DE10063694A1 - Measuring position and shape of trays in cooking oven involves measuring with radar beams during individual measurements, especially using frequency-modulated continuous wave radar - Google Patents
Measuring position and shape of trays in cooking oven involves measuring with radar beams during individual measurements, especially using frequency-modulated continuous wave radarInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Lage und Form von in einem Backofen in unterschiedlichen Höhenlagen anbringbaren Ablagen für Gargut, insbesondere Kuchenteig, nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5.The invention relates to a method and an apparatus for measuring position and shape of shelves that can be attached in an oven at different heights for Food to be cooked, in particular cake batter, according to the preamble of claims 1 and 5.
Bei üblichen Backöfen wird die Lage bzw. die Richtigkeit der Lage von Backblechen oder Backrosten und von evtl. darauf befindlichen leeren oder gefüllten Gefäßen und/oder Gargut mittels in Augenscheinnahme durch die verglaste oder geöffnete Ofentür festgestellt. Insbesondere für einen automatisierten Backprozess ist jedoch eine maschinelle Erkennung von Lage und/oder Form der Backbleche und Backroste erforderlich.In conventional ovens, the position or the correctness of the position of baking trays or Baking grates and any empty or filled containers and / or Food to be cooked by looking through the glazed or open oven door detected. However, one is particularly important for an automated baking process mechanical detection of the position and / or shape of the baking trays and grids required.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum maschinellen Messen von Lage und/oder Form von Ablagen zu schaffen, die in einem Backofen in Einschübe unterschiedlicher Höhe, ggf. mit Gefäßen einschiebbar sind.It is therefore an object of the invention to provide a method and an apparatus for mechanical measurement of location and / or shape of shelves to create in one Oven can be inserted into drawers of different heights, if necessary with containers.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 und durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruchs 5 gelöst.The object of the invention is achieved by the features of method claim 1 and by the features of device claim 5 .
Generelle Vorteile des Radarprinzips bzw. der Mikrowellensensorik bestehen darin, dass es sich um ein robustes, gegen Verschmutzung, Temperatur- und Dampfbildung unempfindliches und insbesondere um ein berührungslos arbeitendes Messprinzip handelt, das das zu vermessende Teil in keiner Weise beeinflusst.General advantages of the radar principle or microwave sensors are that it is robust, against pollution, temperature and steam formation insensitive and especially around a contactless measuring principle that does not affect the part to be measured in any way.
Mit Hilfe des Radarprinzips können die Entfernung eines Backblechs oder eines Backrostes von der Radarantenne gemessen und beispielsweise der Unterschied zwischen einem Backblech und einem Backrost sowie zwischen leerem und gefülltem Gefäß bzw. Ablage erkannt werden.With the help of the radar principle, the removal of a baking sheet or one Baking rust measured by the radar antenna and, for example, the difference between a baking sheet and a baking rack as well as between empty and full Container or tray can be recognized.
Da die Lage der Ablage während des Garprozesses unverändert bleibt, genügt es, wenn die Messung als Einzelmessung und vorzugsweise vor dem Garprozess erfolgt. Since the position of the shelf remains unchanged during the cooking process, it is sufficient if the measurement is carried out as a single measurement and preferably before the cooking process.
Von Vorteil ist, dass die Messung mit Hilfe eines frequenzmodulierten Radars (FM- Radar), insbesondere eines frequenzmodulierten Continuous-Wave-Radars (FMCW- Radar) erfolgt.It is advantageous that the measurement using a frequency-modulated radar (FM Radar), especially a frequency-modulated continuous wave radar (FMCW- Radar).
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.Further features of the invention result from the following description and the drawing, in which an embodiment of the invention is shown schematically.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Backofen mit einer Radarantenne und einem Backblech sowie einem Backrost; Figure 1 shows an oven with a radar antenna and a baking sheet and a baking rack.
Fig. 2 ein Signalecho eines in Einschubhöhe d4 befindlichen Backblechs; Fig. 2 is a signal echo of a baking tray located in rack height d4;
Fig. 2a ein Signalecho eines in Einschubhöhe d4 befindlichen Backrosts und des Bodens. Fig. 2a shows an echo signal of a baking grate located in rack height d4 and soil.
In einem Backraum 2 eines Backofens 1 ist an einer deckenseitig befestigten Halterung 3 eine Radarantenne 4 befestigt. Die Antenne 4 ist über ein Hochfrequenzkabel 5 mit einer Signalverarbeitungseinheit 6 verbunden. In Seitenwänden des Backraums sind in verschiedenen Höhen Einschubelemente 8 vorgesehen, in denen ein Backblech 9 oder ein Backrost 10 gehaltert werden können.In a baking chamber 2 of an oven 1 , a radar antenna 4 is attached to a bracket 3 attached to the ceiling. The antenna 4 is connected to a signal processing unit 6 via a high-frequency cable 5 . Insert elements 8 are provided in the side walls of the baking space at different heights, in which a baking sheet 9 or a baking rack 10 can be held.
Die Erkennung der Einschubhöhe des Backbleches, das in an sich bekannter Weise im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist, bzw. Backrostes, der in an sich bekannter Weise im wesentlichen gitterförmig ausgebildet ist, und die Unterscheidung zwischen beiden erfolgt durch eine FMCW-Abstandsmessung und einer Betrachtung von Anzahl und Position der Signalechos. Die Radarantenne 4 ist an der Halterung 3 derart angebracht, dass sie senkrecht von oben auf das Backblech 9 bzw. den Backrost 10 strahlt. Die zwischen Backrost 10 und Backblech 9 abweichenden Entfernungswerte ergeben sich durch die verschiedenen Positionen der reflektierenden Flächen des Backbleches 9 bzw. des Backrostes 10 innerhalb des jeweiligen Einschubs. Durch die Verwendung einer Messantenne mit stärkerer Richtwirkung für die Messung mit dem Backrost weist das diesbezügliche Signal 10 (Fig. 2a) trotz geringer Signalreflexion eine höhere Amplitude auf als das Signal 10 (Fig. 2) des Backbleches.The detection of the insertion height of the baking sheet, which is essentially plate-shaped in a manner known per se, or baking rack, which is essentially lattice-shaped in a manner known per se, and the distinction between the two is made by an FMCW distance measurement and a consideration of Number and position of the signal echoes. The radar antenna 4 is attached to the holder 3 in such a way that it radiates perpendicularly from above onto the baking sheet 9 or the baking rack 10 . The distance values which differ between the baking rack 10 and the baking tray 9 result from the different positions of the reflecting surfaces of the baking tray 9 or the baking rack 10 within the respective insert. Due to the use of a measuring antenna with a stronger directivity for the measurement with the baking rack, the relevant signal 10 ( FIG. 2a) has a higher amplitude than the signal 10 ( FIG. 2) of the baking sheet despite the low signal reflection.
Die Messungen erfolgten mit einem Signal der Bandbreite 8,5 GHz (18 GHz bis 26,5 GHz). Die Fig. 2, 2a zeigen die Ergebnisse. In Fig. 2 sind die Fourierspektren (linearer Maßstab) der Messsignale bei der Einschubhöhe d4 des Backblechs 9 in Abhängigkeit des Abstandes von der Radarantenne 4 dargestellt. Die eingezeichneten senkrechten Linien geben die erwarteten Positionen d3 bis d7 der zu den entsprechenden Einschüben gehörenden Signalechos an. Die Entfernung 0 cm entspricht der Position der Radarantenne 4. Es zeigt sich, dass die Position d4 des Backblechs 9 exakt und zuverlässig detektiert werden kann.The measurements were made with a signal bandwidth of 8, 5 GHz (18 GHz to 26.5 GHz). Figs. 2, 2a show the results. In FIG. 2, the Fourier spectra (linear scale) of the measurement signals at the rack height d4 of the baking sheet 9 are shown as a function of distance from the radar antenna 4. The vertical lines drawn in indicate the expected positions d3 to d7 of the signal echoes belonging to the corresponding inserts. The distance 0 cm corresponds to the position of the radar antenna 4 . It can be seen that the position d4 of the baking sheet 9 can be detected precisely and reliably.
In Fig. 2a ist entsprechend das gemessene Spektrum und die erwartete Signalechoposition für die Einschubhöhe d4 des Backrostes 10 dargestellt. Aus diesem Spektrum ist ersichtlich, dass auch die Position des Backrostes 10 zuverlässig detektiert werden kann. Im Gegensatz zur Messung mit dem Backblech 9 ist hier jedoch noch ein weiteres deutliches Echo im Spektrum sichtbar, das von der Reflexion am Garraumboden 11 herrührt. Diese Information kann zusätzlich zur Entscheidung genutzt werden, ob ein Backblech 9 oder ein Backrost 10 eingeschoben ist bzw. ob sich auf dem Backrost Gargut befindet. Aufgrund der unterschiedlichen Positionen der reflektierenden Flächen beim Backrost 10 und beim Backblech 9 (Differenz ca. 1,1 cm) könnte eine Unterscheidung zwischen beiden auch anhand ihrer Entfernung zur Radarantenne erfolgen. Die Genauigkeit der realisierten Abstandsmessung liegt im Millimeterbereich.The measured spectrum and the expected signal echo position for the insertion height d4 of the baking rack 10 are correspondingly shown in FIG. 2a. It can be seen from this spectrum that the position of the baking rack 10 can also be reliably detected. In contrast to the measurement with the baking sheet 9 , however, a further clear echo is visible in the spectrum which results from the reflection on the cooking space floor 11 . This information can also be used to decide whether a baking sheet 9 or a baking rack 10 is inserted or whether there is food on the baking rack. Due to the different positions of the reflecting surfaces on the baking rack 10 and the baking sheet 9 (difference approx. 1.1 cm), a distinction between the two could also be made on the basis of their distance from the radar antenna. The accuracy of the distance measurement is in the millimeter range.
Um zu einem Radarechoprofil zu gelangen, können die bekannten Puls- oder FM- Radarprinzipien verwendet werden. Die maßgeblichen Parameter von derartigen Radarantennen ergeben sich aus den geometrischen Randbedingungen bei der Messung in Backöfen und den daraus resultierenden Anforderungen an die Strukturauflösung.To get a radar echo profile, the known pulse or FM Radar principles are used. The relevant parameters of such Radar antennas result from the geometric boundary conditions during the measurement in ovens and the resulting structural resolution requirements.
Die Strukturauflösung beschreibt die Fähigkeit eines Radarsensors, zwei in Ausbreitungsrichtung des Messsignals dicht hintereinander liegende (axiale Auflösung) bzw. zwei senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Messsignals nebeneinander liegende (laterale Auflösung), ideale Reflektoren als getrennte Objekte wiederzugeben.The structure resolution describes the ability of a radar sensor to two in Direction of propagation of the measurement signal (axial resolution) or two perpendicular to the direction of propagation of the measurement signal (lateral resolution), reproduce ideal reflectors as separate objects.
Die axiale Auflösung δax einer Radarantenne wird maßgeblich durch ihre messbare Breite
Δf festgelegt. Mit der Lichtgeschwindigkeit c gilt der folgende Zusammenhang:
The axial resolution δ ax of a radar antenna is largely determined by its measurable width Δf. The following relationship applies to the speed of light c:
Die laterale Auflösung hängt maßgeblich von der Aperturgröße und der Mittenfrequenz ab. The lateral resolution depends largely on the aperture size and the center frequency from.
Die Nahbereichsgrenze beschreibt die minimale Distanz zwischen Radarantenne und Reflektor, ab der ein genauer Entfernungswert detektiert werden kann. Erst außerhalb dieser genannten Bereiche können sinnvolle Messwerte bestimmt werden. Da Störungen durch andere überlappende Echos, beispielsweise Systemreflexionen an der Radarantenne oder Mehrfachechos, verursacht werden, wird die Nahbereichsgrenze direkt durch die Strukturauflösung festgelegt.The short-range limit describes the minimum distance between the radar antenna and Reflector from which an exact distance value can be detected. Only outside In these areas, meaningful measured values can be determined. Because interference by other overlapping echoes, for example system reflections on the Radar antenna or multiple echoes, will cause the short-range limit determined directly by the structure resolution.
Die Orts- bzw. Winkelselektivität eines Radarsensors wird durch das Antennen- Richtdiagramm bestimmt. Je größer das Verhältnis von Antennenapertur (entspricht ungefähr der Fläche der Antenne) zur Radarwellenlänge ist, desto schmaler wird das Richtdiagramm bzw. desto höher ist die Richtwirkung (Orts- bzw. Winkelselektivität) der Radarantenne. Durch eine höhere Richtwirkung der Radarantenne verbessert sich die Störfestigkeit der Radarmessung, da das Radarsignal besser auf das Messobjekt focussiert wird. Für richtscharfe Radarantennen ist es im Prinzip wünschenswert, möglichst hochfrequente Radare zu realisieren. Die Größe einer für eine bestimmte Richtwirkung benötigten Radarantenne ist umgekehrt proportional zur Radarfrequenz, d. h., bei Wahl einer hohen Radarfrequenz werden nur kleine Radarantennen benötigt.The location or angle selectivity of a radar sensor is determined by the antenna Directional diagram determined. The greater the ratio of antenna aperture (corresponds to approximately the area of the antenna) to the radar wavelength, the narrower it becomes Directional diagram or the higher the directivity (location or angle selectivity) Radar antenna. The higher directionality of the radar antenna improves the Interference immunity of the radar measurement, since the radar signal better on the measurement object is focused. In principle, for radar antennas with a sharp focus, it is desirable to implement high-frequency radars. The size one for a particular one Directionality required radar antenna is inversely proportional to the radar frequency, d. that is, when choosing a high radar frequency, only small radar antennas are required.
Beim Puls-Echo-Radar wird die Laufzeit Ti eines kurzen Mikrowellenpulses vom
Radargerät zum Reflektor und zurück gemessen. Aus der Laufzeit lässt sich bei
bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit c (bei Mikrowellen = c = 3 × 108 m/s), direkt die
Reflektorentfernung di gemäß der folgenden Formel bestimmen.
With pulse-echo radar, the transit time T i of a short microwave pulse from the radar device to the reflector and back is measured. With a known propagation speed c (for microwaves = c = 3 × 10 8 m / s), the reflector distance d i can be determined directly from the transit time according to the following formula.
di = 0,5 × c × Ti.d i = 0.5 × c × T i .
Die erreichbare Auflösung ist proportional zur Länge der gesendeten Impulse. Für eine Auflösung von 5 cm werden Pulse mit einer Dauer von ca. 0,1 ns notwendig.The resolution that can be achieved is proportional to the length of the transmitted pulses. For one With a resolution of 5 cm, pulses with a duration of approx. 0.1 ns are necessary.
Alle Verfahren, die auf einer Modulation der Sendefrequenz basieren, können unter der Bedingung, dass die Änderung der Sendefrequenz innerhalb des Signal-Laufzeitintervalls (also der Laufzeit des Signals vom Sender zum Reflektor und zurück) vernachlässigbar klein ist, auf eine gemeinsame, einfache Theorie zurückgeführt werden. Zu dieser Gruppe von Verfahren gehören beispielsweise die klassischen FMCW-Prinzipien, bei denen die Frequenz kontinuierlich und zumeist linear innerhalb einer Bandbreite durchgestimmt wird (Frequenz-Sweep) sowie alle Ausführungsformen des Stepped-Frequency-Verfahrens, bei dem sequentiell verschiedene diskrete Sendesignalfrequenzen eingestellt werden. All methods based on a modulation of the transmission frequency can be found under the Condition that the change in the transmission frequency within the signal transit time interval (i.e. the transit time of the signal from the transmitter to the reflector and back) negligible is small, can be traced back to a common, simple theory. To this group Processes include, for example, the classic FMCW principles, in which the Frequency is tuned continuously and mostly linearly within a bandwidth (Frequency sweep) and all embodiments of the stepped frequency method, in which different discrete transmission signal frequencies are set sequentially.
Beim FMCW-Radar ergibt jedes reflektierte Teilsignal im Messsignal eine
Sinuskomponente mit konstanter Frequenz der Formel:
With FMCW radar, each reflected partial signal in the measurement signal results in a sine component with a constant frequency of the formula:
s0(t) = ai × sinus(2 × π × fi × t).s 0 (t) = a i × sine (2 × π × f i × t).
Die Frequenz fi der Teilsignale ist proportional zur Entfernung di der zugehörigen
Reflektoren, die Amplitude ai wird durch die Eigenschaften des Reflektors (z. B. Fläche,
Oberflächenstruktur, Reflexionskoeffizient) bestimmt. Befinden sich mehrere Reflektoren
im Erfassungsbereich der Radarantenne, so ergibt sich als Messsignal eine
entsprechende Überlagerung mehrerer Sinussignale. Die Entfernung des jeweiligen
Teilreflektors und die zugehörige Frequenz sind wie folgt verknüpft:
The frequency f i of the partial signals is proportional to the distance d i of the associated reflectors, the amplitude a i is determined by the properties of the reflector (e.g. area, surface structure, reflection coefficient). If there are several reflectors in the detection range of the radar antenna, a corresponding superimposition of several sinusoidal signals results as the measurement signal. The distance of the respective partial reflector and the associated frequency are linked as follows:
wobei c die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit), T die Sweep- Dauer und Δf die Sweep-Bandbreite bezeichnen. Dieser einfache lineare Zusammenhang zwischen der Mischsignalfrequenz und der Signallaufzeit ergibt sich jedoch nur, wenn der Sweep exakt linear erfolgt. Jede Nicht-Linearität führt zu einer Verzerrung der Messgrößen. Darüber hinaus müssen sowohl die Bandbreite als auch die Sweep-Dauer bekannt sein.where c is the wave propagation speed (speed of light), T is the sweep Duration and Δf denote the sweep bandwidth. This simple linear relationship between the mixed signal frequency and the signal delay, however, results only if the Sweep is exactly linear. Any non-linearity leads to a distortion of the Metrics. In addition, both the bandwidth and the sweep duration must be known.
Die Aufgabe der Signalverarbeitung besteht bei einem FMCW-Radar also darin, die
Parameter der Sinusteilsignale, also deren Amplitude und Frequenz, zu bestimmen. Die
gängigste Methode zur Berechnung der Signalfrequenzen bei FMCW-Systemen ist die
Fouriertransformation (FT), die bei zeitdiskreten Signalen in aller Regel mit dem schnellen
Fouriertransformationsalgorithmus (FFT) durchgeführt wird. Der prinzipielle Vorteil der
Fouriertransformation besteht darin, dass sichergestellt ist, dass der Algorithmus für alle
Eingangssignale konvergiert und das Ergebnis die Frequenzanteile per Definition korrekt
wiedergibt, also physikalisch sinnvoll ist. Die maßgebliche Einschränkung ergibt sich
durch die begrenzte zeitliche Länge realer Messsignale und durch deren Zeit- und
amplitudendiskrete Verarbeitung. Die endliche zeitliche Apertur T bewirkt eine begrenzte
Frequenzauflösung (Fresnell-Auflösung) δf = 1/T und Störungen durch Fenstereffekte. Die
Fenstereffekte können durch Verwendung von Fensterfunktionen, mit denen das
Messsignal gewichtet wird, verringert werden. Je nach Fensterfunktion bewirkt dies
jedoch eine Verschlechterung der Auflösung um den Faktor 1 bis 2. Die Auflösung δax
eines FMCW-Radars mit FFT-Auswertung beträgt etwa:
The task of signal processing in an FMCW radar is therefore to determine the parameters of the partial sine signals, that is to say their amplitude and frequency. The most common method for calculating the signal frequencies in FMCW systems is the Fourier transform (FT), which is usually carried out with the fast Fourier transform algorithm (FFT) for discrete-time signals. The basic advantage of the Fourier transform is that it ensures that the algorithm converges for all input signals and that the result correctly reproduces the frequency components by definition, that is, it makes physical sense. The significant limitation results from the limited time length of real measurement signals and from their time and amplitude-discrete processing. The finite temporal aperture T causes a limited frequency resolution (Fresnell resolution) δf = 1 / T and disturbances due to window effects. The window effects can be reduced by using window functions with which the measurement signal is weighted. Depending on the window function, however, this causes the resolution to deteriorate by a factor of 1 to 2. The resolution δ ax of an FMCW radar with FFT evaluation is approximately:
In der Praxis muss allerdings berücksichtigt werden, dass die angegebene Auflösungsgrenze nur einen theoretischen Wert darstellt, der für zwei nahezu gleich große Echos und nur bei moderatem Signal-zu-Rauschverhältnis gilt. Unterscheiden sich die Amplituden der benachbarten Signalanteile sehr stark oder liegt ein schlechtes Signal zu-Rauschverhältnis vor, verschlechtert sich die Separierbarkeit merklich.In practice, however, it must be taken into account that the specified The resolution limit represents only a theoretical value that is almost the same for two large echoes and only applies with a moderate signal-to-noise ratio. Differ the amplitudes of the neighboring signal components are very strong or there is a bad signal before-to-noise ratio, the separability deteriorates noticeably.
Dadurch, dass zur Bestimmung von Lage und Form der Ablagen nur die Laufzeit des reflektierten Radarsignals und die Anzahl der Radarechos ausgewertet werden, hält sich der dazu erforderliche Aufwand in Grenzen.The fact that only the term of the reflected radar signal and the number of radar echoes are evaluated, persists the effort required for this is limited.
Mindestens eine Radarantenne sendet ein Messsignal in Richtung des interessierenden Objektes (Gargut, Gargutablage wie z. B. Backblech oder Backrost) aus. Das Signal wird am Objekt, je nach Beschaffenheit des Objektes ganz oder teilweise reflektiert und wieder von mindestens einer Radarantenne empfangen. Die Eigenschaften des Messsignals, wie z. B. Frequenz, Amplitude und Phase, lassen dann Rückschlüsse auf Lage und Beschaffenheit des Objektes zu. Entscheidend für eine aussagekräftige Messung ist, dass die detektierten Reflexionseigenschaften räumlich (d. h. konkreten Objekten) zugeordnet werden können. Die räumliche Zuordnung von Reflexionseigenschaften kann im Prinzip auch als Bildgeber bezeichnet werden. In seitlicher (lateraler) Richtung erfolgt die Zuordnung durch die Verwendung richtscharfer Antennen, die nur einen definierten Winkelbereich erfassen. In Tiefenrichtung (axial) erfolgt die Zuordnung durch Auswerten der Laufzeit des Messsignals. Das Empfangssignal wird üblicherweise als ein Echoprofil dargestellt, welches die Reflexionsbedingungen in Abhängigkeit von der Entfernung darstellt. Die Einschubhöhe bzw. die Höhe des Gargutes ist aus dem Echoprofil (bzw. den Echoprofilen mehrerer nebeneinander angeordneter Radarantennen) ableitbar. Die Separierbarkeit verschiedener Reflexionsanteile wird durch die sog. Strukturauflösung bestimmt.At least one radar antenna sends a measurement signal in the direction of the one of interest Object (food to be cooked, food storage such as a baking sheet or baking rack). The signal will on the object, depending on the nature of the object fully or partially reflected and again received by at least one radar antenna. The properties of the measurement signal, such as z. B. frequency, amplitude and phase, then draw conclusions about location and Condition of the object. It is crucial for a meaningful measurement that spatially (i.e., concrete objects) the detected reflection properties can be. The spatial assignment of reflection properties can in principle can also be called image generators. This occurs in the lateral (lateral) direction Assignment through the use of razor-sharp antennas that only define one Capture the angular range. In the depth direction (axial), the assignment is made by evaluation the runtime of the measurement signal. The received signal is usually called an echo profile shown, which the reflection conditions depending on the distance represents. The insertion height or the height of the food is from the echo profile (or Echo profiles of several radar antennas arranged side by side) can be derived. The The so-called structure resolution makes it possible to separate different reflection components certainly.
Alternativ zu richtscharfen Radarantennen, mit denen die Objektszene quasi linienweise abgetastet wird, können auch so genannte synthetische Aperturverfahren angewendet werden. Hierbei werden Empfangssignale breitstrahlender Radarantennen algorithmisch verarbeitet. As an alternative to directional radar antennas, with which the object scene practically line by line so-called synthetic aperture methods can also be used become. In this case, reception signals from wide-range radar antennas become algorithmic processed.
Wegen der speziellen Messbedingungen im Backofen (Reflexionen an den Metallwänden und sehr kleiner Reflexionsraum) kann davon ausgegangen werden, dass berührungslose Messungen bei nur einer festen Frequenz in aller Regel wenig praktikabel sind, da mit einem monofrequenten Radar keinerlei Auflösung in Tiefenrichtung realisierbar ist.Because of the special measuring conditions in the oven (reflections on the metal walls and very small reflection space) can be assumed to be non-contact Measurements at only one fixed frequency are generally not practicable, since with no resolution in the depth direction can be realized with a monofrequency radar.
Durch Versuche hat sich herausgestellt, dass die Messung mit einem Signal einer bevorzugten Sweep-Bandbreite von 8,5 GHz im Frequenzbereich von 15 bis 80 GHz, vorzugsweise von 18 bis 26,5 GHz erfolgt. Die für die vorliegende Anwendung notwendige Auflösung lässt sich aus den geometrischen Randbedingungen, wie z. B. dem Abstand der Einschübe, dem minimalen Abstand von Gargut oder Gargefäß zu den Radarantennen sowie aus der minimalen Höhe des Backgutes (falls Backgut und Backgutablage von einer Radarantenne zugleich erfasst werden) ableiten. Will man etwa eine für die Anwendung günstige Auflösung von ca. 4 cm erreichen, ist hierzu eine Sweep-Bandbreite von ca. 8 GHz notwendig.Experiments have shown that the measurement with a signal of a preferred sweep bandwidth of 8.5 GHz in the frequency range from 15 to 80 GHz, preferably from 18 to 26.5 GHz. The one for the present application necessary resolution can be determined from the geometric boundary conditions, such as B. the Distance between the inserts, the minimum distance from the food or cooking pan to the Radar antennas and from the minimum height of the baked goods (if baked goods and Derive the baked goods from a radar antenna). Do you want to achieve a resolution of approx. 4 cm that is favorable for the application is one Sweep bandwidth of approx. 8 GHz necessary.
Diese außerordentlich große Brandbreite stellt hohe Anforderungen an die verwendete Hardware. Darüber hinaus wird hierdurch die mögliche Messfrequenz weitgehend festgelegt. Die relative Bandbreite (d. h. die Bandbreite durch Mittenfrequenz) einer Radarantenne ist in aller Regel begrenzt und kann 10 bis 30% übersteigen. Messfrequenzen unterhalb 24 GHz sind daher für die vorliegende Anwendung wenig geeignet. Mit zunehmender Frequenz erhöhen sich jedoch die Kosten und verschlechtert sich die Verfügbarkeit der Hochfrequenzkomponenten, so dass Frequenzen über 80 GHz zur Zeit ebenfalls nicht praktikabel sind. Das Frequenzband zwischen 15 GHz und 80 GHz erscheint daher für die gegebene Applikation am besten geeignet.This extraordinarily large fire range places high demands on the used one Hardware. In addition, the possible measurement frequency is largely as a result established. The relative bandwidth (i.e. the bandwidth by center frequency) of one Radar antenna is usually limited and can exceed 10 to 30%. Measuring frequencies below 24 GHz are therefore little for the present application suitable. However, with increasing frequency, costs increase and deteriorate the availability of high-frequency components, so that frequencies above 80 GHz are also currently not practicable. The frequency band between 15 GHz and 80 GHz therefore seems most suitable for the given application.
Eine Typisierung des verwendeten Gargefäßes ist nur mit sehr großem Aufwand möglich. Es müssten viele Radarantennen im Backraum verteilt und deren Signale entsprechend verarbeitet und/oder synthetische Aperturverfahren angewendet werden.A typing of the cooking vessel used is only possible with great effort. Many radar antennas would have to be distributed in the baking chamber and their signals accordingly processed and / or synthetic aperture methods are used.
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