DE102014118867A1

DE102014118867A1 - Nach dem Radarprinzip arbeitendes Füllstandmessgerät und Übertragungsstrecke für ein Füllstandmessgerät

Info

Publication number: DE102014118867A1
Application number: DE102014118867.5A
Authority: DE
Inventors: Christoph Baer; Christian Schulz
Original assignee: Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: DE102014118867B4

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein nach dem Radarprinzip arbeitendes Füllstandmessgerät mit einer elektronischen Sende- und Auswerteeinheit, mit einer sich an die Sende- und Auswerteeinheit anschließenden Übertragungsstrecke (1) für elektromagnetische Wellen und mit einer sich an die Übertragungsstrecke (1) anschließenden Antenne zur Abstrahlung der elektromagnetischen Wellen. Eine insbesondere für Hochtemperaturanwendungen geeignete Ausgestaltung wird dadurch erzielt, dass die Übertragungsstrecke (1) ein Einkoppelelement (2) und einen dielektrischen festen Leiter (3) aufweist, wobei das Einkoppelelement (2) die von der Sende- und Auswerteeinheit emittierten elektromagnetischen Wellen in den dielektrischen festen Leiter (3) einkoppelt und der dielektrische feste Leiter (3) die elektromagnetischen Wellen in Richtung zur Antenne (4) überträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein nach dem Radarprinzip arbeitendes Füllstandmessgerät mit einer elektrischen Sende- und Auswerteeinheit, mit einer sich an die Sende- und Auswerteeinheit anschließenden Übertragungsstrecke für elektromagnetische Wellen und mit einer sich an die Übertragungsstrecke anschließenden Antenne zur Abstrahlung der elektromagnetischen Wellen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine solche Übertragungsstrecke für elektromagnetische Wellen zur Anwendung in einem Füllstandmessgerät.
Der vorbeschriebene Aufbau von Füllstandmessgeräten ist im Stand der Technik seit langem bekannt. Von der elektronischen Sende- und Auswerteeinheit werden elektromagnetische Wellen im Radar-Frequenzbereich erzeugt und von einer geeigneten Übertragungsstrecke, üblicherweise durch einen Hohlleiter, zur sich anschließenden Antenne geleitet. Die Antenne selbst kann auf unterschiedlichen Prinzipien beruhen, worauf es im vorliegenden Fall nicht ankommt. Es kann sich bei der Antenne beispielsweise um eine dielektrische Antenne handeln, denkbar sind dabei auch andere Antennentypen, beispielsweise Hornstrahler oder aber die Kombination verschiedener Antennentechnologien. Die Antenne hat schließlich die Aufgabe, die geführten elektromagnetischen Wellen zu formen und in den Freiraum zu entlassen.
In der industriellen Messtechnik werden häufig Radar-Füllstandmessgeräte eingesetzt, um den Füllstand von Medien wie beispielsweise von Flüssigkeiten, Schüttgütern oder auch Schlämmen innerhalb von Behältern wie Tanks oder Silos zu bestimmen. Das durch die Messgeräte umgesetzte Laufzeitverfahren nutzt die physikalische Gesetzmäßigkeit, dass die Laufstrecke des emittierten, reflektierten und dann wieder empfangenen Signals gleich dem Produkt aus Laufzeit und Ausbreitungsgeschwindigkeit ist. Im Falle einer Messung des Füllstands eines Mediums – beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Schüttguts – in einem Behälter entspricht die Laufstrecke dem doppelten Abstand zwischen der die elektromagnetischen Wellen abstrahlenden und wieder empfangenden Antenne und der Oberfläche des Mediums.
Je nach industriellem Umfeld werden ganz spezielle Anforderungen an die zum Einsatz kommenden Füllstandmessgeräte gestellt. Ein besonders schwieriges Umfeld stellen beispielsweise Hochtemperaturbereiche dar, in denen also Füllstandmessungen in Bereichen mit mehreren einhundert Grad Celsius durchgeführt werden müssen. Bei diesen Hochtemperaturanwendungen muss für eine besondere thermische Entkopplung zwischen Antenne und der Sende- und Auswerteeinheit gesorgt werden, da die der Messumgebung abgewandte Sende- und Auswerteeinheit temperaturempfindlich ist und von den Prozesstemperaturen zerstört würde. Trotz der zusätzlichen thermischen Entkopplung müssen natürlich weiterhin auch andere Normen erfüllt werden, beispielsweise Telekommunikationsnormen (ETSI-Normen) und auch solche Normen, die beispielsweise den Explosionsschutz betreffen (z. B. ATEX-Richtlinien).
Vorhandene Konzepte zur thermischen Trennung beruhen beispielsweise darauf, verlängerte Hohlleiterstrukturen (Rundhohlleiter, Rechteckhohlleiter) zu verwenden. Als Hohlleitermaterialien werden hier häufig Metalle mit geringer thermischer Leitfähigkeit, wie z. B. Edelstahl oder Chromstahl, verwendet. Die Hohlleiterstrukturen weisen bei Hochtemperaturanwendungen in der Regel Längen von über einem Meter auf, um die erforderliche thermische Entkopplung sicher zu realisieren. Problematisch ist hier, dass Rundhohlleiter im verwendeten monomodigen Frequenzbereich eine erhöhte Dispersion aufweisen, welche sich nachteilig auf die Auflösungseigenschaften des Radar-Messsystems auswirkt. Der dispersive Einfluss hängt proportional zur Leitungslänge und antiproportional zur Wellenlänge des Hochfrequenzsignals ab. Dies bedeutet, dass die Dispersion in höheren Frequenzbereichen stark zunimmt. Im Gegensatz zu Rundhohlleitern weisen Rechteckhohlleiter weniger Dispersion auf, sind aber aus fertigungstechnischen Gründen zu vertretbaren Kosten kaum herstellbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein nach dem Radarprinzip arbeitendes Füllstandmessgerät anzugeben, das sich insbesondere für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen eignet und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile weitestgehend vermeidet.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabenstellung wird bei dem gattungsgemäßen nach dem Radarprinzip arbeitenden Füllstandmessgerät zunächst dadurch gelöst, dass die Übertragungsstrecke ein Einkoppelelement und einen dielektrischen festen Leiter aufweist, wobei das Einkoppelelement die von der Sende- und Auswerteeinheit emittierten elektromagnetischen Wellen in den dielektrischen festen Leiter einkoppelt und der dielektrische feste Leiter die elektromagnetischen Wellen in Richtung zur Antenne überträgt. Durch den Einsatz eines dielektrischen festen Leiters können die elektromagnetischen Wellen problemlos über Distanzen übermittelt werden, die für eine thermische Trennung erforderlich sind, ohne dass die Nachteile von in Hohlleitern geführten elektromagnetischen Wellen in Kauf genommen werden müssen. Von Vorteil ist, dass viele in Frage kommenden festen dielektrischen Stoffe thermisch stabil, eine geringe thermische Leitfähigkeit und häufig auch geringe thermische Ausdehnungskoeffizienten haben. Wenn von einem dielektrischen "festen" Leiter die Rede ist, dann ist damit gemeint, dass der dielektrische Leiter ein Festkörper ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der dielektrische feste Leiter flexibel ausgestaltet ist, der dielektrische feste Leiter insbesondere aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht. Bei Verwendung derartiger flexibler dielektrischer fester Leiter ist es ohne Weiteres möglich, die Übertragungsstrecke in einem gewissen Bereich flexibel auszugestalten, so dass das Füllstandmessgerät noch besser auch an ungünstige Einbaupositionen anpassbar ist. Die ungestörte Leitfähigkeit des dielektrischen festen Leiters für elektromagnetische Wellen ist dabei durch einen minimalen Biegeradius begrenzt, der für das eingesetzte Material charakteristisch ist und insoweit zu beachten ist.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel des Füllstandmessgeräts ist vorgesehen, dass der dielektrische Leiter starr ausgestaltet ist, der dielektrische Leiter insbesondere aus Keramik, Glas, Borsilikatglas, Macor, Aluminiumtitanat (Tialit), Oxidkeramik (Zr02) oder Polyetheretherketon (PEEK) besteht.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der dielektrische feste Leiter übergangslos in eine dielektrische Antenne übergeht und die elektromagnetischen Wellen so direkt von dem dielektrisch festen Leiter in die Antenne übergehen können. Der dielektrische feste Leiter und die dielektrische Antenne sind dazu aus einem Material gefertigt, vorzugsweise sind sie sogar einstückig hergestellt.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der dielektrische feste Leiter die elektromagnetischen Wellen zu einem Auskoppelelement überträgt, wobei das Auskoppelelement die übertragene elektromagnetische Welle zur Antenne auskoppelt. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht eine separate Ausführung der Übertragungsstrecke für die elektromagnetischen Wellen. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung des Auskoppelelements auch eine definierte mechanische Fassung des dielektrischen festen Leiters innerhalb der Übertragungsstrecke.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der dielektrische Leiter in dem Einkoppelelement lose einliegt. Dadurch wird automatisch ein mechanischer Spielausgleich bewirkt, beispielsweise wenn dieser wegen einer thermischen Ausdehnung erforderlich wird. In diesem Fall bietet es sich an, dass der dielektrische feste Leiter in dem Auskoppelelement – sofern dieses vorhanden ist – mechanisch fest eingefasst ist, so dass er in der Übertragungsstrecke mechanisch fixiert ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der dielektrische feste Leiter in dem Auskoppelelement lose einliegt und/oder der dielektrische feste Leiter in dem Einkoppelelement mechanisch fest eingefasst ist, was den gleichen Effekt auf den möglichen mechanischen Spielausgleich und die mechanische Fixierung des dielektrischen Leiters hat.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der dielektrische Leiter von einer Halterung umgeben ist. Diese Halterung dient im Wesentlichen der Stabilisierung und Fixierung des dielektrischen festen Leiters. Die Halterung kann vorgesehen sein zwischen dem Einkoppelelement und dem Auskoppelelement, wobei die Halterung vorzugsweise so realisiert ist, dass sie die Eigenschaften des dielektrischen festen Leiters nicht beeinflusst. Dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass das Material der Halterung eine geringere dielektrische Permittivität hat als der dielektrische feste Leiter selbst. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Halterung aus Porenbeton, Silikon oder Schaumglas besteht. Die Halterung kann den dielektrischen festen Leiter vollständig umschließen oder auch nur an einzelnen Punkten stützen.
Gemäß einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Füllstandmessgeräts ist vorgesehen, dass das Einkoppelelement, die Halterung und – soweit vorhanden – das Auskoppelelement von einer Isolationsschicht umgeben sind, wobei diese Isolationsschicht zur thermischen Isolation der Übertragungsstrecke dient. Insbesondere ist aber auch vorgesehen, dass die Isolationsschicht eine hohe dielektrische Absorption aufweist, so dass mehrfache Reflexionen unterdrückt bzw. abgeschwächt werden.
In einer alternativen Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass der dielektrische feste Leiter und das Auskoppelelement von einer thermischen Isolationsschicht umgeben sind und das Einkoppelelement und der zum Einkoppelelement benachbarte Teil der thermischen Isolationsschicht von einer Absorberschicht mit hoher dielektrischer Absorption umgeben sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Großteil des Temperaturgefälles bereits in der Nähe des Prozesses abgebaut wird, wohingegen die Absorption von ungerichteter elektromagnetischer Strahlung außerhalb des dielektrischen Leiters dort abgebaut wird, wo sie maßgeblich auftritt, nämlich im Bereich des Einkoppelelements.
Bevorzugt ist das Einkoppelelement mit der elektrischen Masse der Sende- und Auswerteeinheit verbunden und ist vorzugweise das Auskoppelelement mit dem elektrischen Erdpotenzial der Antenne verbunden. Vorzugsweise ist die Antenne auch elektrisch leitend mit einem etwaig vorhandenen Gehäuse verbunden. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Übertragungsstrecke durch ein Schutzrohr geschützt ist, wenn also zumindest das Einkoppelelement, der dielektrische Leiter, insbesondere aber auch das Auskoppelelement und/oder das Halteelement und/oder die Isolationsschicht und/oder die thermische Isolationsschicht und/oder die Absorberschicht von dem Schutzrohr umgeben sind. In diesem Fall wäre die Antenne also auch elektrisch leitend mit dem Schutzrohr verbunden. Um der Anforderung eines vollständig geschirmten Gerätes nachzukommen wird bevorzugt vorgesehen, dass sich um dem dielektrischen festen Leiter eine metallische Schirmung befindet, wobei diese Schirmung derart weit von der Einkopplung entfernt ist, das sie dem geforderten Isolationsabstand genügt. Der Abstand kann verringert werden, wenn der Zwischenraum mit einem oder mehreren geeigneten Isolationsmaterialien ausgefüllt ist.
Da die erfindungsgemäße Lösung des zuvor aufgezeigten Problems im Wesentlichen durch die Übertragungsstrecke gelöst wird, die sich zwischen der elektronischen Sende- und Auswerteeinheit und der Antenne eines Füllstandmessgeräts befindet, wird die aufgezeigte Aufgabe in Strenge gelöst durch die zuvor beschriebene Übertragungsstrecke, wobei die Übertragungsstrecke geeignet ist zur Führung von elektromagnetischen Wellen in einem Füllstandmessgerät, wobei die Übertragungsstrecke elektromagnetische Wellen von einer Einspeiseseite zu einer Ausspeiseseite des Füllstandmessgeräts überträgt.
Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Füllstandmessgerät und die erfindungsgemäße Übertragungsstrecke für ein Füllstandmessgerät weiterzubilden und auszugestalten. Dazu wird verwiesen auf die den Patentansprüchen 1 und 15 nachgeordneten Patentansprüche und auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
1 den Ausschnitt einer Übertragungsstrecke mit einem Einkoppelelement und einem dielektrischen festen Leiter,
2 den Ausschnitt einer Übertragungsstrecke, bei der der dielektrische feste Leiter übergangslos in eine dielektrische Antenne übergeht,
3 eine Übertragungsstrecke mit einem Einkoppelelement, einem Auskoppelelement und einem vermittelnden dielektrischen festen Leiter zwischen Einkoppelelement und Auskoppelelement,
4 ein Einkoppelelement bzw. ein Auskoppelelmenent mit einer mechanisch losen und einer mechanisch festen Kopplung mit dem dielektrischen festen Leiter,
5 eine Übertragungsstrecke mit einer Halterung für den dielektrischen festen Leiter,
6 die Übertragungsstrecke gemäß 5 mit einer zusätzlichen Isolationsschicht,
7 eine Übertragungsstrecke, bei der eine thermische Isolationsschicht am Auskoppelelement und eine Absorberschicht in der Nähe des Einkoppelelements vorgesehen ist,
8 eine Übertragungsstrecke mit gewinkeltem Verlauf und
9 eine Übertragungsstrecke mit einer biegsamen Stelle zur Ermöglichung des Schwenkens in verschiedene Raumrichtungen.
In den Figuren sind dargestellt Übertragungsstrecken 1 für elektromagnetische Wellen, wie sie in nach dem Radarprinzip arbeitenden Füllstandmessgeräten eingesetzt werden. Derartigen Übertragungsstrecken 1 dienen dazu, elektromagnetische Wellen, die von einer hier nicht dargestellten elektronischen Sende- und Auswerteeinheit emittiert werden, gezielt zu einer Antenne zu übertragen.
Die hier vorgeschlagenen Übertragungsstrecken 1 zeichnen sich dadurch aus, dass sie ein Einkoppelelement 2 und einen dielektrischen festen Leiter 3 aufweisen. Das Einkoppelelement 2 koppelt die von der Sende- und Auswerteeinheit emittierten elektromagnetischen Wellen in den dielektrischen festen Leiter 3 ein, wobei der dielektrische feste Leiter 3 die elektromagnetischen Wellen in Richtung zu einer Antenne 4 überträgt, die lediglich exemplarisch in 2 gezeigt ist. Der Einsatz eines dielektrischen festen Leiters 3 gegenüber Hohlleitern hat den Vorteil, dass auch über größere Distanzen eine saubere Übertragung von elektromagnetischen Wellen möglich ist, jedenfalls mit nur vergleichsweise kleinen Dispersionseffekten. Die Überbrückung einer größeren Distanz zwischen der Sende- und Auswerteeinheit und der Antenne 4 ist insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen von Interesse, um die Sende- und Auswerteeinheit keinen hohen Prozesstemperaturen aussetzen zu müssen.
In dem Ausführungsbeispiel in 1 ist der dielektrische feste Leiter 3 starr ausgeführt und besteht aus Borsilikatglas.
Der dielektrische feste Leiter 3 ist an seinen Enden – wie aus den meisten Figuren ersichtlich – zu jeweils einer Anpassungsstufe ausgestaltet, um die hochfrequenten Signale optimal vor allem in den dielektrischen festen Leiter 3 einzukoppeln. Bevorzugt werden mehrere Anpassungsstufen, die im Wellenlängenbereich der zu übertragenden Frequenz liegen, verwendet. Der dielektrische feste Leiter 3 in 1 – genauso wie in den 3 bis 7 – weist jeweils zwei Anpassungsstufen auf.
Bei dem Ausführungsbeispiel in 2 ist die Übertragungsstrecke 1 nicht vollständig, sondern nur ausgangsseitig in Richtung auf die Antenne 4 hin gezeigt. Der dielektrische feste Leiter 3 geht hier übergangslos in die dielektrische Antenne 4 über, die im vorliegenden Fall – genau wie der dielektrische feste Leiter 3 – aus PEEK gefertigt ist.
Eine davon abweichende Ausgestaltung zeigt 3, bei der die Übertragungsstrecke 1 das Einkoppelelement 2, den dielektrischen festen Leiter 3 und ein Auskoppelelement 5 aufweist. Das Auskoppelelement 5 dient dazu, die übertragenden elektromagnetischen Wellen zu einer hier nicht dargestellten Antenne auszukoppeln. Das Einkoppelelement 2 und das Auskoppelelement 5 sind nach Art eine Hornstrahlers ausgestaltet, wobei die Öffnung des Hornstrahlers in Richtung auf den dielektrischen festen Leiter 3 weist
In 4 sind nebeneinander dargestellt ein Einkoppelelement 2 und ein Auskoppelelement 5. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der dielektrische feste Leiter 3 in dem Einkoppelelement 2 nur lose geführt, wohingegen der dielektrische feste Leiter 3 in dem Auskoppelelement 5 mechanisch fest eingefasst ist. Eine solche Realisierung ist besonders vorteilhaft bei Hochtemperaturanwendungen, da sich der dielektrische Leiter 3 bei einer thermischen Ausdehnung in dem Einkoppelelement 2 bewegen kann. Dadurch werden mechanische Spannungen in der Übertragungsstrecke 1 bzw. in den konstruktiven Komponenten der Übertragungsstrecke 1 und damit auch in dem dielektrisch festen Leiter 3 vermieden.
5 zeigt die aus 3 bereits bekannte Grundanordnung der Übertragungsstrecke 1, umfassend das Einkoppelelement 2, den dielektrischen festen Leiter 3 und das Auskoppelelement 5. Zusätzlich weist die Übertragungsstrecke 1 eine Halterung 6 auf, wobei die Halterung 6 den dielektrischen festen Leiter 3 umgibt. Im vorliegenden Fall verläuft die Halterung 6 zwischen dem Einkoppelelement 2 und dem Auskoppelelement 5, so dass der dielektrische feste Leiter 3 regelrecht in die Halterung 6 eingefasst ist. Die Halterung 6 ist so ausgelegt, dass sie möglichst wenig Einfluss auf die Leitung der elektromagnetischen Wellen innerhalb des dielektrischen festen Leiters 3 nimmt, weswegen hier ein Material mit einer geringeren dielektrischen Permittivität gewählt ist als das Material des dielektrischen festen Leiters 3. Vorliegend ist die Halterung 6 aus Schaumglas gefertigt. Dieses Material hat ebenfalls eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und auch nur einen sehr kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, weshalb diese Materialwahl insbesondere für Hochtemperaturanwendungen ausgesprochen geeignet ist.
6 zeigt eine noch aufwendigere Konstruktion zur Realisierung der Übertragungsstrecke 1. Hier sind das Einkoppelelement 2, die Halterung 6 und das Auskoppelelement 5 von einer zusätzlichen Isolationsschicht 7 umgeben, die einerseits der thermischen Entkopplung dient, die andererseits aber auch eine hohe dielektrische Absorption aufweist, so dass ungewünschte und reflektierte elektromagnetische Strahlung innerhalb der Übertragungsstrecke 1 und außerhalb des dielektrischen festen Leiters 3 absorbiert wird, was dem Übertragungsverhalten der Übertragungsstrecke 1 zugute kommt.
Die Übertragungsstrecke 1 in 7 unterscheidet sich von der Übertragungsstrecke gemäß 6 derart, dass eine thermische Entkopplung und eine dielektrische Absorption in Fortbewegungsrichtung der elektromagnetischen Wellen angeordnet sind. Genau genommen sind der dielektrische feste Leiter 3 und das Auskoppelelement 5 von einer thermischen Isolationsschicht 8 umgeben und sind das Einkoppelelement 2 und der zum Einkoppelelement 2 benachbarte Teil der thermischen Isolationsschicht 8 von einer Absorberschicht 9 mit hoher dielektrischer Absorptionsfähigkeit umgeben. Die thermische Isolation sorgt also für einen hohen Temperaturgradienten in Prozessnähe, wohingegen die dielektrische Absorption dort wirkt, wo am meisten Streustrahlung zu erwarten ist, nämlich am einspeiseseitigen Ende der Übertragungsstrecke 1.
In den 6 und 7 ist ferner gezeigt, dass das Einkoppelelement 2, der dielektrische feste Leiter 3 und auch das Auskoppelelement 5 sowie das Halteelement 6 und die Isolationsschicht 7 (6) bzw. die thermische Isolationsschicht 8 und die Absorberschicht 9 (7) von einem Schutzrohr 10 umgeben sind. Das Schutzrohr 10 ist elektrisch leitend mit dem Auskoppelelement 5 verbunden, so dass das so gebildete Gehäuse auf einem einheitlichen elektrischen Potential liegt.
Die 8 und 9 zeigen weitere Vorzüge der Verwendung eines dielektrischen festen Leiters 3 bei der Realisierung einer Übertragungsstrecke 1 gegenüber der Verwendung von Hohlleitern. Die Übertragungsstrecke 1 gemäß 8 ist gewinkelt und starr ausgeführt, was jedoch unter Verwendung eines flexiblen dielektrischen festen Leiters 3 ohne weiteres möglich ist. Selbstverständlich könnte die Anordnung gemäß 8 auch mit einem starren dielektrischen festen Leiter 3 realisiert werden.
Die Übertragungsstrecke gemäß 9 weist einen biegsamen Bereich 11 auf, so dass es möglich ist, die Übertragungsstrecke 1 zu biegen und den Auskoppelbereich gegenüber dem Einkoppelbereich der Übertragungsstrecke 1 zu verschwenken. Dadurch kann sehr flexibel auf unterschiedliche Einbausituationen reagiert werden, was mit starren Übertragungsstrecken 1 grundsätzlich nicht möglich ist.

Claims

Nach dem Radarprinzip arbeitendes Füllstandmessgerät mit einer elektronischen Sende- und Auswerteeinheit, mit einer sich an die Sende- und Auswerteeinheit anschließenden Übertragungsstrecke (1) für elektromagnetische Wellen und mit einer sich an die Übertragungsstrecke (1) anschließenden Antenne zur Abstrahlung der elektromagnetischen Wellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstrecke (1) ein Einkoppelelement (2) und einen dielektrischen festen Leiter (3) aufweist, wobei das Einkoppelelement (2) die von der Sende- und Auswerteeinheit emittierten elektromagnetischen Wellen in den dielektrischen festen Leiter (3) einkoppelt und der dielektrische feste Leiter (3) die elektromagnetischen Wellen in Richtung zur Antenne (4) überträgt.
Füllstandmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische feste Leiter (3) flexibel ausgestaltet ist, der dielektrische feste Leiter (3) insbesondere aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht, oder der dielektrische feste Leiter (3) starr ausgestaltet ist, der dielektrische feste Leiter (3) insbesondere aus Keramik, Glas, Borsilikatglas, Macor, Aluminiumtitanat (Tialit), Oxidkeramik (Zr02) oder Polyetheretherketon (PEEK) besteht.
Füllstandmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das dielektrische feste Leiter (3) die elektromagnetischen Wellen zu einem Auskoppelelement (5) überträgt, wobei das Auskoppelelement (5) die übertragenen elektromagnetischen Wellen zur Antenne auskoppelt.
Füllstandmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische feste Leiter (3) übergangslos in eine dielektrische Antenne (4) übergeht und die elektromagnetischen Wellen so direkt von dem dielektrisch festen Leiter (3) in die Antenne (4) übergehen.
Füllstandmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische feste Leiter (3) in dem Auskoppelelement (5) mechanisch fest eingefasst ist und/oder der dielektrische feste Leiter (3) in dem Einkoppelelement (2) lose einliegt, oder dass der dielektrische feste Leiter (3) in dem Auskoppelelement (5) lose einliegt und/oder der dielektrische feste Leiter (3) in dem Einkoppelelement (2) mechanisch fest eingefasst ist.
Füllstandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische feste Leiter (3) von einer Halterung (6) umgeben ist, insbesondere zwischen dem Einkoppelelement (2) und dem Auskoppelelement (5) von einer Halterung (6) umgeben ist, insbesondere in die Halterung (6) eingefasst ist.
Füllstandmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Halterung (6) eine geringere dielektrische Permittivität hat als der dielektrische Leiter (3), insbesondere die Halterung (6) aus Porenbeton, Silikon oder Schaumglas besteht.
Füllstandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (2), die Halterung (6) und das Auskoppelelement (5) von einer Isolationsschicht (7) umgeben sind, insbesondere wobei die Isolationsschicht (7) eine hohe dielektrische Absorption aufweist.
Füllstandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische feste Leiter (3) und das Auskoppelelement (5) von einer thermischen Isolationsschicht (8) umgeben sind und das Einkoppelelement (2) und der zum Einkoppelelement (2) benachbarte Teil der thermischen Isolationsschicht (8) von einer Absorberschicht (9) mit hoher dielektrischer Absorption umgeben sind.
Füllstandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (2) mit der elektrischen Masse der Sende- und Auswerteeinheit verbunden ist.
Füllstandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (5) mit dem elektrischen Erdpotenzial der Antenne verbunden ist.
Füllstandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (2) und/oder das Auskoppelelement (5) nach Art eine Hornstrahlers ausgestaltet sind, wobei die Öffnung des Hornstrahlers in Richtung auf den dielektrischen festen Leiter weist.
Füllstandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische feste Leiter (3) an wenigstens einem seiner beiden Enden zu wenigstens einer Anpassungsstufe ausgestaltet ist, insbesondere am Ende zum Einkoppelelement (2) abgestuft ausgestaltet ist.
Füllstandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Einkoppelelement (2), der dielektrische feste Leiter (3), insbesondere auch das Auskoppelelement (5) und/oder das Haltelement (6) und/oder die Isolationsschicht (7) und/oder die thermische Isolationsschicht (8) und/oder die Absorberschicht (9) von einem Schutzrohr (9) umgeben sind.
Übertragungsstrecke (1) für elektromagnetische Wellen eines Füllstandmessgeräts, wobei die Übertragungsstrecke (1) dazu geeignet ist, elektromagnetische Wellen von einer Einspeiseseite zu einer Ausspeiseseite zu übertragen, gekennzeichnet durch, die Merkmale des Kennzeichnungsteils von Patentanspruch 1.
Übertragungsstrecke nach Patentanspruch 15, gekennzeichnet durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils wenigstens eines Anspruchs der Ansprüche 2 bis 12.