具有改进散热的雷达物位计系统技术方案

一种雷达物位计系统包括：收发器；天线；中空波导，其用于将发射信号从面向收发器的第一端朝向面向天线的第二端引导；壳体，其包括布置在距第二端第一距离处的散热结构；在中空波导与散热结构之间的第一热连接；以及第二热连接，其布置在中空波导与壳体之间、距第二端第二距离处，第二距离比第一距离短。第一热连接和第二热连接被设定尺寸和布置成使得从中空波导的第二端通过第一热连接到散热结构的第一热传导路径的热阻低于从中空波导的第二端通过第二热连接到壳体的第二热传导路径的热阻。阻。阻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进散热的雷达物位计系统


[0001]本专利技术涉及用于确定罐中的产品的填充物位的雷达物位计系统。

技术介绍

[0002]雷达物位计(RLG)系统广泛用于确定罐中包含的产品的填充物位。在雷达物位计系统中，由收发器生成电磁发射信号并将电磁发射信号朝向罐中的产品的表面传播，并且从发射信号在表面处的反射产生的电磁反射信号被传播回至收发器。
[0003]基于发射信号与反射信号之间的关系可以确定距产品表面的距离。
[0004]在用于雷达物位计系统的一些应用中，罐内的温度可能(至少有时)非常高，例如，200℃或更高。通常，包含在雷达物位计系统中的测量电子设备不能承受这样的温度，并且需要采取措施以保持测量电子设备的温度足够低。
[0005]解决这个问题的一种方法是在罐(凸缘和天线)与测量壳体之间布置由导热性差的材料制成的适配器。在US 5851083中描述了这种解决方案。
[0006]然而，当前的趋势是朝着更高的测量频率发展。具有较高测量频率(例如，79GHz或更高)的雷达物位计系统比具有较低测量频率的雷达物位计系统更紧凑，并且可能不方便布置US 5851083中描述的那种适配器。
[0007]DE 10 2016 124 982中描述了另一种方法，其中壳体颈部由具有高导热性的材料制成，并且测量电子设备布置在壳体颈部内部。为防止壳体颈部向测量电子设备传递热量，壳体颈部的内表面覆盖有热绝缘体，并且测量电子设备与天线之间的波导被分为上部和下部。在上部与下部之间，设置热绝缘材料。
[0008]期望提供可以更容易组装并且可以制作得更紧凑的改进的雷达物位计系统，特别是耐热雷达物位计系统。

技术实现思路

[0009]鉴于以上所述，本专利技术的总体目标是提供一种改进的耐热雷达物位计系统。
[0010]根据本专利技术的第一方面，因此提供了一种用于确定罐中的产品的填充物位的雷达物位计系统，包括：收发器，其用于生成、发射和接收电磁信号；天线，其用于将电磁发射信号从收发器朝向产品的表面辐射，并且用于朝向收发器返回由电磁发射信号在表面处的反射而产生的电磁反射信号；中空波导，其用于将发射信号沿信号传播方向从中空波导的面向收发器的第一端朝向中空波导的面向天线的第二端引导；壳体，其至少包围收发器和中空波导，该壳体包括布置在沿信号传播方向距中空波导的第二端第一距离处的散热结构；在中空波导与散热结构之间的第一热连接；以及第二热连接，其在沿信号传播方向距中空波导的第二端第二距离处布置在中空波导与壳体之间，第二距离比第一距离短，第一热连接和第二热连接被设定尺寸和布置成使得从中空波导的第二端通过第一热连接到散热结构的第一热传导路径的热阻低于从中空波导的第二端通过第二热连接到壳体的第二热传导路径的热阻。
[0011]散热结构可以是任何能够有效传导和散热的结构。因此，散热结构可以有利地由具有相对高导热率的合适金属(例如，铝或铜)制成。然而，根据雷达物位计系统的尺寸和结构，其他材料可能也适用。例如，散热结构可以由具有较低导热率的金属(例如，不锈钢)制成。此外，散热结构可以是单独的部件，或者是雷达物位计系统的壳体的整体部分。
[0012]应当理解的是，第一热传导路径是从中空波导的第二端通过第一热连接到散热结构的所有可能的热传导路径中具有最低热阻的热传导路径。以同样的方式，第二热传导路径是从中空波导的第二端通过第二热连接到壳体的所有可能热传导路径中具有最低热阻的热传导路径。
[0013]“收发器”可以是能够发射和接收电磁信号的一个功能单元，或者可以是包括分开的发射器单元和接收器单元的系统。
[0014]应当注意的是，处理电路可以被提供为一个设备或一起工作的数个设备。
[0015]有利地，电磁发射信号可以是微波信号。例如，发射信号可以有在微波频率范围内的载波上调制的频率和/或幅度。
[0016]电磁发射信号的示例中心频率可以是至少60Ghz。例如，中心频率可以是约80GHz。
[0017]本专利技术基于以下认识：将发射信号从收发器(测量电子设备)引导至天线的中空波导是从罐的内部到收发器的热传递中的关键结构部件。基于这种见解，本专利技术人已经意识到，通过在波导的第二(通常为下)端处限制热量从罐向波导的流动并且促进热量从波导的第二(通常为下)端向更靠近波导的第一(通常为上)端的散热结构的流动可以减少通过中空波导到收发器的热传输。
[0018]模拟表明，这些措施可以显着降低收发器处的温度，即使是在罐内温度非常高的情况下。例如，这样的高温可能与用于卫生应用的罐(包括雷达物位计系统的天线)的清洁有关。
[0019]根据实施方式，第一热传导路径的热阻可以比第二热传导路径的热阻的一半小。
[0020]有利地，距中空波导的第二端的第一距离可以是至少50mm。对于壳体是金属的实施方式，情况可能尤其如此。在距罐这样的距离处，壳体和/或散热结构的温度可以足够低，以用于从中空波导的第二端到散热结构的有效热传导。
[0021]根据各种实施方式，雷达物位计系统还可以包括热传导结构，该热传导结构在距第二端第一距离处布置在中空波导与壳体之间以，至少部分地形成第一热连接。
[0022]热传导结构可以与中空波导一体成型，或者热传导结构可以是单独的部件。热传导结构可以由具有较高导热率的材料(例如，合适的金属)制成。替选地，热传导结构可以由具有较高导热率的非金属材料制成。
[0023]在根据本专利技术的雷达物位计系统的实施方式中，不同位置之间的温度梯度可能相当大，至少部分是由于根据本专利技术的实施方式的雷达物位计系统的热传导特性造成的。此外，雷达物位计系统的不同部分可以由具有不同热膨胀系数的不同材料制成。为了防止从收发器到天线的信号路径中的不希望的中断，可以沿传播方向朝向中空波导地对热传导结构用弹簧加载。
[0024]在实施方式中，雷达物位计系统还可以包括热绝缘结构，该热绝缘结构布置在中空波导与壳体之间、距第二端第二距离处，以至少部分地形成第二热连接。通过提供这样的热绝缘结构，可以增加第二热传导路径的热阻。
[0025]该热绝缘结构可以有利地由介电材料制成，并且可以用于提供附加的电隔离的功能。
[0026]根据实施方式，天线可以包括介电天线体，该介电天线体具有用于从中空波导的第二端接收发射信号的发射信号接收表面。
[0027]介电天线体可以由任何合适的介电材料制成。这种合适的介电材料的一个示例可以是PTFE(聚四氟乙烯)。如雷达物位计领域的普通技术人员将意识到的，根据应用，存在可以优选地用于天线体的许多其他合适的介电材料。
[0028]介电天线体的一部分可以布置在中空波导的第二端与壳体之间，以至少部分地形成第二热连接。
[0029]在实施方式中，介电天线体可以被布置成将中空波导的第二端与壳体隔开至少0.5mm的介电天线体材料。
[0030]介电天线体可以具有凹槽，并且中空波导的第二端可以至少部分地布置在凹槽中。
[0031]中空波导的面向发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定罐中的产品的填充物位的雷达物位计系统，包括：收发器，其用于生成、发射和接收电磁信号；天线，其用于将电磁发射信号从所述收发器朝向产品的表面辐射，并且用于朝向所述收发器返回由所述电磁发射信号在所述表面处的反射而产生的电磁反射信号；中空波导，其用于将所述发射信号沿信号传播方向从所述中空波导的面向所述收发器的第一端朝向所述中空波导的面向所述天线的第二端引导；壳体，其至少包围所述收发器和所述中空波导，所述壳体包括布置在沿所述信号传播方向距所述中空波导的第二端第一距离处的散热结构；第一热连接，其在所述中空波导与所述散热结构之间；以及第二热连接，其布置在所述中空波导与壳体之间、在沿所述信号传播方向距所述中空波导的第二端第二距离处，所述第二距离比所述第一距离短，所述第一热连接和所述第二热连接被设定尺寸和布置成使得从所述中空波导的第二端通过所述第一热连接到所述散热结构的第一热传导路径的热阻低于从所述中空波导的第二端通过所述第二热连接到所述壳体的第二热传导路径的热阻。2.根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，所述第一热传导路径的热阻比所述第二热传导路径的热阻的一半小。3.根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，距所述中空波导的第二端的所述第一距离至少为50mm。4.根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，所述雷达物位计系统还包括热传导结构，所述热传导结构布置在所述中空波导与所述壳体之间、距所述第二端所述第一距离处，以至少部分地形成所述第一热连接。5.根据权利要求4所述的雷达物位计系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂格，
申请(专利权)人：罗斯蒙特储罐雷达股份公司，
类型：发明
国别省市：