包括集成的極限水平傳感器的雷達填充水平測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括被設(shè)計成確定填充料(17)的填充水平(16)的雷達傳感器單元(11)的雷達填充水平測量裝置(10)，雷達傳感器單元包括向填充料表面(15)發(fā)射測量信號(14)的雷達天線(13)。雷達填充水平測量裝置(10)還包括極限水平傳感器單元(12)。極限水平傳感器單元(12)被設(shè)計成檢測填充料表面(15)和雷達天線(13)之間的間隔何時下降至低于最小間隔(18)。本發(fā)明還涉及一種用于雷達填充水平測量裝置(10)的雷達天線結(jié)構(gòu)(50)，雷達天線結(jié)構(gòu)包括：雷達天線喇叭(51)，其包括殼體(20)和/或罩(22)；以及極限水平傳感器單元(12)。極限水平傳感器單元(12)的至少一部分布置在殼體(20)或罩(22)上或者集成在殼體(20)或罩(22)中。
【專利說明】
包括集成的極限水平傳感器的雷達填充水平測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及通過填充水平測量裝置對填充水平的測量。本發(fā)明尤其涉及雷達填充水平測量裝置及其雷達天線結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]按照雷達原理操作的填充水平測量裝置通常會提供明確的測量結(jié)果。這意味著通?？梢砸砸?guī)定精度提供測量范圍內(nèi)的測量值。在較大距離的情況下，對測量值大于最大距離的情形或無法確定測量值的情形的預(yù)測是充分的。同樣，在較短距離的情況下，即在靠近傳感器的區(qū)域中，傳感器可能無法提供最高水平或最大填充水平的可靠識別。特別地，在測量傳感器的浸漬狀態(tài)下，目前已知的雷達傳感器通常無法提供明確信號。例如，信號可對應(yīng)于非常遠距離的目標，或者接收的信號可類似于吸收劑內(nèi)的測量信號。
[0003]在目前已知的傳感器中，通常使用歷史存檔功能，以跟蹤或識別目標或回波。然而，由于在第一次開啟傳感器時就需要進行可靠識別，因此在模糊回波關(guān)系的情況下，不能使用這些功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種改進的填充水平測量裝置。
[0005]該目的由獨立權(quán)利要求的主題實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求和以下說明中可以發(fā)現(xiàn)作為示例提出的實施例。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了雷達填充水平測量裝置。所述雷達填充水平測量裝置包括:雷達傳感器單元，其具有向填充料表面發(fā)射測量信號的雷達天線。雷達填充水平測量裝置還包括極限水平傳感器單元。雷達傳感器單元被設(shè)計成確定填充料的填充水平，并且極限水平傳感器單元被設(shè)計成檢測填充料與雷達天線之間的間隔何時下降至低于最小間隔。
[0007]還可以在雷達天線或雷達傳感器被浸漬的情況下將該值設(shè)置成僅下降至低于極限值，于是，當雷達天線或雷達傳感器被浸漬時，僅檢測到填充料表面與雷達天線之間的間隔已下降至低于最小間隔。特別地，填充料表面與雷達天線之間待檢測的最小間隔也可以為負值?？梢詫O限水平傳感器單元設(shè)計成檢測填充料表面與雷達傳感器(其可以包括雷達天線)之間的間隔合適下降至低于最小間隔。
[0008]因此，在靠近測量傳感器(S卩，雷達傳感器單元)的區(qū)域中同樣能夠檢測填充水平。特別地，當填充料表面和雷達天線之間到達最小距離時，能夠檢測過高的填充水平或水平。雷達傳感器單元可以被設(shè)計成向填充料表面發(fā)射測量信號，所述測量信號在填充料表面處被反射，并返回至雷達傳感器單元。因此，可以根據(jù)例如傳輸時間測量來確定填充水平。如果填充水平增加至超過規(guī)定極限值，將造成填充料表面與雷達天線之間的間隔低于最小間隔，極限水平傳感器單元可以檢測到這種情況，這時可以輸出警報信號或警報通知。
[0009]例如，這種極限水平傳感器單元可以為極限水平開關(guān)，該極限水平開關(guān)安裝在雷達傳感器單元的區(qū)域中。換言之，在靠近雷達傳感器單元的區(qū)域中設(shè)置有額外的極限水平開關(guān)(即，極限水平傳感器單元)，以便提供填充水平或水平的可靠識別，例如，該極限水平開關(guān)可以被調(diào)節(jié)成識別浸漬，并接著輸出容器的滿狀態(tài)的警報或通知。
[0010]當填充水平升高時，水平也增加，S卩，雷達傳感器單元與填充料表面之間的間隔減少。雷達傳感器單元被設(shè)計成連續(xù)地測量填充料(例如，位于容器內(nèi)部的物料)的填充水平。如果現(xiàn)在到達規(guī)定的最大填充水平，則填充料表面與雷達天線之間的間隔下降至低于最小間隔，或者雷達傳感器單元被浸漬，這可以通過極限水平傳感器單元或極限水平開關(guān)進行檢測，并接著輸出警報信號。這是特別有利的，原因在于由于當填充料表面與雷達傳感器之間的間隔下降至低于最小間隔時，由雷達傳感器單元確定的測量結(jié)果的準確度可能下降。因此，例如，通過評估單元可以迅速地輸出警報。
[0011]應(yīng)當理解，即使當填充料表面還未到達雷達天線，極限水平傳感器單元也能夠檢測到填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔。然而，當雷達天線或雷達傳感器單元已經(jīng)被填充料浸漬時，極限水平傳感器單元也能夠僅檢測填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔。在任何情況下，可以保證由雷達傳感器單元確定的測量值處于小范圍內(nèi)，即，當填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔時，測量值不再用于可能的后續(xù)評估。相反，極限水平傳感器單元可以提供關(guān)于填充水平過高的警報，并可以進一步指示:因為填充水平過高，由雷達傳感器單元測量的填充水平測量值不再足夠準確。
[0012]例如，雷達傳感器單元的雷達天線可以被設(shè)計成喇叭天線、平面天線、拋物面天線、透鏡天線、陣列天線或任何其他類型天線。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施例，雷達填充水平測量裝置還包括殼體，在殼體中布置有雷達天線。在這種情況下，極限水平傳感器單元布置在殼體上或殼體中。
[0014]這意味著殼體可以容納雷達天線和極限水平傳感器單元二者。雷達天線也能夠固定在殼體中，并且極限水平傳感器單元能夠在殼體外側(cè)固定至殼體。因此，極限水平傳感器單元可以容納在與雷達天線或傳感器電子器件相同的殼體中。然而，極限水平傳感器單元或極限水平傳感器單元的至少一部分也可以安裝至天線或天線罩中。換言之，雷達填充水平測量裝置包括集成的極限水平傳感器。
[0015]在將極限水平傳感器單元安裝至殼體的外側(cè)的情況下，可以實現(xiàn)填充料與極限水平傳感器單元之間的直接接觸，這在使用導(dǎo)電方法進行測量時尤其有利。然而，在電容方法的情況下，電極被移動至殼體內(nèi)部，優(yōu)點在于電極無需與填充料接觸。參照附圖的說明對其進行更詳細說明。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，極限水平傳感器單元被設(shè)計成基于電磁信號檢測填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔。
[0017]例如，這可以為電磁信號，諸如同樣由雷達傳感器單元發(fā)射，以確定填充料的填充水平的電磁信號。例如，可以通過時域反射計(TDR)獲取極限水平。在這種情況下，可以基于電磁信號的傳輸時間測量來確定填充水平。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，極限水平傳感器單元為安裝至殼體的振動傳感器。
[0019]例如，這種類型的振動傳感器包括音叉。在這種情況下，振動傳感器(S卩，音叉)需要與填充料直接接觸，以便能夠檢測物料。例如，振動傳感器的音叉或桿伸入到填充料(例如，液體)中，以便檢測填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔。有利的是，包括音叉或桿的振動傳感器布置在殼體外側(cè)，而雷達天線或雷達傳感器單元布置在殼體內(nèi)部。在這種情況下，極限水平傳感器單元從殼體伸出，使得振動傳感器能夠檢測浸漬狀態(tài)。例如，基于波的固有共振的衰減或位移對由振動傳感器獲取的測量值進行評估。
[0020]因此，振動傳感器可以包括組合在雷達傳感器單元或雷達天線的殼體中的桿或音叉。音叉或桿可以水平地或垂直地定向。換言之，桿或音叉可以朝向填充料表面定向，即垂直定向。然而，桿或音叉也可以被定向成大體平行或平行于填充料表面，即，水平定向?？梢允褂梅秶鷱V泛的方法來激勵振動傳感器，即，音叉或桿。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實施例，極限水平傳感器單元被設(shè)計成基于導(dǎo)電測量來檢測填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔。
[0022]例如，可以使用保護電極來進行極限水平的導(dǎo)電測量，以降低對積垢、凝結(jié)物或污垢的敏感性。當使用導(dǎo)電測量來獲取極限水平時，即，當使用導(dǎo)電測量來檢測填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔時，至少兩個電極可以布置在內(nèi)部放置有雷達天線的殼體上。電極可以設(shè)置在殼體的外側(cè)上，使得電極與填充料直接接觸。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，至少兩個電極安裝至雷達填充水平測量裝置的殼體，以用于導(dǎo)電測量。
[0024]在這種情況下，用于導(dǎo)電測量的至少兩個電極安裝至殼體的外側(cè)，使得可以確保與填充料的直接接觸。另外，至少兩個電極可以為平面形或棒狀。有利的是，這種導(dǎo)電測量方法測量原理簡單，從而能夠迅速地檢測填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔，使得能夠檢測關(guān)于內(nèi)部放置有填充料的容器的滿狀態(tài)或滿溢狀態(tài)的警報。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，極限水平傳感器單元被設(shè)計成基于電容測量來檢測距填充料表面的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔。
[0026]在電容測量的情況下，可以使用保護電極以降低對積垢、凝結(jié)物或污垢的敏感性。在電容測量方法的情況下，出于填充水平測量或檢測的目的，使用填充料的不同介電常數(shù)或電導(dǎo)率來檢測極限水平已經(jīng)被超出，g卩，填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔。因此，在電容測量的情況下，一旦填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔，極限水平傳感器單元就可以識別出電容量的變化。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電極安裝在雷達填充水平測量裝置的殼體中，以用于電容測量。
[0028]這意味著，電極以及雷達天線自身可以固定在殼體內(nèi)部。此外，雷達傳感器單元和/或極限水平傳感器單元的電子單元可以設(shè)置在殼體中。電極在殼體中的布置具有多種可能性，將在附圖的說明中更詳細地進行說明。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，用于電容測量的電極在殼體中以環(huán)形方式布置雷達傳感器單元的周圍。
[0030]例如，以環(huán)形方式布置的電容電極可以以保護電極的形式布置在雷達傳感器單元的雷達天線的周圍。例如，雷達天線為朝向填充料表面定向的喇叭天線。然后，電極可以在喇叭天線的端部區(qū)域中以環(huán)形方式布置在喇叭天線的周圍。這種布置的優(yōu)點在于節(jié)約空間，并且殼體可以相應(yīng)地較小。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，雷達天線包括殼體，在殼體中集成有用于電容測量的電極。
[0032]例如，電容電極集成在喇叭天線的罩或天線罩中。因此，殼體可以以節(jié)省空間的方式進行設(shè)計，例如，被設(shè)計成使得雷達傳感器單元同時也容納極限水平傳感器單元或極限水平傳感器單元的至少一部分。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，用于電容測量的電極以金屬嵌入件的形式注塑成型在雷達天線的罩中。
[0034]特別地，電極可以作為塑性材料中的金屬嵌入件注塑成型在殼體中或天線罩上。這意味著，天線罩可以作為MID(molded interconnect device:模塑互連器件)與金屬嵌入件(即，電極)一起制造。隨后電極也能夠在塑性材料上進行金屬化。特別地，已知的LDS(laser direct structuring:激光直接成型)方法適于金屬化成型處理。這意味著通過進行金屬化電極可以按照特定布置將電極引入至罩中。
[0035]根據(jù)另一個實施例，用于電容測量的電極具有帶狀結(jié)構(gòu)，并且相對于雷達傳感器單元進行布置，使得由雷達傳感器單元發(fā)射的信號的電場以垂直于帶狀結(jié)構(gòu)電極的方式布置或定向。
[0036]為此目的，例如，帶狀結(jié)構(gòu)的電容電極可以直接安裝在雷達天線的前側(cè)，S卩，連接于雷達天線與填充料表面之間。例如，電容性電極安裝至雷達天線的罩，罩同時也可以是內(nèi)部放置有雷達天線的殼體的一部分。
[0037]在這種情況下，帶狀結(jié)構(gòu)可以布置成相對于由雷達傳感器單元發(fā)射的信號(特別地微波信號)的電場成90°度，從而電極的帶狀結(jié)構(gòu)對所述信號來說是可透過的或不可見的。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，極限水平傳感器單元的至少一部分布置在雷達傳感器單元與填充料之間。
[0039]這在用于電容測量的電極集成在雷達天線的罩中時的情況下尤其如此。因此，電極無需布置在雷達傳感器單元的雷達天線周圍，或者電極可以設(shè)置在殼體上的其他位置處，從而殼體可以以節(jié)省空間的方式設(shè)計。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，極限水平傳感器單元被設(shè)計成極化由雷達傳感器單元發(fā)射的信號。
[0041]這可以通過以下方法實現(xiàn):電容性電極(S卩，用于電容測量的電極)以帶狀結(jié)構(gòu)布置在雷達天線與填充料表面之間。例如，僅特定極化方向的信號，特別地微波信號，能夠穿過電極的帶狀結(jié)構(gòu)。因此，帶狀結(jié)構(gòu)對尤其該極化方向的信號來說是可透過的或不可見的。此外，例如，在這種情況下平行地布置的電極的帶狀結(jié)構(gòu)充當極化濾波器，這意味著可以進一步改善雷達天線的性能。因此，針對由雷達傳感器單元執(zhí)行的填充水平測量，極限水平傳感器單元的幾何布置可以帶來額外的優(yōu)點。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，極限水平傳感器單元至少部分地布置在從殼體伸出的延長部上。
[0043]特別地，用于電容測量的電極可以布置在延長部中。因此，電極也可以布置在殼體內(nèi)部，且因而可以防止電極與填充料之間的接觸。當從截面觀察時，延長部可以為大致三角形。在這種情況下，可以將指向填充料的三角形頂點鈍化。相應(yīng)地，例如，延長部可以以截圓錐或截棱錐形式作為三維體設(shè)置在殼體上。延長部可以沿填充料表面的方向變細。延長部可以以突出部形式從殼體伸出。在這種情況下，電極可以布置成使得至少當雷達傳感器單元未被浸漬時，其相對于雷達傳感器單元更接近填充料表面。不同形式的三個以上電極可以設(shè)置在延長部中，其中兩個以上電極安裝至延長部的錐形部，且另一個電極水平地安裝至延長部的基部或從殼體伸出的延長部的鈍化尖端。然而，也能夠僅將兩個電極設(shè)置在延長部中，這兩個電極形式不同，并且可以安裝在延長部中。此外，電極可以嵌入成型或一體成型在延長部中。這里，即使當填充水平未到達雷達天線的罩時，也能夠檢測到填充料表面與雷達天線之間的間隔已經(jīng)下降至低于最小間隔。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，詳細說明了雷達填充水平測量裝置的雷達天線結(jié)構(gòu)。雷達天線結(jié)構(gòu)包括雷達天線，該雷達天線包括殼體和/或罩。此外，雷達天線結(jié)構(gòu)包括極限水平傳感器單元，其中，極限水平傳感器結(jié)構(gòu)的至少一部分布置在殼體或罩上，或者集成在殼體或罩中。例如，雷達天線可以包括雷達天線喇叭。
[0045]例如，正如對電容測量或?qū)щ姕y量的情況所進行的說明，這意味著，極限水平傳感器單元的電極布置在殼體或罩上。特別地，極限水平傳感器單元的一部分可以設(shè)置成集成在殼體或罩中。這意味著電極可以集成或接合在殼體或罩中。應(yīng)當理解，雷達天線喇叭的罩也可以是殼體的一部分和/或這兩部分可以彼此轉(zhuǎn)換。還應(yīng)當理解，殼體和放置有填充料的容器可以是兩個不同部件。特別地，殼體作為獨立部件可以固定至容器的上部區(qū)域中。
【附圖說明】
[0046]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的雷達填充水平測量裝置。
[0047]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的振動傳感器形式的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的結(jié)構(gòu)。
[0048]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的振動傳感器形式的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的結(jié)構(gòu)。
[0049]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的振動傳感器形式的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的結(jié)構(gòu)。
[0050]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于執(zhí)行時域反射的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的結(jié)構(gòu)。
[0051]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于導(dǎo)電測量的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的結(jié)構(gòu)。
[0052]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于導(dǎo)電測量的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的結(jié)構(gòu)。
[0053]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于電容測量的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的電極的結(jié)構(gòu)。
[0054]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于電容測量的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的電極的結(jié)構(gòu)。
[0055]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于電容測量的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的電極的結(jié)構(gòu)。
[0056]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于電容測量的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的電極的結(jié)構(gòu)。
[0057]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在雷達傳感器單元的罩中用于電容測量的極限水平傳感器單元的電極的帶狀結(jié)構(gòu)。
[0058]圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于電容測量的極限水平傳感器單元的電極的帶狀結(jié)構(gòu)的側(cè)面截面圖。
[0059]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的雷達填充水平測量裝置的雷達天線結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括雷達天線喇叭和極限水平傳感器單元的電極。
[0060]圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于電容測量的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的電極的結(jié)構(gòu)。
[0061]圖16A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于電容測量的雷達傳感器單元和極限水平傳感器單元的電極的結(jié)構(gòu)。
[0062 ]圖16B為根據(jù)本發(fā)明的實施例的電極的細節(jié)圖。
【具體實施方式】
[0063]附圖為示意性的，且未按比例繪制。
[0064]在附圖的以下說明中，在不同附圖中使用相同參考標號以標示相同或相似的元件。然而，也可以使用不同參考標號表示相同或類似元件。
[0065]圖1示出了用于連續(xù)地測量例如位于容器19中的填充料17的填充水平16的雷達填充水平測量裝置10。在這種情況下，例如，雷達填充水平測量裝置10布置在容器19的上部區(qū)域。填充料17設(shè)置在容器19中。雷達填充水平測量裝置10包括雷達傳感器單元11和極限水平傳感器單元12。優(yōu)選地，雷達傳感器單元11布置在殼體20的內(nèi)部。例如，極限水平傳感器單元12可以布置在殼體20的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。在圖1示出的情況下，極限水平傳感器單元12固定在殼體20的外側(cè)。
[0066]雷達傳感器單元11被設(shè)計成向填充料17的填充料表面15發(fā)射信號14。在填充料表面15處，信號14反射回至雷達傳感器單元11，例如，基于對傳輸時間的測量，能夠確定雷達傳感器單元11與填充料表面15之間的間隔。特別地，可以由此確定填充水平16。在圖1示出的情況下，作為振動傳感器的極限水平傳感器單元12可以檢測填充料表面15與雷達傳感器單元11的雷達天線13之間的間隔何時下降至低于最小間隔18。應(yīng)當理解，雷達傳感器單元11的雷達天線13可以被設(shè)計成喇叭天線、平面天線、拋物面天線、透鏡天線、陣列天線或任何其他類型天線。
[0067]例如，如果填充水平16增加使得填充料表面15朝向極限水平傳感器12移動，一旦填充料17到達極限水平傳感器12，則極限水平傳感器12能夠檢測到填充料表面15與雷達天線13或雷達天線單元11之間的間隔下降至低于最小間隔18。在圖1示出的情況下，例如，極限水平傳感器單元12為包括音叉的振動傳感器，一旦填充料17與極限水平傳感器單元12的音叉接觸，該音叉識別出間隔下降至低于最小間隔18。因此，可以迅速地檢測到關(guān)于容器19的滿溢或滿狀態(tài)的警報信號，該信號最終經(jīng)由評估單元(此處未示出)發(fā)射至使用者。由于僅使用填充水平16的不精確測量值就可以檢測到容器19中的填充料17的過高填充水平16的滿溢狀態(tài)，或者由于根本無法僅使用雷達傳感器單元11來檢測該滿溢狀態(tài)，因此這種結(jié)構(gòu)尤其有利。
[0068]圖2示出了殼體20內(nèi)部的雷達傳感器單元11以及殼體20上的極限水平傳感器12的可能結(jié)構(gòu)。在這種情況下，極限水平傳感器12被構(gòu)造成振動傳感器21，一旦音叉23與填充料17(未示出)接觸，音叉識別出振動的變化，從而能夠識別滿溢狀態(tài)，即，識別出填充料表面15與雷達天線13之間的間隔已下降至低于最小間隔18。例如，雷達傳感器單元11的雷達天線13被位于雷達天線13與填充料表面15(圖2未示出)之間的罩22封閉，例如，雷達天線被設(shè)計成喇叭天線。在這種情況下，音叉垂直地布置在殼體20上，使得振動傳感器21的音叉23指向填充料17的填充料表面15 ο在這種結(jié)構(gòu)的情況下，能夠在填充料表面15 (S卩，填充水平16)到達雷達天線13之前檢測到填充料表面15與雷達天線13之間的間隔已下降至低于最小間隔18。特別是在填充水平16到達內(nèi)部放置有雷達天線13的殼體20之前的情況下尤其如此，這表示可以在間隔已下降至低于最小間隔18之前檢測雷達天線13或殼體20的浸漬。
[0069]圖3示出了依然位于殼體20中的雷達天線13以及極限水平傳感器12的另一個結(jié)構(gòu)。在這種情況下，極限水平傳感器12固定至殼體20，使得振動傳感器21的音叉23水平地定向，因此音叉23也與填充料表面15(未示出)平行地定向。如果殼體20的至少一部分且因此振動傳感器21或極限水平傳感器12的音叉23與填充料17接觸，則該結(jié)構(gòu)可以檢測填充料表面15與雷達天線13之間的間隔何時已下降至低于最小間隔18。
[0070]圖4示出了殼體20中的雷達天線13和垂直地定向的極限水平傳感器12的另一個結(jié)構(gòu)。這表示被設(shè)計成振動傳感器21的極限水平傳感器12包括指向填充料表面15的音叉23。振動傳感器21安裝在殼體20的凹部中。在圖4示出的示例中，當殼體20的至少一部分且特別地雷達天線13的罩22與液體接觸時，同樣僅檢測出填充料表面15與雷達天線13之間的間隔已下降至低于最小間隔18。
[0071]該對應(yīng)關(guān)系由以下事實造成:為使極限水平傳感器12或振動傳感器21能夠檢測出極限水平已被超過或者填充料表面15與雷達天線13之間的間隔已下降至低于最小間隔18，音叉23要與填充料17接觸。
[0072]圖5示出了包括雷達傳感器單元11的雷達天線13和極限水平傳感器12的雷達填充水平測量裝置10的結(jié)構(gòu)，極限水平傳感器12被設(shè)計成使用時域反射計(TDR)來檢測填充料表面15與雷達天線13之間的間隔何時下降至低于最小間隔18。為此目的，將桿24安裝在殼體20的下端部處，該桿部分地延伸至殼體20的內(nèi)部，且部分地延伸至殼體的外側(cè)。桿24可以是裸金屬或者可以由絕緣體25圍繞。在這種情況下，特別地，桿24的伸出殼體20的一部分由絕緣體25圍繞。桿24也可以與殼體20—起注塑成型。優(yōu)選地，絕緣體25的絕緣層應(yīng)當不超過規(guī)定的最大厚度。
[0073]此外，電子單元30設(shè)置在殼體20中，該單元以導(dǎo)電的方式連接至桿24。為了檢測間隔是否已下降至低于最小間隔18，在桿24處引入所謂的TDR信號。因此，能夠識別填充水平16是否超出規(guī)定極限值，且因而能夠識別是否需要輸出用于表示容器19(此處未示出)的滿溢狀態(tài)的警報信號。即使填充水平16(8卩，填充料表面15)未到達殼體20，也可以使用圖5示出的構(gòu)造檢測滿溢狀態(tài)。
[0074]圖6示出了包括雷達傳感器單元11的雷達天線13和極限水平傳感器的雷達填充水平測量裝置10的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，極限水平傳感器12被設(shè)計成通過導(dǎo)電測量來檢測填充料表面15與雷達天線13之間的間隔已下降至低于最小間隔18。為此目的，將電極31設(shè)置在殼體20的外側(cè)，這些電極可形成極限水平傳感器單元12的一部分。電極31可以以導(dǎo)電方式連接至位于殼體20中的電子單元30。在到達電極31時，接近的填充料表面15可引起電導(dǎo)率的變化，因此，基于電導(dǎo)率變化，能夠檢測間隔已下降至低于最小間隔18，或者填充水平16的極限值已被超過。
[0075]應(yīng)當理解，對于導(dǎo)電測量來說，至少兩個電極31安裝在殼體20的外表面或外側(cè)，并且與殼體20的內(nèi)側(cè)接觸，并進而與電子單元30接觸。優(yōu)選地，電極31安裝在殼體20的底側(cè)上，并因此指向填充料表面15。電極31可以是金屬桿，或者可以是殼體20上的噴涂金屬，例如，殼體20可以由塑性材料制成。噴涂金屬或電極31也可以安裝在殼體20的朝向填充料表面15突出的延長部上。
[0076]圖7示出了包括雷達傳感器單元11的雷達天線13和極限水平傳感器12的雷達填充水平測量裝置10的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，類似地，極限水平傳感器12被設(shè)計成通過導(dǎo)電測量來檢測填充料表面15與雷達天線13之間的間隔已下降至低于最小間隔18。為此目的，形成電極31的兩個桿伸出殼體20的外部。而且，電極31與殼體20內(nèi)部的電子單元30導(dǎo)電地接觸。
[0077]圖8示出了包括殼體20中的雷達天線13的雷達傳感器單元11以及包括電極31和/或電子單元30的極限水平傳感器12。在這種情況下，極限水平傳感器12被設(shè)計成電容性地測量填充料表面15與雷達天線13之間的間隔何時下降至低于最小間隔18。在這種情況下，例如，用于電容測量的電極31布置在殼體20內(nèi)部。例如，電極作為帶狀結(jié)構(gòu)布置在雷達天線13旁邊。例如，電極31可以彼此平行和/或在殼體20的內(nèi)表面上延伸。
[0078]圖9示出了電容性地測量填充料表面15與雷達天線13之間的間隔何時下降至低于最小間隔18的電極31的結(jié)構(gòu)，其中，電極31以環(huán)形方式布置在雷達天線13周圍。在這種情況下，雷達天線13和電極31布置在殼體20內(nèi)部。在這種情況下，例如，電極31可以以環(huán)形方式布置在雷達天線13周圍且位于殼體基部和/或殼體20的內(nèi)表面上。特別地，以環(huán)形方式布置在雷達天線13周圍的電極31可以布置在雷達傳感器單元11的雷達天線13的罩22的區(qū)域中。如果使用多于2個的電極，按照電容測量技術(shù)已知的方式，電極31中的一者可以充當保護電極，以下降對積垢和污垢的敏感性。
[0079]圖10示出了電容性地測量填充料表面15與雷達天線13之間的間隔何時下降至低于最小間隔18的電極31的另一個結(jié)構(gòu)，類似地，極限水平傳感器12的電極31以環(huán)形方式布置在雷達天線13周圍，但是目前電極沿殼體20的側(cè)表面延伸。在這種情況下，電極31同樣布置在殼體20的罩22的區(qū)域中。例如，該構(gòu)造提供了更節(jié)約空間的變形例，使得可以將殼體20的大小大體地調(diào)節(jié)至例如作為喇叭天線的雷達天線13的程度。
[0080]圖11示出了包括雷達天線13和極限水平傳感器12的雷達填充水平測量裝置10的另一個結(jié)構(gòu)，極限水平傳感器12包括布置在殼體20的延長部26中的多個電極31以及在此處出于簡潔原因未示出的電子單元30。該結(jié)構(gòu)進一步能夠電容性地測量填充料表面15與雷達天線13之間的間隔何時下降至低于最小間隔。延長部26與布置在其中的電極31共同朝向填充料表面15伸出殼體20，其中電極31布置在殼體20的內(nèi)部。例如，延長部26是從殼體20突出的突出部，該突出部布置在雷達天線13旁邊。參照以垂直于填充料表面15的方式延伸的垂直方向，延長部26可以在雷達天線13的端部處開始。如圖11所示，延長部26可以在朝向填充料表面15的方向上成錐形。特別地，當從截面觀察時，延長部26可以大致以具有鈍尖端(blunted tip)的三角形形狀朝向填充料17伸出。因此，例如，延長部26可以在殼體20上設(shè)置成截圓錐或截棱錐形式的三維體。然而，延長部26也可以具有殼體20的規(guī)定長度或整個寬度上的三角形截面。因此，該構(gòu)造在延長部26的底側(cè)具有邊緣。在延長部26中能夠設(shè)置三個電極31，這些電極31中的兩個安裝至延長部26的錐形部，且另一個電極31水平地安裝至延長部26的基部。這里，即使當填充水平16未到達雷達天線13的罩22時，同樣能夠檢測填充料表面15與雷達天線13之間的間隔何時下降至低于最小間隔18。
[0081]圖12為雷達天線13的罩22的平面圖，其中電容性地測量填充料表面15與雷達天線13之間的間隔何時下降至低于最小間隔18的電極31布置在罩22中。特別地，電極31在罩22中布置成帶狀結(jié)構(gòu)32。帶狀結(jié)構(gòu)32類似于梳狀結(jié)構(gòu)，其中電極31彼此嚙合。特別地，可以設(shè)置兩個電極31，每個電極包括多個平行帶狀部。在這種情況下，電極可以以塑性材料中的金屬嵌入件的形式注塑成型在罩22上或殼體20中。此外，電極31也可以在塑性材料上金屬化。例如，帶狀結(jié)構(gòu)32通過布置用于電容測量的多個平行電極31來形成。只要帶狀結(jié)構(gòu)32(SP，平行帶狀電極31)布置成與信號或微波信號的電場成90°角，就使得特定極化方向40的信號(特別地微波信號)穿過電極31的帶狀結(jié)構(gòu)32或通過該帶狀結(jié)構(gòu)傳輸。特別地，帶狀結(jié)構(gòu)32也可以用作極化濾波器，由此改善雷達天線13的性能。為此目的，帶狀結(jié)構(gòu)32布置在罩22中，并因而位于雷達天線13與填充料表面15之間。
[0082]圖13是圖12的罩22的側(cè)面截面圖。這里可以看到，電極31設(shè)置在罩22上或罩中，且因而布置在雷達天線13與填充料表面15(此處未示出)之間。在這種情況下，電極31布置成帶狀結(jié)構(gòu)32。應(yīng)當理解，罩22可以同時形成殼體20的一部分。然而，出于簡潔的原因，圖13未示出殼體20。
[0083]圖14示出了包括殼體20和雷達天線喇叭51的雷達天線結(jié)構(gòu)50，雷達天線喇叭51可以形成雷達天線13的一部分，并因而形成雷達傳感器單元11的一部分。雷達天線結(jié)構(gòu)50還包括極限水平傳感器單元12，其中圖14示出極限水平傳感器單元12的電極31。罩22形成殼體20的一部分，在殼體中布置有雷達天線喇叭51和包括電極31的極限水平傳感器單元12。例如，用于電容測量的電極31可形成極限水平傳感器單元12的一部分。
[0084]圖15和圖16A示出了雷達天線結(jié)構(gòu)50，其中，用于電容測量的電極31安裝至雷達天線13或雷達天線喇叭51。進而，雷達天線13布置在殼體20中，殼體也稱為殼或傳感器殼體。雷達天線喇叭51包括在圓錐體內(nèi)部(S卩，雷達天線喇叭51的內(nèi)表面上)受到金屬化并具有地電位的塑性材料。這樣，噴涂金屬31a形成在雷達天線喇機51上。例如，噴涂金屬3 Ia充當用于測量電容的第一電極31、31a。第二電極31、31b布置在雷達天線喇叭51的外側(cè)表面上。類似地，例如，第二電極31、3Ib可以由噴涂金屬3Ib形成。可以在第一電極31、3Ia和第二電極31、31b之間測量電容量，當殼體20被浸漬時，該電容量發(fā)生變化。第二電極31、31b可以通過真空沉積、LDS(激光直接成型)或通過金屬膜(例如，柔性電路板33)上的膠合來涂覆或安裝至雷達天線13。圖16B的細節(jié)A示出了柔性電路板33可以包括諸如聚酰亞胺基板等基板35、上側(cè)的作為電極31的噴涂金屬層36以及可選的位于電路板33的后側(cè)的作為保護電極31的噴涂金屬層。電路板33可以通過粘合劑膜34膠合至雷達天線喇叭51。額外的且可選的噴涂金屬層的使用使得下降了對積垢或凝結(jié)物的敏感性。雷達天線喇叭51可以組合在傳感器殼體20中。
[0085]應(yīng)該另外指出的是，諸如“包括”等表述不排除其它元件或步驟的可能性，而“一”和“一個”并不排除多個的可能性。還應(yīng)當指出的是，參照上述實施例之一進行說明的特征或步驟也能夠結(jié)合其它上述實施例的其它特征或步驟進行使用。權(quán)利要求中的參考標號不應(yīng)被解釋為具有限制性。
[0086]本申請包含于2015年3月27日向歐洲專利局提交的歐洲專利申請1516143 2.8的公開內(nèi)容相關(guān)的主題，在這里將該在先申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
【主權(quán)項】
1.一種雷達填充水平測量裝置(10)，其包括: 雷達傳感器單元(11)，其包括用于向填充料表面(15)發(fā)射測量信號(14)的雷達天線(13)； 極限水平傳感器單元(12)， 其中，所述雷達傳感器單元(11)被配置成確定填充料(17)的填充水平(16); 并且，所述極限水平傳感器單元(12)被配置成檢測所述填充料表面(15)與所述雷達天線(13)之間的間隔何時下降至低于預(yù)定的最小間隔(18)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達填充水平測量裝置，其還包括: 殼體(20)，所述雷達天線(13)布置在所述殼體中， 其中，所述極限水平傳感器單元(12)布置在所述殼體(20)上或所述殼體中。3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的雷達填充水平測量裝置，其中，所述極限水平傳感器單元(12)被配置成基于電磁信號來檢測所述填充料表面(15)與所述雷達天線(13)之間的間隔已經(jīng)下降至低于所述最小間隔(18)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達填充水平測量裝置，其中，所述極限水平傳感器單元(12)是安裝至所述殼體(20)的振動傳感器(21)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的雷達填充水平測量裝置，其中，所述極限水平傳感器單元(12)被設(shè)計成基于導(dǎo)電測量來檢測所述填充料表面(15)與所述雷達天線(13)之間的間隔已經(jīng)下降至低于所述最小間隔(18)。6.根據(jù)權(quán)利要求2和5所述的雷達填充水平測量裝置，其中，至少兩個電極(31)安裝至所述雷達填充水平測量裝置(10)的所述殼體(20)，以用于導(dǎo)電測量。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的雷達填充水平測量裝置，其中，所述極限水平傳感器單元(12)被配置成基于電容測量來檢測所述填充料表面(15)與所述雷達天線(13)之間的間隔已經(jīng)下降至低于所述最小間隔(18)。8.根據(jù)權(quán)利要求2和7所述的雷達填充水平測量裝置，其中，電極(31)安裝在所述雷達填充水平測量裝置(10)的所述殼體(20)中，以用于電容測量。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雷達填充水平測量裝置，其中，用于電容測量的所述電極(31)在所述殼體(20)中以環(huán)形方式布置在所述雷達傳感器單元(11)的周圍。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的雷達填充水平測量裝置，其中，所述雷達天線(13)包括罩(22)，在所述罩中集成有用于電容測量的所述電極(31)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雷達填充水平測量裝置，其中，用于電容測量的所述電極(31)以金屬嵌入件的形式注塑成型在所述雷達天線(13)的所述罩(22)中。12.根據(jù)權(quán)利要求8至12中的任一項所述的雷達填充水平測量裝置，其中，用于電容測量的所述電極(31)具有帶狀結(jié)構(gòu)(32)，并且相對于所述雷達傳感器單元(11)布置，使得由所述雷達傳感器單元(11)發(fā)射的信號的電場以垂直于所述帶狀結(jié)構(gòu)(32)的方式布置。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的雷達填充水平測量裝置，其中，所述極限水平傳感器單元(12)的至少一部分布置在所述雷達傳感器單元(11)和所述填充料(17)之間。14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達填充水平測量裝置，其中，所述極限水平傳感器單元(12)至少部分地布置在從所述殼體(20)伸出的延長部(26)中。15.—種用于根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的雷達填充水平測量裝置的雷達天線結(jié)構(gòu)(50)，其包括: 雷達天線(13)，其包括殼體(20)和/或罩(22);以及 極限水平傳感器單元(12)， 其中，所述極限水平傳感器單元(12)的至少一部分布置在所述殼體(20)或所述罩(22)上，或者集成在所述殼體或所述罩中。
【文檔編號】G01F23/284GK106017610SQ201610160464
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】約瑟夫·費倫巴赫, 丹尼爾·舒爾特海斯
【申請人】Vega格里沙貝兩合公司