天线设备及其用途、料位测量装置、表面拓扑确定方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于料位测量装置的天线设备，所述天线设备包括天线单元，所述天线单元是以可旋转的方式安装的且包括由多个辐射器元件构成的阵列。所述多个辐射器元件布置在与所述天线单元的旋转轴构成不等于90度的角度α的平面中。由此，能够增加测量范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及料位(fill level)和填充材料(filling material)表面的拓扑(topology)的确定。特别地，本专利技术涉及用于料位测量装置的天线设备、包括该类型的天线设备的料位测量装置、该类型的天线设备的用于确定移动液体的黏性的用途、该类型的天线设备的用于确定传送带上的散装材料的质量流速(mass flow rate)的用途以及用于确定填充材料表面的拓扑的方法。
技术介绍
在对象监测领域中使用的料位测量装置或其它测量装置发射至少部分地被填充材料表面或相应的对象反射的电磁波或声波。接着，测量装置的天线单元可以获得被至少部分地反射的传输信号，并且通过与所述天线单元连接的电子系统来评估传输信号。通过扫描表面，能够分别确定填充材料表面或(多个)对象的拓扑。在料位测量领域中，“拓扑”应被理解为填充材料的表面的形状。在上下文中，也可以使用术语“构形(topography)”。通常，这种用于确定拓扑的测量装置在生产和操作的方面是复杂的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够减少技术性努力的用于确定填充材料表面的拓扑的装置和方法。上述目的通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求以及以下说明提供本专利技术的延伸实施。本专利技术的第一方面涉及一种用于料位测量装置的天线设备。天线设备包括天线单元和驱动单元。天线单元用于朝向填充材料表面或填充材料发射测量信号并接收被填充材料表面反射的测量信号。驱动单元用于使天线单元围绕旋转轴旋转。天线单元包括用于发射或接收测量信号的
阵列，该阵列包括多个辐射器元件，所述多个辐射器元件布置在与驱动单元的旋转轴构成不等于90度的角度α的平面中。例如，所述角度α处于30度和60度之间，且例如为45度。由此，能够增加天线的测量范围。如果天线设备安装在包含填充材料的容器中或容器上，则旋转轴可以例如是垂直旋转轴。例如，辐射器元件是基本上二维的平面贴片。然而，所有的元件也可以设置成具有不同配置的辐射器形式。根据本专利技术的实施例，阵列是具有单独一个行的辐射器元件的一维阵列。该行在天线单元的纵向方向上延伸。天线单元在其纵向方向上是细长形的，因而其纵向延伸大于横向延伸。根据本专利技术的另一实施例，阵列是具有彼此平行布置的多个行和以垂直于行的方式布置的多个列的二维阵列，每个列由多个单独的辐射器元件构成。阵列的多个行在天线单元的纵向方向上延伸，且阵列的多个列在天线单元的横向方向上延伸。阵列的每个列的辐射器元件能够导通地互连。于是，以类似于在使用电介质透镜或抛物面形槽时的方式，部分地使测量信号在一个维度上聚焦。因而，在横向方向上硬接线的二维阵列使测量信号在横向方向上聚焦。当然，可以使用用于使测量信号部分地聚焦的额外装置。此外，可以组合多个这种类型的用于横向方向上的部分聚焦的结构。根据本专利技术的另一实施例，天线设备包括细长形聚焦结构，所述聚焦结构用于使由天线单元发射的测量信号聚焦。细长形聚焦结构具有在阵列的纵向方向(以下将其称为YA方向)上延伸的纵向方向。聚焦结构同样具有在阵列的横向方向(以下将其称为XA方向)上延伸的横向方向。细长形聚焦结构的纵向延伸可大于其横向延伸。根据本专利技术的实施例，聚焦结构包括电介质圆柱形透镜，所述电介质圆柱形透镜的纵轴平行于天线单元的纵向方向。根据本专利技术的另一个
实施例，聚焦结构包括作为主反射器的抛物面形槽及以与抛物面形槽间隔开的方式布置的逆向反射器(例如，双曲面形槽)，用于朝向逆向反射器发射测量信号的阵列布置在抛物面形槽的表面上或者布置成接近抛物面形槽的表面。通过使用细长形聚焦结构，能够使由阵列发射的测量信号在一个维度(具体为天线结构的横向方向)上聚焦。因此，聚焦结构有助于使测量信号在横向方向上聚焦。可以提供如下方案：聚焦结构并不辅助测量信号在阵列的纵向方向上的聚焦。为此，设置有数字波束成形。特别是在阵列被配置成一维阵列时，一维阵列的一个行在天线单元的纵向方向上延伸，且因此在聚焦结构的纵向方向上延伸。聚焦结构的聚焦性能非常有利地用于改进测量信号在横向方向上的聚焦。根据本专利技术的另一个实施例，天线设备包括用于生成测量信号的高频单元，所述高频单元被集成在天线单元中。高频单元可用于在约75至85GHz的频率范围中产生并处理高频信号。高频单元也可被集成在驱动单元中。根据本专利技术的另一个实施例，天线设备包括电子评估系统，电子评估系统在天线单元通过驱动单元进行旋转时与天线单元一起旋转。例如，电子评估系统位于天线单元的背面，即位于背对填充材料的侧上。根据本专利技术的另一个实施例，电子评估系统被集成在天线单元中，或者被集成在驱动单元中。本专利技术的另一个方面提供了一种包括如上和如下所述的天线设备的料位测量装置。其例如是料位雷达。本专利技术的另一个方面提供了一种用于记录拓扑的料位测量装置，所述料位测量装置专有地经由双导体连接来获取其所需的能量，且所述双导体连接被配置成用于通信，特别地用于发射拓扑测量值或根据拓扑测量值获得的测量值(例如，容器中的质量)。料位测量装置例如包括能量供
应接口以及用于将料位测量装置连接到双线线路的通信接口，由此能够向料位测量装置供应测量操作所需的能量以及将测量信号传送到远程控制单元。本专利技术的另一个方面提供了一种如上和如下所述的天线设备的用于确定移动液体的黏性的用途。本专利技术的另一个方面提供了一种如上和如下所述的天线设备的用于确定传送带上的散装材料的质量流速的用途。本专利技术的另一个方面提供了一种用于确定填充材料或散装材料的表面的拓扑的方法。例如，首先使天线单元围绕指向填充材料方向的旋转轴旋转。同时，通过天线单元朝向填充材料或散装材料的表面发射测量信号。接着，通过天线单元接收被填充材料或散装材料的表面反射的测量信号，并且根据所接收的测量信号来计算填充材料或散装材料的表面的拓扑。天线单元包括由多个辐射器元件组成的阵列，所述多个辐射器元件布置在与天线单元的旋转轴构成不等于90度的角度α的平面中。例如，阵列是一维阵列，即多个辐射器元件的线性的串联结构。也可以提供二维阵列，所述二维阵列的每个列中的辐射器元件导通地互连。下面将参照附图对本专利技术的实施例进行说明。附图说明图1示出用于记录填充材料表面的拓扑的测量装置。图2示出用于记录填充材料表面的拓扑的另一测量装置。图3示出根据本专利技术的实施例的包括天线设备的测量装置。图4示出根据本专利技术的实施例的天线单元。图5示出根据本专利技术的另一实施例的天线单元。图6示出根据本专利技术的另一实施例的天线单元。图7示出根据本专利技术的另一实施例的天线单元。图8示出根据本专利技术的实施例的用于确定传送带上的散装材料的质量流速的测量装置。图9示出根据本专利技术的实施例的方法的流程图。具体实施方式附图中的图示是示意性的且不是等比例的。在附图的以下说明中，当在不同附图中使用相同参考标记时，这些参考标记表示相同或相似元件。然而，也可以使用不同参考标记来表示相同或类似元件。本专利技术适用于料位测量装置领域，但也能够适用于且期望用于对象监测或质量流速记录领域。对填充材料表面的拓扑的记录可以特别有利地适于测量散装材料以及测量封闭容器内部或外部的最终的静止角和/或移除料斗。然而，其也能够记录移动液体的拓扑。拓扑例如在使用搅拌器并由此在液体表面上产生流动图案(漩涡(tornad本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于料位测量装置(301)的天线设备，所述天线设备包括：天线单元(305)，其用于朝向填充材料表面发射测量信号，并用于接收被所述填充材料表面反射的所述测量信号；驱动单元(302)，其用于使所述天线单元围绕旋转轴(311)旋转，其中，所述天线单元包括阵列，所述阵列用于发射并接收所述测量信号，其中，所述阵列包括多个辐射器元件(401)，所述多个辐射器元件布置在与所述旋转轴构成不等于90度的角度α的平面中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于料位测量装置(301)的天线设备，所述天线设备包括：天线单元(305)，其用于朝向填充材料表面发射测量信号，并用于接收被所述填充材料表面反射的所述测量信号；驱动单元(302)，其用于使所述天线单元围绕旋转轴(311)旋转，其中，所述天线单元包括阵列，所述阵列用于发射并接收所述测量信号，其中，所述阵列包括多个辐射器元件(401)，所述多个辐射器元件布置在与所述旋转轴构成不等于90度的角度α的平面中。2.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述角度α为45度。3.根据前述权利要求中任一项所述的天线设备，其中，所述阵列是具有单独一行的所述辐射器元件(401)的一维阵列，所述一行在所述天线单元(305)的纵向方向上延伸。4.如前述权利要求中任一项所述的天线设备，其中，所述阵列是具有彼此平行布置的多行和以垂直于所述行的方式布置的多列的所述辐射元件(401)的二维阵列，其中，所述行在所述天线单元(305)的纵向方向上延伸，且所述列在所述天线单元(305)的横向方向上延伸，其中，所述阵列的每列的所述辐射器元件导通地互连。5.如前述权利要求中任一项所述的天线设备，其还包括：细长形聚焦结构(601,701,702)，其用于使由所述天线单元(305)发射和/或接收的所述测量信号聚焦。6.如权利要求5所述的天线设备，其中，所述聚焦结构(601,701,702)包括电介质圆柱形透镜(601)，所
\t述电介质圆柱形透镜的纵轴平行于所述天线单元(305)的纵向方向。7.根据权利要求5所述的天线设备，其中，所述聚焦结构(601,701,702)包括作为主反射器的抛物面形槽(702)以及以与所述抛物面形槽间隔开的方式布置的逆向反射器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·韦勒，莱温·迪特尔勒，
申请(专利权)人：VEGA格里沙贝两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE