[发明专利]用于确定容器中的介质的边界水平的填充水平开关和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定容器中的介质的边界水平的填充水平开关，其带有至少一个传感器单元，传感器单元具有至少一个天线单元、用于保护传感器单元和用于连接到容器壁上的至少一个过程窗口、至少一个电子器件单元和至少一个传感器壳体，天线单元具有用于发送第一电磁发送信号的至少一个第一辐射元件、至少一个供应线路、至少一个具有参考电势的参考面和至少一个介电层，介电层布置在参考面与辐射元件之间。具有特别高的敏感度和同时特别耐用的填充水平开关如此实现：天线单元如此设计，使得辐射元件在运行时由供应线路通过孔径耦合供应，参考面具有作为针对电磁信号的通道的至少一个开口，第一辐射元件如此布置，使得其在运行时与介质直接接触。

技术领域

本发明涉及一种用于确定容器中的介质的边界水平的填充水平开关，填充水平开关带有至少一个传感器单元，其中传感器单元具有至少一个天线单元、用于保护传感器单元和用于连接到容器壁上的过程窗口、至少一个电子器件单元和至少一个传感器壳体，其中天线单元具有用于发送第一电磁发送信号的至少一个第一辐射元件、至少一个供应线路、至少一个具有参考电势的参考面和至少一个介电层，参考面优选是限定的接地面，其中介电层布置在参考面与辐射元件之间。

此外，本发明涉及一种用于利用带有至少一个传感器单元的填充水平开关确定容器中的介质的边界水平的方法，其中传感器单元具有至少一个天线单元、用于保护传感器单元和用于连接到容器壁上的至少一个过程窗口、至少一个电子器件单元和至少一个传感器壳体，其中天线单元具有用于发送第一电磁发送信号的至少一个第一辐射元件、至少一个供应线路、至少一个具有参考电势的参考面和至少一个介电层，参考面优选是限定的接地面，其中介电层布置在参考面与辐射元件之间。

背景技术

由现有技术公知的是：为了检测容器中的介质的边界水平，例如为了溢出保护或干运行保护使用不同的传感器。在此仅示例性地提到振荡叉式传感器、电容式传感器、传导式传感器或超声波传感器。

同样公知的是如下传感器，其通过介质与电磁信号的相互作用确定介质的边界水平。一方面，具有辐射元件的栅式传感器是公知的，其中辐射元件穿过容器或介质朝接收器的方向发送电磁信号，并且其中介质的存在或达到边界水平通过电磁信号的衰减确定。

此外，基于介质的存在改变传感器的近场也能够利用反射传感器确定。为此，电磁信号优选在限定的时间段内馈入辐射元件中，电磁信号由辐射元件发送到容器中，其中在辐射元件上反射的功率要么在限定频率上要么在某个频率区间中确定。借助定向耦合器，待馈入的信号为此与返回的反射信号分离。介质的存在基于介电常数的改变导致关于频率改变的被反射的功率。就此而言，利用该方法能够监控达到上边界水平（即从空气到介质的过渡）和达到下边界水平（即从介质到空气的过渡）。在某个频率区间中评估被反射的功率提供如下优点：也能够特别简单和可靠地区分不同的介电常数的介质。

在此，栅式传感器和反射传感器在运行时通过过程窗口与容器内部空间分离。这种过程窗口尤其是满足如下任务和要求：

-过程窗口由对于电磁发送信号的频率来说透明的材料制造；

-过程窗口具有尽可能小的介电常数，以便使信号衰减保持为很小并且因此使敏感度保持为很大；

-过程窗口是尽可能薄的，以便使信号衰减保持为很小并且因此使敏感度保持为很大。

由文献EP 3 0455 879 A1公知了带有布置在承载元件上的信号导体装置的填充水平开关，其中信号导体装置具有例如形式为贴片天线的多个辐射设备，用以辐射电磁信号。达到边界水平通过评估辐射设备的辐射特性来确定。在此，辐射元件在运行时能够要么直接要么间接与介质接触。

在平坦的辐射元件上，由电子器件单元产生的电磁发送信号辐射到自由空间中，即容器内部空间中，平坦的辐射元件的使用在填充水平确定的范围内具有如下优点：特别简单地制造并且此外特别节约空间地设计相应的天线布置，并且进而几乎不伸入待测量的介质中。