JP3423674B2

JP3423674B2 - マイクロ波・充填レベル測定装置用の導波管

Info

Publication number: JP3423674B2
Application number: JP2000211645A
Authority: JP
Inventors: ライメルトラルフ; ノイハウスヨアヒム; バウムグンター
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2003-07-07
Anticipated expiration: 2020-07-12
Also published as: JP2001066177A; EP1069649B1; DE59912561D1; CA2314027A1; EP1069649A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、案内されるマイク
ロ波・パルス信号によって容器内の媒体の充填レベルを
規定するための充填レベル測定装置用の導波管に関す
る。特に本発明は、被測定媒体内に浸漬するプローブ部
分を有し、測定信号がプローブ部分に沿って媒体に向け
て案内されかつ媒体において反射するエコー信号がプロ
ーブ部分に沿って戻し案内される、マイクロ波・充填レ
ベル測定装置の導波管に関する。

【０００２】

【従来の技術】媒体の充填レベルを規定するために、マ
イクロ波・パルス信号が導波管に接続される電子的な測
定回路において生ぜしめられて、通常ケーブル接続手
段、有利には同軸ケーブルを介して導波管に案内され
る。ケーブルは、導波管の接続部分に接続されているの
で、信号は導波管に入力結合されかつプローブ部分に沿
って媒体に向けて発信される。充填レベルをマークする
媒体の上面もしくは制限面は、パルス信号を反射し、次
いでパルス信号はいわゆるエコー信号として導波管に沿
って充填レベル測定装置に戻し案内される。周知の慣用
のプロセスによって、エコー信号は発信されたマイクロ
波信号に重畳され、かつ、このように形成される全信号
により、マイクロ波信号の発信とエコー信号の到達との
間で経過する時間が検出される。前記時間は、充填レベ
ル測定装置から媒体表面への又は媒体表面から充填レベ
ル測定装置へのマイクロ波信号の伝搬時間のための尺度
を成しかつ導波管のプローブ部分に沿った信号の伝搬速
度が周知である場合に検出すべき充填レベルを規定する
ために用いられる。案内されるマイクロ波・パルス信号
の走行時間測定に基づく前記形式の充填レベル測定は、
“ＴＤＲ（タイム・ドメイン・反射測定法＝Time Domai
n Reflectometry）”の概念で公知である。

【０００３】媒体内に浸漬する導波管のプローブ部分
は、本来の意味において少なくとも１つのいわゆる導体
を有している。以下においては“導体”の概念は、任意
の導電性の材料、有利には金属から成る導体のために使
用され、該導体には測定のために用いられるパルス信号
が入力結合されるか及び／又は前記導体は信号を案内す
るのに用いられる。前記意味において“導体”の概念
は、“ホット”導体とも呼ばれる信号導体並びにいわゆ
る“遮蔽導体”を含み、この場合導体間で、高周波のパ
ルス信号によって生ぜしめられるフィールドが形成され
る。高周波の信号に基づき表記“信号導体”及び“遮蔽
導体”は瞬間的な状態のみを表示する。“信号導体”及
び“遮蔽導体”は、一般的な電子技術的な観念を意味す
るのではなく、個々の導体を互いに最良に区別するため
に使用される。前記表記は、例えば同軸ケーブルの信号
導体及び遮蔽導体の表記に関連し、該同軸ケーブルによ
って、測定信号が導波管の単数又は複数の導体に案内さ
れる。単導体・導波管は、後述するように、１つの信号
導体のみを有している。必要に応じて及び使用ケースに
応じて、導波管のプローブ部分は任意の数の信号導体及
び遮蔽導体を有することができる。

【０００４】充填レベルの正確な検出は、マイクロ波信
号の入力結合形式及び使用される導波管の形状に関連し
ている。導波管を設計するための重要な基準は： −プローブ部分に対する入力結合部を介した電子的な測
定回路のインピーダンス・適合； −反射する限界面に発信される信号出力と当該個所から
反射されるエコー信号の出力との比； −プローブ部分を中心とした半径方向でのマイクロ波信
号のフィールド・グラジェント。

【０００５】上記のリストの第１の基準は、入力結合領
域で不都合な反射が生ずるかどうか及びどの程度生ずる
かを規定する。

【０００６】第２の基準は、導波管の一種のグローバル
な感度を規定しかつ導波管のために使用される材料に著
しく関連している。第２の基準は、マイクロ波信号のど
の程度のエネルギが媒体表面で該表面から反射される信
号のために使用されるか、及び、有効エコーが妨害信号
が生じた場合でも充填レベル測定のために使用されるか
どうか及びどれ程正確に使用されるかを、表示する。

【０００７】第１及び第２の基準は、いわゆるブロック
ディスタンスを規定し、該ブロックディスタンスによっ
て、入力結合後に導波管の次のような出発長さが示され
る、つまり、過度に高額の費用をかけずには所望の有効
信号の効果的な検出を行うことができないような出発長
さが示される。

【０００８】第３の基準は、充填レベル測定装置がプロ
ーブ部分における沈殿物もしくは堆積物に反応するかど
うか及びどれ程強く反応するかを規定する。

【０００９】極めて単純な（構造）形状においてはこの
ような導波管は、ロッド又はスチールケーブルであって
よい個々の信号導体を備えたプローブ部分を有してい
る。この種の導波管は、表記“ゾンマーフィールド（So
mmerfeld）・導体”で公知である。

【００１０】導体が誘電性の層、通常プラスチックによ
ってコーティングされている場合には、これは“Ｇ・線
路（Goubau）・導体”と呼ばれる。ゾンマーフィールド
（Sommerfeld）・導体を有する充填レベル測定装置は、
表記“Levelflex”で市販されている。単導体・導波管
の重要な利点は、該導波管をその単純な機械構造に基づ
き任意の長さで構成できるということにある。

【００１１】単純な機械構造にも拘わらず単導体・導波
管はあらゆる使用ケースには不適である。測定に用いら
れる電気的及び磁気的なフィールドは、プローブ部分の
個々の導体と例えば容器壁との間に形成されるので、フ
ィールドは導波体を中心に比較的大きな散乱を生ぜしめ
る。単導体・導波管への信号の入力結合（もしくは単導
体・導波管からの信号の出力結合）は、比較的実現困難
である。それというのも、信号エネルギの主要部分が導
波管の入力結合部又は別の幾何学形状変更部で反射する
からである。

【００１２】フィールドによって検出される、単導体・
導波管の近くの別の障害物、例えば容器内の管片及び組
込物は、同様に本来の充填レベル・測定信号の識別を困
難にするか又は不可能にする。このことは特に、容器に
おける導波管の固定に用いられる管片領域に該当する。
このような領域では、極めて多額の費用をかけなければ
充填レベルを測定することはできず、むしろ当該領域か
らある程度間隔を置いて初めて充填レベルを測定でき、
これは、上述の概念“ブロックディスタンス”と呼ばれ
る。

【００１３】単導体・導波管においては信号エネルギの
主要部分は広範のフィールドを形成するために消費、つ
まり放射されるので、信号エネルギの僅かな部分のみが
充填レベル測定のために利用される。更に、放射エネル
ギは複数回の反射に基づき固定管片において不所望の調
和効果（harmonic effect）を生ぜしめる。現在のとこ
ろ、単導体・導波管において固定管片の不都合なエコー
信号を本来の有効信号から遮蔽する有益な解決策はまだ
得られていない。

【００１４】別の形式の公知の導波管では、同軸配置の
信号導体及び遮蔽導体を備えたプローブ部分が設けられ
ている。通常ロッド状の信号導体は、通常管状の遮蔽導
体によって同心的に取り囲まれていて、これにより、マ
イクロ波信号により生ぜしめられるフィールドは、信号
導体と遮蔽導体との間の狭い環状室内でのみ形成され
る。環状室内に進入する媒体は、充填レベルを規定する
ために所望されるエコー信号を惹起する。

【００１５】同軸・導波管は、効果的な信号入力結合に
よって特徴付けられている。マイクロ波・測定信号によ
って生ぜしめられるフィールドは、導体間の環状室の領
域に限定されているので、不所望の放射効果は生じな
い。また、容器内の管片又は別の組込物との不都合な相
互作用の危険も生じない。ブロックディスタンスは僅か
でありかつ同軸・導波管の機能は導波管組込位置とは無
関係である。

【００１６】現在の導波管の場合には、外径をできるだ
け減少することが望まれているので、この種の同軸・導
波管においては信号導体と遮蔽導体との間に残される環
状室は極めて小さくなる。環状室内の被測定媒体の沈積
物もしくは堆積物に対する感度は極めて大きくしかも誤
った測定信号を生ぜしめる。粘性の媒体も、該媒体が環
状室を短時間でのみ充填するかもしくは信号導体又は内
側で遮蔽導体に付着するとしても、同軸・導波管のため
には不適である。被測定媒体は水溶液状でなければなら
ない。

【００１７】同軸・導波管の環状室が狭くなる程、被測
定媒体の沈積物もしくは堆積物の洗浄が困難になる。こ
れに関連した残滓物形成の危険に基づき、同軸導体は衛
生学的な理由から食品産業において現在使用されない。

【００１８】既述のように、同軸・導波管は測定信号を
信号導体と信号導体を取り囲む遮蔽導体との間で案内
し、この場合、導体間の環状室内に進入する媒体は有効
信号を生ぜしめる。従って、導波管の接続部分に面した
領域で適当な措置によって環状室を閉鎖しかつ進入する
媒体に対して遮蔽することができる。例えば環状室は所
望領域で適当なプラスチックによって充填され得るの
で、充填区分においてはプローブ部分の当該長さは測定
のためには使用されない。容器における導波管の固定部
分からの充填レベル測定の最上部測定点のこのような所
望のシフトは、導波管の“不活性（inaktive）長さ”と
も呼ばれる。

【００１９】国際公開第９８／０５９３１号明細書か
ら、充填レベル測定装置の別の導波管が公知であり、こ
の場合、プローブ部分としてほぼ共通の一平面内に位置
する２つ又はこれ以上の導体が使用される。被測定媒体
は導体の周囲で導体の間を占めている。

【００２０】前記充填レベル測定装置のプローブ部分
は、Ｕ字形に配置された導体を有している。この場合主
として、互いに並列接続された導体間で測定信号によっ
て形成されるフィールドが重要である。この構成は、単
線・導波管と同軸・導波管との一種の妥協を成しかつ機
能に関しこれら導波管の利点を統合している。しかし、
プローブ部分の長さが長い場合及び媒体が移動する場
合、導体の歪み又はねじれに基づく短絡又はフィールド
の外乱を回避するために、導体間にスペーサを設ける必
要がある。しかしながら、導体間のこのようなスペーサ
又は支持体は、測定信号用の反射体として作用しかつ不
所望の妨害エコーを生ぜしめる。更に、既述の並行な導
体の間で（及び特にスペーサ上でも）、不所望の妨害エ
コーを生ぜしめる沈積物又は堆積物が生ずる虞れがあ
る。

【００２１】アメリカ合衆国特許第４８０７４７１号明
細書から、プローブ部分内に共通の一平面内で延びる複
数の導体を有する別の導波管が公知である。この場合、
プローブ部分はそれぞれ対の互いに協働する導体を有し
ていて、この場合少なくとも１つのこのような導体対の
導体が電気的に短絡されている。この公知の導波管の欠
点は、導体における信号が逆相であるために、それぞれ
１つの信号導体及び遮蔽導体が対で使用されねばならな
いということにある。少なくとも１つの信号導体は、Ｐ
ＩＮ・ダイオードを介して遮蔽導体に電気的に接続され
ていて、この場合ダイオードの機能は、互いに並行な導
体の正確な間隔に関連していて、該間隔は、導波管の長
さが長い場合、信号導体と遮蔽導体との間のスペーサに
よって保証されねばならない。このようなスペーサは、
測定信号にエラーを生ぜしめる導体間の不所望の沈積物
のための堆積個所を生ぜしめる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】それ故本発明の課題
は、導波管と容器組込物との相互作用が阻止され、導波
管の不活性長さが簡単に調節可能でありしかも導波管か
ら簡単に沈積物もしくは堆積物が洗浄可能であるよう
に、単線・導波管と公知の複線・導波管との利点を統合
した簡単な構造を有する、充填レベル測定装置の導波管
を改良することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、案内されるマイクロ波・パルス信号によって容器内
の媒体の充填レベルを規定するための充填レベル測定装
置用の導波管において、該導波管が、部分的に被測定媒
体内に浸漬しており、更に前記導波管が、少なくとも１
つの導体が信号導体を成しかつ別の導体が遮蔽導体を成
す少なくとも３つの導電性の導体と、導体を少なくとも
部分的に取り囲む少なくとも１つの支持体とを有するプ
ローブ部分と、マイクロ波信号を発生する電子的な測定
回路と導体とを接続するための入力結合部を備えた接続
部分と、容器に又は容器上に導波管を機械的に固定する
ための固定部分とを有していることによって、解決され
た。

【００２４】

【発明の効果】本発明による導波管の有利な構成では、
プラスチックから成る支持体が設けられている。

【００２５】本発明による導波管の別の有利な構成で
は、信号導体及び／又は遮蔽導体が導電性のプラスチッ
クから形成されている。

【００２６】本発明の別の有利な構成では、金属から成
る信号導体及び／又は遮蔽導体が使用される。

【００２７】その他の有利な構成は、本発明による導波
管のプローブ部分の種々の横断面形状に関する。

【００２８】本発明の基本思想は、互いにほぼ並行な配
置で妨害作用を受け難く設置されている複数の導体が、
導体間の沈積物もしくは堆積物発生を阻止されしかもプ
ローブ部分を簡単に洗浄できるように、導波管のプロー
ブ部分内に被覆されていることにある。本発明による導
波管は、その構成に基づき簡単かつ確実に取り付けるこ
とができる。

【００２９】本発明の別の利点は、測定信号の入力結合
部（出力結合部）の特別な構成に基づき及び特別なイン
ピーダンス適合のための可能性に基づき、導波管の不活
性長さを所望の形式でかつ簡単な手段で調節できるとい
うことにある。従って導波管を、従来マイクロ波・充填
レベル測定装置又はレーダ・充填レベル測定装置によっ
て測定不能であったフラットな容器内での測定のために
適するように、短く構成することもできる。

【００３０】本発明の別の利点は、導体の種々の配置と
関連してプローブ部分の多種多様の構成の可能性が提供
されるということにある。例えば導波管のグローバルな
感度を規定する冒頭に述べた基準は、本発明によりその
都度の使用ケースを考慮して所望の形式で最良に制御で
きる。従って例えば、プローブ部分の支持体の材料及び
導体数の適当な選択によって、プローブ部分の内部と外
部との間でマイクロ波エネルギの比を規定でき、これに
よって例えば、沈積物に対する導波管の干渉感受性を媒
体に関連して調節できる。更に、導波管は容器の幾何学
形状によって又は被測定媒体によって規定された形状を
とることができる。被測定媒体内に浸漬するプローブ部
分は、自体任意の長さをとることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に図示の実施例に基づき本発明
を説明する。全ての図面では同じ構成部材には同じ符号
が付されている。図面明瞭化のために、既述の符号は後
続の図面においては省略する。

【００３２】第１図で図示の本発明による導波管１００
は、接続部分１１０と、プローブ部分１３０と、（図示
しない）容器に又は容器内に導波管１００を固定するた
めの固定部分１４０とを有していて、この場合、容器内
に存在する媒体の充填レベルが検出される。

【００３３】接続部分１１０は、第１図で図示のように
ほぼ円筒状の外側ケーシング１１２を有していて、該ケ
ーシングのヘッド側の開口１１３は、封鎖部材１１４に
よって閉鎖されている。接続部分１１４にはプラグ１１
５、例えば市販のプラグ、有利にはＢＮＣ・プラグが固
定されていて、該プラグは、封鎖部材１１４の対応する
孔又は接続開口１１７内に係合する。更に、ねじ山を備
えたプラグも使用でき、従ってプラグは、封鎖部材１１
４の開口１１７内の対応する雌ねじ内に螺入できる。当
然、封鎖部材１１４とプラグ１１５との機械的に安全で
できるだけ密な連結が保証される限りにおいて、封鎖部
材１１４におけるプラグ１１５の別の固定形式も可能で
ある。

【００３４】封鎖部材１１４は有利には外側ケーシング
１１２内に固定されていて、この場合封鎖部材は例え
ば、ケーシング１１２の対応する雌ねじに係合する雄ね
じを備えている。他面、封鎖部材１１４が確実にケーシ
ング１１２内で固定されしかも必要であればシールされ
る限りにおいて、別のあらゆる連結形式も可能である。

【００３５】ケーシング１１２、封鎖部材１１４及びプ
ラグ１１５は、有利には金属から形成されている。しか
しこれら構成要素を別の適当な材料、例えばプラスチッ
クから形成することもでき、この場合いずれにせよ、封
鎖部材１１４がプラグを介して供給される高周波の測定
信号をプローブ部分１３０内に配置された導体１３１
ａ、１３１ｂに継送することが、考慮されねばならな
い。この場合、プラスチックから成る封鎖部材１１４も
しくはプラスチックから成るプラグ１１５はＨＦ・信号
を案内もしくは伝導できねばならない。

【００３６】プラグ１１５の背部側に配置されたケーブ
ル（概略的に図示）１１６、例えば同軸ケーブルは、導
波管１００と電子的な測定回路（図示せず）とを接続す
る。測定回路において発生する測定信号は、同軸ケーブ
ル１１６の“熱線”を介してコンタクトピン１１５ａに
供給され、該コンタクトピン１１５ａは、プローブ部分
１３０内の有利にはロッド状の信号導体１１９に直接接
触接続している。コンタクトピン１１５ａは、封鎖部材
１１４の内部でコーン１１８によって取り囲まれていて
ひいては同軸ケーブル１１６の遮蔽導体に接続されてい
る封鎖部材１１４から絶縁されている。コーンは有利に
はプラスチックから形成されるが、コーンを別の適当な
材料から形成することもできる。

【００３７】プローブ部分１３０の方向でみて、ケーシ
ング１１２の内部に、厳密にはプラグ１１５とは反対側
の開口区分内に、封鎖部材１１４に続いて支持体１３２
のヘッド部１２０が設けられている。ヘッド部１２０
は、ケーシング１１２の開口１１３の対応して成形され
た領域内に封鎖部材１１４によって保持されている。ヘ
ッド部１２０は本来支持体１３２の主要構成要素であ
り、該支持体内には、信号導体１１９及び遮蔽導体１３
１ａ，１３１ｂが埋め込まれている。支持体１３２は、
誘電性の材料、例えばＰＥＥＫ、ＰＰＳ又はＰＴＦＥ・
プラスチックから形成される。別の適当な材料は、例え
ばＥＣＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥ、ＰＦ
Ａ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦ、ＰＶＣであり、この場合食品産
業においては、ＰＴＦＥ・、ＰＣＴＦＥ・及びＰＦＡ・
プラスチックが有利である。

【００３８】信号導体１１９は、封鎖部材１１４とは反
対側のプローブ部分領域からコーン１１８を介してしか
もヘッド部１２０を越えて、前述のように、プラグ１１
５のコンタクトピン１１５ａにまで延びている。プロー
ブ部分１３０においては、信号導体１１９はその全長に
亘って支持体１３２の材料によって取り囲まれていてか
つ第１図実施例において信号導体に対して平行に支持体
内に配置された２つの遮蔽導体１３１ａ，１３１ｂから
絶縁されている。

【００３９】この場合“信号導体及び遮蔽導体”という
概念は、冒頭に述べたように一般的な電子技術的な意味
において使用されるのではなく、本実施例では個々の導
体を最良に互いに区別するために用いられる。前記表記
は、測定信号を導波管に案内する同軸ケーブル１１６の
信号導体及び遮蔽導体の表記に関連する。本発明では、
信号導体１１９及び遮蔽導体１３１ａ，１３１ｂのため
に同軸配置が維持されるので、信号導体１１９はコンタ
クトピン１１５ａに接続するために遮蔽導体１３１ａ，
１３１ｂの間を案内される。このために、プローブ部分
１３０のヘッド部１２０内で遮蔽導体１３１ａ，１３１
ｂはクラウン状の連結部材１２１に接続されていて、該
連結部材１２１を介して遮蔽導体１３１ａ，１３１ｂは
封鎖部材１１４に、厳密には封鎖部材１１４の内側の端
面１１４ａに接触接続していてしかも同軸ケーブル１６
の遮蔽導体に接触接続している。

【００４０】導波管１００の第１図で図示の実施例で
は、連結部材１２１は円筒状の部分１２１ａによって示
されたリング状のベース部分を有していて、該ベース部
分は、尖端状の２つの付加部１２１ｂ，１２１ｃに移行
している。円筒状の部分１２１ａと付加部１２１ｂ，１
２１ｃとは協働して前述の形状のクラウンを形成してい
て、該クラウンの尖端には遮蔽導体１３１ａ，１３１ｂ
が固定されている。連結部材１２１の前記の特殊な有利
な構造は、極めて簡単には管状の構成部材から製作で
き、この場合、所望のベース部分の後方で管片縦軸線に
対して外から内に向けてそれぞれ傾斜区分が形成され
る。特に、導波管のために２つ以上の遮蔽導体が設けら
れている場合には、簡単な形式で所望数の尖端を有する
クラウン状の連結部材１２１を製作することができる。

【００４１】更に、第１図の構成に比して連結部材１２
１の形状を変化させることによって、特に連結部材のベ
ース部分１２１ａの形状を変化させることによって、導
波管１００の上述の不活性長さをコントロールできる。
例えば連結部材１２１のベース部分１２１ａは、プロー
ブ部分１３０の方向に固定部分１４０を越えるまで延長
できるので、信号導体１１９はこの個所までベース部分
１２１ａによって同軸的に取り囲まれる。信号導体１１
９の前記包囲領域は、測定のためには使用されずしかも
不活性長さを規定する。他面本発明は、例えば連結部材
１２１が薄いリングとして構成され、該リングが、遮蔽
導体１３１ａ，１３１ｂの縦軸線に対して横方向に配置
されて、遮蔽導体１３１ａ，１３１ｂを互いに接続する
ことにより、導波管の極めて短い不活性長さを実現する
こともできる。

【００４２】信号導体１１９、遮蔽導体１３１ａ，１３
１ｂ及び連結部材１２１は、導電性の材料、有利には金
属から形成されている。しかしまた、別の導電性の材料
を使用することもできる。

【００４３】第１図で図示のプローブ部分１３０は、本
発明による導波管１００の特に有利な一実施例である。
プローブ部分１３０は使用ケース及び容器に応じて、例
えばより長く形成できるか又は異なる幾何学形状で形成
することができる。この場合、導波管１００の固定形式
も重要である。簡略化のために及び自体本発明にとって
重要でないため及び導波管１００の多方面の使用の可能
性を強調するために、第１図では雄ねじ１４１を設けら
れた“簡単な固定部分１４０”が図示されていて、前記
雄ねじは容器の適当な管片の対応する雌ねじに係合す
る。更に、容器におけるもしくは容器内での導波管１０
０の機械的に安全でしかも場合によっては密な固定が保
証される限りにおいて、例えばフランジ又は差込み結合
手段のような、導波管の別の固定形式も実現可能であ
る。

【００４４】第２図で図示のように、第１図による導波
管１００の支持体１３２はほぼ楕円形の横断面形状を有
している。第２図では、遮蔽導体１３１ａ，１３１ｂ及
び中央に配置された信号導体１１９が図示されている。
前記の楕円形の横断面形状の利点は、該横断面形状によ
って支持体１３２用の材料が比較的節減されひいてはプ
ローブ部分１３０に沿った出力損失が減少されると同時
に十分な機械的な安定性がもたらされるということにあ
る。このようにして得られるプローブ部分１３０は洗浄
が容易でありしかも、相応のプラスチックから成る場合
に、特に食品産業における使用に適する。このような楕
円形の横断面を有するプローブ部分１３０は、著しい付
加的な製作費用を必要とすることなしに任意の長さで製
作できる。

【００４５】第３図では、本発明による導波管の有利な
第２実施例が図示されている。導波管２００は第１図の
導波管１００に類似して、接続部分２１０と、固定部分
２４０と、プローブ部分２３０とから構成されていて、
該プローブ部分内には、２つの遮蔽導体２３１ａ，２３
１ｂ並びに１つの信号導体２１９が設けられている。

【００４６】接続部分２１０のケーシング内に螺入可能
な封鎖部材２１４には、第１図の実施例の場合のよう
に、測定信号を案内する同軸ケーブルが接続される。

【００４７】プローブ部分２３０は、第１図及び第２図
による導波管１００とは異なって、菱形の横断面を有す
る支持体２３２を有している。第３図においても、遮蔽
導体２３１ａ，２３１ｂに接続されている付加部２２１
ａ，２２１ｂを有する、第１図で図示のようなクラウン
状の連結部材２２１が図示されている。第１図に相応し
て連結部材２２１も封鎖部材２１４に連結されているの
で、連結部材２２１に固定された遮蔽導体２３１ａ，２
３１ｂは同軸ケーブルの遮蔽導体に接触接続する。信号
導体２１９と同軸ケーブルの信号導体との接続は、有利
には第１図の図示に類似して実施される。固定部分２４
０は形状及び機能に関し第１図の固定部分１４０に相応
する。

【００４８】第３図で符号２３０ａで図示のように、支
持体２３２は連結部材２２１に向けて肉厚に形成されて
いてかつ連結部材２２１の付加部２２１ｂ，２２１ｃの
尖端を覆っている。これによって、支持体に設けられた
遮蔽導体２３１ａ，２３１ｂのための確実な機械的な防
護作用が保証される。所望される場合には、連結部材２
２１を直接被測定媒体にさらさないようにするために、
連結部材２２１を薄いプラスチック・チューブ（図示せ
ず）によって被覆することができる。

【００４９】第４図では導波管を側面図で内縁を記入し
て図示している。接続部分２１０内には、概略的に図示
のプラグ２１５、例えばＢＮＣ・プラグ用のブシュもし
くは開口を有する封鎖部材２１４が配置されていて、前
記プラグのコンタクトピン２１５ａは信号導体２１９の
対応するブシュ内に差し込まれている。この場合、信号
導体２１９並びに支持体２３２は製作上及び組立上の理
由から複数の部分から構成されている。更に第４図で
は、信号導体２１９を接続部分２１０の領域で遮蔽導体
２３１ａ（及び２３１ｂ、第３図参照）から絶縁するコ
ーン２１８並びに付加部２２１ｂ，２２１ｃを有する連
結部材２２１が図示されている。いずれにせよ図面では
これら付加部のうち、遮蔽導体２３１ａに取り付けられ
ている付加部２２１ｃのみが図示されている。

【００５０】第５図では、本発明による導波管の有利な
第３実施例が横断面図で図示されている。有利には前述
のプラスチックの１つから形成される支持体３３２内に
は、１つの信号導体３１９並びに２つの遮蔽導体３３１
ａ，３３１ｂが埋め込まれていて、該導体は上述の導体
とは異なって方形の横断面を有している。寸法の減少し
たプローブ部分３３０が所望される場合には、本実施例
の場合導体として薄板条片が使用されるので、プローブ
部分３３０はフラット・リボンケーブルの形式で安価に
製作可能である。第５図によるフラットなプローブ部分
３３０は、別の組込物に基づき容器内室内で僅かなスペ
ースしか与えられてない直線的な容器壁近くでの取付け
のために適している。

【００５１】接続部分及び連結部材のような導波管の別
の部分は、形状及び機能に関し第１図、第２図、第３図
又は第４図の実施例に相応している。

【００５２】第６図、第７図及び第８図では、本発明に
よる有利な第４実施例が図示されている。プローブ部分
内に３つの導体を有する上述の実施例とは異なって、本
実施例では、プローブ部分４３０の支持体４３２内に２
つの信号導体４１９ａ，４１９ｂ並びに２つの遮蔽導体
４３１ａ，４３１ｂが埋め込まれているプローブ部分４
３０を有する導波管４００が使用される。更に、導波管
４００の接続部分４１０は、第１図及び第４図による上
述の導波管とは異なって構成されている。

【００５３】主たる相違点は、固定部分４４０における
支持体４３２の特別なシールのために規定されている導
波管４００の基本構想にある。

【００５４】第７図で図示のように、接続部分４１０と
は反対側の領域で星形の横断面を有している支持体４３
２は、固定部分４４０において別個の支持体部分４３２
ａに継続していて、該支持体部分には接続部分４１０に
おいて、有利にはプラスチックから成るダブルコーン４
１８が接続されている。ダブルコーン４１８は、信号導
体４１９ａ，４１９ｂに接続される有利には金属から成
るＹ字形のブリッジ部材４１９ｃを取り囲んでいてかつ
ブリッジ部材４１９ｃを同様に有利には金属から成る遮
蔽導体延長部４３１ｃ，４３１ｄから絶縁している。

【００５５】第６図で図示のように、接続部分４１０の
外側ケーシング４１２内にはダブルコーン４１８用の有
利には金属から成るコーン保持体４１８ａが設けられて
いて、該コーン保持体４１８ａは、遮蔽導体延長部４３
１ｃ，４３１ｄに導電接続されている。同軸ケーブルに
接続されるプラグ用の既述のプラグブシュを備えた封鎖
部材４１４は、ねじ結合手段４１４ｂによって不動にコ
ーン保持体４１８ａに連結されている。しかし封鎖部材
４１４は、本発明の前述の実施例とは異なって、外側ケ
ーシング４１２に剛性的に連結されるのではなく、所定
限界内で外側ケーシング内で可動である。

【００５６】遮蔽導体延長部４３１ｃ，４３１ｄは、固
定部分４４０の領域で、前記延長部を被測定媒体に対し
てカバーするプラスチック製の被覆体４５０によって被
覆されている。被覆体４５０は例えば食品技術的な使用
のために、常温流動性のプラスチック、有利にはテフロ
ン又は類似の材料から製作されかつ固定部分４４０の内
部を介して接続部分４１０のケーシング４１２内にまで
継続している。被覆体４５０の材料が流動し始めかつ固
定部分４４０内での遮蔽導体延長部４３１ｃ，４３１ｄ
及び別個の支持体部分４３２ａの緊締が弛緩した場合の
ために、ケーシング４１２の内部に対する僅かな不気密
性の危険が生ずる。しかし、本発明はこのようなケース
をも考慮しかつケーシング４１２の内部には封鎖部材４
１４の組込時に軽くプレロードをかけられたコイルばね
４５２が設けられている。この場合コイルばねはコーン
保持体４１８ａに作用しかつコーン保持体に固定された
遮蔽導体延長部４３１ｃ，４３１ｄを一緒に固定部分４
４０内に引き込む。遮蔽導体延長部４３１ｃ，４３１ｄ
の第６図及び第８図から明らかな緩やかな円錐度は、前
記延長部の行程を制限しかつ封鎖部材４１４がケーシン
グ４１２から突出することを阻止する。

【００５７】第９図及び第１０図では、支持体の種々の
横断面図で、本発明の多方面の使用の可能性を示す別の
実施例を図示している。

【００５８】第９図では、４つの導体を有する導波管の
有利な第５実施例のほぼ円形のプローブ部分５３０を横
断面図で図示している。有利には上述のプラスチックの
１つから成る支持体５３２内には、２つの信号導体５１
９ａ，５１９ｂ並びに２つの遮蔽導体５３１ａ，５３１
ｂが埋め込まれていて、これら導体は、縁部側で支持体
５３２の対応する切欠き内に埋め込まれている。信号導
体５１９ａ，５１９ｂ並びに遮蔽導体５３１ａ，５３１
ｂは、外部に対して、つまり媒体に対して相応のプラス
チック被覆によって絶縁される。

【００５９】特に簡単な実施例では、信号導体５１９
ａ，５１９ｂ並びに遮蔽導体５３１ａ，５３１ｂは、薄
板条片の形式で円筒状の支持体５３２の外側に設けられ
かつ当該個所で付加的な被覆、例えばプラスチックチュ
ーブによって固定できる。

【００６０】例えば接続部分及びＹ字形のブリッジ部材
のような導波管のその他の部分は、形状及び機能に関し
第６図乃至第８図の実施例に相応する。

【００６１】第１０図では、４つの導体を有する導波管
の有利な第６実施例のほぼ方形のプローブ部分６３０を
横断面図で図示している。有利には上述のプラスチック
の１つから成る支持体６３２内には、２つの信号導体６
１９ａ，６１９ｂ並びに２つの遮蔽導体６３１ａ，６３
１ｂが埋め込まれていて、これら導体は、縁部側で、こ
の場合コーナで、支持体６３２の対応する切欠き内に埋
め込まれている。信号導体並びに遮蔽導体は、外部に対
して、つまり媒体に対して相応のプラスチック被覆によ
って絶縁される。

【００６２】この場合にも信号導体６１９ａ，６１９ｂ
並びに遮蔽導体６３１ａ，６３１ｂは、例えば屈曲した
又は何等かの形式で予め成形された薄板条片の形式で、
ロッド上の支持体６３２の縁部の外側に設けられかつ当
該個所で付加的な被覆、例えばプラスチックチューブに
よって固定できる。

【００６３】例えば接続部分及びＹ字形のブリッジ部材
のような導波管のその他の部分は、形状及び機能に関し
第６図乃至第８図の実施例に相応する。

【００６４】第１０図で図示の支持体の特別な利点は、
導体が比較的大きくかつ導体間の縁部側の間隔が比較的
狭く形成できるということにある。前記措置によって、
簡単な形式で導波管のグローバルな感度を最良に制御で
きる。

【００６５】第１１図では本発明による導波管１００が
図示されていて、該導波管１００は、プローブ部分１３
０が容器１４内の媒体１２内に浸漬するように、接続部
分１１０を介して容器１４に取り付けられている。材料
の充填レベルを規定するために、電子測定回路２２にお
いて発生したマイクロ波・パルス信号は、導波管のプロ
ーブ部分１３０に向けて供給される。前記信号はプロー
ブ部分１３０に沿って被測定媒体に向けて送られかつプ
ローブ部分に沿って戻される（鎖線矢印２４及び２８参
照）。充填レベルをマークする媒体１２の上面２６又は
制限面はパルス信号を反射し、該パルス信号はいわゆる
エコー信号として、導波管のプローブ部分１３０に沿っ
て充填レベル測定装置に戻される。エコー信号は電子測
定回路２２に送られて処理されかつ発信されたマイクロ
波信号に重畳され、これにより、このようにして形成さ
れる全信号から、マイクロ波信号の発信とエコー信号の
到達との間の経過時間が規定される。この時間は、信号
の周知の伝搬速度を利用して、信号の伝わる間隔を規定
するために及び測定すべき充填レベルを規定するために
利用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による導波管の第１実施例の概略的な縦
断面図。

【図２】第１図の導波管のプローブ部分の横断面図。

【図３】本発明による導波管の第２実施例の概略的な斜
視図。

【図４】内縁を記入して第３図の導波管を概略的に示し
た側面図。

【図５】本発明による導波管の第３実施例のプローブ部
分の概略的な縦断面図。

【図６】本発明による導波管の第４実施例の概略的な縦
断面図。

【図７】第６図の導波管のプローブ部分の概略的な横断
面図。

【図８】第６図の導波管の概略的な別の縦断面図。

【図９】本発明による導波管の第５実施例のプローブ部
分の概略的な横断面図

【図１０】本発明による導波管の第６実施例のプローブ
部分の概略的な横断面図。

【図１１】容器に取り付けられた本発明による導波管を
備えた、充填レベル測定装置の横断面図。

【符号の説明】

１００，２００，４００導波管、１１０，２１０，４
１０接続部分、１１２，４１２外側ケーシング、
１１３開口、１１４，２１４，４１４封鎖部材、
１１４，２１４ａ端面、１１６同軸ケーブル、
１１７孔、１１９，４１９ａ，４１９ｂ信号導
体、１２０，２２０ヘッド部、１２１，２２１連
結部材、１２１ａベース部、１２１ｂ，２２１ｂ
付加部、１２１ｃ，２２１ｃ付加部、１３０，
２３０，３３０，４３０，５３０，６３０プローブ部
分、１３１ａ，１３１ｂ，２３１ａ，２３１ｂ，３３
１ａ，３３１ｂ，４３１ａ，４３１ｂ，５３１ａ，５３
１ｂ，６３１ａ，６３１ｂ遮蔽導体、１３２，２３
２，３３２，４３２，５３２，６３２支持体、１４
０，２４０，４４０固定部分、１４１，２４１雄
ねじ、２１５プラグ、２１５ａコンタクトピン、
２１８コーン、２１９，３１９，５１９ａ，５１
９ｂ，６１９ａ，６１９ｂ信号導体、４１４ｂね
じ結合手段、４１８ダブルコーン、４１８ａコ
ーン保持体、４１９ｃ信号ブリッジ、４３１ｃ，
４１３ｄ遮蔽導体延長部、４３２ｂ支持体部分、
４５０プラスチック被覆、４５２コイルばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヨアヒムノイハウスドイツ連邦共和国シュタイネンイムヴォルフィッシュビュール 29／２ (72)発明者グンターバウムドイツ連邦共和国シュタイネンアムヴァイアー 11 (56)参考文献米国特許4503384（ＵＳ，Ａ) 米国特許4240445（ＵＳ，Ａ) 米国特許4807471（ＵＳ，Ａ) 国際公開98／025109（ＷＯ，Ａ１) 国際公開98／05931（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 23/284

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】案内されるマイクロ波・パルス信号によ
って容器内の媒体の充填レベルを規定するための充填レ
ベル測定装置用の導波管において、該導波管（１００；
２００；４００）が、部分的に被測定媒体内に浸漬して
おり、更に前記導波管が、少なくとも１つの導体が信号導体（１１９；２１９；３
１９；４１９ａ，４１９ｂ；５１９ａ，５１９ｂ；６１
９ａ，６１９ｂ）を成しかつ別の導体が遮蔽導体（１３
１ａ；１３１ｂ；２３１ａ；２３１ｂ；３３１ａ；３３
１ｂ；４３１ａ；４３１ｂ；５３１ａ；５３１ｂ；６３
１ａ；６３１ｂ）を成す少なくとも３つの導電性の導体
（１１９，１３１ａ，１３１ｂ；２１９，２３１ａ，２
３１ｂ；３１９，３３１ａ，３３１ｂ；４１９ａ，４１
９ｂ，４３１ａ，４３１ｂ；５１９ａ，５１９ｂ，５３
１ａ，５３１ｂ；６１９ａ，６１９ｂ，６３１ａ，６３
１ｂ）と、導体（１１９，１３１ａ，１３１ｂ；２１
９，２３１ａ，２３１ｂ；３１９，３３１ａ，３３１
ｂ；４１９ａ，４１９ｂ，４３１ａ，４３１ｂ；５１９
ａ，５１９ｂ，５３１ａ，５３１ｂ；６１９ａ，６１９
ｂ，６３１ａ，６３１ｂ）を少なくとも部分的に取り囲
む少なくとも１つの支持体（１３２；２３２；３３２；
４３２；５３２；６３２）とを有するプローブ部分（１
３０；２３０；３３０；４３０；５３０；６３０）と、マイクロ波信号を発生する電子的な測定回路と導体（１
１９，１３１ａ，１３１ｂ；２１９，２３１ａ，２３１
ｂ；３１９，３３１ａ，３３１ｂ；４１９ａ，４１９
ｂ，４３１ａ，４３１ｂ；５１９ａ，５１９ｂ，５３１
ａ，５３１ｂ；６１９ａ，６１９ｂ，６３１ａ，６３１
ｂ）とを接続するための入力結合部（１１４，１１８；
２１４，２１８；４１４，４１８，４１８ａ）を備えた
接続部分（１１０；２１０；４１０）と、容器に又は容器上に導波管（１００；２００；４００）
を機械的に固定するための固定部分（１４０；２４０；
４４０）とを有していることを特徴とする、マイクロ波
・充填レベル測定装置用の導波管。
【請求項２】プラスチックから成る支持体（１３２；
２３２；３３２；４３２；５３２；６３２）が設けられ
ている、請求項１記載の導波管。
【請求項３】信号導体（１１９；２１９；３１９；４
１９ａ，４１９ｂ；５１９ａ，５１９ｂ；６１９ａ，６
１９ｂ）及び／又は遮蔽導体（１３１ａ；１３１ｂ；２
３１ａ；２３１ｂ；３３１ａ；３３１ｂ；４３１ａ；４
３１ｂ；５３１ａ；５３１ｂ；６３１ａ；６３１ｂ）
が、導電性のプラスチックから形成されている、請求項
１又は２記載の導波管。
【請求項４】信号導体及び／又は遮蔽導体が金属から
形成されている、請求項１又は２記載の導波管。
【請求項５】楕円形の横断面を有する支持体（１３
２）が設けられている、請求項１から４までのいずれか
１項記載の導波管。
【請求項６】多角形の横断面を有する支持体（２３
２；３３２；６３２）が設けられている、請求項１から
４までのいずれか１項記載の導波管。
【請求項７】星形の横断面を有する支持体（４３２）
が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項
記載の導波管。
【請求項８】円形の横断面を有する支持体（５３２）
が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項
記載の導波管。