DE102013207604B4

DE102013207604B4 - level gauge

Info

Publication number: DE102013207604B4
Application number: DE102013207604.5A
Authority: DE
Inventors: Vincent Pichot
Original assignee: Krohne SAS
Current assignee: Krohne SAS
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2023-04-06
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: DE102013207604A1

Abstract

Nach dem Radar-Prinzip arbeitendes Füllstandmessgerät (1), mit mindestens zwei elektrischen Leitern (2) zum Führen von elektromagnetischen Signalen, wobei die zwei elektrischen Leiter (2) jeweils an einem Ende (3) mit einem Anschluss (4) verbunden sind, wobei die zwei elektrischen Leiter (2) jeweils ein freies Ende (5) aufweisen,wobei die zwei elektrischen Leiter (2) über mindestens ein Anpassungselement (7) zur Impedanzanpassung miteinander verbunden sind, wobei das Anpassungselement (7) mindestens eine Leiterplatte (11) aufweist, wobei auf der Leiterplatte (11) mindestens ein Widerstandselement (12) vorgesehen ist und wobei das Widerstandselement (12) elektrisch leitend mit den zwei elektrischen Leitern (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassungselement (7) über mindestens ein Ausdehnungselement (15) mit einem der zwei Leiter (2) mechanisch verbunden ist, wobei das Ausdehnungselement derartig ausgestaltet ist, dass es die mit den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ggf. verbundenen relativen Bewegungen aufnimmt.Level measuring device (1) operating according to the radar principle, having at least two electrical conductors (2) for conducting electromagnetic signals, the two electrical conductors (2) each being connected to a connection (4) at one end (3), wherein the two electrical conductors (2) each have a free end (5), the two electrical conductors (2) being connected to one another via at least one matching element (7) for impedance matching, the matching element (7) having at least one printed circuit board (11). , wherein at least one resistance element (12) is provided on the printed circuit board (11) and wherein the resistance element (12) is electrically conductively connected to the two electrical conductors (2), characterized in that the adaptation element (7) has at least one expansion element ( 15) is mechanically connected to one of the two conductors (2), the expansion element being designed in such a way that it absorbs the relative movements that may be associated with the different coefficients of thermal expansion.

Description

Die Erfindung betrifft ein nach dem Radar-Prinzip arbeitendes Füllstandmessgerät mit mindestens zwei elektrischen Leitern zum Führen von elektromagnetischen Signalen. Dabei sind die zwei elektrischen Leiter jeweils an einem Ende mit einem Anschluss verbunden und weisen jeweils ein freies Ende auf. Weiterhin sind die zwei elektrischen Leiter über mindestens ein Anpassungselement zur Impedanzanpassung miteinander verbunden sind.The invention relates to a fill level measuring device that works according to the radar principle and has at least two electrical conductors for carrying electromagnetic signals. The two electrical conductors are each connected to a connection at one end and each have a free end. Furthermore, the two electrical conductors are connected to one another via at least one matching element for impedance matching.

Bei einem Füllstandmessgerät, das nach dem Radar-Prinzip arbeitet und bei dem eine elektrische Leiteranordnung, die beispielsweise aus zwei elektrischen Leitern besteht, vorhanden ist, werden elektromagnetische Signale entlang der Leiteranordnung - bzw. insbesondere entlang mindestens einem der zwei Leiter - in Richtung der Oberfläche eines Mediums, dessen Füllstand ermittelt werden soll, ausgesandt. Die elektrischen Leiter reichen im Allgemeinen in das Medium, bei dem es sich um eine Flüssigkeit oder um ein Schüttgut usw. handeln kann, hinein bzw. werden von dem Medium teilweise bedeckt. Treffen die ausgesandten Signale auf die Oberfläche des Mediums, so werden sie dort teilweise reflektiert. Aus der Laufzeit zwischen dem Aussenden der elektromagnetischen Signale und dem Empfang der reflektierten Signale lässt sich dann der Füllstand des Mediums ermitteln.In a level measuring device that works according to the radar principle and in which there is an electrical conductor arrangement that consists, for example, of two electrical conductors, electromagnetic signals are emitted along the conductor arrangement—or in particular along at least one of the two conductors—in the direction of the surface of a medium whose fill level is to be determined. The electrical conductors generally extend into or are partially covered by the medium, which may be liquid, bulk solid, etc. If the emitted signals hit the surface of the medium, they are partially reflected there. The filling level of the medium can then be determined from the transit time between the transmission of the electromagnetic signals and the reception of the reflected signals.

Die Füllstandbestimmung mittels an Leitern geführten Signalen beruht dabei auf dem sogenannten TDR-Messprinzip (Time Domain Reflectometry). Der große Vorteil des Führens der Mikrowellensignale besteht darin, dass sich ändernde Umgebungsbedingungen, wie ein steigender oder ein fallender Umgebungsdruck oder eine steigende oder eine fallende Temperatur, die Messgenauigkeit des TDR-Füllstandmessgeräts nicht beeinträchtigen und dass zudem die Laufzeit des Signals unabhängig von der Dielektrizitätszahl des Mediums ist.The level determination using signals carried on conductors is based on the so-called TDR measuring principle (Time Domain Reflectometry). The great advantage of conducting the microwave signals is that changing environmental conditions, such as increasing or decreasing ambient pressure or increasing or decreasing temperature, do not affect the measurement accuracy of the TDR level meter and that the propagation time of the signal is independent of the dielectric constant of the medium is.

Die Signale sind zumeist extrem kurze elektrische Impulse. Die Leiter sind oft als Seile oder Stäbe ausgeführt. Die Leiteranordnungen bestehen teilweise aus einem Einfachleiter oder auch aus einem Doppelleiter, der beispielsweise aus zwei parallel zueinander verlaufenden Leitern oder als Koaxialleitung ausgebildet ist. Im Folgenden wird insbesondere eine Ausgestaltung betrachtet, bei der die Leiteranordnung aus wenigstens zwei elektrischen Leitern besteht.The signals are mostly extremely short electrical impulses. The conductors are often designed as ropes or rods. Some of the conductor arrangements consist of a single conductor or also of a double conductor, which is formed, for example, from two conductors running parallel to one another or as a coaxial line. An embodiment in which the conductor arrangement consists of at least two electrical conductors is considered in particular below.

Die Leiter der Leiteranordnung verfügen über ein Ende, mit dem sie an einem Anschluss befestigt sind. Von diesem Anschluss oder Flansch hängen sie Leiter auch zumeist in den Behälter herab, in dem sich das zu vermessende Medium befindet. Über diesen Anschluss ist zudem meist eine Elektronik verbunden, die die zu übertragenden Signale erzeugt und die die reflektierten Signale empfängt und auswertet. Das andere Ende der Leiter, das mit dem Medium in Kontakt kommt, ist meist als freies Ende ausgestaltet, wobei dieses Ende auch am Behälterboden fixiert sein kann.The conductors of the conductor assembly have one end attached to a terminal. From this connection or flange, the ladder usually hangs down into the container in which the medium to be measured is located. In addition, electronics that generate the signals to be transmitted and that receive and evaluate the reflected signals are usually connected via this connection. The other end of the ladder, which comes into contact with the medium, is usually designed as a free end, and this end can also be fixed to the bottom of the container.

Bei den beschriebenen Füllstandmessgeräten existieren sogenannte „Totzonen“, die Füllstandbereiche des Mediums beschreiben, in denen eine Messung nicht oder nur mit großer Ungenauigkeit möglich ist. Die Ursache für die „Totzonen“ liegt in Impedanzsprüngen der für die Leitung der Signale verwenden Leiteranordnung, die sich durch die mechanische Konstruktion oder durch geometrische Gegebenheiten einstellen.In the level measuring devices described, there are so-called “dead zones”, which describe the level ranges of the medium in which a measurement is not possible or only possible with great inaccuracy. The reason for the "dead zones" lies in impedance jumps in the conductor arrangement used for conducting the signals, which are set by the mechanical construction or by geometric conditions.

Eine „obere Totzone“ liegt in dem Bereich, in dem die Leiteranordnung in den Behälter hineingeführt ist. Dieser Übergang bzw. der damit verbundene Anschluss ist häufig als Flansch ausgeführt.An "upper dead zone" is the area where the conductor assembly enters the vessel. This transition and the associated connection is often designed as a flange.

Eine „untere Totzone“ findet sich am unteren, freien Ende der Leiteranordnung, also in dem Bereich, der dem Boden des Behälters am nächsten ist.A "lower dead zone" is found at the lower, free end of the ladder assembly, that is, in the area closest to the bottom of the vessel.

In diesen „Totzonen“ kommt es zu relativ starken Reflektionen der elektromagnetischen Signale, die ein an der Oberfläche des Mediums, das sich auf der Höhe einer Totzone befindet, reflektiertes Signal deutlich überlagern würden.In these "dead zones" there are relatively strong reflections of the electromagnetic signals, which would clearly superimpose a signal reflected on the surface of the medium that is at the height of a dead zone.

Um der Problematik der oberen Totzone zu begegnen, ist es teilweise vorgesehen, dass die Leiteranordnung aus zwei Leitern besteht, wobei ein Leiter den anderen Leiter koaxial umgibt. Solche Koaxialleiter haben den Vorteil einer über ihren geometrischen Verlauf gleichbleibenden Impedanz. Zudem lassen sich solche Leiter auch im Allgemeinen leicht an die Impedanz der der Leiteranordnung nachgeschalteten Elektronik anpassen, die häufig bei 50 Ohm liegt. In order to counteract the problem of the upper dead zone, it is partly provided that the conductor arrangement consists of two conductors, one conductor coaxially surrounding the other conductor. Such coaxial conductors have the advantage of an impedance that remains constant over their geometric course. In addition, such conductors can also generally be easily adapted to the impedance of the electronics connected downstream of the conductor arrangement, which is often around 50 ohms.

Am unteren freien Ende der Leiter zur Signalübertragung besteht jedoch weiterhin das Problem der unteren Totzone. Hierfür ist es insbesondere bei Test- oder Laboranwendungen bekannt, die zwei Leiter durch einen Widerstand als Anpassungselement für eine Impedanzanpassung der beiden Leiter miteinander zu verbinden.However, at the lower free end of the signal transmission conductors, the problem of the lower dead zone still exists. For this purpose it is known, particularly in test or laboratory applications, to connect the two conductors to one another by means of a resistor as a matching element for impedance matching of the two conductors.

Für die Anwendung in der Prozessautomatisierung hat es sich jedoch gezeigt, dass solche elektrischen Widerstände den harschen Umgebungsbedingungen und auch dem ständigen direkten Kontakt mit dem Medium nur schlecht standhalten können.For use in process automation, however, it has been shown that such electrical resistances can only poorly withstand the harsh environmental conditions and constant direct contact with the medium.

Aus der Druckschrift DE 100 43 38 A1 ist ein Füllstandmessgerät mit einem Wellenleiter, der als Zweidraht- oder Koaxialsonde ausgestaltet ist und der an einem Ende an eine Sende- und Empfangseinrichtung gekoppelt ist, bekannt. Zur Impedanzanpassung zwischen den beiden Leitungsenden des Wellenleiters ist ein auf einer kleinen Platine aufgelöteter SMD-Widerstand am in das Füllgut eingetauchten Ende zwischen zwei Sondenenden vorgesehen.
Das Sondenende wird dabei zum Schutz mit einer isolierenden Vergussmasse verfüllt.From the pamphlet DE 100 43 38 A1 a fill level measuring device with a waveguide, which is designed as a two-wire or coaxial probe and which is coupled at one end to a transmitting and receiving device, is known. For impedance matching between the two line ends of the waveguide, an SMD resistor soldered onto a small circuit board is provided at the end immersed in the medium between two probe ends.
The end of the probe is filled with an insulating casting compound for protection.

Die Druckschrift US 5 726 578 A zeigt ebenfalls vergossene Leiterplatinen zur elektrischen Kontaktierung.The pamphlet U.S. 5,726,578 A also shows encapsulated printed circuit boards for electrical contacting.

Die Patentschrift DE 103 56 525 B4 offenbart eine Vorrichtung zum Messen der Kraftstoffmenge eines Fahrzeuges unter Verwendung von Übertragungsleitungen für elektromagnetische Signale. Dabei wird eine Messeinheit zum Messen der Amplitude einer Reflexionswelle verwendet. Die Amplitude der Reflexionswelle variiert in Abhängigkeit von der Tiefe des Kraftstoffes in dem Kraftstofftank. In einer Ausgestaltung sind die Übertragungsleitungen und ein Lastwiderstand der Messeinheit mit einem Nichtleiter versiegelt oder abgedichtet.The patent specification DE 103 56 525 B4 discloses an apparatus for measuring the fuel quantity of a vehicle using electromagnetic signal transmission lines. At this time, a measuring unit for measuring the amplitude of a reflection wave is used. The amplitude of the reflection wave varies depending on the depth of fuel in the fuel tank. In one embodiment, the transmission lines and a load resistor of the measurement unit are sealed or sealed with an insulator.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2005 049 278 A1 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zur Messung von Füllständen in einem Kraftstoffbehälter. Diese arbeitet auch nach dem Prinzip der Reflexion von Radarsignalen, wobei die Signale durch einen Wellenleiter, der als metallischer, koaxialer Hohlleiter ausgebildet ist, übertragen werden. In einer Ausgestaltung wird das Radarsignal über einen Draht bis zu einem Schwimmer geleitet und über einen weiteren Draht wieder zur Sende- und Empfangseinheit zurückgeleitet.The disclosure document DE 10 2005 049 278 A1 also describes a device for measuring filling levels in a fuel tank. This also works according to the principle of reflecting radar signals, with the signals being transmitted through a waveguide which is designed as a metallic, coaxial hollow conductor. In one embodiment, the radar signal is routed via a wire to a float and is routed back to the transmitting and receiving unit via another wire.

Die Offenlegungsschrift DE 100 58 026 A1 beschreibt eine Füllstandsmesseinrichtung mit einer Durchführung für ein elektrisches Hochfrequenzsignal. Dabei wird mit mindestens einem Leitelement an einer Einleitstelle ein elektrisches Hochfrequenzsignal an eine Sonde übertragen. Bei der Messeinrichtung werden ebenfalls die Impedanz der Durchführung und die Impedanz der sich an die Öffnung der Durchführung anschließenden Sonde an der Öffnung aneinander angeglichen. Dies geschieht durch eine passende Auswahl einzelner Baumaterialien, wie zum Beispiel einen diskreten Widerstand. Bei der Messeinrichtung ist der verwendete Messwiderstand in einer Ausgestaltung zum Schutz vor Einflüssen der Behälteratmosphäre in eine Schutzschicht eingegossen,The disclosure document DE 100 58 026 A1 describes a fill level measuring device with a feedthrough for an electrical high-frequency signal. In this case, an electrical high-frequency signal is transmitted to a probe with at least one guide element at a point of introduction. In the case of the measuring device, the impedance of the bushing and the impedance of the probe adjoining the opening of the bushing are also matched to one another at the opening. This is done through a suitable selection of individual building materials, such as a discrete resistor. In the case of the measuring device, the measuring resistor used is cast in a protective layer in one embodiment to protect against the influences of the container atmosphere,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein TDR-Füllstandmessgerät vorzuschlagen, das in rauen Prozessbedingungen einsetzbar ist und das über eine verminderte untere Totzone verfügt.The invention is therefore based on the object of proposing a TDR level measuring device that can be used under harsh process conditions and that has a reduced lower dead zone.

Das erfindungsgemäße Füllstandmessgerät, bei dem die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassungselement mindestens eine Leiterplatte aufweist und dass auf der Leiterplatte mindestens ein Widerstandselement vorgesehen ist, wobei das Widerstandselement elektrisch leitend mit den zwei elektrischen Leitern verbunden ist. Die elektrische leitende Verbindung zwischen dem mindestens einen Widerstandselement und den zwei elektrischen Leitungen erfolgt dabei je nach Ausgestaltung mittelbar oder unmittelbar. Das Widerstandselement oder ggf. die Widerstandselemente sind dabei insbesondere auf der Leiterplatte festgelötet. Alternativ wird wenigstens ein Teil des Widerstandselements durch eine Streifenleitung realisiert.The level measuring device according to the invention, in which the previously derived and indicated object is achieved, is first and foremost characterized in that the adaptation element has at least one printed circuit board and that at least one resistance element is provided on the printed circuit board, the resistance element being electrically conductive with the two electrical ladders connected. The electrically conductive connection between the at least one resistance element and the two electrical lines takes place directly or indirectly, depending on the configuration. The resistance element or possibly the resistance elements are in particular soldered to the printed circuit board. Alternatively, at least part of the resistance element is realized by a strip line.

Beim erfindungsgemäßen TDR-Füllstandmessgerät erfahren die zwei Leiter der Leiteranordnung zum Führen der elektromagnetischen Signale eine Impedanzanpassung durch ein elektrisches Widerstandselement, das auf einer Leiterplatte angeordnet ist. Durch diese Fixierung und Stabilisierung durch die Leiterplatte wird die Widerstandskraft gegenüber den rauen Umgebungsbedingungen erhöht.In the case of the TDR fill level measuring device according to the invention, the two conductors of the conductor arrangement for carrying the electromagnetic signals undergo impedance matching by an electrical resistance element which is arranged on a printed circuit board. This fixation and stabilization by the printed circuit board increases resistance to the harsh environmental conditions.

Die elektromagnetischen Signale werden dabei üblicherweise nur auf einen der zwei Leiter gegeben und dadurch in Richtung des Mediums geführt. Durch den Widerstand des Anpassungselements am unteren freien Ende der zwei Leiter werden die Impedanzen aneinander angepasst und es ereignet sich keine Reflexion in Folge eines Impedanzsprungs innerhalb der Leiteranordnung.The electromagnetic signals are usually only given to one of the two conductors and thus guided in the direction of the medium. The impedances are matched to one another by the resistance of the matching element at the lower free end of the two conductors and no reflection occurs as a result of an impedance jump within the conductor arrangement.

Befindet sich daher die Oberfläche des Mediums in der Nähe des unteren Endes der zweileitrigen Leiteranordnung des erfindungsgemäßen Füllstandmessgeräts, so wird ein dort an der Mediumsoberfläche reflektiertes Signal nicht von einem durch die endende Leiteranordnung verursachten Reflexionssignal überlagert.Therefore, if the surface of the medium is near the lower end of the two-wire conductor arrangement of the fill level measuring device according to the invention, a signal reflected there at the medium surface is not superimposed by a reflection signal caused by the ending conductor arrangement.

Das Anpassungselement zeichnet sich vorzugsweise durch eine große Bandbreite aus, da bestehende TDR-Füllstandmessgeräte oft Signal-Bandbreiten über mehrere Hundert Megahertz bis mehrere Gigahertz aufweisen.The matching element is preferably characterized by a large bandwidth, since existing TDR level measuring devices often have signal bandwidths of several hundred megahertz to several gigahertz.

Auf der Leiterplatte sind in einer Ausgestaltung noch weitere Bauteile und Elemente vorgesehen.In one embodiment, further components and elements are provided on the printed circuit board.

Die Leiterplatte erlaubt es insbesondere, einen Schutz gegenüber abrasiven und aggressiven Medien und Umgebungsbedingungen zu realisieren.In particular, the printed circuit board allows protection against abrasive and aggressive media and environmental conditions.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das Anpassungselement im Bereich der freien Enden der zwei Leiter angeordnet, so dass das Anpassungselement gleichsam den unteren Abschluss der aus den mindestens zwei Leitern bestehenden Leiteranordnung darstellt.According to one embodiment, the adjustment element is arranged in the area of the free ends of the two conductors, so that the adjustment element represents the lower termination of the conductor arrangement consisting of the at least two conductors.

Das Anpassungselement ist gemäß einer Ausgestaltung zumindest teilweise mit mindestens einem der zwei Leiter verlötet. Durch das Löten wird die mechanische Fixierung und teilweise auch die elektrische Kontaktierung erzeugt. According to one embodiment, the matching element is at least partially soldered to at least one of the two conductors. Soldering creates the mechanical fixation and in some cases also the electrical contact.

In einer Ausgestaltung ist das Anpassungselement - bzw. insbesondere die Leiterplatte - mit beiden Leitern verlötet. Diese Ausgestaltung kann jedoch ggf. nachteilig sein, wenn die Bauteile des Messgeräts Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.In one embodiment, the adjustment element - or in particular the printed circuit board - is soldered to both conductors. However, this configuration can possibly be disadvantageous if the components of the measuring device have materials with different thermal expansion coefficients.

Daher ist erfindungsgemäß das Anpassungselement über mindestens ein Ausdehnungselement mit einem der zwei Leiter mechanisch verbunden. Das Ausdehnungselement ist dabei derartig ausgestaltet, dass es die mit den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ggf. verbundenen relativen Bewegungen aufnimmt.Therefore, according to the invention, the matching element is mechanically connected to one of the two conductors via at least one expansion element. The expansion element is designed in such a way that it absorbs the relative movements that may be associated with the different coefficients of thermal expansion.

Für eine symmetrische Ausprägung sind in einer ergänzenden Ausgestaltung mehrere Ausdehnungselemente vorgesehen.In an additional embodiment, several expansion elements are provided for a symmetrical design.

Als Ausdehnungselement, das gleichzeitig der mechanischen Befestigung dient, ist in einer Ausgestaltung eine Klammer vorgesehen, in der die Leiterplatte des Anpassungselements teilweise hängt.In one embodiment, a clamp is provided as the expansion element, which at the same time serves for mechanical attachment, in which the printed circuit board of the adaptation element partially hangs.

Vorzugsweise wird über das Ausdehnungselement auch eine elektrische Kontaktierung realisiert, wobei dies für die vorgenannte Ausgestaltung dadurch ermöglicht wird, dass das Ausdehnungselement zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist.Electrical contacting is preferably also implemented via the expansion element, this being made possible for the aforementioned configuration by the fact that the expansion element is at least partially electrically conductive.

Alternativ besteht mindestens ein Anpassungselement zumindest teilweise aus einer Feder, die das Anpassungselement gegen die zwei Leiter verspannt.Alternatively, at least one matching element consists, at least in part, of a spring that braces the matching element against the two conductors.

Um einen Schutz vor den Umgebungsbedingungen zu erzeugen, ist in einer Ausgestaltung das Anpassungselement zumindest teilweise von einem Lack bedeckt, der einen Schutz gegenüber chemischen und mechanischen Einwirkungen darstellt.In order to provide protection from the environmental conditions, in one embodiment the adaptation element is at least partially covered by a lacquer that provides protection from chemical and mechanical effects.

In einer Ausgestaltung weist die Leiterplatte mindestens eine durchgehende Aussparung auf. In einer weiteren Ausgestaltung sind mehrere Aussparungen vorgesehen, die vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind.In one configuration, the printed circuit board has at least one continuous recess. In a further embodiment, several recesses are provided, which are preferably arranged symmetrically to one another.

Die Form der Leiterplatte wird in einer Ausgestaltung weiterhin präzisiert. Dabei verfügt die Leiterplatte über eine zumindest teilweise im Wesentlichen kreisförmige Außenberandung und über eine zumindest teilweise im Wesentlichen kreisförmige Innenaussparung.The shape of the printed circuit board is further specified in one embodiment. The printed circuit board has an at least partially essentially circular outer edge and an at least partially essentially circular inner recess.

Diese derartig ausgestaltete Leiterplatte ist insbesondere für die Leiteranordnung gemäß der folgenden Ausgestaltung vorteilhaft.This printed circuit board configured in this way is particularly advantageous for the conductor arrangement according to the following configuration.

Dabei ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass einer der zwei Leiter den anderen Leiter koaxial umgibt. Einer der zwei Leiter gleicht daher einem Hohlleiter bzw. einer zylindrisch ausgestalteten Hülse, in der der andere Leiter mittig angeordnet ist. In einer Variante verfügt der zylindrische und den anderen Leiter in seinem Innenraum aufnehmende Leiter über einen kreisförmigen Querschnitt.In one embodiment, one of the two conductors coaxially surrounds the other conductor. One of the two conductors therefore resembles a hollow conductor or a cylindrical sleeve in which the other conductor is arranged centrally. In one variant, the cylindrical conductor and the conductor that accommodates the other conductor in its interior space have a circular cross-section.

Eine weitere - insbesondere mit der koaxialen Anordnung der zwei Leiter verbundene - Ausgestaltung beinhaltet, dass zwischen den zwei Leitern ein Hohlraum gebildet ist. Befindet sich ein Leiter in dem anderen Leiter, so sind beide voneinander beabstandet, wodurch sich der Hohlraum ergibt. Dieser Hohlraum ist in einer Variante leer und in einer alternativen Ausgestaltung mit einem Füllmaterial gefüllt.A further refinement—particularly associated with the coaxial arrangement of the two conductors—contains that a hollow space is formed between the two conductors. When one conductor is inside the other conductor, the two are spaced apart, resulting in the cavity. In one variant, this cavity is empty and in an alternative embodiment it is filled with a filling material.

Insbesondere für den Fall, dass der Hohlraum leer ist, ist in einer Variante mindestens einer der zwei Leiter derartig ausgestaltet, dass das Medium in den Hohlraum eintreten und ihn auch wieder verlassen kann. Hierfür verfügt mindestens einer der zwei Leiter über mindestens eine durchgehende Aussparung.Particularly in the event that the cavity is empty, in one variant at least one of the two conductors is designed in such a way that the medium can enter the cavity and also leave it again. For this purpose, at least one of the two conductors has at least one continuous recess.

Mit dieser Ausgestaltung ist vorzugsweise auch die oben genannte Ausgestaltung verbunden, gemäß der die Leiterplatte des Anpassungselements mit mindestens einer Aussparung versehen ist, durch die das Medium ebenfalls in den Hohlraum gelangen und ihn auch wieder verlassen kann. Die beiden Ausgestaltungen zusammen ermöglichen ein Durchströmen des Hohlraums durch das Medium.This configuration is preferably also associated with the above-mentioned configuration, according to which the printed circuit board of the adaptation element is provided with at least one cutout, through which the medium can also enter the cavity and also leave it again. The two configurations together allow the medium to flow through the cavity.

Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Füllstandmessgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

1 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Füllstandmessgerätes und
2 einen weiteren Schnitt durch das schematisch dargestellte Messgerät der 1.

In detail, there are a number of possibilities for embodying and further developing the filling level measuring device according to the invention. For this purpose, reference is made on the one hand to the patent claims subordinate to patent claim 1 and on the other hand to the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show in the drawing

1 a section through a schematic representation of a fill level measuring device according to the invention and
2 another section through the measuring device shown schematically 1 .

Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Füllstandmessgeräts 1, das die Füllstandmessung erlaubt, indem die Laufzeit von elektromagnetischen Signalen ausgewertet wird, die sich entlang einer Leiteranordnung ausbreiten. Die Leiteranordnung wird hier durch zwei elektrische Leiter 2 gebildet, von denen ein Leiter den anderen koaxial umgibt.The 1 shows a longitudinal section through a schematic representation of a fill level measuring device 1 according to the invention, which allows the fill level to be measured by evaluating the propagation time of electromagnetic signals that propagate along a conductor arrangement. The conductor arrangement is formed here by two electrical conductors 2, of which one conductor coaxially surrounds the other.

Die zwei elektrischen Leiter 2 sind mit einem Ende 3 an einem Anschluss 4 befestigt, von dem sie im eingebauten Zustand auch beispielsweise in einen Behälter mit dem Medium, dessen Füllstand zu bestimmen ist, herabhängen. Das andere Ende der zwei elektrischen Leiter 2 ist jeweils als freies Ende 5 ausgestaltet.One end 3 of the two electrical conductors 2 is attached to a connection 4, from which, when installed, they also hang down, for example, in a container with the medium whose fill level is to be determined. The other end of the two electrical conductors 2 is designed as a free end 5 in each case.

Auf der von den zwei Leitern 2 abgewandten Seite des Anschlusses 4 ist eine Elektronik 6 vorgesehen, in der die elektromagnetischen Signale erzeugt und von der die reflektierten Signale empfangen und ausgewertet werden.On the side of the connection 4 facing away from the two conductors 2, electronics 6 are provided, in which the electromagnetic signals are generated and by which the reflected signals are received and evaluated.

Die Reflexion der elektromagnetischen Signale erfolgt in den Bereichen, die sich durch einen Impedanzsprung auszeichnen, wie er beispielsweise durch die Oberfläche des - hier nicht dargestellten - Mediums gegeben ist.The electromagnetic signals are reflected in the areas that are characterized by a jump in impedance, as is the case, for example, through the surface of the medium—not shown here.

Weitere Impedanzsprünge finden sich jedoch am oberen 3 und am unteren Ende 5 der Leiteranordnung durch den Übergang vom Anschluss 4 zur Leiteranordnung bzw. von der Leiteranordnung zum freien Raum.However, further jumps in impedance can be found at the upper end 3 and at the lower end 5 of the conductor arrangement due to the transition from connection 4 to the conductor arrangement or from the conductor arrangement to free space.

Die durch den Aufbau bedingten Reflektionssignale sind in der Regel sehr groß, so dass sich für die Bestimmung des Füllstands des Mediums die sogenannten „Totzonen“ ergeben, innerhalb derer der Füllstand nicht oder nur mit sehr großer Unsicherheit bestimmbar ist.The reflection signals caused by the structure are usually very large, so that the so-called "dead zones" arise for determining the level of the medium, within which the level cannot be determined or can only be determined with great uncertainty.

Der Aufbau mit zwei elektrischen Leitern 2, die sich koaxial umgeben, erlaubt die Impedanzanpassung im Bereich des Anschlusses 4.The structure with two electrical conductors 2, which surround each other coaxially, allows impedance matching in the area of connection 4.

Für die Impedanzanpassung am freien Ende 5 ist das Anpassungselement 7 vorgesehen, das mindestens ein elektrisches Widerstandselement aufweist, durch das die beiden elektrischen Leiter 2 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Ein beispielhafter Aufbau des Anpassungselements 7 ist in der 2 dargestellt.For the impedance matching at the free end 5, the matching element 7 is provided, which has at least one electrical resistance element, through which the two electrical conductors 2 are electrically conductively connected to one another. An exemplary structure of the adjustment element 7 is in FIG 2 shown.

Um das Anpassungselement 7 vor dem - hier nicht dargestellten - Medium und allgemein vor den Prozessbedingungen zu schützen, ist auf der dem Prozess zugewandten Seite des Anpassungselements 7 in der in der 1 gezeigten Variante eine Lackschicht 8 vorgesehen.In order to protect the adjustment element 7 from the - not shown here - medium and generally from the process conditions, is on the side of the adjustment element 7 facing the process in the in the 1 variant shown a lacquer layer 8 is provided.

Der eine elektrische Leiter umgibt den anderen elektrischen Leiter koaxial in der Art eines Hohlzylinders. Da der Innendurchmesser des einen und der Außendurchmesser des anderen elektrischen Leiters sich voneinander unterscheiden, ergibt sich ein Hohlraum 9, in den das - hier nicht dargestellte - Medium eindringen kann. Hierfür verfügt der hohlzylindrische äußere elektrische Leiter 2 über Aussparungen 10.One electrical conductor surrounds the other electrical conductor coaxially in the manner of a hollow cylinder. Since the inside diameter of one and the outside diameter of the other electrical conductor differ from one another, there is a cavity 9 into which the medium—not shown here—can penetrate. For this purpose, the hollow-cylindrical outer electrical conductor 2 has recesses 10.

Die 2 zeigt das Anpassungselement 7 in der Anordnung zwischen den zwei elektrischen Leiter 2, die sich koaxial umgeben. Tragender Bestandteil des Anpassungselements 7 ist die Leiterplatte - eine andere Bezeichnung ist Platine - 11, auf der sich hier zwei Widerstandselemente 12 zur Impedanzanpassung der zwei elektrischen Leiter 2 befinden. Die Widerstandselemente 12 sind dabei über einen die Leiterplatte 11 ringförmig umschließenden Lötkontakt 13, einen radial innen gelegenen elektrischen Leiter 14 und zwei Ausdehnungselemente 15 mit den zwei elektrischen Leitern 2 elektrisch leitend verbunden.The 2 shows the matching element 7 in the arrangement between the two electrical conductors 2 which surround each other coaxially. A supporting component of the matching element 7 is the circuit board--another name is circuit board--11, on which there are two resistance elements 12 for impedance matching of the two electrical conductors 2 here. The resistance elements 12 are electrically conductively connected to the two electrical conductors 2 via a soldering contact 13 surrounding the printed circuit board 11 in a ring shape, an electrical conductor 14 located radially on the inside, and two expansion elements 15 .

Der äußere Lötkontakt 13 dient insbesondere auch der mechanischen Fixierung des Anpassungselements 7 bzw. der Leiterplatte 11 an dem äußeren elektrischen Leiter 2.The outer soldering contact 13 also serves in particular to mechanically fix the adjustment element 7 or the printed circuit board 11 to the outer electrical conductor 2.

Die Ausdehnungselemente 15 sind als Klammern ausgestaltet, die die Leiterplatte 11 an dem inneren elektrischen Leiter 2 halten und aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit auch die elektrische Verbindung herstellen.The expansion elements 15 are designed as clamps that hold the printed circuit board 11 on the inner electrical conductor 2 and also produce the electrical connection due to their electrical conductivity.

Die Ausdehnungselemente 15 sind erforderlich, da die Leiterplatte 11 im Allgemeinen einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die zwei elektrischen Leiter 2. Aufgrund der voneinander abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten ist auch eine Lötverbindung der Leiterplatte 11 mit beiden elektrischen Leitern 2 nicht praktikabel bzw. wäre nur kurzlebig.The expansion elements 15 are required because the printed circuit board 11 generally has a different thermal expansion coefficient than the two electrical conductors 2. Due to the different thermal expansion coefficients, a soldered connection between the printed circuit board 11 and the two electrical conductors 2 is not practical or would only be short-lived.

In einer alternativen - nicht dargestellten - Ausgestaltung besteht wenigstens ein Ausdehnungselement 15 zumindest teilweise aus einer Feder.In an alternative embodiment (not shown), at least one expansion element 15 consists at least partially of a spring.

Damit das - nicht dargestellte - Medium in den in der 1 gezeigten Hohlraum zwischen den zwei elektrischen Leitern 2 eindringen kann, verfügt die Leiterplatte 11 über durchgehenden Aussparungen 16.So that the - not shown - medium in the 1 Cavity shown can penetrate between the two electrical conductors 2 has the printed circuit board 11 via continuous recesses 16.

Für die beiden zylindrisch ausgestalteten und mit einem kreisförmigen Querschnitt versehenen elektrischen Leiter 2 verfügt die Leiterplatte 11 über eine kreisförmige Außenberandung 17, die sich an den äußeren elektrischen Leiter 2 anlehnt, und über eine kreisförmige Innenaussparung, die den anderen elektrischen Leiter 2 in ihrer Mitte aufnimmt.For the two cylindrical electrical conductors 2 with a circular cross section, the printed circuit board 11 has a circular outer edge 17 that leans against the outer electrical conductor 2 and a circular inner recess that accommodates the other electrical conductor 2 in its center .

Claims

Level measuring device (1) operating according to the radar principle, having at least two electrical conductors (2) for conducting electromagnetic signals, the two electrical conductors (2) each being connected to a connection (4) at one end (3), wherein the two electrical conductors (2) each have a free end (5), the two electrical conductors (2) being connected to one another via at least one matching element (7) for impedance matching, the matching element (7) having at least one printed circuit board (11). , at least one resistance element (12) being provided on the printed circuit board (11) and the resistance element (12) being electrically conductively connected to the two electrical conductors (2), characterized in that the adaptation element (7) has at least one expansion element ( 15) is mechanically connected to one of the two conductors (2), the expansion element being designed in such a way that it absorbs the relative movements that may be associated with the different coefficients of thermal expansion.

Level gauge (1) after claim 1 , characterized in that the matching element (7) is arranged in the region of the free ends (5) of the two conductors (2).

Level gauge (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the matching element (7) is at least partially soldered to at least one of the two conductors (2).

Level gauge (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the adjustment element (7) is at least partially covered by a lacquer (8).

Level gauge (1) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the circuit board (11) has at least one continuous recess (16).

Level gauge (1) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the printed circuit board (11) has an at least partially essentially circular outer edge (17) and an at least partially essentially circular inner recess (18).

Level gauge (1) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that one of the two conductors (2) surrounds the other conductor (2) coaxially.

Level gauge (1) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that a cavity (9) is formed between the two conductors (2).

Level gauge (1) according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that at least one of the two conductors (2) has at least one continuous recess (10).