[发明专利]确定和监测填充水平的、具有两个耦合元件的设备

说明书

本发明涉及一种用于发射和接收电磁波(EM波)的设备，该设备用于通过EM波的行进时间的方式来确定和监视容器中的介质的填充水平，该设备包括第一空心导体(2)，具有用于解耦和耦合EM波的第一耦合元件(P1)；至少一个第二空心导体(5)，具有用于解耦和耦合EM波的第二耦合元件(P2)；喇叭形辐射器(8)，用于发射和聚焦EM波，其中设计第一波导(2)和第二波导(5)的尺寸，使得从喇叭形辐射器(8)以分散地且以低强度方式发射从第一耦合元件(P1)和第二耦合元件(P2)解耦的EM波，或者使得由喇叭形辐射器(8)接收的分散且低强度EM波耦合到第一耦合元件(P1)和第二耦合元件(P2)上，并且使得从喇叭形辐射器(8)聚焦地并且以高强度的方式发射仅从第一耦合元件(P1)解耦的EM波，或者使得由喇叭形辐射器(8)接收的聚焦且高强度EM波仅耦合到第一耦合元件(P1)上。

技术领域

本发明涉及一种用于发射和接收电磁波(EM波)，以用于通过EM波的行进时间的方式来确定和监测容器中的介质的填充水平的设备。

背景技术

常规脉冲雷达的、填充水平测量装置有规则地具有带有连接到控制单元的脉冲产生系统的发射系统。脉冲产生系统为每个测量产生发射信号，该发射信号由固定预定的中心频率和预定的脉冲重复频率的微波脉冲组成。微波脉冲具有例如26GHz或78GHz的固定预定中心频率。将天线安装在将要测量的最高填充水平之上的容器上，该天线被定向为朝向填充物质并且将发射信号发送到该容器中。随后，在根据到填充物质距离的行进时间之后，天线接收作为接收信号的、朝向填充水平测量装置在填充物质上反射回的信号部分。将接收的信号馈送到与发射系统连接的和与天线连接的信号处理系统中，以及信号处理系统基于所接收的信号来确定填充水平。

在这种情况下，有规则地得出测量曲线，该测量曲线根据对到填充物质的路径和返回需要的它们的行进时间将所接收的信号的幅度示出。从这些测量曲线的峰值的行进时间，然后，基于微波脉冲的传播速度，能够确定填充物质与填充水平测量装置的距离。

如今对于填充水平测量，应用了通常被称作为回波识别方法的大量不同的评估方法，利用上述方法，测量曲线被使用以确定那个峰值将会归因于填充物质的表面上的反射。例如，第一出现峰值或具有最大幅度的峰值能够被选择作为将会归因于填充物质的表面上的反射的特定测量曲线的峰值。根据与这个峰值相关联的行进时间，基于微波脉冲的传播速度，推导从填充水平测量装置到填充物质的表面的距离，然后基于天线的安装高度，将该距离转换成填充水平-因此在容器中的填充物质的填充水平。

这些填充水平测量装置在大量不同的应用中传递可靠的测量结果。然而，对于散装货物的填充水平测量，这种测量装置通常不是最佳适用的，因为散装货物规则地形成山形和谷形的散装货物锥体，其表面轮廓未注册到这些填充水平测量装置，使得表面轮廓不能够被考虑用于该填充水平确定。

同样，在给定情况下，有问题的是在应用中使用具有单一、刚性地安装的天线的常规填充水平测量装置，其中在容器中安装的对象(在下文中被称作为干扰件)横向突出到发射信号的波束路径中。因此，存在诸如其它测量装置或填充注嘴的物体。

DE 102012109101 A1描述了一种用于测量容器中填充物质的填充水平的填充水平测量装置。这种填充水平测量装置包括天线，该天线将具有不同中心频率的发射信号发送到容器中，并且在天线的方向上接收作为接收信号的、在容器中反射回的它们的信号部分。另外，根据发射信号的中心频率，天线对于不同的中心频率具有不同的空间辐射特征。信号处理系统基于相关联的发射信号的微波脉冲的中心频率和天线的空间辐射特征的中心频率相关性来评估所接收的信号。

在这种填充水平测量装置的情况下的缺点在于必须改变发射信号的中心频率，以便改变发射信号的微波脉冲的辐射特征。这意旨这种填充水平测量装置的发射信号是宽带信号。

具有宽带发射信号的填充水平测量装置不能够很好解决天线和填充物质之间的间隔，并且因此不能够如所希望的那样精确地确定填充水平。

发明内容