微波窗和根据雷达原理工作的填充状态测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种微波窗和根据雷达原理工作的填充状态测量系统，具体而言，说明和示出了一种用于在空间上压力密封且防扩散地分隔且以微波来连接第一腔室(2)与第二腔室(3)的微波窗(1)，带有具有彼此相对而置的两个侧部(6,7)的、微波可至少部分地穿透的屏障物(8)。本发明专利技术的目的在于提出一种微波窗，其使得能够可靠地闭合工艺腔室且实现精确的测量。对于所讨论的微波窗(1)，该目的由此实现，即屏障物(8)设计成盘状，并且在屏障物(8)的至少一个侧部(6,7)上布置有包括基本上均匀的主体的、平凸的非传导性的至少一个透镜(9)。此外，本发明专利技术涉及一种根据雷达原理工作的填充状态测量系统。

【技术实现步骤摘要】
微波窗和根据雷达原理工作的填充状态测量系统
本专利技术涉及一种用于在空间上压力密封和防扩散地分隔且以微波来连接第一腔室与第二腔室的微波窗(Mikrowellenfenster),带有具有彼此相对而置的两个侧部的、微波可至少部分地穿透的屏障物(Barriere)。此外，本专利技术涉及一种根据雷达原理工作的填充状态测量系统(Fiillstandmesssystem),带有:产生电磁福射的至少一个电子构件、发射电磁辐射和接收至少一种电磁辐射的至少一个天线以及至少一个微波窗。
技术介绍
在工业测量技术中经常使用雷达式填充状态测量仪器，以便确定在容器(如箱或料仓)内部的介质(例如液体、松散物料或甚至泥浆)的填充状态。通过测量仪器转换的运行时间方法在此建立在物理的规律性之上，即例如电磁信号的运行距离等于运行时间与传播速度的乘积。在测量容器中的介质(例如液体或松散物料)的填充状态的情况中，运行距离相当于在发射且再次接收电磁信号的天线与介质的表面之间的双倍的距离。有用回波信号一即在介质的表面处经反射的信号一和其运行时间根据所谓的回波函数或数字化的包络线来确定。包络线将回波信号的幅度表现为“天线一介质的表面”的距离的函数。填充状态的值可随后由在天线至容器的底部的已知的距离与介质的表面至天线的通过测量确定的距离之间的差算出。所发送和接收的电磁信号主要为微波辐射。根据介质的类型或所存在的工艺条件，在容器中可存在负压或非常高的超压、非常低或非常高的温度，此外，介质可为极其侵蚀性的和/或腐蚀性的。在大多数情况下还要求密封容器，使得介质不可泄漏到环境中。为了满足这种普遍的和甚至特定地对于测量仪器的也许敏感的组成部分(例如电子构件的温度敏感性)来说重要的安全性方面，在现有技术中已知开头所提到的微波窗。在存在高压的情况下，这种窗优选地包括玻璃或陶瓷(例如Metaglas、石英玻璃或硼硅玻璃)，或者在降低的所需要的抗压强度的情况下包括塑料，例如聚丙烯、聚四氟乙烯或聚醚醚酮(PEEK)。文件DE 195 42 525 C2说明了一种微波窗，其布置在空心轴导体之内。这种空心轴导体通常用来在产生信号或处理所接收的信号的电子构件与发射或接收电磁信号的天线之间传递电磁信号。微波窗一方面在容器的内腔与外腔之间引起压力密封和防扩散的分隔，而另一方面引起微波在腔室之间进行传递。由电子构件产生通常呈球面波形式的电磁辐射，为了测量填充状态和因此为了发射到容器中(在该容器中存在待确定其填充状态的介质)，将该电磁辐射转化成平面波。将在介质的表面处反射的波相反地重新转化成球面波。为此在现有技术中设置成使用透镜(例如参见文件WO 2011/110560 Al)。在公开文件DE 44 07 823 Al中说明了一种组件，在其中，在分隔天线与工艺腔室的板上布置有薄片作为非均匀的透镜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种微波窗和设有该微波窗的填充状态测量系统，其使得能够可靠的闭合工艺腔室且实现精确的测量。根据本专利技术，对于所讨论的微波窗，所呈现的目的首先且主要如此解决，即将屏障物设计成盘状，并且此外在屏障物的至少一个侧部上布置有非传导性的至少一个透镜，该透镜包括基本上均匀的主体且平凸地来设计。如果谈论屏障物设计成盘状，那么因此意指屏障物扁平状地配备有基本上面平行的两个主侧面。多件式的结构具有这样的优点，即接收压力和形成场的构件可彼此不相关地来制造，从而总体上在设计和生产微波窗时必须接受更少的妥协。优选地，屏障物主要具有带有基本上圆形的基面的柱体的形状，这在相应地探测和加载压力时引起在周向上均匀的机械负荷；这相对于有棱角的或多边形地成边的基面是有利的。除了压力密封和防扩散地分隔开两个腔室(也就是说尤其使工艺腔室与环境分隔开)之外，此外，屏障物主要还用作电势隔离或热隔离。为了填充状态测量尤其如此地设计屏障物使得其具有对穿过其的电磁辐射的尽可能小的衰减。在一设计方案中，屏障物的高度取决于所需要的抗压强度。如果屏障物例如为带有大约45mm的直径的玻璃体，那么在高达最大40bar的抗压强度的情况下该高度例如为20mm,而在最大压力为16bar的情况下为15mm。在屏障物的至少一个侧部上存在非传导性的一即包括绝缘材料的一透镜，其包括基本上均匀的主体。如果现有技术例如显示了用于实现非均匀的透镜的薄片结构(例如参见文件DE 44 07 823 Al)，那么在根据本专利技术的微波窗中透镜由具有匀质的一也就是说均匀的结构，其例如尤其不具有非连续性或空隙，如薄片一的主体形成。此外，透镜平凸地来设计且为此在一侧部上是平坦的而在相对而置的侧部上是凸状的。该透镜一般用来将球面波转化成平面波和将平面波转化成球面波。优选地，该透镜可将在介质处反射的波聚焦到天线中，从而提高测量精确性，因为避免了在工艺腔室之外的损失。根据本专利技术的微波窗在此总地至少以两部分来设计，就此而言，屏障物和至少一个透镜为单独的两个组成部分。优选地，在此，透镜的波阻抗(Feldwellenwiderstand)依赖于屏障物的波阻抗且依赖于腔室的波阻抗来设计，其存在于透镜的背对屏障物的侧部上。在一设计方案中设置成屏障物至少部分地包括玻璃。屏障物尤其为包围或熔合到金属环或其它的金属边缘(例如，作为法兰的部件)中的玻璃，其尤其实施为视孔玻璃。备选地，屏障物包括塑料或陶瓷。屏障物优选与所选取的材料无关地齐平地以起包围作用的元件(例如法兰)来封闭。在一备选的或补充的设计方案中，至少一个透镜至少部分地包括塑料。用于相应的塑料的示例为:聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚酰胺(PA)。透镜在此尤其均匀地实施成单件。在一设计方案中，至少一个透镜与屏障物粘在一起，而在一补充的或备选的设计方案中通过至少一个固定装置相对于屏障物夹紧。在一附加的设计方案中，在透镜与屏障物之间的连接通过螺栓连接来实现。在一设计方案中设置有至少一层涂层，该涂层位于至少一个透镜与屏障物之间或者该涂层布置在至少一个透镜的背对屏障物的侧部上。在一设计方案中，在透镜的两个侧部上各存在至少一层涂层。涂层在此例如相对于环境影响或相对于污染提高了抵抗力。在一备选的或补充的设计方案中，涂层用来破坏性干涉在微波窗的边界层处反射的波。在一设计方案中，在屏障物的两个侧部上各存在至少一个透镜。透镜在此是相同的或不同的，且至少一个透镜根据上述变型方案中的至少一种来设计。在一设计方案中，位于工艺腔室中一即在朝介质(其填充状态可确定)的方向上一的透镜具有滴落尖端(Abtropfspitze)。在一设计方案中，微波窗的尺寸如下:屏障物抗压直至大致40bar且至少部分地包括硼硅玻璃。在基面的直径大致为45mm时，屏障物的高度大致为20mm。至少一个透镜在此至少部分地包括带有大致1.31g/立方厘米的密度的聚醚醚酮。均匀的透镜体在此建造成包括盘状的基面(其面向屏障物且具有大致65mm的直径和大致5mm的高度)和紧接到该基面处的凸状区段(其带有大致2.7mm的高度和大致95mm的半径)。此外，在本专利技术的其它的教导中对于开头提到的根据雷达原理工作的且具有根据上述设计方案中的一种实施的微波窗的填充状态测量系统来说之前导出和呈现出的目的由此来解决，即设置有具有至少一个内腔的至少一个壳体。在此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在空间上压力密封且防扩散地分隔且以微波来连接第一腔室(2)与第二腔室(3)的微波窗(1)，带有具有彼此相对而置的两个侧部(6,7)的、微波可至少部分地穿透的屏障物(8)，其特征在于，所述屏障物(8)设计成盘状，并且在所述屏障物(8)的至少一个侧部(6,7)上布置有包括基本上均匀的主体的、平凸的非传导性的至少一个透镜(9)。

【技术特征摘要】
2012.08.15 DE 102012016120.41.一种用于在空间上压力密封且防扩散地分隔且以微波来连接第一腔室(2)与第二腔室(3)的微波窗(1)，带有具有彼此相对而置的两个侧部出，7)的、微波可至少部分地穿透的屏障物(8)，其特征在于，所述屏障物(8)设计成盘状，并且在所述屏障物(8)的至少一个侧部(6，7)上布置有包括基本上均匀的主体的、平凸的非传导性的至少一个透镜(9)。2.根据权利要求1所述的微波窗(1)，其特征在于，所述盘状的屏障物(8)基本上设计成带有基本上圆形的基面的柱体的形状。3.根据权利要求1或2所述的微波窗(1)，其特征在于，所述屏障物(8)至少部分地包括玻璃，和/或所述至少一个透镜(9)至少部分地包括塑料一尤其聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚酰胺(PA)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的微波窗(1)，其特征在于，所述至少一个透镜(9)与所述屏障物(8)粘在一起和/或通过至少一个固定装置(10)相对于所述屏障物(8)夹紧。5.根据权利要求1至4中任一项所述的微波窗(1)，其特征在于，在所述至少一个透镜(9)与所述屏障物(8)之间布置有至少一层涂层(11)，和/或在所述至少一个透镜(9)的背对所述屏障物(8)的侧部上布置有至少一层涂层(11)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的微波窗(1)，其特征在于，在所述屏障物(8)的两个侧部(6,7)中的任何一个上布置有至少一个透镜(9)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的微波窗(1)，其特征在于，抵抗高达大致40bar的压力的屏障物(8)至少部分地包括硼硅玻璃，所述屏障物(8)的高度大致为20_，而基面的直径大致为45mm，所述至少一个透镜(9)至少部分地包括带有大致1.31g/立方厘米的密度的聚醚醚酮，所述至少一个透镜(9)具有面向所述屏障物(8)的盘状的基面(12)，该基面带有大致65mm的直径和大致5mm的高度，并且所述透镜(9)具有紧接到所述基面(12)处的凸状区段(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M沃格特，M格丁，M戴尔曼，
申请(专利权)人：克洛纳测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：