在面向填充材料的一侧)等于第一波导部段的内直径，并且在第一通道的起始端处(即在止动表面的区域中)等于第二波导部段的内直径。如果两个波导部段具有相同的内直径，则这导致圆柱形的第一通道。
根据一个实施例，第一波导部段的内直径小于第二波导部段的内直径。在这种情况下，第一通道可以是圆锥形的。
根据一个实施例，提供了一种插接连接装置，插接连接装置用于将第一波导部段可拆卸地连接到电位隔离部。插接连接装置可以是第一波导部段中的环形凹槽与电位隔离部的环形元件相结合的形式，其中，环形元件在电位隔离部插入到第一波导部段中时插接在凹槽中。或者，可以提供电位隔离部中的一个或多个插接元件和第一波导部段中的相应凹部，从而提供防旋转装置。
根据另一实施例，物位测量设备具有介电隔离元件，介电隔离元件密封地布置在电位隔离部的第一通道中。
介电隔离元件和电位隔离部可以一体地形成。在这种情况下，第一通道不是通孔。相反，在这种情况下，术语“通道”应理解为对透射信号是可透过的，但对空气是不可透过的。
根据另一实施例，物位测量设备具有天线，天线一体连接到第一波导部段。根据本发明的另一实施例，第一波导部段和/或第二波导部段形成为圆形波导或矩形波导。如果第二波导部段形成为矩形波导，则第二波导部段的外表面可以被制成圆柱形，其中，第二波导部段插入到电位隔离部中，以允许扭转。
在下文中，将描述其他实施例。如果在以下附图中给出相同的附图标记，则这些附图标记表示相同或相似的元件。图中的图示是示意性的而不是按比例的。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的波导装置。
图2示出了根据另一实施例的波导装置。
图3示出了根据另一实施例的波导装置。
图4示出了根据另一实施例的波导装置。
图5示出了根据另一实施例的波导装置。
图6示出了根据另一实施例的波导装置。
图7示出了根据另一实施例的波导装置。
图8示出了根据另一实施例的波导装置。
图9示出了根据另一实施例的波导装置。
图10示出了用于插入在电位隔离部中的隔离元件。
图11示出了根据一个实施例的物位雷达。
具体实施方式
图1示出了根据一个实施例的物位测量设备的波导装置100。波导装置具有第一波导部段101和第二波导部段102。第二波导部段102将由测量电子器件产生的发射信号传导到第一波导部段101，第一波导部段101将发射信号馈送到天线。
电位隔离部103位于两个波导部段101、102之间。电位隔离部例如是由诸如PTFE、PFA、PP、PVDF或PEEK等绝缘材料制成的单体装置。该合成材料隔离元件103完全地或至少部分地集成在两个波导部段101、102之间的连接区域中的波导壁中。这导致发射信号以及在材料表面反射的接收信号的良好宽带传输特性。例如，以这种方式，例如在76GHz和84GHz之间的8GHz的频率范围内，可以实现回波损耗大于21dB并且传输损耗小于0.9dB。
图示的波导部段可以是圆形波导或甚至矩形波导。在矩形波导的情况下，第二波导部段102的外表面至少在插入到电位隔离部中的区域中可以是圆形的，使得它可以在电位隔离部中旋转，以便能够使电子器件相对于天线旋转。由此，可以导致更有利的安装位置，并且取决于天线设计，可以导致发射信号的偏振面的有利取向。
电位隔离部103具有前部部段105，前部部段105在图1的实施例中设计成管状。随后的是后部部段106、107，后部部段也是管状的，但具有更大的内直径和外直径，并且在其端部具有弯曲部107，该弯曲部面向电子器件。该弯曲部107具有抵接面113，抵接面113抵接第一波导部段101的端面。
在电位隔离部的管状前部部段105和后部部段106、107之间是阶梯过渡部114，过渡部114具有在测量电子器件的方向上定向的止动表面111，第二波导部段103的端面邻接止动表面111。
因为第一波导部段的内直径对应于第二波导部段和电位隔离部103的内管的内直径，所以波导装置100的内腔115、104、108不具有台阶。
换句话说，电位隔离部的第一前部部段105的合成材料内管完全位于波导装置的波导壁中。
电位隔离部的前部部段105的内表面109是圆柱形的。电位隔离部的后部部段106、107的内表面110是圆柱形的。
电位隔离部103可以在其组装期间插入到第一波导部段101的端部处的切口中。这可以是插接连接部(Schnappverbindung)112，当电位隔离部完全插入到第一波导部段中时，插接连接部设有多个单独的或环形的插接钩，插接钩插接到相应的凹部或环形槽中。
电位隔离部可以是可弹性变形的，从而通过压缩弯曲部107，可以在第二波导部段102没有插入到电位隔离部中时实现插接连接。由此，可以容易地替换电位隔离部。
第一波导部段可以例如具有10至12mm的长度，第二波导部段也是如此。
如图11所示，天线可以连接到第一波导部段101或者一体地连接到第一波导部段101。
图2示出了根据另一实施例的波导装置100。与图1的实施例相反，合成材料内管105部分地位于波导装置的壁中并且部分地位于实际波导内，也就是处于波导装置的内部的用于传导发射信号的“通道”中。换句话说，合成材料管105的内直径小于第一波导部段101和第二波导部段102的内直径，从而在波导内部出现两个台阶201、202。由于电位隔离部的前部部段105中的孔小于前波导部段和后波导部段的内直径，因此污染物难以从天线到达测量电子器件。
图3示出了波导装置100的另一实施例，其中，电位隔离部的合成材料内管完全集成在波导装置的壁中并相对于波导壁向后缩进。换句话说，前部部段105的内直径大于第一波导部段101和第二波导部段102的内直径。由此，具有例如两个配合锥(参见图9)的介电隔离元件例如可以插入到前部部段105中的通孔中，并然后由边缘301、302保持。
图4示出了波导装置100的另一实施例，其中，电位隔离部103的合成材料管105完全位于波导壁内而没有出现台阶。由于第一波导部段101的内直径大于第二波导部段102的内直径，所以电位隔离部的前部部段105的通孔104为圆锥形并朝向天线变宽。然而，前部部段105仅内部是圆锥形的，而外部是圆柱形的。
图5示出了相反的实例，其中，第一波导部段101的内直径小于第二波导部段102的内直径。由于没有设置台阶，所以电位隔离部103的前部部段105中的通道开口104也是圆锥形的，但在测量设备电子器件的方向上具有扩展部。同样，前部部段105的外表面是圆柱形的。
在根据图6和7的实施例中，电位隔离部的前部部段105的通道开口104同样是圆锥形的；在图6和7的实施例中，外表面是圆锥形的。根据图6，设置了两个台阶，这是因为电位隔离部的合成材料内管105仅部分地位于波导壁内。在各个波导部段之间以及在电位隔离部的前部部段105中存在直径跳跃。与图6的实施例相反，在根据图7的实施例中没有设置这种直径跳跃。相反，波导内部的过渡是连续的。
图8示出了一种波导装置100的详细视图，其中，在电位隔离部的边缘801处设置圆角或半径。由此可以简化电位隔离部的组装。
代替环形布置的插接钩装置112，可以设置多个单独的、仅部分环状的插接钩或紧固装置，以用于紧固、固定和保护以防止未插入的电子器件的脱落。由此也设置了一种防旋转装置。
图9示出了一种波导装置，该波导装置具有集成在电位隔离部中的隔离元件1001，隔离元件1001连接到电位隔离部103的阶梯过渡部114。如同图9的实施例，隔离元件可以与电位隔离部一体地形成。
图10示出了根据另一实施例的用于插入到电位隔离部中的隔离元件1001。隔离元件具有圆柱形(或圆锥形)区域1002，在该区域上在之前和之后分别连接有适配锥1003、1004。区域1002可以具有比适配锥1003、1004更大(或更小)的直径。在内部推入有隔离元件的电位隔离部匹配于隔离元件的外轮廓，使得隔离元件保持在电位隔离部中。
图11示出了物位测量设备1000，物位测量设备具有连接到第二波导部段102的测量电子器件1101和连接到第一波导部段101的天线1102(如喇叭天线)。例如，天线1102与第一波导部段101一体地连接。
另外，应该注意，“包括”和“具有”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个的情况。还应当理解，参考任何上述实施例描述的特征或步骤也可以与上述其他实施例的其他特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应视为限制。
相关申请的引用
本申请要求于2017年11月14日提交的欧洲专利申请17 201 675.0的优先权，其全部内容通过引用合并在本文中。

Claims (14)

1.一种物位测量设备(1000)，其包括：
测量电子器件(1101)，其用于产生发射信号；
第一波导部段(101)、第二波导部段(102)以及布置在所述第一波导部段和所述第二波导部段之间的电位隔离部(103)，它们用于将所述发射信号从所述测量电子器件传输到所述物位测量设备的天线(1102)；
其中，所述电位隔离部包括具有第一通道(104)的前部部段(105)和与所述前部部段连接的具有第二通道(108)的后部部段(106、107)，
其中，所述第一通道的横截面积小于所述第二通道的横截面积，且
其中，所述第二波导部段插入到所述第二通道中。
2.根据权利要求1所述的物位测量设备(1000)，其中，所述第二波导部段(102)以能够围绕其纵向轴线旋转的方式安装在所述第二通道中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的物位测量设备(1000)，其中，在所述第一通道(104)的内壁(109)和所述第二通道(108)的内壁(110)之间设置有止动表面(111)，所述第二波导部段(102)邻接所述止动表面，并且所述止动表面将所述第一通道连接至所述第二通道。
4.根据权利要求3的物位测量设备(1000)，其中，所述第二波导部段(102)的端面对应于所述止动表面(111)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的物位测量设备(1000)，其中，所述第一通道(104)的内直径一致地对应于所述第一波导部段(101)的内直径。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的物位测量设备(1000)，其中，所述第一通道(104)的内直径小于所述第一波导部段(101)的内直径。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的物位测量设备(1000)，其中，所述第一通道(104)的内直径在所述第一通道的末端处对应于所述第一波导部段(101)的内直径，并且在所述止动表面(111)的区域中的所述第一通道的起始端处对应于所述第二波导部段(102)的内直径。
8.根据前述权利要求中任一项所述的物位测量设备(1000)，其中，所述第一波导部段(101)的内直径小于所述第二波导部段(102)的内直径。
9.根据权利要求1至4、6、7和8中任一项所述的物位测量设备(1000)，其中，所述第一通道(104)的形状为圆锥形。
10.根据前述权利要求中任一项所述的物位测量设备(1000)，其还包括：插接连接装置(112)，其用于将所述第一波导部段(101)可拆卸地连接到所述电位隔离部(103)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的物位测量设备(1000)，其还包括：介电隔离元件(1001)，其密封地布置在所述电位隔离部(103)的所述第一通道(104)中。
12.根据权利要求11所述的物位测量设备(1000)，其中，所述介电隔离元件(1001)和所述电位隔离部(103)一体地模制。
13.根据前述权利要求中任一项所述的物位测量设备(1000)，其中，所述天线(1102)与所述第一波导部段(101)一体地连接。
14.根据前述权利要求中任一项所述的物位测量设备(1000)，其中，所述第一波导部段(101)和/或所述第二波导部段(102)形成为圆形波导或矩形波导。
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