在使用雷达传感器测量物位时确定和显示最佳材料厚度的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用基于传播时间原理来测量容器内的物位的雷达物位计的测量装置，测量装置包括用于减少由容器壁的表面反射的电磁辐射。本发明专利技术还涉及一种优化匹配装置并减少诸如由容器壁反射的辐射等杂散辐射的方法。这里，利用显示装置来指示杂散辐射是否被充分地减少。

【技术实现步骤摘要】
在使用雷达传感器测量物位时确定和显示最佳材料厚度的方法
本专利技术涉及例如根据权利要求1的前序部分的用于基于传播时间原理测量容器中的物位的具有雷达物位计的测量装置、根据权利要求11和14的前序部分的用于减少由壁(优选为合成材料壁)的表面反射的测量装置的电磁辐射的方法以及根据权利要求15的测量装置的用于确定容器中的填充物的物位的用途。本专利技术说明了一种使用雷达物位计来测量容器中的物位的测量装置，测量装置包括用于减少由容器的壁表面反射的电磁辐射的匹配装置，还涉及一种用于优化匹配装置并减少杂散辐射(例如由容器壁反射的辐射)的方法，其中，显示装置指示干扰辐射是否已被充分对减少。
技术介绍
已知的是，用于确定和/或监测容器中物位的物位测量装置具有多种实施方式。例如，根据传播时间原理操作的雷达物位计发射特定波长的电磁辐射脉冲，并接着检测被反射的电磁辐射的作为回波曲线的时间分布(temporalprogression)。这里，不仅检测到待被测量液体的表面处的反射，而且还检测到多种杂散反射，例如存储有待被检测的液体的容器的壁处的反射、容器底部的反射或者容器盖处的反射。反射的总和产生了作为时间函数被测量的信号，并且该信号作为回波曲线通常检测到多个最大值并且基于时间来显示它们。然后，根据回波曲线的分布来确定容器中液体的物位。在调频连续波(FMCW，FrequencyModulatedContinuousWave)雷达中，使用了具有在测量过程中发生变化(例如，线性地倾斜)的传输频率的高频信号。这里，频率变化的量通常高达高频信号的传输频率的大约10％。信号被发射，在填充物的表面处被反射，并且以一定的时间延迟被接收。根据当前传输频率和接收频率，形成差值Δf以用于进一步的信号处理。差值与距离成正比，即所检测到的较大频率差表示较大的距离，反之亦然。然后，将频率差通过傅立叶变换转换成频谱，并然后计算乘积距离(productdistance)。根据填充量和距离的差值得到物位。特别地，雷达物位计装置中的干扰通常是容器盖处的反射，如果容器盖布置在物位计和填充物之间，则其必须允许入射电磁辐射能够穿透，并因此其必须由可透射入射电磁辐射脉冲的材料制成(例如由合成材料制成)，或者其必须包括至少一个窗口，以允许由雷达物位计发射的电磁辐射脉冲可以穿过窗口而进入容器的内部。在此，杂散反射(特别是在容器盖处的杂散反射)导致如下后果：由于杂散反射的原因，不能精确地确定位于容器中的待被确定的液体或散装物料的物位，这会导致测量错误。因此，必须使杂散反射最小化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种具有匹配装置的测量装置，通过匹配装置可减少由容器盖的表面和/或被布置在填充物和雷达物位计之间的壁的表面反射的电磁波，从而可以更精确地确定容器中的液体或容器中的散装物料的待被确定的物位。本专利技术的另一个目的是提供一种用于减少由容器盖和/或壁的表面反射的电磁辐射的方法。通过根据权利要求1的测量装置以及根据权利要求11和14的方法来实现上述目的。在从属权利要求中公开了有利的实施例。根据本专利技术的测量装置包括：容器，其内部空间可以被填充有填充物；雷达测量装置，其被布置在容器的外部并且面向容器的内部空间，雷达测量装置被构造为特别地基于传播时间原理的雷达物位计，雷达物位计能够发射至少一个波长的电磁辐射脉冲和/或电磁波，并且能够检测至少一个波长的反射的电磁辐射的分布(特别是时间分布)作为回波曲线；壁，其被布置在容器的内部空间和雷达测量装置之间，例如壁为塑料盖的形式，壁对于至少一个波长的电磁波来说是可至少部分地穿透的；检测单元，检测单元优选基于时间检测回波曲线；以及匹配装置，匹配装置用于减少由壁的表面反射的电磁辐射。根据本专利技术，匹配装置具有至少一个优选地是自粘合的和/或粘接到壁的合成材料膜或合成材料板，且对于至少一个波长的电磁波来说是可至少部分地穿透的，匹配装置粘接至壁和/或被胶合至壁和/或被放置在壁上，使得由雷达物位计发射的电磁辐射脉冲穿透至少一个合成材料膜或合成材料板。合成材料膜或合成材料板也可以被简单地放置在壁上。优选地，壁为合成材料壁。在本申请中，合成材料板也可被称为合成材料膜。由于匹配装置具有至少一个自粘合的和/或粘接到壁的合成材料膜，且合成材料膜对于至少一个波长的电磁辐射来说是可至少部分地穿透的，因此，在至少一个合成材料膜的合适厚度和适合介电常数的情况下，在壁和/或合成材料膜的表面处可使杂散反射至少部分地互相抵消，从而减少杂散反射。匹配装置还可以具有多个(优选地，两个、三个、四个或五个)以层的形式被粘接和/或被胶合的合成材料膜。在优选实施例中，合成材料膜具有大致相同的厚度。它们可以由例如与壁的材料相同的相同材料制成。材料优选地匹配于壁的介电常数。通过使用具有相同厚度、被彼此粘接和/或被彼此胶合和具有相同介电常数的多个合成材料膜，在逐步执行的用于最小化从合成材料膜的表面和壁的表面反射的电磁辐射的方法中，更容易实现最佳层厚度。容器优选由合成材料材料制成和/或包括至少由合成材料制成的容器盖，并且可通过盖确定容器中的物位。因此，通过厚度逐渐变化或分阶段变化的减反射层减少了来自被由雷达测量装置发射的电磁辐射穿透的容器盖的窗口材料的表面或容器盖的表面的杂散反射或来自在自身内使用于雷达传感器测量物位的合成材料容器的杂散反射。这些减反射层优选地由与待被穿透的介质相同的材料制成和/或它们具有类似的介电常数。通过使待被穿透材料的整体厚度等于半个波长或波长的倍数，实现了相消干涉，从而抵消入射信号和发射信号的反射。虽然因为对于测量来说需要传输频率具有一定带宽，所以在实践中可以大致地调整厚度，但是通过这种类型的匹配装置可以显著地减少反射。在显示器(优选地，传感器)中可视化这些杂散反射的选项是本专利技术的重要特征。这种可视化可以通过回波曲线的曲线表示及其可视化评估来实现，或者可以通过杂散反射强度的有关的模拟或数字信息来实现。然后，能够基于显示来匹配减反射层。这里，为了显示杂散反射的强度，例如可以使用模拟或数字显示器。然而，也可以适用简单的多色显示器来显现匹配程度如何。例如，红灯显示可能表示匹配性差，黄灯表示匹配性适中，绿色显示匹配性良好。例如，检测单元可具有存储单元，在存储单元中，回波曲线的至少一部分作为时间函数被存储，回波曲线的所述至少一部分包括在匹配装置和壁的表面处反射的电磁辐射。为了确定要被最小化的杂散反射，优选地确定如下的时间段，回波曲线在该时间段中包括由壁的表面反射的电磁辐射的至少一部分。检测单元可以具有比较器，比较器比较回波曲线在特定时间段中的测量值与预定参考曲线的相应值。如果例如回波曲线在相应时间段中的所有测量值均低于预定参考曲线的相应值，则比较器可以向显示装置发送例如OK信号。然后，显示装置指示杂散反射已经被充分最小化。检测单元还可以具有评估单元，评估单元根据回波曲线在相应时间段中的分布(例如通过将在该时间段内检测的各个值相加)来确定能量值，并且将该能量值馈送到用于将能量值与预定参考值进行比较的比较器。在这种情况下，当参考值例如大于或等于由评估单元确定的值时，比较器还可以向显示装置发送例如OK信号。显示装置可以是光学和/或声学显示元件，其中，显示装置优选地被构造为LED或电子显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量装置(1)，其包括：容器(4)，所述容器的内部空间(2)被填充有填充物(6)；雷达测量装置(12)，所述雷达测量装置被布置在所述容器(4)的外部，并面向所述容器(4)的所述内部空间(2)，所述雷达测量装置被构造成雷达物位计，所述雷达物位计发射至少一个波长的电磁波，并能够检测所述至少一个波长的被反射的电磁辐射的分布作为回波曲线；壁(10)，所述壁被布置在所述容器(4)的所述内部空间(2)和所述雷达测量装置(12)之间，所述壁对于所述至少一个波长的所述电磁辐射来说是可至少部分地穿透的；检测单元(30)，所述检测单元用于检测所述回波曲线；以及匹配装置(14)，所述匹配装置用于减少由所述壁(10)的表面反射的所述电磁辐射，其特征在于，所述匹配装置(14)包括至少一个自粘合的和/或被胶合到所述壁(10)和/或位于所述壁上的合成材料膜(16)和/或合成材料板，所述合成材料膜(16)和/或合成材料板对于所述至少一个波长的所述电磁辐射来说是可至少部分地穿透的，所述合成材料膜(16)和/或合成材料板粘接至所述壁(10)和/或被胶合至所述壁(10)，使得由所述雷达物位计(12)发射的电磁辐射脉冲穿透所述至少一个合成材料膜(16)。...

【技术特征摘要】
2016.02.01 DE 102016101756.61.一种测量装置(1)，其包括：容器(4)，所述容器的内部空间(2)被填充有填充物(6)；雷达测量装置(12)，所述雷达测量装置被布置在所述容器(4)的外部，并面向所述容器(4)的所述内部空间(2)，所述雷达测量装置被构造成雷达物位计，所述雷达物位计发射至少一个波长的电磁波，并能够检测所述至少一个波长的被反射的电磁辐射的分布作为回波曲线；壁(10)，所述壁被布置在所述容器(4)的所述内部空间(2)和所述雷达测量装置(12)之间，所述壁对于所述至少一个波长的所述电磁辐射来说是可至少部分地穿透的；检测单元(30)，所述检测单元用于检测所述回波曲线；以及匹配装置(14)，所述匹配装置用于减少由所述壁(10)的表面反射的所述电磁辐射，其特征在于，所述匹配装置(14)包括至少一个自粘合的和/或被胶合到所述壁(10)和/或位于所述壁上的合成材料膜(16)和/或合成材料板，所述合成材料膜(16)和/或合成材料板对于所述至少一个波长的所述电磁辐射来说是可至少部分地穿透的，所述合成材料膜(16)和/或合成材料板粘接至所述壁(10)和/或被胶合至所述壁(10)，使得由所述雷达物位计(12)发射的电磁辐射脉冲穿透所述至少一个合成材料膜(16)。2.根据权利要求1所述的测量装置(1)，其特征在于，所述检测单元(30)包括存储单元(34)，在所述存储单元中能够将所述回波曲线的至少一部分存储为时间函数，所述回波曲线的所述至少一部分包括在所述匹配装置(14)的表面和所述壁(10)的表面处反射的所述电磁辐射。3.根据权利要求2所述的测量装置(1)，其特征在于，如下的时间段(26)被确定，所述回波曲线(20)在所述时间段中包括由所述壁(10)的表面反射的所述电磁辐射的至少一部分。4.根据权利要求3所述的测量装置(1)，其特征在于，所述检测单元(30)包括比较器(38)，所述比较器将所述回波曲线(20)在特定的所述时间段内的测量值与预定的参考曲线(36)的相应值进行比较。5.根据权利要求3或4所述的测量装置(1)，其特征在于，所述检测单元(30)包括评估单元(46)，所述评估单元根据所述回波曲线在特定的所述时间段内的分布来确定能量值，并将所述能量值传输至用于将所述能量值与预定参考值(48)进行比较的比较器(38)。6.根据权利要求4或5所述的测量装置(1)，其特征在于，当所述预定参考值(48)大于在特定的所述时间段(26)内确定的所述能量值并且/或者当所述回波曲线(20)在特定的所述时间段中的测量值低于所述参考曲线(36)的与各个所述测量值相对应的值时，所述比较器检测单元(30)向显示装置(42)发送OK信号。7.根据权利要求6所述的测量装置(1)，其特征在于，所述显示装置(42)为光学和/或声学显示元件，其中，所述显示装置(42)优选地被构造为LED或电子显示器。8.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置(1)，其特征在于，所述匹配装置(14)包括以层的形式被彼此粘接和/或被彼此胶合的多个，优选地两个、三个、四个或五个所述合成材料膜(16)。9.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置(1)，其特征在于，所述合成材料膜(16)具有大致相同的厚度。10.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置(1)，其特征在于，所述合成材料膜(16)由相同材料制成，所述材料优选地匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根·斯科艾萨，克莱门斯·亨斯特勒，
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