DE102020131550A1 - Kompaktes Radarmessgerät - Google Patents

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Abstract

Es wird ein kompaktes Radarmessgerät (100) zur Ermittlung eines Abstands und/oder Füllstands eines Mediums vorgeschlagen. Das Radarmessgerät (100) weist eine Sensorschaltung (106) mit einer Radarantenne (102) auf, welche dazu eingerichtet ist, ein Radarsignal in Richtung einer Füllgutoberfläche eines Mediums abzustrahlen und basierend auf einer Abstandsmessung einen Füllstand des Mediums zu ermitteln. Das Radarmessgerät weist zudem wenigstens eine Elektrode (104) auf, welche zumindest teilweise an der Radarantenne (102) angeordnet ist. Die Sensorschaltung (106) ist ferner dazu eingerichtet, basierend auf einer kapazitiven Messung mittels der wenigstens einen Elektrode (104) ein Erreichen eines Grenzstandes des Mediums zu ermitteln.

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Messung von Abständen, Füllständen und/oder Grenzständen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Radarmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes und/oder Grenzstandes eines Mediums sowie die Verwendung eines solchen Radarmessgeräts zur Messung eines Füllstandes und/oder Grenzstandes.
  • Hintergrund
  • Radarbasierte Füllstandmessgeräte, auch Radar-Füllstandmessgeräte oder Radarmessgeräte genannt, werden in vielen Bereichen der Industrie zur Bestimmung, Ermittlung, Erfassung und/oder Messung eines Füllstandes eines Mediums, wie etwa eines Schüttguts oder eines Fluids, verwendet. Dabei wird in der Regel ein Radarsignal in Richtung des Mediums abgestrahlt und ein an dem Medium reflektierter Teil des Radarsignals wird wieder von dem Radarmessgerät empfangen. Das ausgesendete Radarsignal wird häufig auch als Sendesignal bezeichnet und der reflektierte Teil des Radarsignals wird häufig als Empfangssignal bezeichnet. Basierend auf einer Laufzeitmessung des Radarsignals kann sodann ein Abstand des Radarmessgeräts zu dem Medium und/oder eine Füllstand des Mediums ermittelt werden.
  • Häufig können derartige Füllstandmessungen auch durch Messungen mit weiteren Sensoren und/oder Messgeräten ergänzt werden, wie beispielsweise durch Messungen eines Drucks, einer Temperatur, eines Durchflusses und/oder einer Grenzstandmessung. Dazu werden in der Regel unabhängige und/oder autarke Sensoren verwendet, welche zum Teil separat an dem Messort installiert werden müssen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Mit Ausführungsformen der Erfindung kann in vorteilhafter Weise ein verbessertes, insbdesondere ein kompaktes, Radarmessgerät bereitgestellt werden, welches sich insbesondere durch eine erhöhte Funktionalität auszeichnen kann.
  • Dies wird insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche ermöglicht. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Radarmessgerät zur Ermittlung, Bestimmung, Erfassung und/oder Messung eines Füllstands und/oder eines Abstands eines Mediums. Der Abstand kann allgemein zwischen dem Medium (bzw. einer Oberfläche des Mediums) und dem Radarmessgerät bemessen sein. Das Radarmessgerät weist eine Sensorschaltung mit einer Radarantenne auf, welche dazu eingerichtet ist, ein Radarsignal in Richtung einer Füllgutoberfläche eines Mediums abzustrahlen und basierend auf einer Abstandsmessung einen Füllstand des Mediums zu ermitteln. Das Radarmessgerät weist zudem wenigstens eine Elektrode auf, welche zumindest teilweise an der Radarantenne angeordnet ist. Die Sensorschaltung ist ferner dazu eingerichtet, basierend auf einer kapazitiven Messung mittels der wenigstens einen Elektrode ein Erreichen eines Grenzstandes des Mediums zu ermitteln und/oder eine Grenzstandmessung durchzuführen.
  • Bei dem Medium kann es sich im Allgemeinen um ein fluides Medium und/oder ein Schüttgut handeln. Das Medium kann optional in einem Behälter aufgenommen sein. Bei dem Medium kann es sich aber auch beispielsweise um ein Schüttgut auf einer Schüttguthalde, ein Gewässer, einen Fluss, einen See oder dergleichen handeln.
  • Des Weiteren kann es sich bei dem Medium aber auch um ein Objekt und/oder einen Festkörper handeln, der von dem Gerät detektiert wird und/oder dessen Abstand zu dem Radarmessgerät ermittelt wird, beispielsweise auf einem Förderband und/oder in einer Maschine und/oder Vorrichtung.
  • Die Radarantenne kann ein Radarsignal in Richtung einer Füllgutoberfläche eines Mediums abstrahlen und/oder senden. Das gesendete und/oder abgestrahlte Radarsignal kann auch als Sendesignal bezeichnet werden. Das Radarsignal kann dann zum Teil von der Füllgutoberfläche reflektiert werden. Der reflektierte Teil des Radarsignals kann wiederum von der Radarantenne als Empfangssignal empfangen werden. Basierend auf einer Laufzeitmessung zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal kann eine Abstandmessung und/oder eine Messung eines Abstands zwischen dem Radarmessgerät und der Oberfläche des Mediums durchgeführt werden. Dies wiederum kann eine Ermittlung des Füllstandes des Mediums (und/oder Abstand eines Körpers), welcher auch beispielsweise einen Pegel des Mediums bezeichnen kann, ermöglichen.
  • Bei der wenigstens einen Elektrode kann es sich im Allgemeinen um ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Element handeln, welches dazu eingerichtet ist, eine Kapazität und/oder eine Kapazitätsänderung zu erfassen. Die wenigstens eine Elektrode kann beispielsweise in einem Ruhezustand auf einem beliebigen elektrischen Potential sein, wie beispielsweise einem Referenzpotential und/oder einem Nullpotential. Die wenigstens eine Elektrode kann grundsätzlich beliebig geformt sein, beispielsweise plattenförmig, kugelförmig oder zylindrisch. Die wenigstens eine Elektrode kann somit als Messelektrode zur Bestimmung der Kapazität, etwa relativ zu einer Referenzelektrode und/oder relativ zu einem Referenzpotential, dienen. In einem Bereich um die wenigstens eine Elektrode bzw. Messelektrode herum kann ein elektrisches Feld erzeugt werden. Wenn das Medium in den Bereich des elektrischen Feldes eintritt, kann die Kapazität aufgrund der erhöhten Dielektrizitätskonstanten des Mediums (etwa relativ zu Luft) verändert werden, beispielsweise erhöht werden. Die Sensorschaltung kann dazu eingerichtet sein, diese Kapazitätsänderung zu bestimmen und so ein Erreichen des Grenzstandes zu ermitteln.
  • Beispielsweise kann die Sensorschaltung dazu eingerichtet sein, eine Ladung, eine Ladungsänderung, eine Spannung an und/oder eine Spannungsänderung an der wenigstens einen Elektrode zu detektieren, um basierend darauf eine Kapazitätsänderung der wenigstens einen Elektrode und/oder das Erreichen des Grenzstandes zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Elektrode auch mit einem Teil der Sensorschaltung einen Schwingkreis bilden und die Kapazitätsänderung kann basierend auf der Detektion einer Frequenzänderung einer Resonanz- und/oder Schwingfrequenz des Schwingkreises ermittelt werden.
  • Die wenigstens eine Elektrode ist an der Radarantenne angeordnet und kann dabei zum Beispiel am Ende der Radarantenne angeordnet sein. Denkbar ist dabei, dass die wenigstens eine Elektrode an einem Abstrahlbereich der Radarantenne, an welchem das Radarsignal emittiert werden kann, angeordnet ist. Die wenigstens eine Elektrode kann als unabhängiges und/oder separates Bauteil ausgeführt sein.
  • Alternativ oder ergänzend kann die wenigstens eine Elektrode jedoch auch Teil der Radarantenne sein, durch die Radarantenne selbst ausgebildet sein, in die Radarantenne integriert sein und/oder in der Radarantenne implementiert sein.
  • Dabei ist auch denkbar, dass die wenigstens eine Elektrode als Metallbeschichtung an einem Teil der Radarantenne ausgebildet ist. Hierzu kann die Radarantenne zum Beispiel teilweise aus Kunststoff gefertigt sein.
  • Die Sensorschaltung kann allgemein einen Schaltkreis bezeichnen, welcher insbesondere zur Signalverarbeitung und/oder Datenverarbeitung ausgeführt sein kann. Die Sensorschaltung kann etwa eine Steuereinheit und/oder einen Controller bezeichnen. Die Sensorschaltung kann insbesondere zur Ermittlung des Füllstandes basierend auf dem Radarsignal eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Sensorschaltung eine Echokurve aufzeichnen und/oder auswerten. Ferner kann die Sensorschaltung basierend auf einer kapazitiven Messung mittels der wenigstens einen Elektrode das Erreichen des Grenzstandes des Mediums ermitteln und/oder ein Unterschreiten eines Grenzwertes bzw. eines Mindestabstandes der Füllgutoberfläche zum Radarmessgerät ermitteln. Dadurch ist es möglich, einen zu hohen Füllstand bzw. Pegelstand bei Erreichen des Mindestabstands der Füllgutoberfläche zum Radarmessgerät bzw. zur Radarantenne zu detektieren.
  • Es ist zudem denkbar, dass das Radarmessgerät ferner dazu eingerichtet sein kann eine Meldung abzusetzen, wenn der Mindestabstand zwischen Radarmessgerät und Medium bzw. der Grenzstand erreicht worden ist und von der Sensorschaltung ermitteln worden ist. Eine solche Meldung kann beispielsweise eine Ton-Meldung, eine Licht-Meldung, ein elektrisches Signal und/oder eine über ein Radarsignal übermittelte Mitteilung sein.
  • Allgemein kann die Sensorschaltung somit sowohl zur Bestimmung des Füllstandes als für eine Grenzstandmessung eingerichtet sein. Dabei können beide Funktionen durch gemeinsame Elektronikkomponenten bereitgestellt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Sensorschaltung eine Füllstandmessschaltung und eine davon unabhängige Grenzstandmesschaltung aufweist.
  • Der Mindestabstand zwischen Füllgutoberfläche und Radarmessgerät bzw. der Grenzstand kann entweder von einem Bediener in dem Radarmessgerät hinterlegt sein oder beispielsweise bei der Herstellung des Radarmessgeräts festgelegt und/oder gespeichert worden sein. Zudem ist es denkbar, dass der Grenzstand davon abhängt, ob sich das Füllgut stark bewegen kann oder nicht. Bei großen Bewegungen des Mediums kann beispielsweise ein größerer Mindestabstand als bei geringer Bewegung des Mediums gewählt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Sensorschaltung dazu eingerichtet, den Füllstand des Mediums und das Erreichen des Grenzstandes unabhängig voneinander zu bestimmen. Die Sensorschaltung kann zum Beispiel zwei unterschiedliche Messschaltungen aufweisen, die unabhängig voneinander arbeiten, wie beispielsweise eine Füllstandmessschaltung und eine Grenzstandmessschaltung. Mit anderen Worten kann die kapazitive Messung bzw. die Grenzstandmessung mittels der wenigstens einen Elektrode unabhängig von der Füllstandmessung ausgewertet werden. Es ist denkbar, dass, nachdem die Füllstandmessung und die Grenzstandmessung getrennt voneinander ausgewertet worden sind, die ausgewerteten Messergebnisse zusammengeführt werden. Dadurch kann beispielsweise eine Validierung einer Füllstandmessung basierend auf der ausgewerteten Grenzstandmessung durchgeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Elektrode zumindest teilweise durch die Radarantenne und/oder durch ein Abstrahlende (bzw. einen Abstrahlbereich) der Radarantenne ausgebildet. Mit anderen Worten kann die Radarantenne und/oder eine Formgebung der Radarantenne die wenigstens eine Elektrode teilweise oder vollständig ausbilden.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die wenigstens eine Elektrode und die Radarantenne einstückig gefertigt. Dabei ist es denkbar, dass die Elektrode und die Radarantenne aus Metall und/oder aus einem metallissierten Kunststoff gefertigt sind. Die Radarantenne kann derart gefertigt sein, dass sie gleichzeitig die wenigstens eine Elektrode einschließt, beinhaltet und/oder ausbildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Radarantenne einen Rundholleiter auf. Alternativ oder zusätzlich ist an einem Ende des Rundholleiters ein Antennentrichter zum Abstrahlen und/oder Empfangen des Radarsignals angeordnet. Der Rundholleiter kann zum Beispiel an den Antennentrichter gekoppelt sein. Über die Sensorschaltung, beispielsweise über ein Hochfrequenz- und/oder Radarmodul der Sensorschaltung kann das Radarsignal in den Rundhohlleiter eingespeist und über den Antennentrichter abgestrahlt werden. Ferner kann der reflektierte Teil und/oder das Empfangssignal über den Antennentrichter empfangen und in den Rundhohlleiter gespeist werden, beispielsweise um sodann von der Sensorschaltung zur Bestimmung des Füllstandes verarbeitet und/oder ausgewertet zu werden. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Antennentrichter auch als Hornstrahler, Abstrahlbereich und/oder Abstrahlende bezeichnet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Antennentrichter des Radarmessgeräts einen konischen, quadratischen und/oder rechteckigen Querschnitt auf. Alternativ oder zusätzlich kann der Antennentrichter des Radarmessgeräts in einer Abstrahlrichtung des Radarsignals und/oder in Richtung des Mediums geöffnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Elektrode zumindest an einem Teil einer Außenfläche des Antennentrichters ausgebildet und/oder angeordnet. Um beispielsweise Platz im Radarmessgerät einzusparen, kann die wenigstens eine Elektrode parallel zu einer Außenfläche des Antennentrichters und an einem Teil dieser Außenfläche angeordnet sein. Dabei kann die wenigstens eine Elektrode an einer Außenfläche des Antennentrichters angeschweißt, angeklebt und/oder eingerastet sein. Alternativ kann die wenigstens eine Elektrode durch zumindest einen Teil einer Außenfläche des Antennentrichters ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Radarmessgerät ferner eine Schutzkappe auf, in welcher zumindest ein Teil eines Antennentrichters der Radarantenne und/oder zumindest ein Teil der Radarantenne zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse aufgenommen ist. Die Schutzkappe ist dabei zumindest teilweise aus Mikrowellen-durchlässigem Material gefertigt. Mit anderen Worten kann die Radarantenne und/oder zumindest ein Teil der Radarantenne gegen Umgebungseinflüsse, wie zum Beispiel Staub oder Dreck, mit der Schutzkappe geschützt werden. Die Schutzkappe kann die Radarantenne teilweise oder vollständig umhüllen.
  • Es ist zudem denkbar, dass die Schutzkappe trennbar vom Radarmessgerät sein kann. Die Schutzkappe kann dazu zum Beispiel Kopplungselemente aufweisen. Solche Kopplungselemente der Schutzkappe können dazu eingerichtet sein, die Schutzkappe an das Radarmessgerät anzukoppeln. Auch kann die Schutzkappe derart ausgebildet sein, dass das Radarsignal zumindest teilweise durch die Schutzkappe hindurch transmittierbar ist. Dafür kann die Schutzkappe einen Mikrowellen-durchlässigen Bereich aufweisen oder vollständig aus Mikrowellen-durchlässigem Material gefertigt sein, wie beispielsweise aus einem Kunststoff. Ein solcher Mikrowellen-durchlässiger Bereich kann sich vorzugsweise in einer Abstrahlzone der Radarantenne, d.h. zwischen der Radarantenne und dem Medium, befinden. Auch kann die Schutzkappe unterschiedliche Materialstärken und/oder Dicken aufweisen, um so den Mikrowellen-durchlässigen Bereich auszubilden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Schutzkappe zumindest teilweise aus Keramik oder Kunststoff, insbesondere PEEK und/oder PTFE, gefertigt. Die Schutzkappe kann somit aus einem dieser Materialien oder einer Kombination davon ausgebildet sein. Derartige Materialen eignen sich aufgrund ihrer hohen Transmissionsfähigkeit für Mikrowellen gut für Radarmessungen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Radarantenne als eine Hornantenne und/oder als Hornstrahler ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Radarmessgerät ferner einen Temperatursensor auf, welcher zumindest teilweise an der Radarantenne angeordnet ist. Beispielsweise kann der Temperatursensor ein Bimetallelement zur Temperaturbestimmung aufweisen . Alternativ oder zusätzlich kann der Temperatursensor einen Temperaturfühler aufweisen, welcher an der Radarantenne angeordnet sein kann. Ein solches Thermometer kann zum Beispiel an einem Ende der Radarantenne angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Radarmessgerät dazu eingerichtet, das Radarsignal mit einer mittleren Sendefrequenz von wenigstens 80 GHz, beispielsweise wenigstens 90 GHz, wenigstens 100 GHz, wenigstens 110 GHZ, wenigstens 120 GHz oder höher abzustrahlen. Dadurch, dass das Radarmessgerät mit Frequenzen größer oder gleich 80 GHz messen kann, kann die Radarantenne kompakt ausgeführt sein, beispielsweise mit einem angebrachten ½''-Einschraubgewinde (siehe beispielsweise 2 und 3).
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Sensorschaltung dazu eingerichtet, das Erreichen des Grenzstandes mittels Frequenzhubtechnologie zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Frequenzhubtechnologie dazu verwendet werden, Schmutz, wie zum Beispiel Staub oder Sand, an die Radarantenne zu detektieren. Beispielsweise kann die wenigstens eine Elektrode zusammen mit der Umgebung einen Kondensator bilden, wobei ein Kapazitätswert durch das Medium bestimmt sein kann und/oder abhängig von der Dielektrizitätskonstante des Mediums sein kann. Die Sensorschaltung kann, beispielsweise zusammen mit einer Induktivität bzw. einer Spule, einen Resonanzkreis bilden. Das Erreichen des Grenzstandes kann hierbei über eine Bestimmung der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises erfolgen.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung eines Radarmessgeräts, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, zur Messung eines Füllstandes und/oder eines Grenzstandes.
  • Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Radarmessgerät gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 zeigt ein Radarmessgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 3a und 3b zeigen ein Radarmessgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt ein Schnittbild eines Radarmessgeräts 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Radarmessgerät 100 der 1 weist eine Sensorschaltung 106, eine Radarantenne 102, eine Elektrode 104, einen Rundholleiter 108 und ein Gehäuse 110 auf.
  • Die Sensorschaltung 106 ist dazu eingerichtet, ein Radarsignal zu erzeugen, in den Rundhohlleiter 108 einzuspeisen, sodass das Radarsignal mit der Radarantenne 102 in Richtung einer Füllgutoberfläche eines Mediums abgestrahlt werden kann und ein an dem Medium reflektierter Teil des Radarsignals wieder empfangen werden kann. Dabei kann das Radarmessgerät 100 zum Beispiel unter einer Brücke befestigt sein, sodass die Füllgutoberfläche die Wasseroberfläche des Flusses darstellen kann. Das Radarmessgerät 100 kann auch an oder in einem Behälter befestigt sein. In diesem Fall kann die Füllgutoberfläche des Mediums im Allgemeinen die Oberfläche des Füllguts bezeichnen. Das von der Sensorschaltung 106 abgestrahlte Radarsignal kann sodann auf der Füllgutoberfläche zum Teil reflektiert werden. Der reflektierte Teil des Radarsignals kann von der Sensorschaltung 106 empfangen werden. Die Sensorschaltung kann die zeitliche Verzögerung zwischen dem Abstrahlen des Radarsignals und dem Empfangen des reflektierten Radarsignals erfassen und daraus den Füllstand messen und/oder bestimmen.
  • An der Radarantenne 102 ist in der Ausführungsform der 1 wenigstens eine Elektrode 104 angeordnet. In dem Beispiel der 1 ist die Elektrode 104 rotationssymmetrisch ausgebildet. Es können auch zwei oder mehr Elektroden 104 vorgesehen sein.
  • Die wenigstens eine Elektrode 104 kann Teil der Radarantenne sein und/oder durch zumindest einen Teil der Radarantenne 102 gebildet sein. Die wenigstens eine Elektrode 104 kann jedoch auch als separates Bauteil an der Radarantenne 112 angeordnet sein, beispielsweise als leitfähiges Element, Platte, Beschichtung oder dergleichen. Mit anderen Worten kann die Elektrode 104 und die Radarantenne 102 derart aneinander angeordnet sein, dass sie physikalisch untrennbar voneinander sind.
  • Das Radarsignal weist eine mittlere Sendefrequenz von wenigstens 80 GHz auf. Durch die Messung mit hohen Frequenzen, d.h. größer als 80 GHz, kann die Radarantenne 102 kompakt ausgeführt werden.
  • Das Radarmessgerät 100 kann zudem ein Gehäuse 110 aufweisen. Das Gehäuse 110 kann beispielsweise für den Einsatz des Radarmessgeräts 100 auf, an und/oder in einem Behälter ausgebildet sein. Dazu kann das Gehäuse 110 zum Beispiel Verbindungselemente 112 aufweisen. Die Verbindungselemente 112 können dazu eingerichtet sein, das Radarmessgerät 100 an dem Behälter zu befestigen.
  • Um Platz einzusparen kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass die wenigstens eine Elektrode 104 und die Radarantenne 102 einstückig gefertigt sind. Dabei kann zum Beispiel die wenigstens eine Elektrode 104 zumindest an einem Teil einer Außenfläche der Radarantenne 102, etwa einem Antennentrichter der Radarantenne 102, ausgebildet und/oder angeordnet sein.
  • Das erfindungsgemäße Radarmessgerät 100 kann durch die Integration und Kombination mehrerer Funktionen, insbesondere der Funktionen für die Füllstandmessung und die Grenzstandmessung, in der Radarantenne 102 kompakt ausgeführt sein.
  • 2 zeigt ein Radarmessgerät 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Sofern nicht anders beschrieben, weist das Radarmessgerät 100 der 2 dieselben Elemente und/oder Komponenten wie das Radarmessgerät 100 der 1 auf.
  • Das Radarmessgerät 100 der 2 weist eine Schutzkappe 202 auf. Die Schutzkappe 202 umhüllt in dieser Ausführungsform die gesamte Radarantenne 102, sodass sie gegen Umgebungseinflüsse geschützt sein kann. Die Schutzkappe 202 kann dabei teilweise aus Kunststoff, aus Keramik oder aus PEEK (Polyetheretherketon) gefertigt sein. Zudem kann die Schutzkappe derart ausgebildet sein, dass sie zum Beispiel ohne Werkzeug von dem Radarmessgerät ab- und an das Radarmessgerät anmontiert oder entsprechend an- und abgekoppelt werden kann. Dabei ist es denkbar, dass die Schutzkappe 202 Kopplungselemente 212 und/oder ein Dichtelement 212, wie zum Beispiel einen O-ring, aufweist.
  • Um gleichzeitig das Abstrahlen des Radarsignals nicht zu beeinträchtigen und die Radarantenne 102 vor Schmutz oder Umgebungseinflüssen zu schützen, kann die Schutzkappe 202 zumindest teilweise Mikrowellen-durchlässig und/oder aus einem Mikrowellen-durchlässigen Material gefertigt sein. Mit anderen Worten, kann die Schutzkappe 202 zumindest einen Bereich aufweisen, durch welchen hindurch das Radarsignal transmittierbar ist.
  • Die Elektrode 104 des Radarmessgeräts 100 ist bei der Ausführungsform der 2 mit einem Antennentrichter 201, welcher als Metallmasse 201 gefertigt sein kann, in Kontakt und/oder verbunden. Es ist denkbar, dass sie zum Teil aus der Metallmasse 201 herausragt, sodass weitere Elektronik, wie zum Beispiel eine Leiterplatte (PCB, printed circuit board) an die Elektrode 104 gekoppelt werden kann (Siehe 3a). Die Elektrode 104 ist in der Ausführungsform der 2 exemplarisch außerhalb des Antennentrichters 201 angebracht und/oder angeordnet. Sie kann jedoch auch integral geformt oder innerhalb angeordnet sein.
  • Das Gehäuse 110 des Radarmessgeräts 100 der 2 kann unterschiedliche Verbindungselemente 112, 204, 206 aufweisen. Ein Verbindungselement 204 kann ein Einschraubgewinde sein, wobei andere Verbindungselemente 112, 206 eine Dichtfläche sein bzw. bilden können, etwa wenn das Gerät eingeschraubt wird. Dabei kann das Gehäuse derart ausgebildet sein, dass es Anlageflächen 206 aufweist, welche dazu eingerichtet sind, auf eine Wand und/oder eine Kante eines Behälters aufzusetzen oder sich zu stützen.
  • Unterhalb von den Anlagenflächen 206 können sich Gewinde 204 befinden. Die Gewinde 204 können dazu dienen das Radarmessgerät 100 an dem Behälter, wie zum Beispiel in einem dafür vorgesehenen Loch, anzuschrauben bzw. anzubringen.
  • Nachdem das Radarmessgerät 100 an einem Behälter zur Füllstandmessung angebracht worden ist, kann es das Messen des Füllstands des Mediums starten. Mit der Radarantenne 102 kann das Radarmessgerät 100 den Füllstand messen, wobei das Erreichen eines Grenzstandes mit der wenigstens einen Elektrode 104 erfasst werden kann. Das Durchführen der jeweiligen Messungen kann beispielsweise mit der Sensorschaltung 106 gesteuert werden. Die Sensorschaltung 106 kann zudem derart eingerichtet sein, dass das Bestimmen des Füllstandes des Mediums unabhängig vom Bestimmen des Erreichens des Grenzstandes erfolgt. Es ist zusätzlich oder alternativ denkbar, dass die Sensorschaltung 106 dazu eingerichtet ist, die Füllstandmessung einzustellen und/oder zu beenden, wenn der Grenzstand erreicht worden ist.
  • Die Ergebnisse oder Daten einer Füllstandmessung als auch das Erreichen des Grenzstandes können an einen Nutzer oder einen Bediener weitergeleitet werden. Dies kann zum Beispiel über eine Mobilfunkschnittstelle 208 erfolgen oder mit einem Kabel 210 erfolgen. Dabei kann auch eine Meldung mit der Mobilfunkschnittstelle 208 oder mit dem Kabel 210 abgesetzt werden, sobald der Grenzstand erreicht worden ist und von den Elektroden 104 detektiert worden ist.
  • Zudem kann das Radarmessgerät 100 einen Temperatursensor (nicht gezeigt) aufweisen, welcher an der Radarantenne 102 angeordnet sein kann.
  • 3a zeigt ein Radarmessgerät 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Sofern nicht anders beschrieben, weist das Radarmessgerät 100 der 3a dieselben Elemente und/oder Komponenten wie das Radarmessgerät 100 der 1 und 2 auf. Das in 2 gezeigte Kabel 210 kann in der Ausführungsform der 3a beispielsweise ein koaxialer Kabelanschluss 210 sein, bei welchem ein Kabel angeschraubt und/oder angebracht werden kann.
  • Die Länge des Radarmessgeräts 100 kann beispielsweise rund10 cm in der Höhe betragen, das heißt entlang der Achse A1 und beispielsweise bis 20 mm in der Breite, das heißt entlang der Achse A2.
  • Das Gehäuse 110 des Radarmessgerätes 100 der Ausführungsform der 3a ist zudem zweistückig und weist dabei zum Beispiel Befestigungselemente 304 auf. Die Befestigungselemente 304 können zum Beispiel dafür vorgesehen sein, die zwei Teile des Gehäuses 110 miteinander zu koppeln. Die Befestigungselemente 304 können zusätzlich derart ausgebildet sein, dass das Gehäuse 110 ohne großen Aufwand auseinandergenommen werden kann, sodass zum Beispiel ein Techniker besser an die Elektronik 106, 302 des Radarmessgerätes 100 herankommen kann.
  • Das Radarmessgerät 100 der 3a weist zudem eine Leiterplatte bzw. PCB 302 auf, welche neben dem Hohlleiter 108 angebracht oder befestigt sein kann. Die Auf der Leiterplatte 302 kann beispielsweise die Sensorschaltung angeordnet sein.
  • 3b zeigt einen Schnitt des Radarmessgeräts 100 gemäß der Ausführungsform der 3a, entlang der Achse A2. Die gesamte Form des Radarmessgeräts bzw. das Gehäuse 110 des Radarmessgeräts 100 kann einen runden Querschnitt aufweisen. Andere Querschnitte wie zum Beispiel quadratisch, oval oder rechteckig sind dabei aber auch denkbar. Die Elektrode 104 ist in der 3b lediglich schematisch dargestellt.
  • 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 (14)

  1. Radarmessgerät (100) zur Ermittlung eines Füllstands und/oder eines Abstands eines Mediums, aufweisend: eine Sensorschaltung (106) mit einer Radarantenne (102), die dazu eingerichtet ist, ein Radarsignal in Richtung einer Füllgutoberfläche eines Mediums abzustrahlen und basierend auf einer Abstandsmessung einen Füllstand des Mediums zu ermitteln; und wenigstens eine Elektrode (104), welche zumindest teilweise an der Radarantenne (102) angeordnet ist; und wobei die Sensorschaltung (106) ferner dazu eingerichtet ist, basierend auf einer kapazitiven Messung mittels der wenigstens einen Elektrode (104) ein Erreichen eines Grenzstandes des Mediums zu ermitteln.
  2. Radarmessgerät (100) nach Anspruch 1, wobei die Sensorschaltung (106) dazu eingerichtet ist, den Füllstand des Mediums und das Erreichen des Grenzstandes unabhängig voneinander zu bestimmen.
  3. Radarmessgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Elektrode (104) zumindest teilweise durch die Radarantenne (102) und/oder durch ein Abstrahlende der Radarantenne (102) ausgebildet ist.
  4. Radarmessgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Elektrode (104) und die Radarantenne (102) einstückig gefertigt sind.
  5. Radarmessgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Radarantenne (102) einen Rundholleiter (108) aufweist; und/oder wobei das Radarmessgerät (100) an einem Ende des Rundholleiters (108) einen Antennentrichter (102) zum Abstrahlen und/oder Empfangen des Radarsignals aufweist.
  6. Radarmessgerät (100) nach Anspruch 5, wobei der Antennentrichter (102) einen konischen, quadratischen und/oder rechteckigen Querschnitt aufweist; und/oder wobei der Antennentrichter (102) in einer Abstrahlrichtung des Radarsignals und/oder in Richtung des Mediums geöffnet ist.
  7. Radarmessgerät (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die wenigstens eine Elektrode (104) zumindest an einem Teil einer Außenfläche des Antennentrichters (102) ausgebildet und/oder angeordnet ist.
  8. Radarmessgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend: eine Schutzkappe (202), in welcher zumindest ein Teil eines Antennentrichters (102) der Radarantenne (102) und/oder zumindest ein Teil der Radarantenne (102) zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse aufgenommen ist; und wobei die Schutzkappe (202) zumindest teilweise Mikrowellen-durchlässig ist.
  9. Radarmessgerät (100) nach Anspruch 8, wobei die Schutzkappe (202) zumindest teilweise aus Kunststoff, insbesondere PEEK, Keramik gefertigt ist.
  10. Radarmessgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Radarantenne (102) eine Hornantenne ist.
  11. Radarmessgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend: einen Temperatursensor, welcher zumindest teilweise an der Radarantenne (102) angeordnet ist.
  12. Radarmessgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Radarmessgerät (100) dazu eingerichtet ist, das Radarsignal mit einer mittleren Sendefrequenz von wenigstens 80 GHz abzustrahlen.
  13. Radarmessgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Sensorschaltung (106) dazu eingerichtet ist, das Erreichen des Grenzstandes mittels Frequenzhubtechnologie zu ermitteln.
  14. Verwendung eines Radarmessgeräts (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche zur Messung eines Füllstandes und/oder eines Grenzstandes.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19510484A1 (de) 1995-03-27 1996-10-02 Krohne Messtechnik Kg Füllstandsmesser
US20160282168A1 (en) 2015-03-27 2016-09-29 Vega Grieshaber Kg Radar fill level measurement device comprising an integrated limit level sensor

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