[发明专利]具有通信接口的雷达传感器

说明书

本发明涉及一种用于工厂自动化和/或物流自动化的雷达测量装置、其操作方法和用途。所述雷达测量装置包括：供给单元，其用于向下游单元供给能量；通信单元，其用于接收来自上级单元的数据并且用于将所述雷达测量装置的数据传输到所述上级单元；评估和控制单元，其用于控制下游的高频单元并且用于评估由所述高频单元确定的测量数据，其中所述通信单元设计成单滴接口。其能够显示出高雷达分辨率和非常好的波束聚焦，并且可以以适中的价格提供。

技术领域

本发明涉及一种雷达测量装置、其操作方法和用途，特别地，涉及具有通信接口的雷达传感器。

背景技术

根据现有技术，雷达传感器是众所周知的，并且例如频繁地用在过程自动化领域中。近年来，由于雷达测量技术的众多优势，所以基于雷达的液位计已经在过程自动化领域中得到广泛使用。

术语“自动化技术”是指以下的技术方面，其包括无需人工干预就可操作机器和系统的所有措施，因此过程自动化方面可以理解为最低程度的自动化。过程自动化的目标是使化学、石油、纸业、水泥、海上航行或采矿等领域中的生产设施的各个部件之间的交互自动化。为此，已知多种传感器，这些传感器特别适合于过程业的特殊要求，如机械稳定性、对污染物的不敏感性、极端温度和极端压力。这些传感器的测量值通常被传输到控制室，在控制室中，对诸如料位、流量、压力或密度等过程参数进行监控，并且可以手动或自动地更改整个生产系统的设置。

图1示出了这种装置101的示例。

图1示出了两个过程测量装置102,103作为示例，其使用雷达波束来检测两个容器104,105的料位。使用专用的通信连接件106,107将测量值传输到控制室108。为了经由通信连接件106,107传输测量值，使用有线和无线通信标准，这些标准已针对过程测量技术的特殊要求进行了优化。对于此类通信连接件的典型要求是，例如，信号传输形式要能经受住故障、长距离传输、低数据速率，并且由于需要防爆保护而通常能量密度较低。

为此，过程测量装置102,103包括至少一个通信单元，用于支持满足过程业要求的通信标准。此类通信标准的示例有诸如4～20mA接口等纯模拟标准，也有诸如HART、Wireless HART或PROFIBUS等数字标准。

在控制室108中，输入的数据由过程控制系统110进行处理，并可视地显示在监控系统109上。过程控制系统110和使用者111都可以基于该数据对设置进行更改，从而可以优化整个系统101的操作。在简单的情况下，例如，如果容器104,105有空转的风险，则向外部供给商收集交货单。由于与整个装置101相比，在过程业领域中的过程传感器102,103的成本不是很重要，所以这里可以接受更高的成本以最佳地实现需求，如耐热性或机械强度。因此，过程传感器102,103具有诸如由不锈钢制成的雷达天线112等价格昂贵的部件。这种过程传感器102,103的平常价格通常在几千欧元的范围内。在过程业中使用并且在现有技术中已知的基于雷达的过程传感器102,103使用在6GHz、24GHz或80GHz范围内的雷达信号，由此根据FMCW程序对在上述指定频率范围内的雷达信号进行频率调制。

自动化技术的另一个领域涉及物流(logistics)自动化。在物流自动化领域中，借助于距离和角度传感器，在建筑物内或单个物流系统内使工作流程自动化。典型的应用是用于机场的行李和货物处理领域、交通监控领域(收费系统)、零售、包裹分发或建筑物安全(访问控制)领域的物流自动化的系统。上面列出的示例的共同点是，需要基于相应的应用结合物体的尺寸和位置的精确测量来检测存在。现有技术的雷达系统还不能满足这些要求，这就是为什么目前在使用激光、LED、2D相机或3D相机的光学测量方法(其根据飞行时间(ToF)原理来测量距离)的基础上应用不同的传感器的原因。

图2示出了物流自动化系统的示例。