[发明专利]按照雷达原理工作的料位测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照雷达原理工作的、用于测量位于容器中的介质的料位（Füllstand）的料位测量系统。在此，在料位测量系统中设置用于发送电磁信号的信号发送设备、生成要由信号发送设备发送的至少一个电磁信号的电子设备、以及压力密封的和/或扩散密封的隔离元件。

背景技术

这样的料位测量系统常常也称作为贮罐水平探测雷达（TLPR）系统，并用于测量诸如贮罐或料仓的容器中的料位。在这种雷达测量设备中应用了利用物理规则的运行时间方法，即所发送的电磁信号的运行路段等于运行时间和传播速度的乘积。在测量容器中的介质（例如液体或散料）的料位的情况下，运行路段相当于在辐射和重新接收电磁信号的天线和介质表面之间的双倍距离。根据所谓的回波函数或数字化的包络线来确定有用回波信号（也就是在介质表面上所反射的信号）和该有用回波信号的运行时间。包络线代表了作为“天线-介质表面”间距的函数的回波信号的振幅。可以从在天线到容器底面的已知距离和介质表面到天线的由测量所确定的距离之间的差值中计算出料位。例如将其天线空腔至少部分地用介电插入物充填的天线（参阅例如DE 10 2008 020 036 A1）用于大多是微波辐射的电磁信号的发送和接收。

按照要测量其料位的介质的种类而定，或者按照环境条件的种类而定，料位测量设备有时受到了极端的负荷（例如高温或高压）。此外可能需要将在容器和测量设备之间的接口由于防爆而必须构造成压力密封的和扩散密封的。因此在现有技术中，至少例如生成要发送的信号或分析检测到的信号的电子设备被从实际过程中取消。测量设备的一部分、尤其是天线保留在容器内。于是，由电子设备所生成的发送信号大多经过作为信号引导体的波导被传输给天线。

为了也达到在容器的内部空间和外部空间之间的所需的隔离，例如将气密密封的隔离元件引入到波导中（参阅例如DE 20 2009 009 102 U1）。种隔离元件例如可以通过使用金属玻璃（Metaglas）来生成。这在此涉及被压力密封和扩散密封地引入到金属凸缘中的玻璃片。隔离元件在此大多位于波导的内部，并且在这里满足了至少两个任务：一方面因此生成了容器的压力密封和扩散密封的封闭，另一方面得出了在容器之内和之外的防爆区之间的区域隔离。类似的情况适用于以“时域反射计（Time Domain Reflectometry, TDR）”已知的线路连接的料位测量系统。

尤其是在雷达信号的（例如大于60 GHz的）较高频率下，在波导中不利的是，由于要经过波导传输的信号的小的波长，应将所使用的波导的直径构造得小。但是，（特别是直径、间隙尺寸、或波导过渡的）机械公差由此强烈地起作用，以至于尤其是通过采用金属玻璃和随之而来的结构上的过渡的解决方案强化地导致差的信号质量。此外在高频下由于制造原因不能像例如在低频的雷达系统中常见的那样实现椎体结构，所述椎体结构构成了对于高频信号的阻抗匹配。在波导长度对于运行时间的、与频率有关的影响方面存在附加的问题，这导致信号的分散。如果使用了（大于2 GHz的）高的带宽，该问题尤其重要。最后在高频信号的情况下已证明为几乎不可能的是，以芯片之外的线路结构的形式从生成信号的芯片引导信号。因此可能需要将信号发送设备、即天线集成在芯片上。

例如在DE 10 2009 049 676 A1中描述了将测量设备的电子设备分成用于实际测量的部件和用于分析测量信号的部件，该DE 10 2009 049 676 A1描述了借助压力测量进行汽车油箱中的料位测量。在此在油箱中的传感器部件和位于其之外的分析部件之间存在无线连接。

US 2004/0100281 A1描述了一种雷达料位测量设备的示例，该雷达料位测量设备具有在鉴于防爆而不同的空间之间的电流隔离。

发明内容

因此本发明所基于的任务在于，说明一种按照雷达原理工作并且配备了压力密封的和/或扩散密封的隔离元件的料位测量系统，该料位测量系统允许使用较高频的信号。