KR102138883B1 - 콘테이너 안에 채워진 물질 표면의 토폴로지 판단 - Google Patents

콘테이너 안에 채워진 물질 표면의 토폴로지 판단 Download PDF

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Abstract

콘테이너(308) 안으로 채워진 물질의 표면(307)의 토폴로지를 판단하기 위한 수위 표시기(301)가 개시되며, 상기 수위 표시기(301)는 안테나 장치(305), 유지 장치(304) 및 제어 유닛(312)을 포함한다. 콘테이너 안에 채워진 물질의 표면(307)에 대한 안테나 장치(305)의 3 차원 위치 뿐만 아니라 안테나 장치(305)의 조사 각도(315)는 제어 유닛(312)에 의해 조절될 수 있다. 수위 표시기(301)의 결과적인 조사 방향은 제어 장치(312)가 안테나 장치(305)의 위치를 제어하고 안테나 장치(305)의 조사 각도 및/또는 수신 각도(315)를 제어함으로써 변경될 수 있다.

Description

콘테이너 안에 채워진 물질 표면의 토폴로지 판단{DETERMINING A TOPOLOGY OF THE SURFACE OF A MATERIAL FILLED INTO A CONTAINER}
본 발명은 충전 수위 측정 장치에 관한 것이며 또한 표면 토폴로지(surface topology)를 판단함으로써 콘테이너 안의 충전 수위 판단에 관한 것이다. 본 발명의 이용 분야는 또한 대상물의 모니터링 또는 질량 유동 기록의 분야일 수 있다. 본 발명은 더욱이 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하기 위한 방법에 관한 것이다.
충전 물질 표면의 토폴로지를 기록하는 것은 특히 벌크 물질을 측정할 때 그리고 종종 폐쇄된 콘테이너의 내부 또는 외부에 있는 안치 호퍼(repose hopper) 또는 제거 호퍼(removal hopper)의 결과적인 각도를 측정할 때 유리하게 이용될 수 있다. 표면 토폴로지의 기록은 움직이는 액체에서 충전 수위 또는 체적을 판단하는데 이용될 수도 있다. 그러한 움직이는 액체는 예를 들어 교반기를 사용할 때 발생되며 그리고 일상적이지 않은 방식으로 액체 표면(tornado)상에서 발생된 유동 패턴으로부터 발생된다. 표면 토폴로지의 판단은 필요하다면 교반기의 속도를 감안하여 추가적인 변수들에 대한 결론이 도출될 수 있게 하는데, 상기 변수는 충전 물질의 혼합의 정도 또는 점도와 같은 것이다.
표면을 비접촉식으로 스캐닝하는 방법은 예를 들어 상기 표면에 의해 반사되는 표면을 향하여 조사되는 신호 및, 평가되는 반사 신호의 신호 강도 및/또는 전파 시간의 원리에 기초할 수 있다. 충전 물질 표면의 토폴로지를 충분히 정확하게 기록하기 위하여, 충전 물질 표면의 특정 영역들을 향하여 몇가지 측정을 수행할 필요성이 있을 수 있으며, 이것은 그러한 측정 장치들 또는 측정 방법들의 비용 및 복잡성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하는데 필요한 시간을 감소시키는 것으로 간주될 수 있다. 다른 목적은 그러한 유형의 충전 수위 측정 장치의 비용 및 복잡성을 감소시키는 것으로 간주될 수 있다.
상기 목적은 독립 청구항의 구성에 의해 달성된다. 본 발명의 추가적인 실시예들은 종속 청구항 및 다음의 설명에 기재되어 있다.
본 발명의 일 양상에서 콘테이너 안의 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하기 위한 충전 수위 측정 장치가 제안된다. 충전 수위 측정 장치는 전자기 신호를 조사하고 그리고/또는 상기 신호의 에코(echo)를 수신하는 안테나 장치를 포함한다. 더욱이, 충전 수위 측정 장치는 수신 수단 및 제어 유닛을 포함하고, 안테나 장치는 수신 수단에 고정되고 안테나 장치의 길이 방향 축에 대하여 안테나 장치의 하나 이상의 조사 및/또는 수신 각도를 전자적으로 설정할 수 있다. 수신 수단은 충전 물질 표면에 대하여 안테나 장치의 위치를 설정하도록 설계된다. 제어 유닛은 안테나 장치에 전자기 신호를 제공하고 그리고/또는 안테나 장치로부터 상기 신호들의 에코를 수신하도록 설계된다. 제어 유닛은 콘테이너에 대한 충전 수위 측정 장치의 결과적인 송신 방향 및/또는 수신 방향을 변화시키도록 설계됨으로써, 안테나 장치의 공간 위치 및 안테나 장치의 조사 및/또는 수신 각도가 제어된다.
즉, 충전 수위 측정 장치의 결과적인 조사 및/또는 수신 방향은, 안테나 장치의 조사 및/또는 수신 방향을 전자적으로 변화시키는 것과, 예를 들어, 안테나 장치를 공간에서 기계적으로 움직이는 것을 조합시켜서 설정된다.
이와 관련하여 지적되어야 할 바로서, 충전 수위 측정 장치의 안테나의 조사 및/또는 수신 방향은, 아날로그 형태에서 예를 들어 적절한 위상 쉬프터 회로(phase shifter circuit) 또는 아날로그 스위치와 관련된 안테나 어레이(antenna array)를 이용함으로써, 그리고 디지털 형태에서 예를 들어 디지털화된 수신 커브 (digitalised receiving curve) 또는 에코 신호에 기초한 수치 계산과 관련된 안테나 어레이를 이용함으로써, 전자적으로 변화될 수 있다.
안테나 장치의 기계적인 위치 선정과 안테나 장치의 조사 및/또는 수신 각도의 전자적 설정을 조합함으로써 에코 신호 또는 에코 커브를 기록하는데 필요한 측정 시간이 전적으로 기계적인 해법에 비교하여 감소될 수 있다는 사실과, 동시에, 예를 들어 고주파수 회로와 같은 전자 구성부의 복잡성이 전적으로 전자 피봇(electronically pivot)되는 해법과 비교하여 수용 가능한 비용 한계내에서 유지될 수 있다는 사실은 장점이 될 수 있다. 즉, 본 발명은, 예를 들어 디지털 비임 형성에 의하여 또는 안테나 어레이와 관련된 아날로그 위상 쉬프터에 의하여, 안테나 구성의 위치를 기계적으로 변화시키는 장점과, 안테나 구성의 수신 각도(및/또는 선택적으로는 조사 각도)를 전자적으로 변화시키는 장점을 조합하며, 이러한 경우에 패치 안테나(patch antenna)를 유리하게 이용할 수 있다. 결과적으로, 구성부의 복잡성은 감소될 수 있는 반면에 최대의 달성 가능한 측정 비율을 동시에 향상할 수 있다.
이러한 경우에, 안테나 장치의 위치는 예를 들어 3 차원 공간에서의 안테나 장치의 공간 위치일 수 있으며, 예를 들어, 충전 물질 표면 위의, 콘테이너의 내측 공간일 수 있다. 이것은 또한 자체의 회전축 둘레의 회전 또는 병진 운동의 가능성을 포함하기도 한다.
충전 물질 표면의 토폴로지는 콘테이너 안에 쌓이거나 또는 그로부터 제거되고 있는 벌크 물질로부터 초래되는 벌크 물질 표면의 형상 또는 과정 또는 벌크 물질의 표면을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이러한 종류의 표면은 예를 들어 콘베이어 벨트상의 벌크 물질 또는 움직이는 액체의 불규칙적 형상의 표면들에서 발생될 수도 있다. 조사된 전자기 신호는 예를 들어, C 대역, K 대역 또는 W 대역(예를 들어, 6 GHz, 24 GHz, 79 GHz)에서의 레이더 신호일 수 있으며, 이것은 충전 물질 표면에 의해 반사되고 다음에 충전 수위 측정 장치에 의해 수신되기에 적절하다. 토폴로지는 예를 들어 비행 시간(time-of-flight) 또는 FMCW 방법에 기초하여 판단될 수 있다. 상기 방법은 공지된 초음파 측정 기술과 조합될 수도 있다.
안테나 장치는 예를 들어 패치 안테나(patch antenna)일 수 있으며, 이것은 복수개의 개별적인, 소형의 조합된 라디에이터(radiator)(patch)를 조합시킨다. 이러한 패치들은 예를 들어 인쇄 회로 기판의 금속 층으로서 구성될 수 있거나 또는 공통 캐리어(carrier)상에 배치될 수 있다.
안테나 장치의 조사 및/또는 수신 각도는 안테나 장치의 길이 방향 연장에 대한 안테나 장치의 주 조사 방향에 의해 형성된 각도로 이해될 수 있다. 따라서 조사 및/또는 수신 각도는 공간에서의 안테나 장치의 위치를 기계적으로 움직이거나 또는 변화시키지 않으면서 변화될 수 있다. 조사 각도는 예를 들어 위상 변화(phase shift)와 조합된 오버레이드 효과(overlaid effect)(constructive and destructive interference)에 의해 전자적으로 설정될 수 있다. 신호를 수신할 때, 수신 방향은 디지털 비임 형성에 대한 공지된 알고리듬에 의하여 서로에 대한 어레이 안테나의 개별적인 수신 채널들의 위상 변화에 의해 변화될 수 있다.
수신 수단은 예를 들어 안테나 장치를 콘테이너의 벽에 움직일 수 있도록 연결할 수 있는 가동 장착부(movable mount)일 수 있으며, 따라서 콘테이너에 대한 안테나 장치의 정해진 위치가 만들어질 수 있다. 일 예에서, 수신 수단은 수직의 로드(rod)이며, 이것은 길이 방향 축 둘레에서 회전될 수 있게 장착되고, 충전 물질 표면을 향하여 지향된 상기 로드의 단부에서 안테나 장치가 로드에 부착된다. 수신 수단은 예를 들어 회전축 둘레에서 안테나 장치를 회전시킴으로써 안테나 장치를 기계적으로 움직이는 것을 보조할 수 있다.
안테나의 조사 및/또는 수신 각도가 바람직스럽게는 안테나 장치의 기계적 움직임의 방향에 대응하지 않는 방향으로 변화되어야 한다. 이상적으로는, 2 개의 방향 축들이 서로 직각이다. 이것은 예를 들어 X 방향 및 Y 방향에서 충전 수위 측정 장치의 결과적인 조사 및/또는 수신 방향에 대한 결과적인 2 차원 변화에 의하여 표면이 기록될 수 있게 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제어 유닛은 안테나 장치의 기계적인 위치를 설정함으로써 그리고 안테나 장치의 조사 및/또는 수신 각도를 설정함으로써 충전 수위 측정 장치의 특정한 결과적인 조사 및/또는 수신 방향을 설정하도록 설계된다. 즉, 타겟 방식(target manner)으로 안테나 장치의 조사 및/또는 수신 각도를 전자적으로 설정함으로써 그리고 공간내에 안테나 장치를 기계적으로 위치시킴으로써, 충전 수위 측정 장치의 특정한 결과적인 조사 및/또는 수신 방향이 설정될 수 있고, 따라서 한정된 부분 표면이 확인될 수 있다. 예를 들어, 특정한 위치/조사 및/또는 수신 각도의 조합은 정해진 부분 표면들을 스캐닝하기 위하여 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 조사 및/또는 수신 각도들은 아날로그 위상 쉬프터 및/또는 아날로그 스위치를 이용하여 전자적으로 설정된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 조사 및/또는 수신 각도는 디지털 비임 형성 방법을 이용하여 전자적으로 설정된다.
실시예에 따르면, 수신 수단은 안테나 장치를 움직이기 위한 액튜에이터를 포함하고, 제어 유닛은 액튜에이터를 제어하도록 설계된다.
안테나 장치의 특정 위치를 설정하기 위하여 타겟 방식으로 수신 수단 또는 안테나 장치를 움직일 수 있다는 사실은 유리한 것으로 간주될 수 있다. 그러한 경우에, 액튜에이터는 수신 수단상의 상이한 지점들에 배치될 수 있다. 이것은 하나의 예에서 수신 수단 자체가 (액튜에이터 없이) 움직이지 않지만, 안테나 장치가 액튜에이터에 직접적으로 부착될 수 있다는 것을 의미할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 수신 수단은 안테나 장치를 회전축 둘레에서 회전시키도록 설계되고, 액튜에이터는 수신 수단을 회전시키기 위한 모터이다. 이러한 유리한 실시예에서, 비교적 공간을 덜 필요로 하는 안테나 장치는 콘테이너 안의 넓은 영역을 기록할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 장치는 신장된 형상을 가진 1 차원 어레이 안테나이다.
일 실시예에 따르면, 안테나 장치의 길이 방향 연장은 회전축에 대하여 경사지게 배치됨으로써, 안테나 장치의 길이 방향 연장과 회전축 사이의 각도는 90°와 같지 않다. 그러한 경사 구성은, 충전 수위 측정 장치로부터 멀리에 있는 충전 물질 표면의 표면 영역들이 디지털 비임 형성에 의하여, 특히 안테나 구성의 회전 움직임과 조합되어, 효과적으로 기록될 수도 있다는 점에서 유리할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 안테나 장치의 길이 방향 연장과 회전축 사이의 각도는 45°보다 크다. 이러한 각도 범위에서, 충전 물질 표면의 토폴로지가 매우 상이한 충전 수위에서도 매우 효과적인 방식으로 기록될 수 있다는 점에서 유리할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제어 유닛 및 수신 수단은 각도를 변화시키도록 설계된다. 이것은 예를 들어 추가적인 액튜에이터에 의해 이루어질 수 있으며, 추가적인 액튜에이터는 수신 수단에 대하여 안테나 장치를 움직이거나 특정의 각도를 설정한다. 이것은 상이한 충전 수위들 및 토폴로지들이 더 잘 설명될 수 있기 때문에 측정 결과들이 보다 정확하게 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제어 유닛은 디지털 비임 형성에 의하여 안테나 장치의 조사 및/또는 수신 각도를 설정하도록 설계된다. 이러한 경우에, 전자적으로 변화되는 상이한 고주파수 신호 및 겹쳐지는(overlaying) 조사/수신 파동은 안테나 장치의 결과적인 조사 및/또는 수신 방향에 영향을 미칠 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 이러한 변화는 중간 주파수 범위에 있는 저 주파수 신호들로 만들어질 수도 있으며, 이는 공지된 방법에 따라서 미리 프로세싱된다. 예를 들어, 서로 전자적으로 결합된 복수개의 개별적인 라디에이터(radiator) 또는 안테나 요소들이 이용될 수 있다. 안테나 장치를 기계적으로 움직이지 않으면서 안테나 장치의 조사 각도 및/또는 수신 각도를 변화시킬 수 있다는 점에서 디지털 비임 형성은 유리한 것으로 간주될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 장치는 1 차원 어레이 안테나이고 신장된 형상을 가진다. 그러한 안테나 구성의 장점은 비교적 단순한 구조인데, 이것은 필요한 전자적 구성 요소와 관련하여 경제적으로 실행 가능한 노력의 양을 필요로 할 수 있다. 신장된 형상(elongated shape)은 안테나의 조사 및/또는 수신 각도를 변화시킴으로써, 예를 들어 X 또는 Y 방향에서의 차원인 방향이 유리하게 기록될 수 있게 한다. 그것과 조합된 기계적인 움직임은, 이러한 예에서, 표면을 샘플링하기 위하여 각각의 경우에 다른 차원을 기록할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 안테나 장치는 포커싱(focussing)을 향상시키기 위하여, 포물선형 통(parabolic trough), 유전체 실린더형 렌즈 및/또는 확장된 패치(patch) 또는 안테나 요소들을 포함한다. 결과적으로, 안테나 장치의 포커싱 특성들은, 예를 들어 충전 물질 표면의 특정한 부분 표면들을 다른 부분 표면들과 정확하게 구분할 수 있기 위하여, 유리하게 향상될 수 있다. 우수한 포커싱은 부분적인 표면들의 크기를 감소시킬 수 있게 하고 따라서 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단할 때 높은 해상도 및/또는 측정의 정확성이 달성될 수 있게 한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 충전 수위 측정 장치는 안테나 장치에 의해 수신된 에코 신호들에 기초하여 충전 물질 표면의 토폴로지를 계산하도록 설계된 평가 유닛(evaluation unit)을 더 포함한다. 이러한 평가 유닛은 예를 들어 메모리 유닛을 가진 프로세서를 포함할 수 있으며, 이것은 적절한 소프트웨어와 함께, 획득된 복수의 에코 신호들로부터 충전 물질 표면의 결과적인 토폴로지를 계산한다. 충전 수위 측정 장치가 차후의 적용을 위하여 이미 사전 프로세싱된 정보를 이용 가능하게 한다는 사실은 유리한 것으로 간주될 수 있다. 더욱이, 이것은 충전 물질 표면들의 토폴로지 계산과 관련하여 평가 유닛의 최적화를 허용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 충전 수위 측정 장치는 위치 센서를 포함하며, 상기 위치 센서는 콘테이너에 대한 안테나 장치의 공간 위치를 검출하고 안테나 장치에 대하여 대응하는 공간 위치 정보를 제어 유닛에 제공하도록 설계된다. 안테나 장치에 대한 그러한 위치 정보는 각각의 경우에 측정된 충전 물질 표면의 부분적 표면의 위치를 판단하는데 필수적일 수 있다. 예를 들어, 이러한 유형의 위치 센서는 액튜에이터에 배치될 수 있는데, 위치 센서는 예를 들어 구동 샤프트의 각도 위치를 확인한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 토폴로지를 기록하기 위한 충전 수위 측정 장치가 제공되는데, 충전 수위 측정 장치는 에너지를 제공받는데 있어서 오직 두개의 도전체 연결(2-conductor connection)을 통해서만 에너지를 공급받으며, 2 개의 도전체 연결은 통신을 위해서 설계되는데, 특히 적어도 하나의 토폴로지 측정 값 또는 그로부터 도출된 측정값(예를 들어, 콘테이너 안의 질량)을 출력하도록 설계된다. 더욱이, 충전 수위 측정 장치는 상기와 다음에 설명되는 하나의 특징, 몇가지의 특징 또는 모든 특징들을 포함할 수 있다.
본 발명의 한가지 양상은 콘테이너 안의 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하기 위한 방법을 제안한다. 상기 방법은: 방사계(radiometric) 충전 수위 측정 장치를 제공하는 단계, 제어 유닛에 의하여 안테나 장치의 제 1 위치를 설정하는 단계 및, 제어 유닛에 의하여 안테나 장치의 제 1 조사 각도를 설정하는 단계를 포함한다. 이러한 경우에, 충전 수위 측정 장치의 결과적인 조사 방향이 충전 물질 표면의 제 1 공간 표면을 향하여 지향되도록 안테나 장치의 조사 각도 및 수신 수단의 위치가 설정된다. 추가적인 단계들에서, 제 1 전자기 신호는 제어 유닛 및 안테나 장치에 의하여 충전 물질 표면을 향하여 조사되고, 제 1 전자기 신호의 제 1 에코 신호는 안테나 장치 및 제어 유닛에 의해 수신되고; 안테나 장치 및 수신 수단의 제 2 위치는 제어 유닛에 의해 설정되고 그리고/또는 안테나 장치의 제 2 조사 각도가 설정된다. 이러한 경우에, 충전 수위 측정 장치의 결과적인 조사 방향은 충전 물질 표면의 제 2 의 부분적인 표면을 향하여 지향된다. 추가적인 단계들에서, 제 2 전자기 신호는 제어 유닛 및 안테나 장치에 의해 충전 물질 표면의 제 2 부분 표면을 향하여 조사되고, 제 2 전자기 신호의 제 2 에코 신호는 안테나 장치 및 제어 유닛에 의해 수신된다.
본 발명의 다른 양상은 콘테이너 안의 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하기 위한 방법을 제안한다. 상기 방법은: 방사계 충전 수위 측정 장치를 제공하는 단계; 제어 유닛에 의하여 안테나 장치의 제 1 위치를 설정하는 단계; 안테나 장치의 복수개의 조사 및/또는 수신 각도를 설정하는 단계; 및, 제어 유닛에 의하여 복수개의 에코 신호를 판단하는 단계;를 포함한다. 추가적인 단계들에서, 안테나 장치의 제 2 위치는 제어 유닛에 의해 설정되고, 안테나 장치의 복수개의 조사 및/또는 수신 각도가 설정되고 복수개의 추가적인 에코 신호들은 제어 유닛에 의해 판단된다.
본 발명의 일 실시예에서, 방법은 안테나 장치에 의해 수신된 에코 신호들에 기초하여, 충전 물질 표면의 토폴로지를 평가 유닛에 의해 계산하는 추가적인 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양상은 움직이는 액체의 점도를 판단하기 위한 충전 수위 측정 장치의 사용을 제안한다.
본 발명의 다른 양상은 콘베이어 벨트상의 벌크 물질의 질량 유동을 판단하기 위한 충전 수위 측정 장치의 이용을 제안한다.
본 발명의 다른 양상은 매체의 체적 또는 질량을 판단하기 위한 충전 수위 측정 장치의 이용을 제안한다.
토폴로지가 알려지고 콘테이너 데이터가 사용자에 의해 입력되었다면 충전 수위 측정 장치에서 간단한 방식으로 체적이 계산될 수 있다. 매체의 밀도가 알려지면 체적으로부터 충전 수위 측정 장치에 의해 질량도 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 다음에서 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 벌크 물질 콘테이너 안에 있는 충전 수위 측정 장치의 예를 도시하며, 여기에서는 조사 방향이 기계적으로 설정된다.
도 2 는 벌크 물질 콘테이너 안의 충전 수위 측정 장치의 예를 도시하며, 여기에서는 조사 방향이 전자적으로 설정된다.
도 3 은 콘테이너 안에 있는 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 충전 수위 측정 장치를 도시하며, 여기에서는 조사 및/또는 수신 방향이 기계적으로 그리고 전자적으로 설정된다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 1 차원 어레이 안테나의 예를 도시한다.
도 5 는 확대된 패치(widened patch)를 가진 본 발명의 실시예에 따른 1 차원 어레이 안테나(unidimensional array antenna)의 예를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 유전체 실린더형 렌즈를 가진 1 차원 어레이 안테나의 예를 도시한다.
도 7 은 쌍곡선형 카운터 반사기(hyperbolic counter reflector) 및 주 반사기로서의 포물선형 통(parabolic trough)을 가진, 본 발명의 실시예에 따른 1 차원 어레이 안테나의 예를 도시한다.
도 8 은 콘베이어 벨트상의 벌크 물질의 질량 유동을 판단하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 충전 수위 측정 장치의 예를 도시한다.
도 9 는 본 발명의 실시예에 따라서 콘테이너 안의 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하기 위한 방법을 예로 들어 도시한다.
도면들은 오직 개략적인 것이며 축적대로 이루어진 것이 아니다. 동일한 참조 번호는 유사하거나 또는 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1 은 충전 수위 측정 장치(101)의 예를 도시하며, 이것은 충전 물질 표면(103)의 위에 부착된다. 충전 물질 표면(103)은 예를 들어 콘테이너(104) 안의 벌크 물질(bulk material)일 수 있으며, 그 결과로서 충전 물질 표면(103)의 불규칙한 구조 또는 형상이 형성될 수 있다. 충전 수위 측정 장치(101)는 충전 물질 표면(103)을 향하여 신호(102)를 조사함으로써 콘테이너(104) 안의 반사 거동(reflection behaviour)의 이미지를 캡쳐(capture)할 수 있다. 충전 수위 측정 장치(101) 또는 충전 수위 측정 장치(101)의 적어도 하나의 안테나 장치(105)는 대응되게 구성된, 기계적 조절 장치(106)에 의하여 충전 수위 측정 장치(101)의 조사 방향 및/또는 수신 방향(107)을 변화시킬 수 있어서, 콘테이너 안의 매체의 전체적인 충전 물질 표면(103)이 측정 사이클내에서 측정될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 예를 들어, 장치는 X 방향(108) 및 Y 방향(109)에서 피봇될 수 있다. 충전 수위 측정 장치(101)는 X 방향(108) 및 Y 방향(109)에서 기록되는 복수개의 에코 곡선(echo curve) 또는 에코 신호(echo signal)로부터 충전 물질 표면(103)의 토폴로지(topology)를 판단한다. 이것은 예를 들어, 특정 위치의 함수로서 충전 물질 표면(103)의 수직 프로파일(vertical profile)일 수 있으며, 예를 들어 카테시안 좌표(Cartesian coordinates) X, Y 에 의해 명확하게 정의될 수 있다.
도 2 는 충전 수위 측정 장치(201)의 조사 방향을 변화시킬 수 있는 다른 가능성을 도시한다. 도 1 의 충전 수위 측정 장치(101)와는 대조적으로, 충전 수위 측정 장치(201)는 복수개의 안테나 요소(202)들을 포함하며, 이것은 단일 안테나 장치(203)의 일부로서 형성될 수 있거나, 또는 복수개의 분리된 안테나 요소(202)들 상에 분포될 수 있다. 콘테이너(104)의 충전 물질 표면(204)의 토폴로지를 판단하기 위하여, 충전 레벨 측정 장치(201)는 주 조사 방향(main emission direction, 205, 206, 207)을 변화시킬 수 있는데, 이것은 타겟 방식(targeted manner)으로 개별 안테나 요소(202)들의 작동 신호를 전자적으로 변화시킴으로써 (예를 들어, 아날로그 위상 변화기(phase shifter)를 이용함으로써 개별적인 작동 신호들의 위상을 변화시키거나 또는 아날로그 스위치들에 의해 타켓 방식으로 개별 작동 신호들을 스위치 오프(switch off)시킴으로써) 이루어지고, 그리고/또는 개별 안테나 요소(202)들에 의해 기록된 에코 커브 또는 에코 신호를 디지털적으로 계산함으로써 (디지털 비임 형성(digital beamforming)) 이루어진다. 예를 들어, 이러한 유형의 구성들은 안테나 어레이(antenna array)로서 설계될 수 있고, 주 조사 방향 및/또는 주 수신 방향(205,206,207)은 예를 들어 디지털 비임 형성에 의하여 변화될 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 충전 수위 측정 장치(301)의 일 예를 도시한다. 충전 수위 측정 장치(301)는 액튜에이터(313), 프로세서 커플링(processor coupling, 303), 이러한 경우에 회전 가능 샤프트인, 수신 수단(304) 및, 안테나 장치(305)를 포함한다. 프로세서 커플링(303)은 충전 수위 측정 장치(301)를 콘테이너에 기계적으로 고정하도록 사용될 수 있다. 액튜에이터(313)는 안테나 장치(305)를 움직이도록 설계된다. 여기에 도시된 예에서, 액튜에이터(313)는 모터이고, 이것은 안테나 장치(305)와 함께 샤프트를 회전시킨다. 제어 유닛(312)은 액튜에이터(313)를 제어하도록 설계되어, 안테나 장치(305)에 고주파수 신호를 제공하고, 그로부터 상기 신호를 수신한다. 안테나 장치(305)는 제어 유닛(312)에 의해 발생된 신호(306)를 충전 물질 표면(307)을 향하여 조사한다. 제어 유닛(312)은 안테나 장치(305)의 위치를 제어하도록 더 설계된다. 더욱이, 제어 유닛(312)은 안테나 장치(305)의 주 조사 및/또는 주 수신 방향, 또는 조사 및/또는 수신 각도(315)를 전자적으로 설정하도록 설계됨으로써, 충전 수위 측정 장치(301)의 결과적인 조사 및/또는 수신 방향이 설정될 수 있다. 일 예에서, 고주파수 신호는 안테나 장치(305) 안에서 또는 안테나 장치상에서 발생되며, 예를 들어 안테나 장치(305)의 하우징 안에서 발생된다. 다른 예에서, 고주파수 신호는 액튜에이터(313)의 공간 영역내에서 발생된다.
안테나 장치(305)는 수신 수단(304)의 구동 샤프트에 의해 회전 가능하게 장착되며, 그에 대하여 90°와 같지 않은 각도 α(316)를 형성한다. 일 예에서, α=45°이다. 이것은 콘테이너(308)의 넓은 부분으로부터 유리하게 신호를 기록할 수 있게 한다. 만약, 예를 들어 디지털 비임 형성에 의하여, 안테나 장치(305)의 주 조사 및/또는 수신 방향의 +/- 45°의 각도 범위가 설정된다면, 안테나 장치(305)의 회전과 조합되어 벌크 물질을 포함하는 완전한 절반 공간을 측정할 수 있다. 그러나, 45°보다 크거나 작은 각도는 예를 들어 디지털 비임 형성중에 모호성(ambiguities)을 회피하기 위하여 그리고/또는 측정값의 해상도를 향상시키도록 가능할 수도 있다. 더욱이, 주 조사 방향을 전자적으로 변화시킬 때 그리고 매우 큰 편향 각도(315)의 경우에, 결과적인 안테나 로브(antenna lobe)의 폭이 현저하게 증가되는 문제점이 발생된다. 이러한 유형의 시스템을 이용하여, 원칙적으로 수직에 대하여 최대 90°로 주 조사 및/또는 수신 방향을 전자적으로 변화시킬 수 없다. 양쪽의 문제점들은 구동 샤프트에 대하여 90°와 같지 않은 각도 α(316)로 안테나 장치(305)를 지향함으로써 회피될 수 있다.
복수개의 안테나 요소(202)(예를 들어, 도 2 참조)들은 안테나 장치(305)의 길이 방향 범위를 따라서 제공될 수 있다. 각각의 안테나 요소(202)는 상이한 각도 방향들로부터의 에코 신호를 프로세싱할 수 있다. 안테나 요소(202)들에 의해 수신된 각각의 신호는, 디지털 비임 형성을 위한 공지된 알고리듬의 도움으로, 안테나 장치(305)의 수신 각도(315)를 미리 결정된 각도 범위로 변화시키도록 이용될 수 있다. 안테나 장치(305)의 조사 및/또는 수신 각도(315)는 예를 들어 고주파수 신호의 조사 및 수신과 관련된 주 조사 방향(main emission direction)을 설명할 수 있다.
일 예에서, 발생되기도 하는 회전(310)을 고려할 때, 전체 충전 물질 표면(307)이 짧은 시간내에 계측학적으로 기록되도록, 안테나 장치(305)의 길이 방향 연장에 대한 수직의 조사 각도에 대하여 +/-45°의 수신 각도 범위(315)가 선택된다. 즉, 조사 방향의 기계적인 변화(310)의 장점들을 충전 수위 측정 장치(301)의 결과적인 조사/수신 방향(309)의 전자적인 변화와 유리하게 조합시키는 구성이 이루어진다. 즉, 주 수신 방향을 전자적으로 변화시킴으로써 형성된 (+/-45°의 기록 각도를 가지는) 라인 스캐너(line scanner)는 기계적 회전과 연계된다. 이러한 방식으로, 향상된 측정 비율 또는 짧은 측정 시간이 달성될 수 있다. 예를 들어, 충전 물질 표면(307)의 토폴로지를 판단하기 위한 측정 사이클은 2 초보다 작을 수 있다. 이러한 경우에, 예를 들어 안테나 장치(305)의 1 차원 구조로부터 초래된, 느린 회전 속도 및 매우 단순화된 전자 시스템을 가진 기계적으로 간단한 구조가 유리할 수 있다.
다음의 고려가 본 발명의 기초를 형성한다: 충전 물질 표면(307)의 토폴로지를 충분히 정확하게 기록하기 위하여, 몇가지 측정을 수행할 필요가 있을 수 있으며, 각각의 측정은 기록되어야 하는 충전 물질 표면(307)의 상이한 부분 표면들을 기록하고, 상기 부분 표면들로부터, 전체적으로, 전체 충전 물질 표면(307)에 대한 충분히 정확한 정보가 수집될 수 있다. 충전 물질 표면(307)내의 차이가 충분히 정확하게 기록될 수 있도록, 개별적인 부분 표면들의 크기는 개별적인 기하 표면 구조, 치수 및 형상들에 기초하여 선택되어야 한다. 즉, 기록되거나 측정되어야 하는 부분적인 표면들이 가능한 한 작을 때 토폴로지의 정확성이 증가될 수 있다. 다른 한편으로, 이것은 다수의 부분적인 표면들 및 따라서 다수의 개별적인 측정들이 정확성을 증가시키는데 필요하다는 점을 의미한다. 이것은 예를 들어 개별적인 부분 표면들의 순차적인 측정으로 발생될 수 있기 때문에, 예를 들어 1 분 내지 수분의 범위에서 부분적으로 매우 긴 측정 시간으로 이어질 수 있다. 공지된 충전 수위 측정 장치들은, 충전 물질 표면(307)을 기록하기 위하여, 종종 길어지는 측정 시간과 함께, 전자 및/또는 기계와 관련하여 고도의 기술적 복잡성을 종종 가진다. 특히 기계적 구조에 있어서, 허용 가능한 측정 시간을 제공하기 위하여, 구성체의 빠른 운동 속도가 필요하며, 이것은 높은 기계적 부하 및 빠른 마모에 이를 수 있다. 상기 언급된 단점들은 1 차원적으로 기계적인 움직임과, 2 차원적으로 주 조사 및/또는 수신 방향에 대한 전자적 변화를 조합시킴으로써 회피된다.
도 4 는 안테나 장치(400)의 예를 도시하며, 이것은 1 차원 안테나 어레이(antenna array, 401)로서 설계되고 개별적인 안테나 요소(402)들로 이루어진다. 안테나 요소(401)들은 대응하는 디자인을 가진 인쇄 회로 보드 패치(printed circuit board patch)에 의하여, 또는 적절한 웨이브가이드 단부(waveguid end) 또는 임의의 다른 공지된 조사 장치에 의해 형성될 수 있다. 일 예에서, 안테나 어레이(401)의 중심에 배치된 안테나 요소(402)는 가능한 한 넓은 각도 범위로 충전 물질 표면(307)을 향하여 고주파수 에너지를 균일하게 조사하도록 이용될 수 있다. 충전 물질 표면(307)에 의해 반사된 신호는 안테나 요소(402)들 각각에 의해 수신되고 선택적으로는 평가 유닛(미도시)으로 분리되게 보내질 수 있다. 이러한 경우에, 평가 유닛은 대응하는 장치들에 의하여 안테나 요소들 각각에서 수신된 에코 커브를 분리되게 기록할 수 있다. 디지털 비임 형성 알고리듬을 이용하여, 상기 신호 또는 에코 커브를 조합함으로써, 평가 유닛은 안테나 장치(305)의 조사/수신 각도(309) 또는 주 조사/주 수신 방향을 변화시킬 수 있고, 특히 안테나 장치(305)의 수직에 대하여 +/- 45°의 각도로 변화시킬 수 있다. 따라서 1 차원 안테나 어레이(401)는, 통상적으로 2 차원 어레이(203)(도 2 참조)를 단일 차원으로 감소시킴으로써 분리된 송신 채널 및/또는 수신 채널들을 제공하기 위하여, 구성 요소의 복잡성을 감소시킬 수 있다. 1 차원 어레이의 열(row)을 제공하는데는 m<=20 개 요소들이 통상적으로 충분하다.
1 차원 어레이 안테나(401)는 디지털 비임 형성을 위한 다운스트림 알고리듬(downstream algorithms)을 이용함으로써 Y(A) 연장(403) 방향에서의 결과적인 안테나 특성 커브의 매우 효과적인 포커싱(focussing)을 달성할 수 있다. 회전(310)(도 3 참조)과 조합되어, X(A) 연장(404)에서의 포커싱은 회전의 반경 방향으로 발생된다. 측정의 정확성은 예를 들어 다운스트림 신호 프로세싱(downstream signal processing)에 의해 향상될 수도 있으며, 안테나 장치(305)의 회전으로부터 초래된 도플러 시프트(doppler shift)가 평가된다. 이러한 유형의 알고리듬은 예를 들어, SAR(synthetic aperture radar) 및 ROSAR (rotor synthetic aperture radar, 회전 안테나에 기초함)의 원리를 채택할 수 있으며, 결과적으로 X(A) 연장(404)의 방향으로 수신 특성 커브의 포커싱에 이르게 된다.
도 5 는 안테나 장치(500)의 다른 예를 도시하며, 개별적인 안테나 요소(503)들은 X(A) 방향(404)으로 넓혀져 있다. 즉, 추가적인 패치(patch) 또는 추가적인 안테나 요소(501)들에 의하여 X(A) 축(404)의 방향으로 원래의 1 차원 안테나 어레이(401)가 확장되어 있다. 관련된 전자 작동 시스템의 복잡성을 낮게 유지하기 위하여, 추가적인 패치 또는 안테나 요소(501)들은 이제까지 이용된 안테나 요소(402)로부터 정해진 간격에 배치되며, 금속 연결 스트립(502)에 의해 단단하게 그것에 연결된다. 즉, 복수개의 상호 연결된 패치들은 단일의 송신 또는 수신 요소 또는 안테나 요소(402)로서 작용하지만, X(A) 방향(404)으로 향상된 포커싱 특성을 가진다.
도 6 은 유전체 실린더형 렌즈(dielectric cylindrical lens, 602)를 포함하는 1 차원 안테나 장치(401)의 예를 도시한다. 이러한 구성은 X(A) 방향(404)을 따라서 신호를 포커싱하기 위한 추가적인 실시예를 도시한다. 실린더형 렌즈(602)는 조사/수신 방향에서 안테나 장치(401)상에 배치됨으로써, 안테나 요소(402)에 의해 조사되는 신호(604)는 실린더형 렌즈(602)를 통해 전파되고, 실린더형 렌즈(602)의 경계 표면에서 굴절되고, 만곡된 렌즈 표면을 통하여 실린더형 렌즈(602)를 떠난다. X(A) 방향(404)에서의 고주파수 방사(radiation)는 만곡된 경계 표면의 결과로서 효과적으로 포커싱될 수 있다. 신호를 수신할 때, 신호는 반대의 시퀀스로 렌즈를 통과한다.
도 7 은 안테나 구성체(700)의 추가적인 유리한 실시예를 도시한다. 이러한 구성체는 X(A) 방향(404)에서 신호의 포커싱을 향상시킨다. 이러한 목적을 위하여, 안테나 장치(401)에 의해 조사되는 신호(703)를 포커싱하기 위하여, 포물선형 통(parabolic trough, 702)이 대응되게 설치되고 위치된 카운터 반사기(counter reflector, 701)와 조합되어 이용된다. 이러한 경우에, 신호는 처음에 카운터 반사기(701)(예를 들어, 쌍곡선형 통(hyperbolic trough))에 의해 반사되고 다음에 포물선형 통(702)의 표면에 의해 다시 반사된다. 이것은 X(A) 축(404)의 방향으로 신호를 효과적으로 포커싱할 수 있게 한다.
도 8 은 콘테이어 벨트(801) 상에서 벌크 물질(802)을 움직이는 질량 유동을 판단하기 위한, 본 발명에 따른 충전 수위 측정 장치(301)의 사용을 하나의 예로서 도시한다. 이러한 목적을 위하여, 충전 수위 측정 장치(301)는 벌크 물질(802)의 표면(803)의 토폴로지(topology)를 판단한다. 벌크 물질의 체적 및/또는 질량에 대한 정보는 평가 유닛(미도시)에 의하여 토폴로지 정보로부터 획득될 수 있다. 이러한 경우에, 안테나는 기계적으로 조절되지 않고/회전되지 않게 제공될 수 있다. 안테나는 이 경우에 라인 스캐너(line scanner)로서 이용된다.
도 9 는 예를 들어 콘테이너에서, 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하는 방법의 예를 도시한다. 이러한 방법에서, 복사계 충전 수위 측정 장치(radiometric fill level measurement device)가 처음에 단계(901)에서 제공된다. 단계(902)에서, 안테나 유닛은 회전축 주위에서 회전되며, 예를 들어 수직의 회전축 주위에서, 연속적으로 또는 단계적으로 회전된다. 단계(903)에서, 안테나 장치의 조사 각도는 제어 유닛에 의해 설정되는데, 충전 수위 측정 장치의 결과적인 조사 방향이 충전 물질 표면의 부분적인 표면을 향하여 지향되도록 수신 수단의 위치 및 안테나 장치의 조사 각도가 설정된다. 단계(904)에서, 전자기 신호는 제어 유닛 및 안테나 장치에 의하여 충전 물질 표면을 향해 조사된다. 단계(905)에서, 전자기 신호의 에코 신호는 안테나 장치 및 제어 유닛의 개별적인 요소들에 의하여 수신된다. 이러한 경우에, 각각의 개별적인 요소와 관련된 에코 커브들이 발생된다.
단계(906)에서, 측정되어야 하는 각도 범위에 있는 안테나 유닛의 다양한 주 수신 방향들로부터의 에코 커브들은, 디지털 비임 형성의 공지된 알고리듬을 이용하여 개별적인 수신 요소들의 이전에 발생된 에코 커브들로부터 디지털 비임 형성에 의하여 계산된다. 이러한 단계는 Y(A) 방향(403)에서의 주 수신 방향에서의 변화에 해당한다.
상기 방법은 다음에 단계(902)로 되돌아가고, 단계(903,904,905)가 뒤따르며, 디지털 비임 형성(906)에 의하여 측정되어야 하는 각도 범위에 걸친 반복된 디지털 스캔이 뒤따른다.
완전한 데이터 세트(회전 당(當) 안테나의 길이 방향 축을 따른 복수개의 디지털 스캔)가 기록될 때까지 단계(902-906)들이 필요한 회수만큼 반복될 수 있다.
마지막으로, 단계(907)에서 충전 물질 표면의 토폴로지가 안테나 장치에 의해 수신된 에코 신호에 기초하여 평가 유닛에 의해 계산되고 디지털 비임 형성에 의해 계산된다. 즉, 방법의 개념은 충전 물질 표면의 부분적인 표면들을 순차적으로 샘플링하고, 획득된 에코 신호에 기초하여 충전 물질 표면의 토폴로지를 판단하는 것으로 간주될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 안테나 장치의 위치는 기계적으로 설정되고, 안테나 장치의 조사 및/또는 수신 각도는 전자적으로 설정되고, 충전 수위 측정 장치의 결과적인 조사 및/또는 수신 방향은 각각의 경우에 결과적으로 설정된다.
"포함하는"은 다른 요소들 또는 단계들의 가능성을 배제하지 않으며, 부정 관사 또는 "하나"는 복수의 가능성을 배제하지 않는다는 점이 지적되어야 한다 상기 실시예들중 하나와 관련하여 설명되었던 특징들 또는 단계들은 상기 설명된 다른 실시예들의 다른 특징들 또는 단계들과 조합되어 이용될 수 있다는 점이 더 주목되어야 한다. 청구항에서 참조 번호는 제한적인 효과를 가지는 것으로 간주되어서는 아니된다.
101. 충전 수위 측정 장치 103. 충전 물질 표면
104. 콘테이너 105. 안테나 장치
106. 기계적 조절 장치 107. 조사 및/또는 수신 방향

Claims (17)

  1. 충전 물질 표면(307)의 토폴로지(topology)를 판단하기 위한 충전 수위 측정 장치(301)로서, 상기 충전 수위 측정 장치는:
    전자기 신호(306)를 조사 또는 수신하기 위한 안테나 장치(305);
    수신 수단(304);
    제어 유닛(312);을 포함하고,
    안테나 장치(305)는 수신 수단(304)에 고정되고;
    안테나 장치(305)의 복수개의 조사 또는 수신 각도(315)들은 전자적으로 설정될 수 있고;
    수신 수단(304)은 충전 물질 표면(307)에 대하여 안테나 장치(305)의 위치를 기계적으로 설정하도록 설계되고;
    제어 유닛(312)은, 안테나 장치(305)의 보조를 받아, 안테나 장치의 기계적인 움직임과 안테나 장치(305)의 조사 방향 또는 수신 방향의 전자적 변화를 조합함으로써 충전 레벨 측정 장치의 조사 또는 수신 방향을 변화시키고 충전 물질 표면(307)의 상이한 영역들로부터의 복수개의 에코 신호들을 기록하도록 설계되는, 충전 수위 측정 장치(301).
  2. 제 1 항에 있어서,
    제어 유닛(312)은, 충전 물질 표면(307)의 특정 영역으로부터 전자기 신호를 기록하기 위하여, 안테나 장치(305)의 특정 조사 또는 수신 각도(315)와 충전 물질 표면(307)에 대한 안테나 장치(305)의 미리 결정된 위치 모두를 설정하도록 설계되는, 충전 수위 측정 장치(301).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수개의 조사 또는 수신 각도(315)는 아날로그 위상 쉬프터(phase shifter) 또는 아날로그 스위치를 이용하여 전자적으로 설정되는, 충전 수위 측정 장치(301).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수개의 조사 또는 수신 각도들은 디지털 비임 형성(digital beamforming) 방법을 이용하여 전자적으로 설정되는, 충전 수위 측정 장치(301).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수신 수단(304)은 안테나 장치(305)를 움직이기 위한 액튜에이터(313)를 포함하고;
    제어 유닛(312)은 액튜에이터(313)를 제어하도록 설계되는, 충전 수위 측정 장치(301).
  6. 제 5 항에 있어서,
    수신 수단(304)은 안테나 장치(305)를 회전축 둘레에서 회전시키도록 설계되고,
    액튜에이터(313)는 수신 수단(304)을 회전시키는 모터인, 충전 수위 측정 장치(301).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    안테나 장치(305)는 1 차원 어레이 안테나(unidimensional array antenna, 401)를 포함하고 신장(伸長)된 형상을 가지는, 충전 수위 측정 장치(301).
  8. 제 7 항에 있어서,
    안테나 장치(305)의 길이 방향 연장(延長)과 회전축 사이의 각도(316)가 90°와 상이(相異)하도록, 안테나 장치(305)의 길이 방향 연장은 회전축에 경사지게 배치되는, 충전 수위 측정 장치(301).
  9. 제 8 항에 있어서,
    안테나 장치(305)의 길이 방향 연장(延長)과 회전축 사이의 각도(316)가 45°보다 크도록, 안테나 장치(305)의 길이 방향 연장은 회전축에 경사지게 배치되는, 충전 수위 측정 장치(301).
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    안테나 장치(305)는 포커싱(focussing)을 향상시키기 위하여 포물선형 통(parabolic trough, 702), 유전체 실린더형 렌즈(602) 또는 확장된 패치(widened patches, 501)를 포함하는, 충전 수위 측정 장치(301).
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    충전 수위 측정 장치(301)는 안테나 장치(305)에 의해 수신된 에코 신호들에 기초하여 충전 물질 표면(307)의 토폴로지(topology)를 계산하도록 설계된 평가 유닛을 더 포함하는, 충전 수위 측정 장치(301).
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    충전 수위 측정 장치(301)는, 충전 물질 표면(307)에 대한 안테나 장치(305)의 공간 위치를 검출하고 안테나 장치(305)에 대한 대응하는 공간 위치 정보를 제어 유닛(312)에 제공하도록 설계된, 위치 센서를 포함하는, 충전 수위 측정 장치(301).
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    충전 수위 측정 장치를 2 와이어 라인(two wire line)에 연결하기 위한 전력 공급 및 통신 인터페이스를 더 포함하고, 상기 전력 공급 및 통신 인터페이스에 의하여, 충전 수위 측정 장치에는 측정 작동에 필요한 전력이 공급될 수 있고 측정된 데이터는 원격 제어 유닛으로 송신될 수 있는, 충전 수위 측정 장치(301).
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 충전 수위 측정 장치를 제공하는 단계(901);
    안테나 장치의 기계적인 움직임과 안테나 장치(305)의 조사 방향 또는 수신 방향의 전자적 변화를 조합함으로써 충전 레벨 측정 장치의 조사 또는 수신 방향을 변화시키고 충전 물질 표면(307)의 상이한 영역들로부터의 복수개의 에코 신호들을 기록하는 단계;를 포함하는, 충전 물질 표면의 토폴로지 판단 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    안테나 장치에 의해 수신된 에코 신호를 이용하여 충전 물질 표면의 토폴로지를 평가 유닛에 의해 계산하는 단계(909)를 더 포함하는, 충전 물질 표면의 토폴로지 판단 방법.
  16. 움직이는 액체의 점도를 판단하기 위한, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 충전 수위 측정 장치(301).
  17. 매체의 질량 또는 체적을 판단하기 위한, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 충전 수위 측정 장치(301).
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