[发明专利]填充水平测量装置

说明书

本发明涉及一种基于雷达的填充水平测量装置(1)，包括以下部分：半导体部件(10)，该半导体部件用于产生高频电信号(s_HF，e_HF)或用于根据所接收的高频信号(e_HF)确定填充水平值(L)；介电波导(11a，b)，该介电波导被放置成与半导体部件(10)接触，以便将高频信号(s_HF)作为雷达信号(S_HF)耦合到天线中和/或将从天线(12)接收的雷达信号(E_HF)作为电信号(e_HF)耦合到半导体部件(10)中；灌封封装件(13)，该灌封封装件径向封装至少波导(11a，b)以使得在波导(11a，b)和灌封封装件(13)之间形成限定的空腔(14)。这种设计的优点是，尤其是在高雷达频率下，实现雷达信号(S_HF、E_HF)的有效入耦合和出耦合。因此，填充水平测量装置(1)可以以能量有效的方式操作。由于半导体部件和高雷达频率的实施，填充水平测量装置(1)也可以被设计得紧凑，而不降低雷达信号(S_HF，E_HF)的聚集。

技术领域

本发明涉及一种用于测量位于容器中的填料的填充水平的填充水平测量装置。

背景技术

在过程自动化技术中，通常使用用于捕获或修改过程变量的现场装置。为此，现场装置的功能在每种情况下基于合适的测量原理，以便捕获相对应的过程变量，诸如填充水平、流率、压力、温度、pH值、氧化还原电位或电导率。各种各样这样的现场装置由Endress+Hauser公司制造和分售。

为了测量容器中填充材料的填充水平，已经建立了基于雷达的测量方法，因为它们具有鲁棒性并且需要最少的维护。在本发明的范围内，术语“容器”也指未封闭的容器，诸如盆地、湖泊或流动的水体。基于雷达的测量方法的关键优势在于其准连续测量填充水平的能力。在本专利申请的上下文中，术语“雷达”是指具有在0.03GHz和300GHz之间的频率的微波信号。

在基于雷达的填充水平测量的情况下，脉冲飞行时间原理是所确立的测量原理。在此，脉冲形状微波信号在填料的方向上循环发射，并且测量直到接收到相对应的脉冲形接收信号的飞行时间。基于这种测量原理，可以以相对较低的电路复杂性来实现填充水平测量装置。如果可以接受更复杂的电路技术，则FMCW(frequency-modulated continuouswave，调频连续波)是用于基于雷达的填充水平测量的可能测量原理。例如在“Radar LevelMeasurement(雷达物位测量)”Peter Devine,2000中描述了基于FMCW和脉冲雷达的填充水平测量装置的操作原理。

在填充水平测量的领域，测量主要在6GHz、26GHz或79GHz的雷达频率下进行。一般而言，所选择的频带越高，雷达信号的波束锥越窄。而且，至少在FMCW的情况下，更高的频带是优选的，因为可以使用更大的绝对频率带宽。例如，在79GHz，使用4GHz的带宽，也就是说从76GHz到80GHz。用更大的带宽，反过来可以实现距离测量的更高的分辨率。尤其是在填充水平测量的情况下，这表现重要的要求，因为根据应用，需要尽可能准确地了解填充水平。使用较高频率的另外的优点是，基于雷达的距离测量装置可以配备有更紧凑的天线，而不降低天线的集束效应。例如，在填充水平测量中，这使得可以具有用于附接到容器的尺寸减小的连接凸缘。因此，还期望的是通常以高于79GHz(高至300GHz的雷达频率)的频率操作填充水平或距离测量。