DE102019200500B4

DE102019200500B4 - Radarsensor mit Linsenantenne

Info

Publication number: DE102019200500B4
Application number: DE102019200500.4A
Authority: DE
Inventors: Clemens Hengstler; Jürgen Skowaisa
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-01-17
Also published as: DE102019200500A1

Abstract

Radarsensor (100) zur Ermittlung eines Ab standes zwischen dem Radarsensor und einem Objekt (505), der Radarsensor aufweisend:eine Antenne (110);ein Radarmodul (105), welches dazu eingerichtet ist, ein Sendesignal über die Antenne (110) abzustrahlen und einen an dem Objekt (505) reflektierten Teil des Sendesignals als Empfangssignal zu empfangen; undeine Linsenanordnung (112) mit wenigstens einer dielektrischen Linse (114) zur Fokussierung des Sendesignals und/oder des Empfangssignals, wenigstens einem Verstärkungselement (118, 118a, 118b) zur mechanischen Stabilisierung der Linse und einem Prozessanschluss (116), welcher die Linse (114) zumindest teilweise entlang eines Außenumfangs der Linse umläuft;wobei wenigstens ein Ende des Verstärkungselements (118, 118a, 118b) an dem Prozessanschluss (116) befestigt ist, sodass eine auf die Linse (114) wirkende Kraft zumindest teilweise über das wenigstens eine Verstärkungselement (118, 118a, 118b) in Richtung des Prozessanschlusses (116) ableitbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Radarsensoren zur Distanzerfassung, insbesondere für die Prozessindustrie, Prozesssteuerung und/oder Prozessautomation. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Radarsensor mit einer Linsenantenne und/oder einer mittels einer Abdeckung geschlossenen Antenne zur Fokussierung eines Radarsignals, beispielsweise im Bereich der Füllstandmesstechnik.
Hintergrund der Erfindung
Vielfach werden Radarsensoren zur Distanzerfassung und/oder Abstandsmessung im Bereich der Prozessautomation, beispielsweise als Füllstandsensoren und/oder Grenzstandsensoren, eingesetzt. Auch finden derartige Radarsensoren im Automobilbereich vermehrt Einsatz.
Radarsensoren zur Distanzerfassung können je nach Anwendungsbereich und/oder je nach Sendefrequenz des emittierten Radarsignals, auch Sendesignal genannt, mit unterschiedlichen Antennentypen ausgestattet sein. Bei einer Sendefrequenz im Bereich von etwa 80 GHz können, beispielsweise im Bereich der Füllstandmesstechnik, unter anderem Radarsensoren mit sogenannten Linsenantennen eingesetzt werden. Durch Verwendung einer Linse kann das Radarsignal hierbei in vorteilhafter Weise fokussiert werden.
Dokument DE 10 2016 114 772 A1 betrifft einen Radarsensor eines Radarmessgerätes, insbesondere eines Radar-Füllstandmessgerätes, wobei der Radarsensor eine Hornantenne, einen Prozessanschluss und eine dielektrische Linse aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann in vorteilhafter ein verbesserter Radarsensor zur Abstandsmessung und/oder Distanzerfassung bereitgestellt werden.
Die Erfindung ist in dem unabhängigen Patentanspruch definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen und/oder Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Radarsensor zur Ermittlung eines Abstandes zwischen dem Radarsensor und einem Objekt. Bei dem Objekt kann es sich beispielsweise um ein Medium (z.B. ein Fluid, eine Flüssigkeit, eine Emulsion, und/oder ein Schüttgut) oder eine beliebiges anderes Objekt handeln. Der Radarsensor kann insbesondere zur Abstandmessung basierend auf einem Laufzeitverfahren, etwa einem Puls-Laufzeitverfahren, einen FMCW-Verfahren („Frequency Modulated Continuous Wave“) und/oder einem SFCW-Verfahren („Stepped Frequency Continuous Wave“), eingerichtet sein. Beispielsweise kann der Radarsensor zur Füllstand- und/oder Grenzstandmessung eines Mediums, etwa eines Mediums in einem Behälter, eingerichtet sein. Mit anderen Worten kann der Radarsensor als Füllstand- und/oder Grenzstandmessgerät eingerichtet sein. Bei dem Radarsensor kann es sich somit um einen Radarsensor für die Prozessautomation, die Fabrikautomation, die Prozesssteuerung und/oder die Prozessindustrie handeln. Der Radarsensor kann jedoch auch in anderen Bereichen der Industrie, beispielsweise im Automobilbereich, in vorteilhafter Weise eingesetzt werden. Der Radarsensor weist eine Antenne, insbesondere zum Emittieren eines Sendesignals und zum Empfangen eines Empfangssignals, auf. Ferner verfügt der Radarsensor über ein Radarmodul, welches dazu eingerichtet ist, das Sendesignal über die Antenne abzustrahlen und einen an dem Objekt reflektierten Teil des Sendesignals als Empfangssignal zu empfangen. Des Weiteren weist der Radarsensor eine Linsenanordnung auf. Die Linsenanordnung weist wenigstens eine dielektrische Linse zur Fokussierung des Sendesignals und/oder des Empfangssignals, wenigstens ein Verstärkungselement zur mechanischen Stabilisierung der Linse und einen Prozessanschluss auf, welcher die Linse und/oder eine Antennenabdeckung zumindest teilweise entlang eines Außenumfangs der Linse umläuft. Dabei ist wenigstens ein Ende des Verstärkungselements an dem Prozessanschluss angeordnet und/oder befestigt, sodass eine auf die Linse wirkende Kraft zumindest teilweise über das wenigstens eine Verstärkungselement in Richtung des Prozessanschlusses ableitbar ist und/oder abgeleitet werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Radarsensors mit der Linsenanordnung mit dem wenigstens einen Verstärkungselement kann in vorteilhafter Weise eine etwa bei Deformation der Linse auf die Linse wirkende Kraft (z.B. eine externe Kraft) zumindest teilweise über das wenigstens eine Verstärkungselement in Richtung des Prozessanschlusses abgeleitet, abgeführt und/oder übertragen werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine mechanische Stabilität der Linse und/oder der Linsenanordnung erhöht werden. Auch können dadurch Messungenauigkeiten, welche etwa durch Deformation der Linse hervorgerufen werden können, in vorteilhafter Weise reduziert sein.
Das Sendesignal und das Empfangssignal können allgemein ein Radarsignal bezeichnen. Das Radarmodul kann dazu eingerichtet sein, das Sendesignal in die Antenne einzukoppeln und in Richtung des Objekts abzustrahlen. Das Objekt kann beispielsweise ein Medium, etwa eine Flüssigkeit und/oder ein Schüttgut, in einem Behälter oder ein beliebiges anderes Objekt sein. Durch die Linsenanordnung und/oder die Linse kann das Sendesignal fokussiert und/oder gebündelt werden. Dadurch können unter anderem Störreflexionen, etwa an Einbauten in einem Behälter, vermieden und/oder reduziert werden. Ein Teil des Sendesignals kann an dem Objekt, etwa an dem Medium und/oder einer Oberfläche des Mediums, reflektiert werden. Der reflektierte Teil des Sendesignals wird hier und im Folgenden als Empfangssignal bezeichnet. Das Empfangssignal kann über die Linsenanordnung und/oder die Linse zumindest teilweise in die Antenne eingekoppelt werden. Der Radarsensor kann ferner dazu eingerichtet sein, basierend auf einem Laufzeitverfahren und/oder basierend auf einer Ermittlung der Laufzeit zwischen Sendesignal und Empfangssignal den Abstand zwischen dem Radarsensor und dem Objekt zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann der Radarsensor dazu eingerichtet sein, einen Füllstand- und/oder Grenzstand des Mediums zu ermitteln.
Der Radarsensor kann beispielsweise eine Auswerteschaltung und/oder Auswerteeinheit aufweisen, welche dazu eingerichtet sein kann, den Abstand zwischen dem Radarsensor und dem Objekt basierend auf einer Ermittlung der Laufzeit des Radarsignals und/oder der Laufzeit zwischen Sendesignal und Empfangssignal zu ermitteln. Hierzu kann die Auswerteschaltung dazu eingerichtet sein, das Empfangssignal und/oder das Sendesignals zu verarbeiten. Beispielsweise kann das Sendesignal und das Empfangssignal über einen Mischer der Auswerteschaltung in ein Zwischenfrequenzsignal überführt werden, basierend auf welchem die Auswerteschaltung den Abstand ermitteln kann. Die Auswerteschaltung kann optional dazu eingerichtet sein, das Zwischenfrequenzsignal zu verstärken und/oder in ein digitales Signal zu überführen. Ferner kann die Auswerteschaltung dazu eingerichtet sein, basierend auf dem Empfangssignal, dem Sendesignal und/oder dem Zwischenfrequenzsignal einen Füllstand und/oder das Erreichen eines Grenzstandes zu ermitteln.
Bei der Antenne kann es sich beispielsweise um eine Hornantenne handeln. Es sind jedoch auch andere Antennentypen denkbar. Die Linsenanordnung und/oder die Linse kann beispielsweise an einem Ende der Antenne angeordnet und/oder befestigt sein, sodass das Sendesignal und/oder das Empfangssignal effizient fokussiert werden kann. Die Anordnung von Antenne und Linsenanordnung wird häufig auch als Linsenantenne bezeichnet. Die Linse kann hierbei einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Linse aus Glas und/oder Kunststoff gefertigt sein. Auch kann die Linsenanordnung mehrere Linsen aufweisen, welche hintereinander angeordnet sein können. Die Linse kann beispielsweise als konvexe und/oder bikonvexe Linse ausgebildet sein.
Der Prozessanschluss kann allgemein einen Teil und/oder einen Bereich der Linsenanordnung bezeichnen. Der Prozessanschluss kann beispielsweise im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet sein. Der Prozessanschluss kann die Linse entlang des Außenumfangs der Linse ringförmig umlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessanschluss zumindest einen Teil der Antenne, beispielsweise ein Ende der Antenne, ringförmig umlaufen. Der Prozessanschluss kann zumindest teilweise einstückig mit der Linse ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessanschluss eine Rahmenstruktur für die Linse bilden und/oder bereitstellen, in welcher die Linse gehalten ist. Der Prozessanschluss kann beispielsweise zur Befestigung der Antenne und/oder des Radarsensors an einem Behälter, etwa an einer Öffnung des Behälters, und/oder einer Stützstruktur, etwa in einem Fahrzeug, ausgebildet sein. Zur Befestigung des Radarsensors an einem Behälter kann an dem Prozessanschluss beispielsweise ein Flansch ausgebildet sein.
Die Erfindung kann insbesondere als auf den nachfolgend beschriebenen Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Eine Linse ist typischerweise aus Kunststoff und/oder Glas hergestellt. Durch die dielektrischen Eigenschaften des Materials der Linse und/oder die Form der Linse wird das Radarsignal, d.h. das Sendesignal und/oder das Empfangssignal, fokussiert. Je größer die Linse und/oder je größer ein Durchmesser der Linse desto besser kann die Fokussierung des Radarsignals sein. Die Linsenanordnung kann ferner als Prozesstrennung und/oder Prozessabschluss dienen. Beispielsweise kann der Prozessanschluss der Linsenanordnung dazu ausgebildet sein, den Radarsensor an einem Behälter und/oder einer Öffnung des Behälters zu befestigen. Die Linsenanordnung kann hierbei dazu eingerichtet sein, übrige Komponenten des Radarsensors, unter anderem die Antenne und/oder eine Signaleinkopplung des Radarmoduls, vor Verschmutzung zu schützen. Beispielsweise sollten bevorzugt keine Flüssigkeiten, Staub, Verschmutzungen, Dämpfe und/oder Gase in die Antenne dringen.
Die Linsenanordnung und/oder die Linse kann bei einer solchen Messanordnung, bei der der Radarsensor an einem Behälter angeordnet sein kann, ein drucktragender Teil des Radarsensors sein. Ein Druck im Behälter soll hierbei bevorzugt von der Linsenanordnung und/oder Linse aufgenommen werden können. Je höher der Druck, desto höher ist die auf die Linsenanordnung wirkende Kraft und desto stärker kann sich die Linse deformieren. Erschwerend kann hinzukommen, dass das Material der Linse mit steigender Temperatur immer weicher werden kann. Dadurch kann die Linse weiter deformiert werden und ein Druckbereich, in welchem der Radarsensor verwendbar sein kann, kann weiter eingeschränkt sein. Aufgrund dieser mechanischen Beanspruchung der Linsenanordnung und/oder der Linse verfügen konventionelle (bekannte) Radarsensoren über verhältnismäßig kleine Prozessanschlüsse, kleine Linsenanordnungen und/oder Linsen mit kleinem Durchmesser. Auch können konventionelle Radarsensoren häufig nur bei verhältnismäßig kleinen Drücken und/oder Temperaturen eingesetzt werden. Der Einsatzbereich konventioneller Radarsensoren mit Linsenantennen kann somit erheblich eingeschränkt sein.
Der erfindungsgemäße Radarsensor mit der Linsenanordnung, welche über mindestens ein Verstärkungselement verfügt, kann hingegen bei höheren Temperaturen und/oder höheren Drücken eingesetzt werden. Zudem kann ein Durchmesser des Prozessanschlusses, der Linsenanordnung und/oder der Linse im Vergleich zu konventionellen erhöht sein. Zudem kann aufgrund des Verstärkungselements die Linse dünner ausgestaltet werden, sodass eine Dämpfung des Radarsignals durch die Linse reduziert sein kann. Über das wenigstens eine Verstärkungselement kann eine auf die Linse wirkende Kraft, etwa aufgrund eines Druckes in dem Behälter, zumindest teilweise auf den Prozessanschluss übertragen werden. Die Kraft kann so effizient von dem Prozessanschluss aufgenommen und/oder auf den Behälter übertagen werden.
Der erfindungsgemäße Radarsensor kann mitunter die folgenden Vorteile bieten. Der Radarsensor kann bei deutlich höherem Druck, etwa in einem Behälter, eingesetzt werden, da die Linsenanordnung mit dem Verstärkungselement größeren Kräften standhalten kann. Auch kann der Radarsensor bei höheren Temperaturen (z.B. bei vorgegebenem Druck) eingesetzt werden, da einer Deformation der Linse in vorteilhafter Weise durch das Verstärkungselement entgegengewirkt werden kann. Auch kann ein Durchmesser und/oder eine Größe der Linse, der Linsenanordnung und/oder des Prozessanschlusses vergrößert sein. Ein Durchmesser der Linse kann dabei wenigstens 60 mm, insbesondere wenigstens 70 mm, beispielsweise wenigstens 80 mm, betragen. Durch die Verstärkung der Linsenanordnung und/oder der Linse mit dem Verstärkungselement kann der Radarsensor selbst bei großem Linsendurchmesser bei einem höheren Druck- und/oder Temperaturbereich eingesetzt werden. Zudem kann in vorteilhafter Weise eine Dicke und/oder Stärke der Linse reduziert werden. Dadurch kann eine Dämpfung des Radarsignals, des Sendesignals und/oder Empfangssignals reduziert werden. Somit kann mehr Nutzsignal für die Abtsandmessung genutzt werden und/oder eine Messgenauigkeit kann verbessert werden.
Des Weiteren können Hochfrequenz-Eigenschaften und/oder eine Abstrahlcharakteristik des Radarsensors verbessert sein. Eine Verformung der Linse kann sich auch auf die Abstrahlkeule auswirken und/oder die Abstrahlcharakteristik negativ beeinflussen. Je stärker die Linse verformt wird, desto schlechter wird das Radarsignal fokussiert. Durch die Verstärkung der Linse mit dem Verstärkungselement kann in vorteilhafter Weise eine Deformation der Linse reduziert sein, sodass die Abstrahlkeule und/oder die Abstrahlcharakteristik des erfindungsgemäßen Radarsensors über einen großen Druck- und/oder Temperaturbereich konstant gehalten werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Verstärkungselement an zwei sich gegenüberliegenden Enden des Verstärkungselements an dem Prozessanschluss befestigt. Optional kann sich ein Bereich des Verstärkungselements zwischen den beiden Enden zumindest teilweise durch ein Innenvolumen der Linse erstrecken, beispielsweise geradlinig und/oder bogenförmig. Alternativ oder in Ergänzung kann zumindest ein Teil des wenigstens einen Verstärkungselements an einer Außenfläche der Linse anliegen. Durch Befestigung des Verstärkungselements an zwei sich gegenüberliegenden Enden an dem Prozessanschluss kann die auf die Linse wirkende Kraft effizient in Richtung der beiden Enden des Verstärkungselement auf den Prozessanschluss abgeleitet werden. Somit kann die Kraft auch auf den Prozessanschluss verteilt werden. Insgesamt kann damit eine gleichmäßige Kraftausleitung in den Prozessanschluss bereitgestellt sein.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich zumindest ein Teil des wenigstens einen Verstärkungselements durch zumindest einen Teil eines Innenvolumens der Linse. Beispielsweise kann das Verstärkungselement zumindest teilweise in die Linse eingespritzt sein. Alternativ oder in Ergänzung kann zumindest ein Teil des wenigstens einen Verstärkungselements an der Linse, beispielsweise außenseitig an der Linse, anliegen. Beispielsweise kann das Verstärkungselement zumindest teilweise an einer einem Innenraum der Antenne, dem Radarmodul und/oder einem Gehäuse des Radarsensors zugewandten Außenfläche der Linse anliegen. Das Verstärkungselement kann beispielsweise zumindest teilweise zwischen der Linse und einem Gehäuse des Radarsensors angeordnet sein. Ein Prozessdruck und/oder Druck kann so von der Linse aufgenommen werden und auf das Verstärkungselement übertragen und/oder von dem Verstärkungselement an den Prozessanschluss weitergeleitet werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Prozessanschluss einen Anschlussbereich, welcher die Linse ringförmig entlang des Außenumfangs der Linse umläuft, und einen Ring auf, welcher den Anschlussbereich ringförmig umschließt. Der Anschlussbereich kann einstückig oder mehrteilig mit der Linse ausgestaltet sein. Der Anschlussbereich kann eine Rahmenstruktur für die Linse bilden und/oder bereitstellen, in welcher die Linse gehalten ist. Ein Material des Anschlussbereichs und ein Material der Linse können identisch sein. Der Ring kann aus Kunststoff und/oder Metall gefertigt sein. Der Ring und der Anschlussbereich können dabei einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Ende des Verstärkungselements an dem Ring des Prozessanschlusses befestigt. Auch kann das Verstärkungselement mit zwei sich gegenüberliegenden des Verstärkungselements an dem Ring befestigt sein. Das Verstärkungselement kann sich hierbei zumindest teilweise durch das Innenvolumen der Linse und zumindest teilweise durch den Anschlussbereich des Prozessanschlusses erstrecken. Über den Ring kann das Verstärkungselement zuverlässig befestigt werden und die auf die Linse wirkende Kraft kann effizient auf den Ring des Prozessanschlusses übertragen werden. Insgesamt können so eine Montage des Radarsensors vereinfacht und eine mechanische Stabilität der Linsenanordnung weiter erhöht sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Verstärkungselement in die Linse eingespritzt. Alternativ oder ergänzend kann das Verstärkungselement zumindest teilweise in den Prozessanschluss, etwa in den Anschlussbereich des Prozessanschlusses, eingesprizt sein. Auch dies kann sich vorteilhaft auf eine Montage und mechanische Stabilität auswirken.
Gemäß einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Verstärkungselement drahtförmig, stabförmig und/oder fadenförmig ausgebildet. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann beispielsweise einen Durchmesser von rund 0,1 mm bis 3 mm, bevorzugt 0,2 mm bis 1,0 mm, aufweisen. Mit einer derartigen Ausgestaltung des Verstärkungselements können zum einen Kräfte effizient über das Verstärkungselement abgeleitet werden und zum anderen kann eine Beeinflussung der Abstrahlcharakteristik durch das Verstärkungselement geringgehalten werden.
Das wenigstens eine Verstärkungselement kann zumindest teilweise aus Kunststoff, Glasfaser, Metall, Kevlar, Kunststoffverbund und/oder faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sein. Diese Materialien zeichnen sich insbesondere durch eine hohe mechanische Stabilität aus.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Sendesignal und/oder das Empfangssignal einen elektrischen Feldvektor auf, welcher quer zu einer Längserstreckungsrichtung des wenigstens einen Verstärkungselements verläuft. Das Radarmodul und/oder eine Signaleinkopplung des Radarmoduls können dazu eingerichtet sein, ein Sendesignal in die Antenne einzukoppeln, welches einen elektrischen Feldvektor aufweist, der quer zu einer Längserstreckungsrichtung des wenigstens einen Verstärkungselements verläuft. Dadurch kann eine Beeinflussung der Abstrahlcharakteristik durch das Verstärkungselement, insbesondere wenn das Verstärkungselement aus Metall gefertigt ist, geringgehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Verstärkungselement blechförmig und/oder plattenförmig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weist das Sendesignal und/oder das Empfangssignal einen elektrischen Feldvektor auf, welcher nicht orthogonal zu einem Flächennormalenvektor einer Grundfläche des wenigstens einen Verstärkungselements verläuft. Das Verstärkungselement kann zwei sich gegenüberliegende Grundflächen aufweisen, deren Abmessungen größer als eine Dicke des Verstärkungselements sein können. Ferner kann das Verstärkungselement eine Längserstreckungsrichtung aufweisen, welche sich beispielsweise parallel zu den Grundflächen und/oder orthogonal zu den Flächennormalenvektoren der Grundflächen erstrecken kann. Der elektrische Feldvektor des Sendesignals und/oder des Empfangssignals kann bevorzugt parallel (oder antiparallel) zu einem der Flächennormalenvektoren und/oder orthogonal zur Längserstreckungsrichtung des Verstärkungselements verlaufen. Insbesondere kann ein Winkel zwischen dem elektrischen Feldvektor und den Flächennormalenvektoren kleiner als 90° sein. Hierdurch kann eine Absorption des Sende- und/oder Empfangssignals durch das Verstärkungselement reduziert sein,
Gemäß einer Ausführungsform weist die Linsenanordnung eine Mehrzahl von Verstärkungselementen auf, welche sich parallel zueinander erstrecken. Insbesondere kann sich eine Teilmenge der Verstärkungselemente parallel zueinander erstrecken. Durch Verwendung mehrerer Verstärkungselemente kann die auf die Linse wirkende Kraft effizient auf den Prozessanschluss übertragen und/oder gleichmäßig auf den Prozessanschluss verteilt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Linsenanordnung wenigstens zwei Verstärkungselemente auf, welche sich quer zueinander erstrecken und/oder welche kreuzförmig angeordnet sind. Die Verstärkungselemente können dabei jeweils an zwei sich gegenüberliegenden Enden an dem Prozessanschluss befestigt sein. Beispielsweise kann eine erste Teilmenge von ersten Verstärkungselementen parallel zueinander verlaufen und eine zweite Teilmenge von zweiten Verstärkungselementen kann quer zu den ersten Verstärkungselementen der ersten Teilmenge verlaufen. Die zweiten Verstärkungselemente der zweiten Teilmenge können hierbei parallel zueinander verlaufen. Dadurch kann eine Gitterstruktur durch die Verstärkungselemente bereitgestellt und/oder ausgebildet sein, mit welcher die Linse effizient stabilisiert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Linsenanordnung eine Mehrzahl von Verstärkungselementen auf, welche sternförmig und/oder speichenförmig angeordnet sind. Die Verstärkungselemente können dabei jeweils an zwei sich gegenüberliegenden Enden an dem Prozessanschluss befestigt sein. Auch hierdurch kann die Linse effizient stabilisiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Linsenanordnung eine Mehrzahl von Verstärkungselementen auf, welche netzförmig angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich ist das wenigstens eine Verstärkungselement netzförmig ausgebildet. Die mehreren, netzförmig angeordneten Verstärkungselemente und/oder das netzförmig ausgebildete Verstärkungselement kann beispielsweise in die Linse und/oder in den Prozessanschluss, etwa den Anschlussbereich, eingespritzt werden. Auch durch eine Netzstruktur der/des Verstärkungselements(e) kann in vorteilhafter Weise die Linse effizient stabilisiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Radarmodul als V-Band-Radarmodul, als E-Band-Radarmodul, als W-Band-Radarmodul, als F-Band-Radarmodul, als D-Band-Radarmodul, als G-Band-Radarmodul, als Y-Band-Radarmodul und/oder als J-Band-Radarmodul ausgeführt. Mit anderen Worten kann die Sendefrequenz des Sendesignals zwischen 60 GHz und 75 GHz (V-Band), zwischen 60 GHz und 90 GHz (E-Band), zwischen 75 GHz und 110 GHz (W-Band), zwischen 90 GHz und 140 GHz (F-Band), zwischen 110 GHz und 170 GHz (D-Band), zwischen 140 GHz und 220 GHz (G-Band), zwischen 170 GHz und 260 GHz (Y-Band), und/oder zwischen 220 GHz und 320 GHz (J-Band) liegen
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung eines Radarsensors, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder Grenzstandes eines Mediums in einem Behälter.
Ein weiterer Aspekt vorliegenden Offenbarung betrifft eine Messanordnung mit einem Radarsensor, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, und einem Behälter. Der Behälter weist eine Öffnung auf, in welcher der Radarsensor über den Prozessanschluss der Linsenanordnung befestigt ist.
Merkmale, Elemente und/oder Funktionen, welche voranstehend und nachfolgend mit Bezug auf den Radarsensor beschrieben sind, können Merkmale, Elemente und/oder Funktionen der Messanordnung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, sein und umgekehrt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.

1A und 1B zeigen schematisch eine Messanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt schematisch eine Messanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt schematisch eine Messanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4A und 4B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung der 4A und 4B.
5 zeigt eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
7A und 7B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
7C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung der 7A und 7B.
8 zeigt eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
9A und 9B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
9C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung der 9A und 9B.
10A und 10B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
10C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung der 10A und 10B.
11A und 11B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
11C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung der 11A und 11B.
12A und 12B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
12C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung der 12A und 12B.
13A und 13B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
13C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung der 13A und 13B.

Ähnliche, ähnlich wirkende, gleiche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren können mit ähnlichen oder gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich schematische und nicht maßstabsgetreu.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1A und1B zeigen schematisch eine Messanordnung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Messanordnung 500 weist einen Behälter 502 zur Aufnahme eines Mediums 505 auf. Das Medium 505 kann im Kontext der vorliegenden Offenbarung ein beliebiges Objekt 505 bezeichnen. Ferner kann sich in dem Behälter 502 ein Gas 504, ein Gasraum 504 und/oder ein Gasvolumen 504 befinden. In 1A ist der Behälter 502 ohne einen darin befindlichen Druck, etwa einen Gasdruck, dargestellt. In 1B ist der Behälter 502 mit einem darin befindlichen Druck, etwa einem durch das Gas 504 hervorgerufenen Gasdruck, dargestellt, wobei der Druck in dem Behälter 502 durch das Pfeilsymbol angedeutet ist. Der Behälter 502 weist eine Öffnung 503 auf, an welcher ein Radarsensor 100 der Messanordnung 500 angeordnet und/oder befestigt ist.
Der Radarsensor 100 weist ein Gehäuse 102 und ein Radarmodul 105 auf. Ferner weist der Radarsensor 100 eine Auswerteschaltung 104 und eine Antenne 110 auf. Über das Radarmodul 105 kann ein Sendesignal generiert werden, welches über die Antenne 110 in Richtung des Mediums 505 abgestrahlt werden kann. Ein von dem Medium 505 reflektierter Teil des Sendesignals kann als Empfangssignal wieder über die Antenne 110 empfangen werden. Die Auswerteschaltung 104 kann basierend auf dem Sendesignal und/oder dem Empfangssignal, etwa unter Heruntermischen der beiden Signale in ein Zwischenfrequenzsignal, den Abstand zwischen dem Radarsensor 100 und dem Medium 505 ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteschaltung 104 einen Füllstand des Mediums 505 und/oder das Erreichen eines Grenzstandes des Mediums 505 ermitteln.
Zur Einkopplung des Sendesignals in die Antenne 110 kann der Radarsensor 100 über eine Signaleinkopplung 108 verfügen, welche etwa einen Anschluss zur Elektronik und/oder zur Auswerteschaltung 104 des Radarsensors 100 bezeichnen kann. Die Signaleinkopplung 108 kann beispielsweise als Hohlleitereinkopplung ausgestaltet sein und/oder über einen Hohlleiter verfügen.
Die Signaleinkopplung 108 ist ferner mit einem Primärhorn 106 gekoppelt. Das Primärhorn 106 kann beispielsweise als kleine Hornantenne 106 ausgebildet sein und/oder dazu eingerichtet sein, das Radarsignal bzw. das Sendesignal auf eine Linsenanordnung 112 des Radarsensors 100 zu fokussieren.
Die Antenne 110 ist als Hornstrahlantenne 110, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall, ausgebildet, wobei an einem Ende der Antenne 110, welches dem Gehäuse 102 des Radarsensors 100 gegenüberliegt, eine Linsenanordnung 112 angeordnet und/oder befestigt ist.
Die Linsenanordnung 112 weist eine dielektrische Linse 114 und einen Prozessanschluss 116 auf, welcher die Linse 114 ringförmig umläuft. Der Prozessanschluss 116 dient hierbei zur Befestigung des Radarsensors 100 an der Öffnung 503 des Behälters 502, beispielsweise über eine Flanschverbindung und/oder eine Schraubverbindung. Der Prozessanschluss 116 dient ferner einer Prozesstrennung und/oder einem Prozessabschluss. Der Radarsensor 100 kann über den Prozessanschluss 116 derart an der Öffnung 503 des Behälters 502 befestigt sein, dass keine Flüssigkeit und/oder kein Gas nach außen entweichen kann. Alternativ oder zusätzlich ist die Linsenanordnung 112 derart an der Antenne 110 befestigt, dass kein Medium 505, keine Flüssigkeit und/oder kein Gas in einen Innenraum 111 der Antenne 110 eindringen kann. Die Linsenanordnung 112 kann somit ein drucktragender Teil des Radarsensors 100 sein und/oder dazu ausgestaltet sein, einem Druck in dem Behälter 502 standzuhalten.
1A zeigt den Behälter 502 bei geringem Druck und 1B bei hohem Druck. Steigt der Druck in dem Behälter 502, so kann dies zu einer Deformation und/oder Verformung der Linse 114 der Linsenanordnung 112 führen, wie in 1B illustriert. Die Deformation kann bei steigender Temperatur zudem weiter erhöht sein. Dies kann zum einen eine Abstrahlcharakteristik des Radarsensors und somit die Messung negativ beeinflussen. Zum anderen kann dadurch bedingt ein Durchmesser der Linse 114, der Linsenanordnung 112, des Prozessanschlusses 116 und/oder der Antenne 110 nur verhältnismäßig klein ausgeführt sein.
Um diesem Effekt zu begegnen kann die Linsenanordnung 112, wie in nachfolgenden Figuren beschrieben, verbessert werden. Die voranstehend erläuterten Merkmale der Messanordnung 500 und/oder des Radarsensors 100 gelten jedoch gleichermaßen für alle nachfolgend beschriebenen Figuren.
2 zeigt schematisch eine Messanordnung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sofern nicht anders beschrieben, weist die Messanordnung 500 der 2 dieseleben Elemente und Merkmale wie die Messanordnungen 500 der 1A und 1B auf.
Die Linsenanordnung 112 des Radarsensors 100 der 2 weist wenigstens ein Verstärkungselement 118 auf, welches mit wenigstens einem Ende an dem Prozessanschluss 116 befestigt ist und welches sich zumindest teilweise durch ein Innenvolumen 115 (siehe z.B. 4B fortfolgende) der Linse 114 erstreckt. Über das Verstärkungselement 118 kann eine auf die Linse 114 wirkende Kraft effizient auf den Prozessanschluss 116 übertragen und/oder über den Prozessanschluss 116 abgeführt werden. Dadurch kann eine Stabilität der Linse 114 erhöht sein und/oder eine Deformation der Linse 114 vermieden werden. Somit kann ein Druckbereich und/oder ein Temperaturbereich, in welchem der Radarsensor 100 verwendet werden kann, erhöht sein. Auch kann eine Abstrahlcharakteristik, insbesondere unter Druck- und/oder Temperatureinflüssen, verbessert werden und/oder ein Durchmesser der Linse 114, der Linsenanordnung 112, des Prozessanschlusses 116 und/oder der Antenne 110 kann erhöht werden.
Das wenigstens eine Verstärkungselement 118 kann, wie in 2 exemplarisch gezeigt, an zwei sich gegenüberliegenden Enden des Verstärkungselements 118 an dem Prozessanschluss 116 befestigt sein. Das Verstärkungselement 118 kann beispielsweise drahtförmig, fadenförmig und/oder stabförmig ausgestaltet sein. Auch kann das Verstärkungselement 118 plattenförmig, blechförmig, netzförmig oder beliebig anders ausgestaltet sein, wie nachfolgend exemplarisch beschrieben.
Das Verstärkungselement 118 kann zumindest teilweise aus Kunststoff, Glasfaser, Metall, Kevlar, Kunststoffverbund und/oder faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Verstärkungselement 118 in die Linse 114 und/oder den Prozessanschluss 116 eingespritzt sein. Die Linse 114 kann einstückig oder mehrteilig ausgeführt sein.
3 zeigt schematisch eine Messanordnung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sofern nicht anders beschrieben, weist die Messanordnung 500 der 3 dieseleben Elemente und Merkmale wie die Messanordnungen 500 der voranstehenden Figuren auf.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel der 3 das Verstärkungselement 118 zwischen der Linse 114 und dem Gehäuse 102 des Radarsensors 100 angeordnet. Das Verstärkungselement 118 ist hierbei mit wenigstens einem Ende, insbesondere mit zwei sich gegenüberliegenden Enden, an dem Prozessanschluss 116 befestigt. Das Verstärkungselement 118 kann hierbei zumindest teilweise an einer Außenfläche der Linse 114, welche dem Gehäuse 102 zugewandt sein kann und/oder dem Gehäuse 112 gegenüberliegen kann, anliegen. Entgegen der Abstrahlrichtung liegt das Verstärkungselement 118 somit hinter der Linse 114. Das Verstärkungselement 118 kann zumindest teilweise in der Antenne 110 angeordnet sein und/oder an dem Prozessanschluss 116 befestigt bzw. fixiert sein. Ein Druck in dem Behälter 502, etwa ein Prozessdruck, kann so von der Linse 114 aufgenommen werden, auf das Verstärkungselement 118 übertragen und/oder von dem Verstärkungselement 118 an den Prozessanschluss 116 weitergeleitet werden.
Sämtliche in nachfolgenden Figuren beschriebenen geometrischen Ausgestaltungen des Verstärkungselements 118 gelten gleichermaßen für die Ausführungsbeispiele der 2 und 3.
4A und 4B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 4A zeigt einen Längsschnitt und 4B einen Querschnitt. 4C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung 112 der 4A und 4B. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 4A bis 4C sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Die Linsenanordnung 112 weist einen Prozessanschluss 116 auf, welcher einen Anschlussbereich 116a aufweist. Der Anschlussbereich 116a umläuft dabei die Linse 114 ringförmig entlang eines Außenumfangs der Linse 114. Der Prozessanschluss 116 weist ferner einen Ring 116b auf, welcher den Anschlussbereich 116a ringförmig entlang eines Außenumfangs des Anschlussbereichs 116a umläuft. Der Anschlussbereich 116a und die Linse 114 können einstückig ausgebildet sein. Der Ring 116b kann etwa aus Kunststoff und/oder Metall gefertigt sein.
Ferner weist die Linsenanordnung 112 mehrere Verstärkungselemente 118 auf, welche sich im Wesentlichen parallel zueinander durch die Linse 114 erstrecken. Jedes Verstärkungselement 118 ist dabei mit dessen (sich gegenüberliegenden) Enden an dem Ring 116b des Prozessanschlusses 116 befestigt. Beispielsweise können die Enden der Verstärkungselemente 118 über geeignete Befestigungselemente 119, etwa Verdickungen und/oder Fixierungen, an dem Ring 116b befestigt sein.
Die Verstärkungselemente 118 sind fadenartig, drahtförmig und/oder stabförmig ausgebildet und/oder zumindest teilweise in die Linse 114 integriert. Gleichsam wird die Linse 114 über integrierte Verstärkungselemente, Drähte, Fäden und/oder Stäbe 118 verstärkt. Eines der Verstärkungselemente 118 der 4A bis 4C verläuft dabei zentral durch eine Mitte und/oder ein Zentrum der Linse 114.
Analog einem Tennisschläger oder einer Fahrradfelge können die Verstärkungselemente 118 auf den Ring 116b gespannt sein. Über die Verstärkungselemente 118 können so Kräfte, die auf die Linse 114 wirken, in Richtung der Enden der Verstärkungselemente 118 auf den Ring 116b und/oder auf den Prozessanschluss 116 übertragen werden. Auf diese Weise können die auf die Linse 114 wirkenden Kräfte auf den umliegenden Prozessanschluss 116 übertragen, verteilt und/oder von diesem aufgenommen werden.
Durch die über die Verstärkungselemente 118 bereitgestellte Verstärkung der Linse 114 kann die Linse 114 einem höheren Prozessdruck und/oder einer höheren Prozesstemperatur ausgesetzt werden. Auch kann der Antennendurchmesser und/oder Linsendurchmesser dadurch vergrößert werden, insbesondere da Kräfte, die sonst die Linse 114 verformen würden, über die Verstärkungselemente 118 nach außen in Richtung des Prozessanschluss 116 (und so auf den Behälter 502) abgeleitet werden können. Alternativ oder zusätzlich kann z.B. bei gleichem Design, Druck- und/oder Temperaturbereich die Linse dünner mit weniger Material gebaut werden, was eine geringere Dämpfung des Sende- und/oder Empfangssignals ermöglichen kann.
5 zeigt eine Schnittansicht einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 5 sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Im Gegensatz zu dem in 4A gezeigten Ausführungsbeispiel, verläuft keines der Verstärkungselement 118 durch die Mitte und/oder das Zentrum der Linse 114. Mit anderen Worten sind alle Verstärkungselemente 118 außermittig in der Linse 114 angeordnet. Dadurch kann eine Beeinflussung des Sendesignals durch die Verstärkungselemente 118 reduziert sein.
6 zeigt eine Schnittansicht, genauer einen Querschnitt, einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 6 sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Wie im Querschnitt der 6 erkennbar, ist das wenigstens eine Verstärkungselement 118 plattenförmig und/oder blechförmig ausgestaltet. Das Verstärkungselement 118 ist dabei an zwei sich gegenüberliegenden Enden an dem Ring 166b des Prozessanschlusses 116 befestigt. Die Linsenanordnung 112 kann auch mehrere solcher Verstärkungselemente 118 aufweisen, welche sich beispielsweise parallel zueinander erstrecken können.
Das wenigstens eine Verstärkungselement 118 weist zwei sich gegenüberliegende Grundflächen 117 auf. Eine Längserstreckungsrichtung des Verstärkungselements 118 kann hierbei im Wesentlichen orthogonal zu den Flächennormalenvektoren der Grundflächen 117 verlaufen.
Das Radarmodul 105 kann dazu eingerichtet sein, ein Sendesignal in die Antenne 110 einzukoppeln, welches einen elektrischen Feldvektor aufweist, der mit den Flächennormalenvektoren der Grundflächen 117 einen Winkel kleiner 90° einschließt. Bevorzugt kann der elektrische Feldvektor des Sendesignals parallel oder antiparallel zu einem der Flächennormalenvektoren und/oder orthogonal zur Längserstreckungsrichtung des Verstärkungselements 118 sein. Auf diese Weise kann eine Absorption des Sendesignals durch das Verstärkungselement 118 geringgehalten werden. Auch kann das Verstärkungselement 118 optional aus Metall gefertigt sein, ohne das Sendesignal zu beeinflussen.
7A und 7B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung für einen Radarsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel. 7A zeigt einen Längsschnitt und 7B einen Querschnitt. 7C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung 112 der 7A und 7B. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 7A bis 7C sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Die Linsenanordnung 112 der 7A bis 7C weist mehrere Verstärkungselemente 118a, 118b auf. Die Verstärkungselemente 118a, 118b sind jeweils an zwei sich gegenüberliegenden Enden an dem Ring 116b des Prozessanschlusses 116 befestigt.
Eine erste Teilmenge von ersten Verstärkungselementen 118a erstreckt sich parallel zueinander durch die Linse 114. Eine zweite Teilmenge von zweiten Verstärkungselementen 118b erstreckt sich ebenso parallel zueinander durch die Linse 114. Die Längserstreckungsrichtungen der ersten Verstärkungselemente 118a verlaufen dabei quer und/oder orthogonal zu den Längserstreckungsrichtungen der zweiten Verstärkungselemente 118b. Die Verstärkungselemente 118a, 118b sind somit kreuzförmig angeordnet. Die ersten und zweiten Verstärkungselemente 118a, 118b können optional an den Kreuzungspunkten miteinander verbunden sein. Auch können die Verstärkungselemente 118a, 118b einstückig ausgeführt sein. Insgesamt kann so die Stabilität der Linse 114 weiter erhöht sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 7A bis 7C sind die Verstärkungselemente 118a, 118b außermittig angeordnet, d.h. keines der Verstärkungselemente 118a, 118b verläuft durch die Mitte der Linse 114.
Optional können die Enden der Verstärkungselemente 118a, 118b mit einem umlaufenden, weiteren Verstärkungselement 120 verbunden sein, welches den Prozessanschluss 116 und/oder den Ring 116b an einem Außenumfang umlaufen kann.
8 zeigt eine Schnittansicht, genauer einen Längsschnitt, einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 8 sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 7A bis 7C verläuft eines der ersten Verstärkungselemente 118a und eines der zweiten Verstärkungselemente 118b durch das Zentrum und/oder die Mitte der Linse 114. In der Mitte der Linse 114 kann sich somit ein Knotenpunkt befinden, an welchem sich die beiden Verstärkungselemente 118a, 118b kreuzen.
9A und 9B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 9A zeigt einen Längsschnitt und 9B einen Querschnitt. 9C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung der 9A und 9B. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 9A bis 9C sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Die Verstärkungselemente 118 des Ausführungsbeispiels der 9A bis 9C sind sternförmig und/oder speichenartig angeordnet, wobei jedes der Verstärkungselemente 118 an zwei sich gegenüberliegenden Enden an dem Ring 116b des Prozessanschlusses befestigt ist. Die Enden der Verstärkungselemente 118 sind gleichsam um den Außenumfang des Prozessanschlusses 116 verteilt und/oder in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Der Kreuzungspunkt aller Verstärkungselemente 118 liegt hierbei in der Mitte und/oder dem Zentrum der Linse 114. Auch dies ermöglicht, auf die Linse 114 wirkende Kräfte effizient und gleichmäßig auf den Prozessanschluss 116 zu verteilen.
10A und 10B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 10A zeigt einen Längsschnitt und 10B einen Querschnitt. 10C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung 112 der 10A und 10B. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 10A bis 10C sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 10A bis 10C ist das Verstärkungselement 118 netzförmig und/oder gitterförmig ausgestaltet und in die Linse 114 eingespritzt. Das Verstärkungselement 118 kann hierbei grundsätzlich einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.
Zudem verfügt der Prozessanschluss 116 nicht über einen Ring 116b. Der gesamte Prozessanschluss 116 kann somit einstückig mit der Linse 114 ausgebildet sein.
Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass der Prozessanschluss 116 in allen in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen zweiteilig mit dem Anschlussbereich 116a und dem Ring 116b oder einstückig (z.B. ohne Ring 116) ausgebildet sein kann.
11A und 11B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 11A zeigt einen Längsschnitt und 11B einen Querschnitt. 11C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung 112 der 11A und 11B. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 11A bis 11C sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 10A bis 10C ist das Verstärkungselement 118 der 11A bis 11C netzförmig ausgestaltet und in die Linse 114 eingespritzt. Das Verstärkungselement 118 kann hierbei grundsätzlich einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.
Das Verstärkungselement 118 verfügt über mehrere speichenartig angeordnete erste Verstärkungselemente 118a, welche sich in der Mitte der Linse 114 kreuzen. Die ersten Verstärkungselemente 118a sind mit zweiten Verstärkungselementen 118b in Umfangsrichtung der Linse 114 miteinander verbunden, sodass etwa eine spinnennetzartige Struktur des Verstärkungselements 118 ausgebildet ist. Die ersten und zweiten Verstärkungselemente 118a, 118b können hierbei Teile oder Teilbereiche des Verstärkungselements 118 bezeichnen.
Analog zu den 10A bis 10C kann das Verstärkungselement 118 der 11A bis 11C in die Linse 114 eingespritzt sein.
12A und 12B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 12A zeigt einen Längsschnitt und 12B einen Querschnitt. 12C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung 112 der 12A und 12B.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 11A bis 11C kreuzen sich die ersten Verstärkungselemente 118a des Verstärkungselements 118 der 12A bis 12C nicht in der Mitte der Linse 114. Die ersten Verstärkungselemente 118a sind jeweils nur mit einem Ende an dem Prozessanschluss 116 befestigt und erstrecken sich in Richtung der Mitte bis zu einem Teil eines Radius der Linse 114. Über eine oder mehrere Reihen von zweiten Verstärkungselementen 118b sind die ersten Verstärkungselemente 118b in Umfangsrichtung der Linse 114 miteinander verbunden. In radialer Richtung der Linse 114 direkt benachbart angeordnete, zweite Verstärkungselemente 118b können dabei parallel zueinander verlaufen. Insgesamt kann so eine netzförmige und/oder spinnennetzförmige Struktur des Verstärkungselements 118 bereitgestellt werden, wobei die Mitte der Linse 114 freigehalten ist.
Die ersten und zweiten Verstärkungselemente 118a, 118b können Teile oder Teilbereiche des Verstärkungselements 118 bezeichnen. Das Verstärkungselement 118 kann insgesamt einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Analog zu den 10A bis 11C kann das Verstärkungselement 118 der 11A bis 12C in die Linse 114 eingespritzt sein.
13A und 13B zeigen jeweils eine Schnittansicht einer Linsenanordnung 112 für einen Radarsensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 13A zeigt einen Längsschnitt und 13B einen Querschnitt. 13C zeigt eine Seitenansicht der Linsenanordnung 112 der 13A und 13B. Sofern nicht anders beschrieben, gilt für die Linsenanordnung 112 der 13A bis 13C sämtliche Offenbarung bezüglich voranstehender Figuren.
Insbesondere analog zu den 7A bis 8 weist die Linsenanordnung 112 der 13A bis 13C mehrere Verstärkungselemente 118a, 118b auf. Die Verstärkungselemente 118a, 118b sind jeweils an zwei sich gegenüberliegenden Enden an dem Ring 116b des Prozessanschlusses 116 befestigt.
Eine erste Teilmenge von ersten Verstärkungselementen 118a erstreckt sich parallel zueinander zumindest teilweise entlang einer Außenfläche 125 der Linse 114. Eine zweite Teilmenge von zweiten Verstärkungselementen 118b erstreckt sich ebenso parallel zueinander zumindest teilweise entlang der Außenfläche 125 der Linse 114. Die Außenfläche 125 der Linse 114 kann etwa dem Gehäuse 102 des Radarsensors 100 zugewandt sein. Die Verstärkungselemente 118a, 118b sind somit zwischen der Linse 114 und dem Gehäuse 102 des Radarsensors 100 angeordnet. Die Längserstreckungsrichtungen der ersten Verstärkungselemente 118a verlaufen dabei quer und/oder orthogonal zu den Längserstreckungsrichtungen der zweiten Verstärkungselemente 118b. Die Verstärkungselemente 118a, 118b sind somit kreuzförmig angeordnet. Die ersten und zweiten Verstärkungselemente 118a, 118b können optional an den Kreuzungspunkten miteinander verbunden sein. Auch können die Verstärkungselemente 118a, 118b einstückig ausgeführt sein. Insgesamt kann so die Stabilität der Linse 114 weiter erhöht sein.
Optional können die Enden der Verstärkungselemente 118a, 118b mit einem umlaufenden, weiteren Verstärkungselement 120 verbunden sein, welches den Prozessanschluss 116 und/oder den Ring 116b an einem Außenumfang umlaufen kann.
Es sei an dieser Stelle betont, dass sämtliche Ausführungsbeispiele der 3A bis 12C, in welchen das/die Verstärkungselement/e 118a, 118a, 118b zumindest teilweise in dem Innenvolumen der Linse 114 angeordnet sind, auch gemäß dem Ausführungsbeispiel der 13A bis 13C ausgestaltet sein können und umgekehrt. Mit anderen Worten kann/können das/die Verstärkungselement/e 118a, 118a, 118b der 3A bis 12C zumindest teilweise außenseitig an der Außenfläche 125 der Linse 114 anliegen, wie in dem Ausführungsbeispiel der 13A bis 13C gezeigt.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Radarsensor (100) zur Ermittlung eines Ab standes zwischen dem Radarsensor und einem Objekt (505), der Radarsensor aufweisend: eine Antenne (110); ein Radarmodul (105), welches dazu eingerichtet ist, ein Sendesignal über die Antenne (110) abzustrahlen und einen an dem Objekt (505) reflektierten Teil des Sendesignals als Empfangssignal zu empfangen; und eine Linsenanordnung (112) mit wenigstens einer dielektrischen Linse (114) zur Fokussierung des Sendesignals und/oder des Empfangssignals, wenigstens einem Verstärkungselement (118, 118a, 118b) zur mechanischen Stabilisierung der Linse und einem Prozessanschluss (116), welcher die Linse (114) zumindest teilweise entlang eines Außenumfangs der Linse umläuft; wobei wenigstens ein Ende des Verstärkungselements (118, 118a, 118b) an dem Prozessanschluss (116) befestigt ist, sodass eine auf die Linse (114) wirkende Kraft zumindest teilweise über das wenigstens eine Verstärkungselement (118, 118a, 118b) in Richtung des Prozessanschlusses (116) ableitbar ist.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Verstärkungselement (118, 118a, 118b) an zwei sich gegenüberliegenden Enden des Verstärkungselements an dem Prozessanschluss (116) befestigt ist.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei sich zumindest ein Teil des wenigstens einen Verstärkungselements (118, 118a, 118b) durch zumindest einen Teil eines Innenvolumens (115) der Linse (114) erstreckt; und/oder wobei zumindest ein Teil des wenigstens einen Verstärkungselements (118, 118a, 118b) an der Linse (114) anliegt.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Prozessanschluss (116) einen Anschlussbereich (116a), welcher die Linse (114) ringförmig entlang des Außenumfangs der Linse umläuft, und einen Ring (116b) aufweist, welcher den Anschlussbereich (116a) ringförmig umschließt.
Radarsensor (100) nach Anspruch 4, wobei das wenigstens eine Ende des Verstärkungselements (118, 118a, 118b) an dem Ring (116b) des Prozessanschlusses (116) befestigt ist.
Radarsensor (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Ring (116b) aus Metall gefertigt ist.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Verstärkungselement (118, 118a, 118b) in die Linse (114) und/oder zumindest einen Teil des Prozessanschlusses (116) eingespritzt ist.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Verstärkungselement (118, 118a, 118b) drahtförmig, stabförmig und/oder fadenförmig ausgebildet ist.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Sendesignal und/oder das Empfangssignal einen elektrischen Feldvektor aufweist, welcher quer zu einer Längserstreckungsrichtung des wenigstens einen Verstärkungselements (118, 118a, 118b) verläuft.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Verstärkungselement (118) blechförmig ausgebildet; und/oder wobei das Sendesignal und/oder das Empfangssignal einen elektrischen Feldvektor aufweist, welcher nicht orthogonal zu einem Flächennormalenvektor einer Grundfläche (117) des wenigstens einen Verstärkungselements (118) verläuft.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Linsenanordnung (112) eine Mehrzahl von Verstärkungselementen (118, 118a, 118b) aufweist, welche sich parallel zueinander erstrecken.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Linsenanordnung (112) wenigstens zwei Verstärkungselemente (118a, 118b) aufweist, welche sich quer zueinander erstrecken und/oder welche kreuzförmig angeordnet sind.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Linsenanordnung (112) eine Mehrzahl von Verstärkungselementen (118) aufweist, welche sternförmig angeordnet sind.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Linsenanordnung (112) eine Mehrzahl von Verstärkungselementen (118, 118a, 118b) aufweist, welche netzförmig angeordnet sind; und/oder wobei das wenigstens eine Verstärkungselement (118, 118a, 118b) netzförmig ausgebildet ist.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Prozessanschluss (116) der Linsenanordnung (112) zur Befestigung des Radarsensors (100) an einem Behälter (502) ausgebildet ist; und/oder wobei der Radarsensor (100) als Füllstandsensor (100) und/oder Grenzstandsensor (100) ausgebildet ist.
Radarsensor (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Verstärkungselement (118, 118a, 118b) zumindest teilweise aus Kunststoff, Glasfaser, Metall, Kevlar, Kunststoffverbund und/oder faserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist.