CN208595947U

CN208595947U - 雷达料位计系统和储罐装置

Info

Publication number: CN208595947U
Application number: CN201820977337.1U
Authority: CN
Inventors: 芒努斯·奥尔松
Original assignee: Rosemount Tank Radar AB
Current assignee: Rosemount Tank Radar AB
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-03-12
Anticipated expiration: 2028-06-22
Also published as: CN110411536A; WO2019206689A1; EP3784995A1; US11047725B2; US20190331518A1

Abstract

提供了雷达料位计系统和储罐装置。雷达料位计系统包括：收发器；天线装置，其被配置成发射来自收发器的电磁发射信号，并且将因发射信号在产品的表面处的反射而产生的电磁反射信号返回至收发器；以及处理电路。该天线装置包括：介质天线体，其具有接收来自收发器的发射信号的发射信号接收表面、被配置成在发射信号通过介质天线体之后朝向产品引导发射信号的凸状发射信号发出表面以及连接发射信号接收表面与发射信号发出表面的侧表面；以及导电天线壳体，其覆盖介质天线体的侧表面的至少一部分。介质天线体被布置成使收发器与导电天线壳体导电隔离。

Description

雷达料位计系统和储罐装置

技术领域

本实用新型涉及具有介质天线的雷达料位计系统。

背景技术

雷达料位计(RLG)系统广泛用于确定储罐中包含的产品的填充料位。通常借助于非接触式测量或借助于通常被称为导波雷达(GWR)的接触式测量来执行雷达料位计量，其中，借助于非接触式测量时，朝向储罐中包含的产品辐射电磁信号，借助于接触式测量时，通过探针朝向产品导引电磁信号并且将电磁信号导引到产品中。通常，探针被布置成从储罐的顶部向储罐的底部垂直地延伸。

由收发器生成电磁发射信号，并朝向储罐中的产品的表面传播电磁发射信号，并且从发射信号在表面处的反射产生的电磁反射信号被传播回至收发器。

基于发射信号与反射信号之间的关系，可以确定距产品的表面的距离。

对于一些应用，例如，对于使用相对高频带中的微波信号的非接触式雷达料位计系统，所谓的照射椭圆型的介质天线会是特别合适的。这样的介质天线可以制造得相对紧凑，可以便于安装在各种储罐上。

US 8242965描述了介质天线的示例。

雷达料位计系统在涉及产品的处理、运输以及存储的应用领域以及例如在化学加工工业中无处不在。

由于要监测和/或测量的产品通常是易燃的，因此对于设备(例如，雷达料位计系统)或至少其位于所谓危险区域中的部分存在特殊的安全要求。这样的设备通常需要保证防爆或者本质安全。

例如，雷达料位计系统可能需要被设计成确保测量电子器件与可能与储罐中的产品接触的任何金属表面之间的足够的电绝缘。

实用新型内容

鉴于以上，本实用新型的一般目的是提供一种包括介质天线的改进的雷达料位计系统。

因此，根据本实用新型的第一方面，提供了一种雷达料位计系统，其用于确定储罐中的产品的填充料位，该雷达料位计系统包括：收发器，其用于生成、发射以及接收电磁信号；天线装置，其被配置成朝向向储罐中的产品辐射来自收发器的电磁发射信号，并且将因发射信号在产品的表面处的反射而产生的电磁反射信号返回至收发器；以及处理电路，其用于基于发射信号和反射信号来确定填充料位，其中，天线装置包括：介质天线体，其具有接收来自收发器的发射信号的发射信号接收表面、被配置成在发射信号通过介质天线体之后朝向产品引导发射信号的凸状发射信号发出表面以及连接发射信号接收表面和发射信号发出表面的侧表面；以及导电天线壳体，其覆盖介质天线体的侧表面的至少一部分，其中，介质天线体被布置成使收发器与导电天线壳体导电隔离。

介质天线体可以由任何合适的介电材料制成。这种合适的介电材料的一个示例可以是PTFE(聚四氟乙烯)。如本领域或雷达料位计领域的普通技术人员将意识到的，根据应用存在可以优选地用于天线体的许多其他合适的介电材料。

导电天线壳体不需要完全覆盖介质天线体的侧表面，例如，导电天线壳体可以被配置为网格(grid)或网(mesh)，仍然可以满足期望的电功能。

“收发器”可以是能够发射以及接收电磁信号的一个功能单元，或者可以是包括独立的发射器单元和接收器单元的系统。

应当注意的是，处理电路可以被提供为一个设备或者一起协作的若干设备。

电磁发射信号可以有利地为微波信号。例如，发射信号可以是在微波频率范围内的载波上调制的频率和/或幅度。

电磁发射信号的示例中心频率可以是至少60GHz。有利地，中心频率可以是约80GHz。

使得收发器与导电天线壳体“导电隔离”应当被理解为防止收发器与导电天线壳体之间的电荷流动。有时使用的等效表达为“电隔离”。

本实用新型基于这样的认识：介质天线体可以用于实现收发器与储罐的内部之间的期望的导电隔离。

这提供了自发出发射信号的信号发射器/馈送器的非常短的波导链，反过来也有益于雷达料位计系统的附近区域的性能。另外，能以成本有效且稳健的方式实现导电隔离。

对于几乎所有的雷达料位计系统设施，雷达料位计系统的馈送电路中可以存在的最大可行电压为在50Hz至60Hz的375V(标称250VAC的 1.5倍)。在最坏的情况下，该电压可能是存在于收发器的最靠近介质天线体的导电部分与导电天线壳体(其通常接地)之间的电压。

根据实施方式，介质天线体可以有利地被配置成使收发器与导电天线壳体(并且因此与储罐上的其他导电结构(例如，储罐本身))以足够的距离导电隔离，针对上述最大可行电压提供可靠的隔离。

工业应用中的许多电气系统用于通常出现爆炸性气体或高度易燃产品的区域。炼油厂、石油产品储存工厂以及大多数化工厂都是明显的示例。在错误的地方起火或爆炸可能会造成灾难，而且大多数国家已经自几十年或更长时间前起强制要求所有用户(公司等)遵守多项法律/法规以大力减少这种灾害的可能性。根据应用，一些不同程度的保护被标准化为最小值，而对于电气测量或监测设备，通常使用“本质安全”保护方法。部件的发展已经做到让这样的单元以远低于旧仪器使用的功率工作，从而简化了保护。本质安全意味着仅允许非常低的电力(包括低电压和电流)进入危险区域，并且在调查和测试之后，合适的主管部门可以验证某个装备满足本质安全要求。在这种情况下，像测试单元一样制造的单元被合法地允许携带对应的标记。该法规适用于位于危险区域的电路和用于向位于危险区域的部件馈送电力和信号的电路二者。在整个系统中，允许处于危险区域的作为“本质安全单元”的电路与创建安全条件所必需的但不允许处于危险区域的连接电路(称为“相关联的本质安全单元”)之间存在边界。粗略地说，本质安全意味着20V/50mA左右的最大值允许进入危险区域，因此仅低功率设备可以被归类为本质安全。换句话说，已经发现即使在最坏的参数组合的情况下，低于20μJ的火花能量也无法使得任何空气/氢气混合物点燃。所有易燃物质中，氢气最容易被火花点燃。即使在最坏的参数组合下，位于危险区域的本质安全装备中的任何短路或断线也不会引起任何点燃，并且即使电路中存在一个或两个“故障”，这也必须是有效的。

法规的示例为IEC60079-0(防爆通则)和IEC60079-11(本质安全的专用法规)。针对本质安全存在许多国家规定(如美国的工厂互保研究中心和保险商(Factory Mutualand Underwriters)、加拿大的CSA(加拿大标准协会)等)，但所有基本概念都是相同的，即使小细节可能不同。基于过去50年进行的研究，使用相同的测试装备测试产生点燃火花的能力，并使用氢气/空气的混合物作为气体混合物，因为在易燃气体和液体中，其最容易被火花点燃。为了在一个或两个故障下保持安全功能(不一定是正常所需的功能)，关键部件为一式三份(如串联连接的三个电容器，以即使在两个电容器短路之后也能保持DC绝缘)，并且针对本质安全，所有规范中都定义了以下三种类型的故障。下表中的实际示例来自IEC60079-11中的表5，并且适用于本质安全电路与带有主电源(220V至 250V，50/60Hz，同时峰值低于375V)或类似电压的电路之间需要的隔离：

被测电路中的一个或两个“可数故障”被包括在最坏情况测试中，但是对于不可数故障，在安全性方面被认为是“正常功能”内使用任意数目的这种故障或这种故障的组合。“可靠”意味着在任何情况下都认为保持绝缘。上表中的距离在不同的规范和不同的应用中可能略有不同，但是术语(可靠等)是相同的。对于许多其他部件，相同的三个分类(可靠等)适用，但是标准比上表中的标准更复杂，并且可以包括测试步骤和设计细节以确保高质量。在未来的生产中的任何改变(更换部件等)都需要针对本质安全装备进行正式批准。

在这些实施方式中，收发器与导电天线壳体之间的可靠的隔离可以有利地通过将介质天线体配置成使收发器的最靠近介质天线体的导电部分与导电天线壳体以最少至少1mm的介质天线体材料隔离来实现。

根据本实用新型的各种实施方式，收发器可以包括用于传输发射信号的导电微波信号传播结构；并且介质天线体的一部分可以布置在导电微波信号传播结构与导电天线壳体之间以使微波信号传播结构与天线壳体导电隔离。在这些实施方式中，上述收发器的最靠近介质天线体的导电部分可以是微波信号传播结构(微波信号传播结构的一部分)。

为了方便地实现收发器(微波信号传播结构)与导电天线壳体之间的导电隔离，介质天线体可以有利地具有凹部；并且微波信号传播结构可以至少部分地布置在凹部中。

在本实用新型的雷达料位计系统的实施方式中，介质天线体中的凹部的底部可以至少部分地形成上述发射信号接收表面。

在一些实施方式中，介质天线体中的凹部可以被配置成容纳整个收发器。

在实施方式中，微波信号传播结构可以包括具有面向介质天线体的发射信号接收表面的端部的中空波导。

中空波导的面向发射信号接收表面的端部可以有利地与所述介质天线体的发射信号接收表面直接邻接。以这种方式，介质天线体可以协同地实现两个功能：相对于介质天线体准确地放置中空波导；以及使中空波导 (并且因此使收发器)与导电天线壳体导电隔离。

此外，根据各种实施方式，中空波导可以包括朝向介质天线体的发射信号接收表面扩展的扩口部分。扩口部分可以作为喇叭状物以在中空波导与介质天线体之间提供渐变的阻抗过渡。

为了减少自中空波导的端部的反射，介质天线体的发射信号接收表面可以包括反射减少结构，其中，在中空波导的端部处，发射信号的微波从中空波导中的空气传播至介质天线体。

反射减少结构可以有利地为形成在介质天线体中的凹槽和脊部中的一个。为了有效地减少反射，反射减少结构的垂直延伸(在凹槽的情况下为深度以及在脊部的情况下为高度)可以有利地与发射信号的中心频率处的发射信号的波长的大约四分之一相对应。

反射减少结构可以至少部分地延伸跨过中空波导的端部在发射信号接收表面上的突出部。

根据本实用新型的雷达料位计系统的各种实施方式，介质天线体可以包括周向边缘部分。周向边缘部分可以轴向地延伸并且包围发射信号接收表面以形成一种桶状，其中，发射信号接收表面位于该“桶”内。

有利的是，导电天线壳体可以由具有含截锥部的内侧的管状金属构件形成；并且雷达料位计系统可以包括安装构件，该安装构件被布置成在管状金属构件的截锥部中朝向管状金属构件的内部径向地按压介质天线体的周向边缘部分。利用这种配置，优选地，周向边缘部分的塑性材料可以变形并且稍微流动以在导电天线壳体与介质天线体之间提供有效的密封。由此，可以实现有效且方便的工艺密封。具有尺寸适合介质天线体的截锥部的截锥部的安装构件可以有利地通过轴向的弹簧力被推向介质天线体的周向边缘部分。

为了便于介质天线体的周向边缘部分中的材料的密封变形和/或流动，导电天线壳体的内部在截锥部中可以呈现至少一个周向边缘。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种储罐装置，其包括：用于容纳产品的储罐，该储罐具有导电安装结构；以及附接至储罐的导电安装结构的雷达料位计系统，其用于确定储罐中的产品的填充料位，该雷达料位计系统包括：收发器，其用于生成、发射以及接收电磁信号；天线装置，其被配置成朝向储罐中的产品辐射来自收发器的电磁发射信号，并且将因发射信号在产品的表面处的反射而产生的电磁反射信号返回至收发器；以及处理电路，其用于基于发射信号和反射信号来确定填充料位，其中，天线装置包括：介质天线体，其具有接收来自收发器的发射信号的发射信号接收表面、被配置成在发射信号通过介质天线体之后朝向产品引导发射信号的凸状发射信号发出表面以及连接发射信号接收表面与发射信号发出表面的侧表面，其中，介质天线体被布置成使收发器与导电安装结构导电隔离。

在本实用新型的第二方面的实施方式中，天线装置不一定需要包括覆盖介质天线体的侧表面的至少一部分的导电天线壳体。在这样的实施方式以及其他实施方式中，天线装置可以有利地在介质天线体的侧表面处包括微波吸收结构。有利地，微波吸收结构可以与介质天线体一体地形成。例如，微波吸收结构可以烧结至介质天线体的侧表面。

微波吸收结构的目的是减少不需要的旁瓣的出现。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种雷达料位计系统，其用于确定储罐中的产品的填充料位，所述雷达料位计系统包括：收发器，其用于生成、发射以及接收电磁信号；天线装置，其被配置成朝向向储罐中的产品辐射来自所述收发器的电磁发射信号，并且被配置成将因所述发射信号在所述产品的表面处的反射而产生的电磁反射信号返回至所述收发器；以及处理电路，其用于基于所述发射信号和所述反射信号来确定所述填充料位，其中，所述天线装置包括：介质天线体，其具有接收来自所述收发器的发射信号的发射信号接收表面、被配置成在发射信号通过所述介质天线体之后朝向所述产品引导发射信号的凸状发射信号发出表面以及连接所述发射信号接收表面与所述发射信号发出表面的侧表面；以及微波吸收结构，其被布置在所述介质天线体的所述侧表面处，所述凸状发射信号发出表面具有位于焦点位于所述天线装置处的椭圆形形状。

天线装置可以包括包含所述焦点的喇叭状馈送器。

导电天线壳体可以覆盖所述介质天线体的侧表面的至少一部分。

收发器可以包括用于传输所述发射信号的导电微波信号传播结构。

所述介质天线体的一部分可以布置在所述导电微波信号传播结构与所述导电天线壳体之间以使微波信号传播结构与天线壳体导电隔离。

介质天线体可以具有凹部；并且所述微波信号传播结构可以至少部分地布置在所述凹部中。

微波信号传播结构可以包括具有面向所述介质天线体的发射信号接收表面的端部的中空波导。

所述中空波导的端部可以与所述介质天线体的发射信号接收表面直接邻接。

中空波导可以包括朝向所述介质天线体的发射信号接收表面扩展的扩口部分。

发射信号接收表面可以包括反射减少结构。

反射减少结构可以是形成在所述介质天线体中的凹槽和脊部中的一个。

反射减少结构可以至少部分地延伸跨过所述中空波导的端部在发射信号接收表面上的突出部。

介质天线体可以包括轴向地延伸并且包围所述发射信号接收表面的周向边缘部分。

导电天线壳体可以由具有含截锥部的内侧的管状金属构件形成；以及所述雷达料位计系统可以包括安装构件，该安装构件被布置成在所述截锥部中朝向所述管状金属构件的内部径向地按压所述介质天线体的周向边缘部分。

所述导电天线壳体的内侧可以在所述截锥部中呈现至少一个周向边缘。

收发器可以包括基板上的导体图案形式的微波信号发射结构。

介质天线体可以被布置成使收发器与导电壳体以至少0.5mm的介质天线体材料隔离。

该系统还可以包括布置在所述介质天线体与所述导电天线壳体之间的微波吸收结构。

微波吸收结构可以被提供为由掺碳的聚合物制成的套管的形式。

所述发射信号的中心频率可以高于60GHz。

介质天线体可以至少在其部分体积中是具有同质成分的整体，所述电磁发射信号在通过所述介质天线体的同时通过所述介质天线体被传送。

所述介质天线体的侧表面可以是圆柱形的，特别是在所述微波吸收结构的区域中。

在适用的情况下，介质天线体可以被布置成使收发器与导电天线壳体导电隔离。

介质天线体可以在没有所述导电天线壳体的情况下进行布置。

微波吸收结构可以布置在所述介质天线体的所述侧表面与所述导电天线壳体之间。

因此，总体来说，本实用新型的各方面涉及一种雷达料位计系统，其包括：收发器；天线装置，其被配置成发射来自收发器的电磁发射信号，并且将因发射信号在产品的表面处的反射而产生的电磁反射信号返回至收发器；以及处理电路。该天线装置包括：介质天线体，其具有接收来自收发器的发射信号的发射信号接收表面、被配置成在发射信号通过介质天线体之后朝向产品引导发射信号的凸状发射信号发出表面以及连接发射信号接收表面与发射信号发出表面的侧表面；以及导电天线壳体，其覆盖介质天线体的侧表面的至少一部分。介质天线体被布置成使收发器与导电天线壳体导电隔离。

附图说明

现在将参照示出本实用新型的当前优选实施方式的附图更详细地描述本实用新型的这些方面和其他方面，在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型的示例性实施方式的包括雷达料位计系统的过程监测系统；

图2是示意性地示出图1中的雷达料位计系统的框图；

图3是图1中的雷达料位计系统的第一实施方式的示意性侧视图；

图4A至图4C示意性地示出了容纳于图3中的雷达料位计系统中的天线配置以及收发器与导电天线壳体之间的导电隔离；

图5是图1中的雷达料位计系统的第二实施方式的局部剖切侧视图；以及

图6是图1中的雷达料位计系统的第三实施方式的示意性局部剖切剖视图。

具体实施方式

在本详细描述中，主要参照具有无线通信能力的电池供电雷达料位计系统来讨论根据本实用新型的雷达料位计系统的各种实施方式。

应当注意的是，这决不限制本实用新型的范围，本实用新型的范围同样还包括例如未包括在过程管理系统中的雷达料位计系统或者回路供电或使用专用电力线供电的雷达料位计系统。

图1示意性地示出了包括多个现场设备的过程监测系统1，过程监测系统1包括雷达料位计系统2的示例实施方式和无线地连接至主机系统4 的温度感测设备3。雷达料位计系统2包括布置在储罐7外部的测量电子单元10、至少部分地布置在储罐7内部的天线装置5以及使测量电子单元10与天线装置5连接的馈通件20。

雷达料位计系统2和温度传感器3都布置在包含要测量的产品8的储罐上。

为了减少雷达料位计系统2的能量消耗，可以间歇地操作雷达料位计系统的至少部分，并且可以在非活动时段或空闲时段存储能量以在活动时段进行使用。

例如，在US 7,952,514、US 8,477,064以及US 12/603,048中描述了间歇操作和能量储存的解决方案，这些文件中的每一个的全部内容都通过引用并入本文。

参照图2，图1中的雷达料位计系统2包括测量单元(MU)210、无线通信单元(WCU)211以及电池212形式的本地能量存储器。无线通信单元211可以有利地符合WirelessHART(IEC 62591)。如图2中示意性所示，MU 210包括收发器213和测量处理器220。收发器213可以由测量处理器220控制以用于生成、发射以及接收具有限定了频率带宽(例如， 24GHz至27GHz)的频率的电磁信号。测量处理器220耦接至收发器213 以基于发射信号S_T和反射信号S_R之间的关系来确定储罐7中的填充料位。

如图2中示意性示出的，测量单元210包括第一输出214、第二输出 215以及第一输入216。第一输出214通过第一专用细线连接至无线通信单元211的第一输入217，第二输出215连接至无线通信单元211的第二输入218，并且第一输入216通过第二专用细线连接至无线通信单元211 的第一输出219。测量单元210的第二输出215和无线通信单元211的第二输入218可以被配置成根据串行或并行通信协议来处理双向数据通信以使得测量单元210与无线通信单元211之间能够交换数据。在第 13/537513号美国专利申请中更详细地描述了使用不同输入/输出的测量单元210与无线通信单元211之间的通信，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。

无线和本地供电的配置的以上示例旨在给本领域的技术人员提供如何实现根据本实用新型的雷达料位计系统的各个方面和实施方式的详细示例。但是，应当注意的是，还存在许多其他方式来为雷达料位计系统供电以及与之接口。这样的其他方式对于本领域的普通技术人员而言是普遍接受的，并且可以在没有过多实验或过度负担的情况下实施。

图3是图1中的雷达料位计系统2的第一实施方式的侧视图。参照图 3，雷达料位计系统2包括测量单元210、通信单元230以及天线装置5。参考上面关于图1和图2所提供的描述，测量单元210包括收发器213、测量处理器220以及馈通件20；并且通信单元230包括无线通信单元211 和电池212。

馈通件可以有利地形成防爆外壳的一部分，并如在下面进一步更详细地描述的，天线将收发器213与储罐的内部电隔离以提供本质安全，并且另外提供与储罐7的内部的密封连接。

在下文中，将参照图4A至图4C更详细地描述天线装置5以及由天线装置5提供的电隔离和密封。

首先，将参照图4A和图4B中的天线装置5的分解图来描述天线装置5的实施方式。之后，将参照图4C来描述组装后的天线装置5以及由天线装置5提供的电隔离和密封。

参照图4A，天线装置5的示例实施方式包括导电天线壳体22、介质天线体24、由掺碳的PTFE制成的套筒26形式的微波吸收结构、夹紧环 28形式的安装构件、夹锥(clampcone)30、弹簧装置32以及锁定构件 34。

天线壳体22、夹紧环28、夹锥30、弹簧装置32以及锁定构件34均可以有利地由合适的金属(例如，不锈钢)制成。

如在图4A中示意性指示的，这里，天线壳体22被设置成管状金属构件的形式，其具有含第一柱状形部36的内侧、具有内螺纹40的第二柱状形部38以及第一柱状形部36与第二柱状形部38之间的截锥部42。如图4A所示，天线壳体22的内表面在截锥部42中由第一周向边缘44和第二周向边缘46形成为齿状。在图4A中的天线装置5的示例配置中，天线壳体22设置有带螺栓孔50的凸缘48以用于附接至储罐7上的对应凸缘。应当注意的是，天线壳体22可以可替选地设置有用于将天线装置5附接至储罐7的其他装置。例如，在其他实施方式中，天线壳体22可以包括螺纹部分而不是凸缘以及/或者天线壳体可以被配置为焊接至储罐7。

另外参照图4B中的透视图，尺寸适合于天线壳体22的第一柱状形部 36的介质天线体24具有发射信号接收表面52、凸状发射信号发出表面 54以及连接发射信号接收表面52与凸状发射信号发出表面54的侧表面 56。发射信号接收表面在介质天线体24中的凹部58中，并且如在图4B 中最佳地示出的，设置了在这里为介质天线体24中四分之一波长深的凹槽60的形式的反射减少结构以减少发射信号接收表面52处的反射。继续参照图4A和图4B，介质天线体24包括周向边缘部分62，该周向边缘部分62轴向地延伸并且包围介质天线体24的截锥部分64的顶部处的发射信号接收表面52。

如图4A示意性所示，夹紧环28具有外截锥表面66、第一内截锥表面68以及第二内截锥表面70。外截锥表面66的尺寸与天线壳体22的截锥部42的一般锥角相对应，第一内截锥形表面68的尺寸与介质天线体 24的截锥部64适合，并且第二外截锥形表面70的形状被设计成与夹锥 30的外截锥表面72相互作用。

通过转动锁定构件34，使得锁定构件34上的外螺纹74与天线壳体 22的第二柱状形部38中的内螺纹40相互作用，弹簧装置32可以被压缩，使得弹簧力轴向地作用于夹锥30上。由于夹锥30、夹紧环28、介质天线体24以及天线壳体22的不同的锥形部分的形状，介质天线体24的周向部分62可以被径向地按压在夹紧环28与天线壳体22的截锥部42的齿状内表面之间。由此，介质天线体24被保持在适当位置，并且通过介质天线体24的周向部分62提供储罐密封。

图4C示意性地示出了组装后的天线装置5，并且另外地示出了收发器213以及由介质天线体24提供的储罐7的内部(由导电天线壳体22表示)与收发器之间的电隔离。

在图4C中，收发器213被示意性地示出为包括电路板76上的收发器电路74、在这里为电路板76上的导体图案78的形式的微波信号发射结构、以及在这里为空气波导80的形式的导电微波信号传播结构。空气波导80的顶部支承电路板76并且接收由电路板76上的导体图案78发射的发射信号。空气波导80的引导部分朝向介质天线体24的信号接收表面 52引导发射信号，并且与介质天线体的顶部处的凹部58中的发射信号接收表面52直接邻接的空气波导80的扩口部分朝向介质天线体24的信号接收表面52引导发射信号的能量。

如图4C中可见，介质天线体24的周向边缘部分62已经塑性变形以在提供天线壳体22与夹紧环30之间的密封。

此外，收发器213特别是空气波导80通过介质天线体24以及通过介质隔离构件与天线壳体22电隔离，这里，电介质隔离构件为布置在空气波导80与夹紧环28、夹锥30、弹簧32以及锁定构件34之间的介质套筒 88的形式。

图5是图1中的雷达料位计系统2的第二实施方式的局部剖切侧视图。参照图5，雷达料位计系统2被附接至从储罐7的顶部垂直地延伸的所谓的管嘴形式的导电安装结构11。

雷达料位计系统2包括收发器213、封装在壳体90中的通信电路以及天线装置5。如图5中示意性示出的，天线装置5包括导电天线壳体22、介质天线体24以及在这里是由掺碳的PTFE制成的套筒26的形式的微波吸收结构。

包括在图5中的根据本实用新型的第二实施方式的雷达料位计系统2 中的介质天线体24与上面参照图3所描述的介质天线体24的主要不同之处在于凹部58的配置以及用于将介质天线体24固定至雷达料位计系统2 的其余部分并且固定至储罐7的结构。

如图5中示意性示出的，收发器213和微波信号传播结构(空气波导) 80都由介质天线体24中的凹部58容纳，并且由此介质天线体24将收发器和微波信号传播结构80与导电天线壳体22以及与储罐7(安装结构11) 电隔离。此外，介质天线体24包括：包含用于将介质天线体24附接至壳体90的螺纹94的壳体紧固部分92；以及包含用于附接至安装结构11的螺栓孔98的储罐紧固部分96。

参照图5，微波信号传播结构由形成在金属板102中的扩口通孔100 形成，使得该通孔形成具有面向介质天线体24的信号接收部分52的喇叭状部分的空气波导。

如图5中示意性示出的，通过使介质天线体24的壳体紧固部分92的螺纹94与壳体90的螺纹接合并且转动壳体90和天线装置5中的一个或两个，可以将天线装置5附接至雷达料位计系统2的壳体90。

当将图5中的雷达料位计系统2附接至储罐7的安装结构11时，雷达料位计系统2的安装凸缘118布置在安装结构11的凸缘108上，并且例如，这些凸缘使用如图5所示的紧固件110彼此压在一起。同样如图5 中示意性示出的，雷达料位计系统2的凸缘包括壳体凸缘部分112、上述介质天线体24的储罐紧固部分96以及可选地导电天线壳体22的凸缘部分114。在雷达料位计系统2的凸缘包括导电天线壳体22的这种凸缘部分 114的实施方式中，可以提供弹性垫圈116以改善密封。

在替选实施方式中，微波吸收结构可以通过除了天线壳体22以外的其他装置被保持在适当位置，并且/或者微波吸收结构可以是介质天线体 24的组成部分。在这样的替选实施方式中，天线装置5不一定包括导电天线壳体22。然后，介质天线体24可以被布置和构造成使收发器213与包括在储罐7中的导电安装结构11导电(电)隔离。

图6是图1中的雷达料位计系统2的第三实施方式的局部剖切透视图。参照图6，雷达料位计系统2附接至从储罐7的顶部垂直延伸的所谓的管嘴形式的导电安装结构11。

根据图6中的第三实施方式的雷达料位计系统2与根据图5中的第二实施方式的雷达料位计系统的主要不同之处在于雷达料位计系统2的安装凸缘118垂直地邻近介质天线体24的信号发射表面54布置。

通过该配置，使收发器213进一步远离储罐7的内部，从而在收发器 213处提供较低的温度。这可以允许将雷达料位计系统2的第三实施方式用于比图5中的雷达料位计系统2的第二实施方式更高的温度应用。

为了防止产品8从介质天线体24与导电天线壳体22之间泄漏，图6 中的雷达料位计系统2包括布置在介质天线体24中的适当形状的凹口中的密封件(例如，O形环)124。

另外，图6中示出了将雷达料位计系统2附接至安装结构11的替选方式。在图6的配置中，将弹性垫圈120布置在安装结构凸缘108与计量凸缘118之间，并且安装结构凸缘108与计量凸缘118通过夹紧环122按压并且保持在一起。

然而，应该理解的是，上面参照图5描述的用于将雷达料位计系统附接至储罐的配置可以应用于图6中的雷达料位计系统，反之亦然。

本领域技术人员应认识到的是，本实用新型决不限于上述优选的实施方式。相反，在所附权利要求的范围内可以进行许多修改和变形。

Claims

1.一种雷达料位计系统，其用于确定储罐中的产品的填充料位，所述雷达料位计系统包括：

收发器，其用于生成、发射以及接收电磁信号；

天线装置，其被配置成朝向所述储罐中的产品辐射来自所述收发器的电磁发射信号，并且将因所述发射信号在所述产品的表面处的反射而产生的电磁反射信号返回至所述收发器；以及

处理电路，其用于基于所述发射信号和所述反射信号来确定所述填充料位，

其中，所述天线装置包括：

介质天线体，其具有接收来自所述收发器的发射信号的发射信号接收表面、被配置成在所述发射信号通过所述介质天线体之后朝向所述产品引导所述发射信号的凸状发射信号发出表面、以及连接所述发射信号接收表面与所述发射信号发出表面的侧表面；以及

导电天线壳体，其覆盖所述介质天线体的所述侧表面的至少一部分，

所述介质天线体被布置成使所述收发器与所述导电天线壳体导电隔离。

2.根据权利要求1所述的雷达料位计系统，其中：

所述收发器包括用于传输所述发射信号的导电微波信号传播结构；以及

所述介质天线体的一部分被布置在所述导电微波信号传播结构与所述导电天线壳体之间，以使所述微波信号传播结构与所述天线壳体导电隔离。

3.根据权利要求2所述的雷达料位计系统，其中：

所述介质天线体具有凹部；以及

所述微波信号传播结构至少部分地布置在所述凹部中。

4.根据权利要求2所述的雷达料位计系统，其中，所述微波信号传播结构包括具有波导端部的中空波导。

5.根据权利要求4所述的雷达料位计系统，其中，所述中空波导的端部与所述介质天线体的发射信号接收表面直接邻接。

6.根据权利要求4所述的雷达料位计系统，其中，所述中空波导包括扩口部分，所述扩口部分朝向所述介质天线体的发射信号接收表面扩开。

7.根据权利要求4所述的雷达料位计系统，其中，所述发射信号接收表面包括反射减少结构。

8.根据权利要求7所述的雷达料位计系统，其中，所述反射减少结构是形成在所述介质天线体中的凹槽和脊部中的一个。

9.根据权利要求7所述的雷达料位计系统，其中，所述反射减少结构至少部分地延伸跨过所述中空波导的端部在发射信号接收表面上的突出部。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的雷达料位计系统，其中，所述介质天线体包括轴向地延伸并且包围所述发射信号接收表面的周向边缘部分。

11.根据权利要求10所述的雷达料位计系统，其中：

所述导电天线壳体由具有含截锥部的内侧的管状金属构件形成；以及

所述雷达料位计系统包括安装构件，其被布置成在所述截锥部中将所述介质天线体的周向边缘部分径向地按压至所述管状金属构件的内侧。

12.根据权利要求11所述的雷达料位计系统，其中，所述导电天线壳体的内侧在所述截锥部中呈现至少一个周向边缘。

13.根据权利要求1至9中任一项所述的雷达料位计系统，其中，所述收发器包括基板上的导体图案形式的微波信号发射结构。

14.根据权利要求1至9中任一项所述的雷达料位计系统，其中，所述介质天线体被布置成使所述收发器与所述导电天线壳体以至少0.5mm的介质天线体材料隔离。

15.根据权利要求1至9中任一项所述的雷达料位计系统，其中，所述雷达料位计系统还包括布置在所述介质天线体与所述导电天线壳体之间的微波吸收结构。

16.根据权利要求15所述的雷达料位计系统，其中，所述微波吸收结构被提供为由掺碳的聚合物制成的套筒的形式。

17.根据权利要求1至9中任一项所述的雷达料位计系统，其中，所述发射信号的中心频率高于60GHz。

18.一种储罐装置，包括：

用于容纳产品的储罐，所述储罐具有导电安装结构；以及

雷达料位计系统，其附接至储罐的所述导电安装结构，用于确定储罐中的产品的填充料位，所述雷达料位计系统包括：

收发器，其用于生成、发射以及接收电磁信号；

天线装置，其被配置成朝向储罐中的所述产品辐射来自所述收发器的电磁发射信号，并且将因所述发射信号在所述产品的表面处的反射而产生的电磁反射信号返回至所述收发器；以及

其中，所述天线装置包括：

介质天线体，其具有接收来自所述收发器的发射信号的发射信号接收表面、以及被配置成在所述发射信号通过所述介质天线体之后朝向所述产品引导所述发射信号的凸状发射信号发出表面，

所述介质天线体被布置成使所述收发器与所述导电安装结构导电隔离。

19.根据权利要求18所述的储罐装置，其中，所述介质天线体具有连接所述发射信号接收表面与所述发射信号发出表面的侧表面，并且所述天线装置还包括覆盖所述介质天线体的所述侧表面的至少一部分的导电天线壳体，

20.根据权利要求18所述的储罐装置，其中，所述介质天线体具有连接所述发射信号接收表面与所述发射信号发出表面的侧表面，并且所述天线装置还包括布置在所述介质天线体的所述侧表面处的微波吸收结构。

21.根据权利要求19所述的储罐装置，其中，所述天线装置还包括布置在所述介质天线体的所述侧表面处的微波吸收结构。