DE102014103378A1 - Measuring arrangement for determining and / or monitoring at least one measured variable of a medium - Google Patents
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Abstract
Beschrieben und dargestellt ist eine Messanordnung (1) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Messgröße eines Mediums (2). Dabei umschließt ein Behältnis (3) zur Aufnahme des Mediums (2) einen Behältnis-Innenraum (4) und weist eine Aussparung (5) auf. Ein Fensterelement (6) umschließt wiederum mit einer in der Aussparung (5) befindlichen imaginären Fläche (7) einen Mess-Innenraum (8), der außerhalb des Behältnis-Innenraums (4) liegt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messanordnung vorzuschlagen, die für die Anwendung von elektromagnetischer Strahlung bei der Messung die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und deren Vorteile vereint. Die Aufgabe wird bei der in Rede stehenden Messanordnung dadurch gelöst, dass das Fensterelement (6) elektromagnetische Strahlung führt und/oder transparent für elektromagnetische Strahlung ist.Described and illustrated is a measuring arrangement (1) for determining and / or monitoring a measured variable of a medium (2). In this case, a container (3) for receiving the medium (2) encloses a container interior (4) and has a recess (5). A window element (6) in turn encloses a measuring interior (8) which lies outside the container interior (4) with an imaginary surface (7) located in the recess (5). The invention has for its object to propose a measuring device that avoids the disadvantages of the prior art for the application of electromagnetic radiation during the measurement and combines their advantages. The object is achieved in the measurement arrangement in question in that the window element (6) performs electromagnetic radiation and / or is transparent to electromagnetic radiation.
Description
Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Messgröße eines Mediums. Dabei ist ein – insbesondere tankartig oder rohrartig ausgestaltetes – Behältnis zur zumindest teilweisen und/oder zumindest zeitweisen Aufnahme des Mediums vorhanden. Das Behältnis umschließt mindestens einen Behältnis-Innenraum und weist mindestens eine Aussparung auf. Weiterhin ist mindestens ein Fensterelement vorhanden, das derartig ausgestaltet und relativ zum Behältnis angeordnet ist, so dass das Fensterelement und eine in der Aussparung des Behältnisses befindliche imaginäre Fläche einen Mess-Innenraum umschließen, der außerhalb des Behältnis-Innenraums liegt. Bei der Messgröße handelt es sich beispielweise um den Füllstand, das Oberflächenprofil, den pH-Wert, die Temperatur, die Viskosität, den Massen- oder Volumendurchfluss des Mediums. The invention relates to a measuring arrangement for determining and / or monitoring at least one measured variable of a medium. In this case, there is a receptacle for the at least partial and / or at least temporary admission of the medium, in particular a tank-like or tubular design. The container encloses at least one container interior and has at least one recess. Furthermore, at least one window element is present, which is configured in such a way and arranged relative to the container, so that the window element and an imaginary surface located in the recess of the container enclose a measuring interior, which lies outside of the container interior. The measured variable is, for example, the fill level, the surface profile, the pH, the temperature, the viscosity, the mass flow or volume flow of the medium.
In der modernen Prozessautomatisierung werden Prozesse oder Medien durch Messgeräte oder allgemein Sensoren überwacht, indem Messgrößen ermittelt oder deren Änderung registriert wird. Bekannt sind Messungen von Füllständen, der Temperatur, des pH-Werts, des Sauerstoffgehalts oder des Volumen- bzw. Massedurchflusses. Die zu überwachenden Medien, bei denen es sich um Schüttgüter, Flüssigkeiten, allgemein Fluide, Gase oder unterschiedliche Mischungen handeln kann, befinden sich üblicherweise in Behältnissen. Solche z. B. rohrartigen oder tank- bzw. siloartigen Behältnisse nehmen die Medien dabei teilweise über längere Zeit oder nur temporär auf. Rohre als Behältnisse durchströmen beispielsweise fließfähige Medien, die daher auch nur zeitweise darin verweilen. In modern process automation, processes or media are monitored by measuring devices or sensors in general by determining measured variables or registering their changes. Measurements of fill levels, the temperature, the pH, the oxygen content or the volume or mass flow are known. The media to be monitored, which may be bulk materials, liquids, general fluids, gases or different mixtures, are usually in containers. Such z. B. tubular or tank or silo-like containers take the media partly for a long time or only temporarily. Tubes as containers flow through, for example, flowable media, which therefore remain only temporarily in it.
Die Messungen erfolgen teilweise dadurch, dass in Richtung des Mediums ein Signal abgestrahlt wird, dass das Signal mit dem Medium wechselwirkt und dass das wieder empfangene Signal ausgewertet wird, wobei sich über das Maß der Wechselwirkung eine Aussage über die Messgröße tätigen lässt. Dabei wird ggf. Reflexions- oder Transmissionseffekte ausgenutzt. The measurements are partly carried out by emitting a signal in the direction of the medium, that the signal interacts with the medium and that the signal received is evaluated, whereby a statement about the measured variable can be made about the extent of the interaction. If necessary, reflection or transmission effects are exploited.
So ist es beispielsweise bekannt, mit Mikrowellensignalen den Füllstand eines Mediums zu ermitteln (siehe z. B. die
Weiterhin lässt sich feststellen, dass es im Stand der Technik wenigstens zwei Varianten für eine Messanordnung gibt. Furthermore, it can be stated that there are at least two variants for a measuring arrangement in the prior art.
Zum einen gibt es für das jeweilige, der Messung der Messgröße dienende Messgerät eine bauliche Vorrichtung als Teil des Behältnisses. Dies ist beispielsweise gegeben bei den Taschen für die Ultraschall-Durchflussmessung gemäß der
Bei beiden Beispielen verfügt das Behältnis über wenigstens eine Aussparung – ein Loch – in der Wandung, die von einem metallischen Fensterelement – als Fenster für die Messung auf den Innenraum des Behältnisses – umgeben ist. Legt man in die Aussparung eine imaginäre Fläche, die gleichsam die Aussparung verschließen könnte, so wird von dieser imaginären Fläche und dem Fensterelement jeweils ein Mess-Innenraum umschlossen, der außerhalb des Innenraums des Behältnisses liegt und dabei an diesen angrenzt bzw. ihn erweitert. In both examples, the container has at least one recess - a hole - in the wall, which is surrounded by a metallic window element - as a window for the measurement on the interior of the container. If one places an imaginary surface in the recess, which could close the recess as it were, then a measuring interior is enclosed by this imaginary surface and the window element which lies outside the interior of the container and thereby adjoins or expands it.
Die Signale für die Messung werden dabei innerhalb der Mess-Innenräume erzeugt bzw. hinein eingekoppelt. Für die Füllstandsmessung gemäß der
Zum anderen zeigt die
Ein Vorteil von in Bezug auf Messungen abgeschlossene Behältnisse – also solche ohne Aussparung – liegt insbesondere darin, dass der eigentliche Prozess in sich abgeschlossen ist und das Medium nicht austreten oder sich an einer Stelle sammeln kann. Ist dagegen eine Aussparung mit einem den Abschluss des Behältnisses im Bereich der Aussparung darstellenden Fensterelement vorhanden, so bedeutet dies ggf. eine stabilere und robustere Messanordnung, die daher ggf. auch kleiner dimensioniert werden kann. Letzteres ist vor allem deshalb relevant, da einer Messanordnung in den meisten Anwendungsfällen nur ein begrenzter Außenraum zur Verfügung gestellt wird. Ist dabei jedoch wenigstens ein Teil des Messgeräts in dem Mess-Innenraum untergebracht, so birgt dies immer auch die Gefahr von Schmutznestern oder von Kondensierungspunkten bzw. ganzen Kondensierungsbereichen. One advantage of containers sealed with respect to measurements - ie those without a recess - lies in the fact that the actual process is self-contained and the medium can not escape or collect at one point. On the other hand, if there is a recess with a window element which represents the closure of the container in the region of the recess, then this possibly means a more stable and robust measuring arrangement, which therefore may possibly also be dimensioned smaller. The latter is particularly relevant because a measurement arrangement is provided in most cases only a limited outdoor space available. However, if at least part of the measuring device is accommodated in the measuring interior, this always entails the risk of dirt pockets or condensing points or entire condensation areas.
Eine Messanordnung zur Füllstandsmessung mittels elektromagnetischer Strahlung nach dem Radar-Prinzip mit einem Antennenkegel, der in den Behältnis-Innenraum hineinragt, zeigt beispielsweise die
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messanordnung zur Messung bzw. Überwachung von mindestens einer Messgröße eines zumindest zeitweise in einem Behältnis befindlichen Mediums vorzuschlagen, die insbesondere für die Anwendung von elektromagnetischer Strahlung bei der Messung die Nachteile des Standes der Technik möglichst vermeidet und möglichst deren Vorteile vereint. The invention is therefore based on the object of proposing a measuring arrangement for measuring or monitoring at least one measured variable of a medium at least temporarily located in a container, which avoids the disadvantages of the prior art as possible, and possibly possible for the application of electromagnetic radiation during the measurement whose advantages are united.
Die erfindungsgemäße Messanordnung, bei der die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Fensterelement zumindest abschnittsweise elektromagnetische Strahlung führt und/oder transparent für elektromagnetische Strahlung ist. The measuring arrangement according to the invention, in which the previously derived and indicated object is achieved, is initially and essentially characterized in that the window element at least partially performs electromagnetic radiation and / or is transparent to electromagnetic radiation.
Bei der erfindungsgemäßen Messanordnung ist das Behältnis speziell für die Messung ausgestaltet, indem es über eine Aussparung verfügt, an die das Fensterelement angrenzt. Dabei ist in einer Variante das Fensterelement unmittelbar mit der Wandung um die Aussparung herum verbunden und in einer alternativen Ausgestaltung ist das Fensterelement über ein Kopplungselement mittelbar im Bereich der Aussparung befestigt bzw. angeordnet. Dabei befindet sich in einer Ausgestaltung ein Gehäuse oder ein Gehäusebauteil zwischen dem Fensterelement und der die Aussparung umgebenden Wandung. In the measuring arrangement according to the invention, the container is designed specifically for the measurement in that it has a recess to which the window element adjoins. In this case, in one variant, the window element is directly connected to the wall around the recess and, in an alternative embodiment, the window element is fastened or arranged indirectly via a coupling element in the region of the recess. In one embodiment, a housing or a housing component is located between the window element and the wall surrounding the recess.
In einer Ausgestaltung besteht die Aussparung insbesondere aus einem Loch in der Wandung des Behältnisses. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Bereich um die Aussparung und damit auch um das Fensterelement herum frei von einem Stutzen, der einen Abstand zwischen der Wandung des Behältnisses um die Aussparung herum und dem Fensterelement fort vom Behältnis-Innenraum erzeugen würde. In one embodiment, the recess consists in particular of a hole in the wall of the container. In a further embodiment, the area around the recess and thus also around the window element is free of a nozzle which would create a distance between the wall of the container around the recess and the window element away from the container interior.
Durch das Fensterelement ergibt sich auch der zusätzliche Mess-Innenraum, der an den Behältnis-Innenraum angrenzt und diesen gleichsam nach außen hin ergänzt bzw. erweitert. The window element also results in the additional measuring interior, which adjoins the interior of the container and, as it were, supplements or expands it to the outside.
Die imaginäre Fläche stellt dabei den gedachten Abschluss des Innenraums des Behältnisses da, der im Bereich der Aussparung ohne die Aussparung bestehen würde. The imaginary surface represents the imaginary conclusion of the interior of the container, which would exist in the region of the recess without the recess.
Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Messanordnung gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich dadurch, dass das Fensterelement zumindest teilweise so ausgestaltet ist, dass es elektromagnetische Strahlung führen kann und/oder transparent dafür ist. So ist es beispielsweise möglich, Mikrowellenstrahlung durch das Fensterelement in den Mess-Innenraum einzubringen bzw. daraus zu empfangen. A special feature of the measuring arrangement according to the invention over the prior art results from the fact that the window element is at least partially designed so that it can carry electromagnetic radiation and / or is transparent to it. For example, it is possible to introduce microwave radiation through the window element into the measuring interior or to receive it.
Daher wird bei der erfindungsgemäßen Messanordnung ein zusätzlicher Innenraum für die Messung geschaffen und es ist gleichzeitig möglich, dass die eigentliche Messapparatur zumindest teilweise außerhalb dieses Mess-Innenraums verbleibt. Therefore, in the measuring arrangement according to the invention, an additional interior is created for the measurement and it is simultaneously possible for the actual measuring apparatus to remain at least partially outside this measuring interior.
Dadurch lässt sich auch das Risiko von sogenannten Schmutznestern um die Messanordnung herum im Prozess herabsetzen. This also reduces the risk of so-called dirt pockets around the measuring arrangement in the process.
In einer Ausgestaltung ist das Fensterelement im Wesentlichen frei von einem an dem Behältnis angebrachten Stutzen im Bereich der Aussparung befestigt. In one embodiment, the window element is fastened substantially free of a nozzle attached to the container in the region of the recess.
Ein Stutzen wäre dabei eine Art von Erhöhung des Fensterelements fort vom Behältnis selbst. A nozzle would be a kind of increase of the window element away from the container itself.
In einer Ausgestaltung ist das Fensterelement zumindest abschnittsweise für die Messung der Messgröße mittels ATR-Infrarotspektroskopie ausgestaltet. In one embodiment, the window element is designed at least in sections for the measurement of the measured variable by means of ATR infrared spectroscopy.
Bei der ATR-Infrarotspektroskopie (abgeleitet vom Englischen: attenuated total reflection) wird Strahlung in einem Lichtwellenleiter in Totalreflexion geführt. Dieser Lichtwellenleiter ist hier Teil des Fensterelements. Bei der Totalreflexion bilden sich dabei hinter der reflektierenden Grenzfläche evaneszente Wellen aus, die mit dem Medium in der Nähe der Oberfläche des Lichtwellenleiters wechselwirken. Dadurch wiederum wird die im Wellenleiter geführte Strahlung abgeschwächt, was umgekehrt auch wieder Rückschlüsse auf das Medium bzw. auf die jeweilige Messgröße zulässt. In ATR infrared spectroscopy (attenuated total reflection), radiation is guided in total reflection in an optical waveguide. This optical waveguide is part of the window element here. In the case of total reflection, evanescent waves form behind the reflective boundary surface and interact with the medium in the vicinity of the surface of the optical waveguide. In turn, the radiation guided in the waveguide is attenuated, which conversely also allows conclusions to be drawn about the medium or the respective measured variable.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht das Fensterelement zumindest teilweise aus einem Dielektrikum oder aus einem Glas oder aus einer Keramik oder aus einem Kunststoff. In a further embodiment, the window element consists at least partially of a dielectric or of a glass or of a ceramic or of a plastic.
Diese Ausgestaltung ist insbesondere für die Variante vorteilhaft, dass es sich bei der elektromagnetischen Strahlung um Mikrowellenstrahlung handelt, wie sie beispielsweise bei Füllstandsmessungen nach dem Radar-Prinzip oder nach dem TDR(time domain reflectometry)-Verfahren Anwendung findet. Das Fensterelement ist dabei insbesondere so ausgestaltet, dass es den vorherrschenden Prozessbedingungen, z. B. in Bezug auf Druck, Temperatur etc. standhält. This embodiment is particularly advantageous for the variant in that the electromagnetic radiation is microwave radiation, as used, for example, in fill level measurements according to the radar principle or according to the TDR (time domain reflectometry) method. The window element is in particular designed so that it meets the prevailing process conditions, eg. B. with respect to pressure, temperature, etc. withstands.
In einer Ausgestaltung ist das Fensterelement insbesondere transparent bzw. durchlässig für elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich und insbesondere für den Frequenzbereich im GHz-Bereich und ganz insbesondere für den Frequenzbereich um 80 GHz. In one embodiment, the window element is in particular transparent or permeable to electromagnetic radiation in the microwave range and in particular for the frequency range in the GHz range and more particularly for the frequency range around 80 GHz.
Allgemein besteht das Fensterelement je nach Ausgestaltung nur aus einem Material oder aus mehreren unterschiedlichen Materialien. Die Wahl der Materialien richtet sich dabei auch danach, ob eine Transmissions-, Refraktions- oder Reflexionsmessung stattfinden soll. Weiterhin ist auch eine entsprechende Anpassung an die herrschenden Prozessbedingungen und ggf. zu erfüllenden Vorgaben für die jeweilige Anwendung vorzunehmen. Generally, depending on the configuration, the window element consists of only one material or of several different materials. The choice of materials also depends on whether a transmission, refraction or reflection measurement should take place. Furthermore, a corresponding adaptation to the prevailing process conditions and, if necessary, requirements to be met for the respective application must also be carried out.
Um den besagten Mess-Innenraum zu erzeugen, sieht es eine Ausgestaltung vor, dass das Fensterelement eine zumindest abschnittsweise fort vom Mess-Innenraum konvex nach außen gewölbte Innenkontur aufweist. In order to produce said measuring interior, it provides an embodiment that the window element has an at least partially away from the measuring interior convexly outwardly curved inner contour.
Durch die konvexe Krümmung bildet sich allein durch die Geometrie ein Raum zwischen der Innenkontur des Fensterelements als der Seite bzw. Fläche des Fensterelements, das der Aussparung des Behältnisses und damit auch dem Innenraum des Behältnisses zugewandt ist, und der imaginären Fläche, die in der Aussparung des Behältnisses liegt und dadurch auch durch diese begrenzt wird. Due to the convex curvature, only the geometry forms a space between the inner contour of the window element as the side or surface of the window element which faces the recess of the container and thus also the interior of the container, and the imaginary surface which is in the recess the container is located and thus limited by this.
Mit anderen Worten: Das Fensterelement ist vom Behältnis-Innenraum weggekrümmt, um den Mess-Innenraum zu bilden. In other words, the window element is curved away from the container interior to form the measuring interior.
Dabei ergibt sich die nach außen konvexe Innenkontur durch die entsprechend konkave Seite des Fensterelements. In this case, the outwardly convex inner contour results through the corresponding concave side of the window element.
In einer Ausgestaltung ist das Fensterelement zumindest teilweise rotationssymmetrisch in Bezug auf die Innenkontur ausgebildet. In one embodiment, the window element is at least partially rotationally symmetrical with respect to the inner contour.
Als positiver Nebenaspekt kann sich bei einem konvexen Verlauf noch eine gewisse Linsenfunktion für die elektromagnetische Strahlung einstellen. As a positive secondary aspect, a certain lens function for the electromagnetic radiation can be set in a convex course.
Ist die Innenkontur konvex nach außen fort vom Behältnis-Innenraum gekrümmt, so ergibt sich damit bei dem Teil des Fensterelements, der diese Innenkontur umfasst, eine konkave Geometrie, da die konkave Linse den konvexen Teilbereich des Mess-Innenraums umfasst. If the inner contour curves convexly outward away from the container interior, then this results in the part of the window element which comprises this inner contour, a concave geometry, since the concave lens comprises the convex portion of the measuring interior.
In einer weiteren Ausgestaltung, die von der vorhergehenden Ausgestaltung ausgeht, befindet sich ein Scheitel der konvexen Innenkontur – als am weitesten nach außen gekrümmter Bereich – im Wesentlichen senkrecht zur imaginären Fläche oberhalb eines Mittelpunkts der Aussparung. Die konvexe Struktur befindet sich in dieser Ausgestaltung daher mittig oberhalb der Aussparung. In a further embodiment, which starts from the preceding embodiment, is a vertex of the convex inner contour - as the outermost curved region - substantially perpendicular to the imaginary surface above a center of the recess. The convex structure is therefore centrally located above the recess in this embodiment.
In einer Ausgestaltung ist die Innenkontur des Fensterelements zumindest teilweise mäanderförmig ausgestaltet. In diesem Zusammenhang wird ggf. auch die Ausgestaltung herangezogen, dass wenigstens ein Pumpenelement Verwendung findet, das das Medium aus dem Behältnis-Innenraum in den Mess-Innenraum hineinzieht bzw. umgekehrt wieder daraus entfernt. In one embodiment, the inner contour of the window element is at least partially meander-shaped. In this context, if necessary, the design is used that at least one pump element is used, which draws the medium from the container interior into the measuring interior or vice versa again removed from it.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Fensterelement seine Geometrie temperatur- und/der druckabhängig reversibel ändert. In dieser Ausgestaltung dehnt sich das Fensterelement beispielsweise abhängig von Temperatur und Druck aus und erlaubt dadurch einen weiteren Erkenntnisgewinn über das Medium im Behältnis bzw. über den dort herrschenden Prozess. An embodiment includes that the window element changes its geometry temperature and / or pressure-dependent reversible. In this embodiment, the window element expands, for example, depending on temperature and pressure, thereby allowing a further gain in knowledge about the medium in the container or on the prevailing process there.
In einer Ausgestaltung ist das Fensterelement derartig ausgestaltet, dass es eine sich stetig verändernde Innenkontur aufweist. Der Verlauf ist daher insbesondere glatt und gleichmäßig. In one embodiment, the window element is designed such that it has a continuously changing inner contour. The course is therefore particularly smooth and even.
Im Gegensatz dazu sieht es eine alternative Ausgestaltung vor, dass das Fensterelement eine sich zumindest abschnittsweise unstetig verändernde Innenkontur aufweist. Die Innenkontur verfügt in dieser Ausgestaltung beispielweise über eine Kante oder einen sonstigen Bereich, in dem sich ggf. verwendete einzelne Abschnitte treffen und dadurch insgesamt zum Verlauf der Innenkontur beitragen. In contrast, it provides an alternative embodiment that the window element has an at least partially discontinuously changing inner contour. The inner contour has in this embodiment, for example, over an edge or other area in which meet any individual sections used and thereby contribute to the overall course of the inner contour.
Das Fensterelement ist von dem Behältnis-Innenraum aus gesehen außerhalb der Aussparung befindlich und schließt in einer Ausgestaltung den durch die Aussparung sich ergebenden offenen Zugang zu dem Behältnis-Innenraum zumindest teilweise wieder ab. The window element is seen from the container interior of the recess located outside and in one embodiment, at least partially closes the resulting from the recess open access to the container interior again.
In einer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass das Fensterelement kontinuierlich – insbesondere frei von Kanten – in die Umrandung der Aussparung übergeht. In dieser Ausgestaltung gibt es dabei im Bereich des Übergangs zwischen Fensterelement und der die Aussparung umgebenden Wandung des Behältnisses im Wesentlichen keine Kanten oder Wülste oder Vorsprünge usw. Es wird in dieser Ausgestaltung also ein glatter Übergang vorgesehen. Dies verhindert beispielsweise, dass sich Medium hinter Vorsprüngen usw. ansammelt. In one embodiment, it is provided that the window element continuously - in particular free of edges - merges into the border of the recess. In this embodiment, there are substantially no edges or beads or projections in the region of the transition between the window element and the wall of the container surrounding the recess. Thus, a smooth transition is provided in this embodiment. This prevents, for example, that medium accumulates behind projections, etc.
Um insbesondere das Anhaften von Medium an dem Fensterelement zu vermeiden, sieht es eine Ausgestaltung vor, dass das Fensterelement auf einer dem Mess-Innenraum zugewandten Oberfläche zumindest abschnittsweise eine Beschichtung trägt, wobei die Beschichtung im Sinne des Lotus-Effekts oder des Prinzips der Haifischhaut ausgestaltet ist. Als Lotus-Effekt wird eine geringe Benetzbarkeit einer Oberfläche bzw. minimierte Haftung von Schmutzpartikeln bezeichnet. Eine Haifischhaut ist durch sogenannte riblets (aus dem Englischen für kleine Rippe) als Oberflächengeometrie gekennzeichnet, die eine Herabsetzung des Reibungswiderstands von turbulent überströmten Oberflächen bewirkt. In order to avoid in particular the adhesion of medium to the window element, it provides an embodiment that the window element at least partially carries a coating on a surface facing the measuring interior, wherein the coating in the sense of the lotus Effect or principle of sharkskin. The lotus effect is a low wettability of a surface or minimized adhesion of dirt particles. A shark skin is characterized by so-called riblets (small ribs from English) as a surface geometry, which causes a reduction in the frictional resistance of turbulent surfaces overflow.
In einer Ausgestaltung ist für die eigentliche Messung mindestens eine Elektronikkomponente zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen. Handelt es sich bei der elektromagnetischen Strahlung insbesondere um Mikrowellenstrahlung, so umfasst die Elektronikkomponente wenigstens eine entsprechende Schaltung zur Erzeugung von Mikrowellenstrahlung bzw. zur Auswertung oder Aufbereitung von solcher Strahlung. In one embodiment, at least one electronic component for transmitting and / or receiving electromagnetic radiation is provided for the actual measurement. If the electromagnetic radiation is in particular microwave radiation, then the electronic component comprises at least one corresponding circuit for generating microwave radiation or for evaluating or processing such radiation.
In einer weiteren Ausgestaltung sind mindestens zwei Elektronikkomponenten zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen. In einer Ausgestaltung dient eine Elektronikkomponente dem Senden und die andere dem Empfangen von elektromagnetischer Strahlung. In einer weiteren Ausgestaltung dient wenigstens eine Elektronikkomponente dem Senden und Empfangen von elektromagnetischer Strahlung. In a further embodiment, at least two electronic components for transmitting and / or receiving electromagnetic radiation are provided. In one embodiment, one electronic component serves to transmit and the other to receive electromagnetic radiation. In a further embodiment, at least one electronic component serves to transmit and receive electromagnetic radiation.
Die zwei Elektronikkomponenten sind vorzugsweise derartig relativ zueinander angeordnet, so dass eine direkte Verbindungsstrecke für zwischen den zwei Elektronikkomponenten ausgetauschte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise innerhalb des Mess-Innenraums und vollständig außerhalb des Behältnis-Innenraums liegt. The two electronic components are preferably arranged relative to one another in such a way that a direct connection path for electromagnetic radiation exchanged between the two electronic components lies at least partially within the measuring interior and completely outside the container interior.
Die Elektronikkomponenten sind bei der Ausgestaltung also in Bezug auf das Senden und Empfangen von elektromagnetischer Strahlung derartig relativ zueinander angeordnet, dass die elektromagnetische Strahlung, die eine Elektronikkomponente sendet und die andere empfängt, außerhalb des Behältnis-Innenraums und innerhalb des Mess-Innenraums geführt wird. Die Messung erfolgt daher bei dieser Ausgestaltung vollständig außerhalb des Behältnis-Innenraums. The electronic components are in the embodiment thus arranged with respect to the transmission and reception of electromagnetic radiation such relative to each other that the electromagnetic radiation that sends an electronic component and receives the other, outside the container interior and within the measuring interior is performed. The measurement is therefore carried out completely outside the container interior in this embodiment.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens ein Gehäuse vorhanden, das das Fensterelement und/oder den Mess-Innenraum zumindest teilweise umfasst. Zudem strahlt vorzugsweise mindestens eine Elektronikkomponente elektromagnetische Strahlung in einen Innenraum des Gehäuses ein und/oder empfängt daraus elektromagnetische Strahlung. According to a further embodiment, at least one housing is present, which at least partially surrounds the window element and / or the measuring interior. In addition, at least one electronic component preferably radiates electromagnetic radiation into an interior of the housing and / or receives electromagnetic radiation therefrom.
Das Gehäuse gemäß der vorgenannten Ausgestaltung umfängt das Fensterelement und/oder den Mess-Innenraum. Letzteres vorzugweise nur seitlich angrenzend und nicht in Richtung der imaginären Fläche bzw. der Aussparung in der Wandung des Behältnisses. The housing according to the aforementioned embodiment surrounds the window element and / or the measuring interior. The latter preferably only laterally adjacent and not in the direction of the imaginary surface or the recess in the wall of the container.
Dabei strahlt in einer weiteren Ausgestaltung wenigstens eine Elektronikkomponente elektromagnetische Strahlung in einen Innenraum des Gehäuses und damit vorzugsweise auch in Richtung des Fensterelements ab bzw. empfängt aus dieser Richtung alternativ oder ergänzend auch elektromagnetische Strahlung. Hierfür ist das Gehäuse vorzugsweise entsprechend ausgestaltet, um die Strahlung entsprechend zu führen. In a further embodiment, at least one electronic component radiates electromagnetic radiation into an interior of the housing and thus preferably also in the direction of the window element, or receives electromagnetic radiation from this direction alternatively or additionally. For this purpose, the housing is preferably designed accordingly to guide the radiation accordingly.
Ausgehend von der vorausgehenden Ausgestaltung ist in einer weiteren Ausgestaltung mindestens eine sich in Richtung des Fensterelements öffnende Hornantenne vorhanden. Die Hornantenne ist vorzugsweise zumindest mit einem in Richtung des Fensterelements zugewandten Ende in einem Halteelement angeordnet. In einer Ausgestaltung dient das Halteelement auch zur Absorption von unerwünschter elektromagnetischer Strahlung im Gehäuse. Weiterhin sind vorzugsweise die Hornantenne und das Halteelement zumindest teilweise von dem Gehäuse umgeben. Starting from the preceding embodiment, in a further embodiment at least one horn antenna opening in the direction of the window element is present. The horn antenna is preferably arranged in a holding element at least with an end facing in the direction of the window element. In one embodiment, the holding element also serves to absorb unwanted electromagnetic radiation in the housing. Furthermore, the horn antenna and the retaining element are preferably at least partially surrounded by the housing.
Die Hornantenne besteht in einer Ausgestaltung zumindest teilweise aus einem Dielektrikum und in einer alternativen bzw. ergänzenden Ausgestaltung zumindest teilweise aus einem Metall. In one embodiment, the horn antenna consists at least partially of a dielectric and, in an alternative or additional embodiment, at least partially of a metal.
Schließlich ist weiterhin noch vorzugsweise vorgesehen, dass die Elektronikkomponente elektromagnetische Strahlung in die Hornantenne abstrahlt bzw. solche Strahlung aus der oder über die Hornantenne empfängt. Die Hornantenne, die in einer Ausgestaltung insbesondere zumindest teilweise aus einem Dielektrikum und in einer alternativen bzw. ergänzenden Ausgestaltung zumindest teilweise aus einem Metall ausgestaltet ist, dient daher – wie im Stand der Technik bekannt – der Führung der elektromagnetischen Strahlung. Finally, it is furthermore preferably provided that the electronic component radiates electromagnetic radiation into the horn antenna or receives such radiation from or via the horn antenna. The horn antenna, which is configured in one embodiment in particular at least partially of a dielectric and in an alternative or supplementary embodiment at least partially made of a metal, therefore serves - as in the prior art known - the leadership of the electromagnetic radiation.
In einer Ausgestaltung ist die Hornantenne im Wesentlichen mittig oberhalb des Fensterelements und/oder oberhalb der Aussparung angeordnet. In one embodiment, the horn antenna is arranged substantially centrally above the window element and / or above the recess.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Elektronikkomponente elektromagnetische Strahlung im 80 Ghz-Bereich abstrahlt und/oder empfängt. In an additional embodiment, it is provided that the electronic component radiates and / or receives electromagnetic radiation in the 80 Ghz range.
Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Messanordnung 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 In particular, there are a variety of ways to design and further develop the measuring arrangement according to the invention. Reference is made on the one hand to the the
In der
Das Behältnis
Oberhalb dieser Aussparung
Durch eine imaginäre Fläche
Die imaginäre Fläche
Das Fensterelement
Mit anderen Worten: Der Mess-Innenraum
Weiterhin ist das Fensterelement
Die konvexe Form des Fensterelements
Ein Detail einer Messanordnung
Dort ist die Innenkontur des Fensterelements
Das Fensterelement
Ein anders ausgestaltetes Fensterelement
Die konvexe Struktur der Innenkontur des Fensterelements
Der Übergangsbereich zwischen Fensterelement
Auf der Innenkontur des Fensterelements
Zeichnen sich die Innenkonturen der Fensterelemente
Das Fensterelement
Ein Behältnis
Die Aussparung
Bei einem ebenfalls rohrförmigen Behältnis
Das Fensterelement
Für die Messung sind zwei Elektronikkomponenten
Die Verbindungsstrecke zwischen beiden Elektronikkomponenten
Eine solche Anordnung von einander gegenüber positionierten Elektronikkomponenten
Als weitere Besonderheit der dargestellten Ausgestaltung der
Da der Verlauf der elektromagnetischen Strahlung komplett außerhalb des eigentlichen Behältnis-Innenraums
Alternativ kann jedoch auch über eine entsprechende Pumpleistung das Medium
Eine ausführlichere Ausgestaltung einer Messanordnung
Die Wandung des Behältnisses
Von dem Fensterelement
Die – hier einzige – Elektronikkomponente
Das Fensterelement
In einer alternativen – hier nicht dargestellten – Ausgestaltung sitzt das Gehäuse
Die elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich wird über eine Hornantenne
Das dem Fensterelement
Durch die Anordnung der Hornantenne
Durch die konvexe Form scheidet sich das Kondensat im Wesentlichen nur an den Außenbereichen des Fensterelements
Durch den glatten und gleichmäßigen Verlauf der Innenkontur des Fensterelements
In einer weiteren – hier nicht dargestellten – Ausgestaltung verfügt das Gehäuse
Die Elektronikkomponente
Das Messgerät, das in der Messanordnung
Das Messgerät in der Ausgestaltung der
Das Fensterelement
Das Absorberelement
Das Gehäuse
Innerhalb eines vom Gehäuse
Im Gegensatz zur Ausgestaltung der
Die hier teilweise konzentrisch ausgeführte Anordnung von Absorberelement
Wie zu erkennen, verfügen der Adapter
Zwischen dem Tankanschluss
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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