拓扑检测用填充物位测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术说明了一种用于确定填充材料的填充物位和拓扑的拓扑检测用雷达物位测量装置，其包括雷达单元、具有至少一个发射元件和至少两个接收元件的天线、控制单元以及存储器(501)，其特征在于，在存储器中存储有至少两个不同的校准数据集。不同的校准数据集。不同的校准数据集。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】拓扑检测用填充物位测量装置


[0001]本专利技术总体上涉及填充物位测量。特别地，本专利技术涉及用于确定填充材料表面的拓扑的填充物位测量装置、用于确定填充材料表面的拓扑的方法、用于填充物位测量装置的程序元件以及具有这种程序元件的计算机可读介质。

技术介绍

[0002]用于确定填充材料的填充物位或极限物位的各种传感器在现有技术中是已知的。特别地，这种传感器可以是雷达物位测量装置。这种雷达物位测量装置例如装配有喇叭天线，通过该喇叭天线在松散材料的方向上发射耦合的高频信号(HF信号)。该HF信号被松散材料反射，并且然后反射信号被雷达物位测量装置的组合式发射和接收系统接收和评估。在此，基于传播时间确定填充物位。
[0003]在这种填充物位测量装置以及现有技术中已知的其它用于检测填充物位或极限物位的传感器中，分别基于填充材料表面上的聚集有发射的信号的点或较小区域中的测量来确定填充物位。这在液体的情况下不成问题。填充材料形成平坦的、纯水平延伸的表面，并且因此在整个表面上具有恒定的填充物位。然而，这种现有技术中已知的填充物位测量在诸如砾石或谷物等松散材料的情况下通常不精确。通常，这种松散材料没有具有恒定填充物位的纯水平定向的表面。而是，在堆积或移除松散材料时，可能形成料堆锥体，其中，表面的一些区域中的填充物位高于其它区域的填充物位。也可能出现松散材料在容器壁上的粘附，其中，不能使用现有技术中已知的填充物位测量装置来检测这些偏离的填充物位。
[0004]对填充材料表面的拓扑的检测可以有利地特别用于松散材料的测量以及在此经常出现在封闭容器内部或外部的料堆锥体和排放漏斗。在移动液体的情况下，对表面拓扑的检测也可用于确定填充物位和/或体积。例如，在使用搅拌装置并由此在液体表面上产生流动图案(所谓的涡流)时，会出现这种移动的液体。通过表面拓扑的确定，可以得出关于诸如填充材料的粘度或混合(在必要时考虑搅拌装置的速度)等其它变量的结论。
[0005]例如，用于表面的非接触扫描的方法可以基于如下原理，该原理在表面的方向上发射的信号在表面上受到反射，并且评估反射信号的传播时间和/或信号强度。为了足够精确地检测填充材料表面的拓扑，可能需要在填充材料表面的特定区域的方向上进行大量测量，这可能增加此类测量装置或测量方法的复杂性和成本。
[0006]图1示出了根据现有技术的拓扑检测用填充物位测量装置100的示例性实施例。这种拓扑检测用填充物位测量装置100在填充物位测量技术中变得越来越重要。除了输出松散材料的正常填充物位之外，这些装置还提供关于料堆108的表面轮廓107的额外信息。此外，还可以检测容器壁上的粘附物。迄今为止，市场上只能找到少数这种类型的系统。
[0007]填充物位测量装置包括具有电气控制电路102的控制单元101以及天线装置104(在下文中也简称为天线104)。这类填充物位测量装置100特别用于测量容器105中或露天料堆上的松散材料，其中，可以确定松散材料108的表面107的走向和/或填充材料108的填充材料表面107的拓扑。天线装置104具有多个发射和/或接收元件120、122，从而能够改变
主发射方向H和/或主接收方向H'。以此方式，可以检测来自不同主发射方向H和/或主接收方向H'的回波信号和/或回波曲线。
[0008]天线104具有二维布置的发射元件120和/或接收元件122。在此，仅通过用于模拟和/或数字波束偏转(波束成形)的方法以电子方式实现填充材料表面107的测量所需的波束偏转。在此，以电子方式改变主发射方向H和/或主接收方向H'，即无需使填充物位测量装置100的部件机械地移动。
[0009]图1所示的拓扑检测用填充物位测量装置100包括多天线系统(MIMO)，该多天线系统能够在没有机械移动部件的情况下实现主发射方向H的电子转动。这考虑了以下事实：机械转动天线系统虽然在技术上容易构建，但具有非常复杂且高维护成本的机械结构。在此，天线104由多天线系统(MIMO)构成，该多天线系统包括多个发射和接收元件120、122，这些发射和接收元件120、122规则地分布在天线表面126上。发射和接收元件120、122的各种可行的组合决定了多天线系统的信道数量。例如，如果多天线系统具有三个发射元件和四个接收元件，则该设备具有12个由发射元件和接收元件的相应组合产生的雷达信道。例如，信道1由发射元件1和接收元件1的组合形成，信道2由发射元件1和接收元件2的组合形成，直到由发射元件3和接收元件4的组合形成的信道12。
[0010]目前在汽车领域中例如针对在此使用的距离雷达开发的雷达芯片通常包含三个发射元件和四个接收元件，并且因此具有相应数量的信道。在汽车领域中，雷达芯片中以高度集成的雷达系统(RSoC：片上雷达系统)形式使用的雷达技术导致了相关电子元件的小型化和低成本。
[0011]在如图1所示的MIMO系统中，通过以不同相位驱动发射元件，可以使多天线系统的发射波瓣(Sendekeule)转动。发射波瓣及其相关的主发射方向H是通过与各个发射元件相关的发射波瓣110、112、114的叠加产生的。因此，在发射情况下，发射阵列的主发射方向H根据各个发射元件的信号的相移而进行变化。
[0012]在通过多个接收元件接收反射的发射信号的接收情况下，主接收方向H'可以由可调节的相位位置确定。如果各个接收元件处于预定的不同相位位置，即，如果以特定的预定方式延迟分别接收的信号，则这改变了接收器阵列的主接收方向H'。
[0013]“阵列”被理解为多个彼此以特定的预定距离布置的发射/接收元件。
[0014]图2示出了具有由多个发射和/或接收元件120、122组成的阵列134a的天线135的放大图。在此，发射和/或接收元件120、122平面地且/或均匀地分布在天线表面135上。例如，发射和/或接收元件120、122以行和列的方式布置在天线表面135上。在此，两个相邻的发射和/或接收元件120、122之间的距离小于或等于雷达信号的波长的一半。在图2中，各个发射和/或接收元件120、122的发射和/或接收波瓣138、140、142是符号化的。可以使用数字波束成形方法来设定偏转角156。在此，将“偏转角”定义为天线的主发射方向H和/或主接收方向H'相对于相关的天线表面135的法线和/或法向量的角度。在此，理论上，方位角方向和仰角方向的典型值范围为
‑
60
°
至+60
°
。实际要设定的偏转角156在+/
‑
45
°
的范围内，这可以通过用于模拟和/或数字波束偏转的方法来实现，而不会在设定的天线的半值宽度方面有太大损失。
[0015]由于以此方式可以实现的偏转角156是有限的，并且例如由此不能充分检测高度填充的容器中的填充材料表面，因此填充物位测量装置100可以包括由多个独立的子雷达
组(子雷达组为多个天线的形式)构成的雷达或天线装置130。然后，整个雷达天线可以例如是棱锥体或截头棱锥体，其中，子雷达组可以布置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定填充材料的填充物位和拓扑的拓扑检测用雷达物位测量装置(500)，其包括雷达单元(506)、具有至少一个发射元件和至少两个接收元件的天线(510)、控制单元(503)以及存储器(501)，其特征在于，在所述存储器(501)中存储有至少两个不同的校准数据集。2.根据权利要求1所述的拓扑检测用雷达物位测量装置(500)，其特征在于，所述雷达物位测量装置(500)被适当地设计为除了确定所述填充物位和所述拓扑之外还确定至少一个其它测量值。3.根据权利要求2所述的拓扑检测用雷达物位测量装置(500)，其特征在于，根据所述其它测量值来选择用于测量所述填充物位和所述拓扑的校准数据集。4.根据前述任一项权利要求所述的拓扑检测用雷达物位测量装置(500)，其特征在于，所述雷达物位测量装置(500)包括至少一个额外传感器(501a、502a、502b、601)。5.根据权利要求4所述的拓扑检测用雷达物位测量装置(500)，其特征在于，所述雷达测量装置(500)包括至少一个温度传感器(502a)，作为所述额外传感器。6.根据权利要求5所述的拓扑检测用雷达物位测量装置(500)，其特征在于，温度传感器(502b)布置在所述天线(510)的区域中。7.根据权利要求5或6所述的拓扑检测用雷达物位测量装置(500)，其特征在于，温度传感器(502a)布置在电子设备的区域中。8.根据权利要求4至7中任一项所述的拓扑检测用雷达物位测量装置(500)，其特征在于，所述雷达测量装置(506)包括用于确定所述填充材料与所述天线(510)的距离的距离传感器(601)，作为所述额外传感器。9.根据权利要求4至8中任一项所述的拓扑检测用雷达物位测量装置，其特征在于，所述雷达测量装置(506)包括位置传感器，作为所述额外传感器。10.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特芬，
申请(专利权)人：VEGA格里沙贝两合公司，
类型：发明
国别省市：