专利名称：利用微波工作的物位测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据渡越时间原理工作的物位测量设备，用于测量处于容器中的填注物的物位，该物位测量设备在不同的信号路径上将微波信号发射到容器中，并且在依赖于物位的渡越时间之后，重新接收该微波信号的所属的在填注物表面上反射的回波信号，并且借助该回波信号的渡越时间确定物位。
背景技术：
这种无接触地工作的测量设备可以在许多工业部门中使用，例如在加工工业、化学或食品工业中使用。根据典型的方式，将该物位测量设备装配在填注物上方并且使该物位测量设备天线取向到该填注物上。为了确定渡越时间，可以使用所有公知的方法，这些公知的方法能够借助反射的微波测量相对较短的距离。最熟悉的例子是脉冲雷达和调频连续波雷达(FMCW-雷达)。在脉冲雷达中，周期性地发射出短波发射脉冲，该短波发射脉冲由填注物表面反射并且在依赖于距离的渡越时间之后被重新接收。借助接收到的信号推导出回波函数，该回波函数将所接收到的信号的振幅转为时间的函数。该回波函数的每个值都与以确定的距离由天线反射的回波的振幅相符。在FMCM-方法中，连续地发射周期性直线调频的微波信号，例如根据锯齿函数来发射。因此，与在接收的时间点上就具有发射信号的瞬时频率相比，所接收到的回波信号的频率具有取决于微波信号和该微波信号地回波信号的渡越时间的频率差。由此，在发射信号和接收信号之间的频率差与反射面到天线的距离相符，该频率差可以通过将两个信号混合并且对该混合信号的傅里叶光谱进行评估来得到。另外，通过傅里叶变换得到的频率光谱的光谱线振幅与回波振幅相符。因此，在此情况下该傅里叶光谱表示的是回波函数。从该回波函数中确定出至少一个使用回波，该使用回波与发射信号在填注物表面上的反射相符。在公知的微波传播速度下，从使用回波的渡越时间中直接获得微波在其路径上从测量设备到填注物表面来回所经过的路程。由此，借助物位测量设备在容器上的安装高度可以直接计算出所求的物位。但是，存在许多应用情况，在这些应用情况中这种物位测量的形式不充分。对此的一个实例是在存储容器中对于粒状材料的物位测量。粒状材料通常会构成锥形料堆。在此，上述传统的物位测量虽然提供了在由天线的位置和天线的朝向所预定的锥形料堆的确定区域中的填充高度，但是，并不能由此精确地确定填注物容积。在该情况下，现在通常实施所谓的多点测量。在此，在填注物上并排地布置多个物位测量设备，并且在容器中确定在各个由各测量设备进行检测的区域中的物位。多个物位测量设备的使用通常是非常昂贵的并且耗费很大的。在此作为选择地，可以构造一种带有多个布置在填注物上的不同的部位上的天线的物位测量设备，这些天线例如通过布置在区域中的电开关来单独地接入。虽然使用多个可通过电开关接入的天线的成本相对较低廉，但是仍然存在以下缺点通常必须直接在天线上为布置在区域中的开关供能。这不仅是耗费较大的，而且尤其在出于防爆原因在其中必须遵守特殊的安全措施的使用中表现出了安全风险。 另一个实例是在容器中存在干扰物(例如搅拌器或其它安装件)的应用方式，在该干扰物上同样会反射发射的微波信号。在此情况下，利用物位测量设备接收的回波信号既包括在填注物表面上基于反射而传导回来的所求的使用回波，还包括在干扰物上基于反射而引导回来的干扰回波。与此相应的是，很难或也许甚至是不可能借助回波信号来测定出所求的有效信号进而测定出待测量的物位。为了克服这个问题，经常实施所谓的多波瓣测量。在此，将微波信号以多个发射波瓣以不同的取向发射到容器中。在此例如可以如下方式对这些发射波瓣加以取向，即，使每个发射波瓣都能到达填注物。单个发射波瓣的回波信号被接收并且借助不同的发射波瓣的公知取向来得到额外的信息，借助这些信息能够很大程度上更精确且更可靠地确定包括在所有回波信号中的使用回波。EP 1 431 724 Al介绍了与此相关的实例。在此另外介绍的是，借助各个回波信号的振幅来测定使用回波。所有回波信号中的使用回波的振幅在各处都角度修正地相同，而不同的回波信号中的干扰回波基于所属的发射波瓣的不同取向具有不同的振幅。不仅在多点测量中，而且在多波瓣测量中也需要在不同的信号路径上将微波信号发射到容器中并且将该微波信号的回波信号彼此分隔开地进行评估。对此，可以使用多个平行地运行的发射和/或接收装置和/或者电子开关。对此， 在DE 10 2004 034 429中介绍了一个实例，该实例在汽车工业中被用作为距离传感器。在该处，通过开关将微波发生器相继地连接到不同的发射天线上，并且将单独的接收支路连接到接收天线中的每一个上，通过该接收支路接收由各个接收天线所接收的回波信号并且将该回波信号导入到信号处理器。在此，通过各个开关姿态和单独的接收支路来实现各个测量信号到各个信号路径的分配。
发明内容
本发明的任务在于给出一种利用微波根据渡越时间原理进行工作的物位测量设备，利用该物位测量设备可以在多个不同的信号路径上将微波信号发射到容器中并且接收该微波信号的所属的回波信号，并且可以将在不同的信号路径上得到的测量结果彼此分隔开地进行评估。对此，本发明是一种利用微波根据渡越时间原理进行工作的物位测量设备，该物位测量设备用于测量存在于容器中的填注物的物位，该物位测量设备具有-带有微波发生器的测量设备电子装置，用于连续地产生具有不同的使用频率的微波信号，以及-连接在该测量设备电子装置上的频率选择性的无源的天线装置，-该天线装置具有多个天线，这些天线用于相继地在容器中发射不同的微波信号， 并且用于接收这些微波信号反射回到天线装置的回波信号，_该天线装置具有多个分别用于让不同的使用频率中的一个通过的频率选择元件，尤其是带通滤波器，-在该天线装置中，通过天线和频率选择元件为不同的微波信号中的每一个和该微波信号的回波信号预定唯一分配的信号路径，通过该信号路径将微波信号发射到容器中， 并且接收该微波信号反射回到天线装置的回波信号并且将该回波信号导入到测量设备电子装置，以及-设置在测量设备电子装置中的机构，该机构将相继输入的回波信号分配给所属的信号路径。根据第一方案，本发明是一种物位测量设备，在该物位测量设备中，-天线中的一个是发射天线，该发射天线用于将不同的微波信号发射到容器中，-其余所述天线是接收天线，这些接收天线用于接收不同微波信号通过在容器中的反射而反射回到天线装置的回波信号，-在每个接收天线的天线装置中串联有用于让不同的使用频率中的一个通过的频率选择元件，尤其是带通滤波器，该频率选择元件用于从由各个接收天线所接收的接收信号中过滤出具有这个使用频率的回波信号，并且-所述机构将由天线装置连续地传输给测量设备电子装置的回波信号分配给接收这些回波信号的接收天线。根据第二方案，本发明是一种物位测量设备，在该物位测量设备中，-天线中的一个是接收天线，该接收天线用于接收不同微波信号通过在容器中的反射而反射回到天线装置的回波信号，-其余天线是发射天线，这些发射天线用于分别将不同的微波信号中的一个发射到容器中，-在天线装置中，每个发射天线串联有用于让不同的使用频率中的一个通过的频率选择元件，尤其是带通滤波器，该频率选择元件用于从由微波发生器产生的微波信号中过滤出那些在测量操作中通过各个发射天线发射的微波信号，并且-所述机构将连续地由天线装置传输给测量设备电子装置的回波信号分配给各个发射所属的微波信号的发射天线。根据第三方案，本发明是一种物位测量设备，在该物位测量设备中，-天线是发射/接收天线，该发射/接收天线用于将不同的微波信号发射到容器中并且接收这些微波信号通过在容器中的反射而反射回到天线装置的回波信号，-在天线装置中，每个发射/接收天线都分配有用于让不同的使用频率中的一个通过的频率选择元件，尤其是带通滤波器，该频率选择元件用于从由微波发生器产生并导入到天线装置的微波信号中过滤出那些通过这些发射/接收天线发射的微波信号，并且该频率选择元件用于从由这些发射/接收天线中接收到的接收信号中过滤出所属的具有这些使用频率的回波信号，并且-所述机构将由天线装置连续地传输给测量设备电子装置的回波信号分配给发射 /接收天线，通过所述发射/接收天线发射所属的微波信号并且接收所述微波信号的回波信号。根据本发明的改进方案，该测量设备电子装置仅通过唯一的波导与天线装置连接，-通过该波导，不同的微波信号由测量设备电子装置传输给天线装置，并且回波信号由天线装置传输给测量设备电子装置，并且-该波导通过设置在天线装置中的发射/接收天线连接到所有发射天线上，并且连接到所有接收天线上。根据可作为选择的改 进方案，-该测量设备电子装置通过发射波导与天线装置连接，通过该发射波导将不同的微波信号供应给发射天线，并且-该测量设备电子装置通过接收波导与天线装置连接，通过该接收波导将回波信号从天线装置中传输给测量设备电子装置。根据第一方案的构造形式，-接收天线在空间上彼此相邻地布置成一组，并且-发射天线在空间上布置在该组之外。根据第二方案的构造形式，-发射天线在空间上彼此相邻地布置成一组，并且-接收天线在空间上布置在所述组之外。根据第一方案的另一构造形式，-接收天线在空间上围绕着发射天线，-发射天线指向容器中的填注物，_接收天线分别具有与发射天线的取向倾斜的取向，并且_通过接收天线的取向预定的、由各个接收天线所遮盖的各个接收天线的接收区域部分地重叠。根据第二方案的另一构造形式，-发射天线在空间上围绕着接收天线，-接收天线指向容器中的填注物，_发射天线分别具有与接收天线的取向倾斜的取向，并且-由发射天线的取向所预定的各个发射天线的发射区域至少部分位于接收天线的接收区域中并且部分地重叠。按照本发明的物位测量设备具有以下优点通过天线在天线装置中的布置，作为发射天线、作为接收天线或作为发射/接收天线的该天线的集成以及用于不同的微波信号中的每一个和该微波信号的回波信号的频率选择元件唯一地预定有仅通过无源器件限定的唯一的信号路径。该无源器件完全不需要电能供应。与此相应地，不再需要电子开关或其它需要能量供应的有源器件。由此，得到的测量结果向各个信号路径的分配自动地既通过各个发射的微波信号的使用频率，又通过所属的回波信号的使用频率来提供。各个回波信号相继地到达测量设备电子装置中并且可以在该处彼此分隔开地根据所所属的信号路径在一个和多个相同的信号处理器中进行处理和评估。
现在借助附图来详细地阐释本发明和本发明的优点，在这些附图中示出五个实施例；相同的部分在图中设置以相同的附图标记。图1示出按照本发明的物位测量设备，该物位测量设备带有测量设备电子装置和通过唯一的微波波导连接在该测量设备电子装置上的带有一个发射天线和多个接收天线的频率选择性天线装置；
图2示出按照本发明的物位测量设备，该物位测量设备带有测量设备电子装置和通过发射导线和接收导线连接在该测量设备电子装置上的带有一个发射天线和多个接收天线的频率选择性天线装置；图3示出按照本发明的物位测量设备，在该物位测量设备中，天线装置具有多个发射/接收天线；图4示出按照本发明的物位测量设备，该物位测量设备带有测量设备电子装置和通过唯一的微波波导连接在该测量设备电子装置上的带有一个接收天线和多个发射天线的频率选择性天线装置；以及图5示出按照本发明的物位测量设备，该物位测量设备带有测量设备电子装置和通过发射导线和接收导线连接在该测量设备电子装置上的带有一个接收天线和多个发射天线的频率选择性天线装置。
具体实施例方式图1示出按照本发明的物位测量设备1的第一方案的原理草图。该物位测量设备 1是根据渡越时间原理利用微波进行工作的物位测量设备，例如是FMCW雷达物位测量设备或脉冲雷达物位测量设备，并且用于测量处于容器3中的填注物5的物位。该物位测量设备包括具有微波发生器9的测量设备电子装置7，该微波发生器用于连续地产生至少两个具有不同的使用频率fm、fn的微波信号Sm、Sn。该微波发生器9在物位测量设备中可如何使用由现有技术所公知。例如，可以通过该微波发生器9的可数字控制的电子调谐元件的相应控制来引起具有不同使用频率fm、fn的微波信号Sm、Sn的产生，所述电子调谐元件在现代的微波发生器9中，例如在直接数字频率合成器(DDS)或电压控制振荡器(VCO)中，已被常规地设置。那么例如通过使用在发射振荡器的谐振电路中的变容二极管来实现使用频率的调节。作为选择地，可以使用发射振荡器中的合成器结构，并且通过改变可调节的频率分配器的值来进行使用频率的调节。同样也可以使用带有可变化的输出频率的直接数字合成器，或可以通过对发射振荡器的有源器件的工作点进行有针对性的调节来产生使用频率。按照本发明，在测量设备电子装置7上连接有频率选择性无源天线装置11。该天线装置11具有多个天线，这些天线用于将不同的微波信号SM、Sn相继地发射到容器3中并且接收这些微波信号反射回到天线装置11的回波信号Em、En。在此，图1中所示的天线装置Ila包括一个发射天线13和多个接收天线15、17，发射天线用于将不同的微波信号SM、SN 发射到容器3中，这些接收天线用于接收不同的微波信号SM、Sn的反射回到天线装置11的回波信号Em、En。按照本发明的天线装置11具有多个用于分别让不同的使用频率乙、4中的一个通过的频率选择元件FM、FN，尤其是带通滤波器。本发明的核心在于，在天线装置11中通过天线和频率选择元件Fm、Fn为不同的微波信号SM、Sn中的每个微波信号和这些微波信号的回波信号Em、En预先确定唯一分配的信号路径，通过该信号路径将该微波信号SM、Sn发射到容器3中，并且接收这些微波信号反射回到天线装置11的回波信号EM、EN，并且将这些回波信号导入到测量设备电子装置7。通过天线装置11的这种频率选择性，可以通过不同的使用频率fm、fn唯一地分配相继发射的微波信号SM、Sn,并且将这些微波信号的所属的相继地输入到测量设备7中的回波信号Em、En提供到所属的信号路径。
在图1所示的方案中以如下方式实现上述设置，即，每个接收天线15、17都串联有用于分别让不同的使用频率fm、fn*的一个通过的频率选择元件Fm、Fn，尤其是带通滤波器， 该频率选择元件用于从以各个接收天线15、17接收的接收信号中过滤出具有使用频率fm、 fn的回波信号Em、En。在图1中所示的实施例中，微波发生器9连续地产生两个不同的通过发射天线13 发射的微波信号SM、Sn。对于所属的回波信号Em、En的接收而言，相应地设置有两个接收天线1 5、17。从接收天线15的接收信号中通过与接收天线15串联的频率选择元件Fm过滤出属于微波信号Sm的回波信号Em。可以从接收天线17的接收信号中通过与接收天线17串联的频率选择元件Fn过滤出属于微波信号Sn回波信号En。借助回波信号Em、En的不同的使用频率，可以将回波信号Em、En唯一地分配给各个接收天线15、17。在此，测量设备电子装置7具有机构21，该机构将输入的回波信号Em、En 根据其不同的使用频率分配给各个接收天线15、17或者说分配给在这些天线15、17上延伸的信号路径。在此，该机构21例如包括连接到信号处理器23上的存储器，在该存储器中保存上述分配。因为微波发生器9连续地产生单个的不同的微波信号SM、SN，并且相应地连续地发射这些微波信号，所以不需要对回波信号Em、En的使用频率进fm、fnR测量。只要微波发生器9生成微波信号SM，则接收天线15、17仅接收该微波信号的回波信号Em。虽然所属的通过在容器3中的反射而反射回到天线装置Ila的回波信号Em被两个接收天线15、17接收，但是该回波信号仅能通过用于让该回波信号的使用频率fm通过的、与接收天线15串联的频率选择元件Fm。只要微波发生器9生成微波信号SN，则接收天线15、17仅接收该微波信号的回波信号En。虽然所属的通过在容器3中的反射而反射回到天线装置Ila的该微波信号的回波信号En被两个接收天线15、17接收，但是该回波信号仅能通过用于让该回波信号的使用频率4通过的、与接收天线17串联的频率选择元件Fn。为了确定物位，可以通过如下方式由信号处理器23处理这些单个地连续输入的回波信号Em、En,即，例如借助回波信号Em、En推导出回波函数，该回波函数将所接收的信号的振幅转为信号渡越时间的函数。在此，可以使用由现有技术中公知的既用于脉冲雷达物位测量设备也用于FMCW雷达物位测量设备的方法。在这种情况下，按照本发明的物位测量设备具有如下优点可以在测量设备电子装置7 中通过信号处理器23的微波发生器9随时地时间恰当地提供用于确定各个回波信号Em、En 的渡越时间的相关的被发射的微波信号SM、Sn。通过相应地提高不同的微波信号和接收天线的数量自然也能够区分由不同的接收天线所接收的三个或多个回波信号。在图1中所示的方案中，测量设备电子装置7仅通过唯一的波导19与天线装置11 连接。该波导通过发射/接收分隔器25 (例如循环器或定向耦合器)既连接在发射天线13 上又连接在接收天线15、17上。通过该波导19将不同的微波信号SM、Sn供应给天线装置 11。在相反的方向上，从接收天线15、17的接收信号中过滤出的回波信号EM、EN通过该微波波导19由天线装置11传输给测量设备电子装置7。这提供了以下优点在测量设备电子装置7和天线装置Ila之间仅需要唯一的连接。另一个优点在于，在这种情况下涉及的是一种不变的连接，该连接完全不会引起信号传输的变化和/或损害。
图2示出按照本发明的物位测量设备的第二方案。这里，与图1中所示的方案的区别在于，该测量设备电子装置7通过两个微波波导，也就是发射导线27和接收导线29来与天线装置lib连接。该发射导线27从测量设备电子装置7的微波发生器9引导至发射天线13。通过该测量设备电子装置将微波信号SM、Sn提供给发射天线13。通过接收导线 29，从接收天线15、17的接收信号中过滤出的回波信号Em、En被导入到测量设备电子装置 7。在此，所有接收天线15、17都被连接到第二接收导线29上，该第二接收导线又与测量设备电子装置7连接。在此，发射导线27和接收导线29也是不变的连接，该连接与电子开关相反，完全不会引起信号传输的变化和/或损害。与图1所示的方案的区别在于，图2中所示的天线装置lib不需要发射/接收分隔器25。图3示出按照本发明的物位测量设备的第三方案，该方案具有已借助图1和图2 阐释的测量设备电子装置7和连接在该测量设备电子装置上的频率选择性无源天线装置 Ilc0与之前介绍的天线装置Ila和lib的区别在于，天线装置Ilc具有发射/接收天线 31、33、35，也就是说，每个天线既用作发射天线又用作接收天线。这些发射/接收天线31、 33,35中的每一个分别分配有用于让不同的使用频率4、4、4中的一个通过的频率选择元件Fm、Fn、Fy该频率选择元件分别用于，在发射一侧从由微波发生器9连续生成的、导入到天线装置Ilc的不同的微波信号Sm ;Sn ;Sl中过滤出具有各自的使用频率fm、fn，、fx的微波信号Sm ;Sn ;Sl,然后该微波信号仅通过所属的发射/接收天线31、33或35发射到容器3中。 在相反的方向上，各个频率选择性元件FM、FN、&用于从利用各个发射/接收天线31、33、35 接收的接收信号中过滤出具有使用频率fm，fn，fx的所属的回波信号Em、En、&。在所示的实施例中，微波发生器9产生三个不同的微波信号Sm ;Sn ；Slo频率选择元件Fm、Fn、Fl使得微波信号Sm ;SN 又通过发射/接收天线31发射，并且该微波信号仅从该发射与接收天线的接收信号中被过滤出所属的回波信号Em并且将该回波信号传输给测量设备电子装置7。相应地，只能通过发射/接收天线33发射微波信号Sn，并且从该微波信号的接收信号中过滤出所属的回波信号En并且将该回波信号传输给测量设备电子装置7。同样地，仅通过发射 /接收天线35发射微波信号&，并且从该微波信号的接收信号中仅过滤出所属的回波信号 El并且将该回波信号传输给测量设备电子装置7。与图1所示的实施例相类似地，天线装置Ilc同样仅通过唯一的微波波导19与测量设备电子装置连接，通过该微波波导将微波信号Sm ;Sn ；&供应给天线装置11c，并且通过该微波波导将从发射/接收天线31、33、35的接收信号中过滤出的所属的回波信号Em、En、 &导入到测量设备电子装置7。微波波导19在天线装置Ilc中通过发射/接收分隔器25平行地连接到三个频率选择性元件Fm、Fn、Fl上，这些频率选择元件又连接到配属于各个元件Fm、Fn、Fl的发射/接收天线31、33、35上。图4和图5示出其它两种按照本发明的物位测量设备，这两个物位测量设备分别具有一个连接在测量设备电子装置7上的频率选择天线装置lld、lle。与前述的实施例的区别在于，天线装置IlcUlle具有仅一个接收天线37和多个发射天线39、41。发射天线39、 41中的每一个都用于分别将不同的微波信号SM、Sn中的一个发射到容器3中，并且接收天线37用于接收不同的微波信号SM、Sn的通过在容器3中的反射而反射回到天线装置lid、 lie的回波信号Em、En。在此，每个发射天线39、41串联有一个用于让不同的使用频率fm、fn中的一个通过的频率选择元件FM、Fn，尤其是带通滤波器，该频率选择元件用于从由微波发生器9产生的微波信号SM、Sn中过滤出那些在测量操作中通过各个发射天线39、41发射的微波信号。为此，该测量设备电子装置7既可以如图4所示通过唯一的微波波导19连接到天线装置Iid上那样通过该微波波导将不同的微波信号SM、Sd*应给天线装置lld，也可以通过该天线装置将所属的利用天线装置Ild接收的回波信号Em、En导入到测量设备电子装置 7。在此情况中，该微波波导19与图1中所示的实例中的微波波导相类似地通过发射/接收分隔器25连接到发射天线39、41上并且连接到接收天线37上。在这种情况下，频率选择元件Em、Fn分别布置在发射/接收分隔器25和各个发射天线39、41之间。作为选择地，该测量设备电子装置7可以与图2中所示的实施例中的测量设备电子装置相类似地通过发射导线27和接收导线29连接到天线装置lie上。这就是图5中所示的方案。这里，发射导线27在天线装置lie中通过频率选择元件Fm连接到发射天线41 上，并且通过频率选择元件Fn连接到发射天线39上。由于串联的频率选择元件Fm、Fn，发射天线41仅发射微波信号SM，并且发射天线39仅发射微波信号SN。因为微波发生器9连续地生成不同的微波信号SM、SN，所以，不是发射天线39就是发射天线41发射这些微波信号。由此，根据各个当前产生的微波信号SM、SN的频率，和/或根据当前接收的回波信号Em、 En的频率，必然会将这些通过发射天线发射的信号分配给这些发射天线39、41。各个当前发射的微波信号SM、SN、&和所属的回波信号EM、EN、&分别成对地根据所属的依赖于物位的渡越时间在时间上彼此错开地在测量设备电子装置中提供，从而使得相继通过由各个天线装置预定的不同的信号路径而得到的测量结果，尤其是所属的依赖于信号渡越时间的回波函数，由一个和多个相同的信号处理器23相继测定出。利用按照本发明的物位测量设备，可以实施多种不同的测量方法。在此，不同的测量路径(在该测量路径上发射微波信号SM、Sn、Sl并接收所属的回波信号Em、En、El)可通过天线装置lla、llb、llC、lld、lle的各自的天线的定位、取向和使用方式而作为发射天线、 接收天线或发射/接收天线在加宽的界限中得到预定。在图1至图5中，通过箭头示出由各个天线装置113、1让、11(、11(1、116通过频率选择元件？ 、？,、&预定的各自的信号路径。为了实施开头所述的多点测量，各个天线装置lla、llb、llC、lld、lle的天线可以例如分别彼此并列地布置。由此，在图3所示的实施例中，在各个发射/接收天线31、33、35 平行地指向填注物5时，通过各个发射/接收天线31、33、35中的每一个分别得到在各个发射/接收天线31、33、35的部位上的当前的物位。在其它实施例中，测量部位(在这些测量部位上可以在多点测量的范围内测量出物位)通过画出的信号路径来获得，所述信号路径分别从发射天线13、39、41中的一个引导至接收天线15、17、37中的一个。在此，优选地选择天线装置，例如，图2的装置11b，在这些装置中多个接收天线15、17在空间上彼此相邻地布置成一组，并且在空间上在该组外布置有发射天线13，或选择例如装置IlcUlle的天线装置，在这些装置中多个发射天线39、41 在空间上彼此相邻地布置成一组，并且在该组外布置有接收天线31。各个天线优选地以如下方式依赖于这些天线位置地彼此取向，即，使各个信号路径上的信号获取量最大化。为了实施开头所述的多波瓣测量，优选地选择如图1所示的天线装置Ila那样的天线装置，在该天线装置中多个接收天线15、17在空间上围绕着一个唯一的发射天线13。为此，定位在天线装置1 Ia中心的发射天线13优选地直接指向容器中的填注物5，并且接收天线15、17分别具有相对于发射天线13的取向倾斜的取向，该取向能以如下方式选择，即， 使由接收天线15、17的取向所预定的、由各个接收天线15、17所遮盖的接收区域至少部分地覆盖发射天线13的发射区域，并且使各个接收天线15、17的接收区域部分地重叠。
类似地当然也可以使用关于信号路径与此相反的图4中所示的天线装置lie，在该天线装置中，定位于该天线装置Ild中心的接收天线37在空间上由多个发射天线39、41 所围绕。在此情况下，接收天线37优选地直接指向填注物5，并且发射天线39、41分别具有相对于接收天线37的取向倾斜的取向，该取向能以如下方式选择，即，使由发射天线39、41 的取向所预定的发射天线39、41的发射区域部分地重叠并且至少部分地位于接收天线37
的接收区域中。
附图标记列表
1物位测量设备
3容器
5填注物
7测量设备电子装置
9微波发生器
11天线装置
13发射天线
15接收天线
17接收天线
19微波波导
21机构
23信号处理器
25发射/接收分隔器
27发射导线
29接收导线
31接收天线
33发射天线
35发射天线
37接收天线
39发射天线
41发射天线
权利要求
1.利用微波根据渡越时间原理工作的物位测量设备(1)，用于测量处于容器中的填注物的物位，所述物位测量设备具有-测量设备电子装置(7)，其带有微波发生器(9)，该微波发生器用于连续地产生具有不同的使用频率(Hf1)的微波信号(&、&、&)，以及-连接在测量设备电子装置上的频率选择性的无源的天线装置(lla、llb、llc、lld、 lie),-所述天线装置具有多个天线，所述天线用于相继地在容器(3)中发射不同的所述微波信号(SM、Sn、&)，并且用于接收所述微波信号的反射回到所述天线装置(lla、llb、llc、 lid、lie)的回波信号(Em, En, El),-所述天线装置具有多个频率选择元件(FM、!VFJ，尤其是带通滤波器，这些频率选择元件分别用于令所述不同的使用频率(乙、4、4)中的一个使用频率通过，一在所述天线装置中，通过所述天线和所述频率选择元件(Fm、!VFJ为不同的微波信号(SM、SN、&)中的每一个和该微波信号的回波信号 m、&、EJ预定唯一分配的信号路径， 通过所述信号路径将微波信号发射到容器(3)中，并且接收所述微波信号反射回到天线装置(&、&、SJ的所述回波信号 m、&、EJ并将该回波信号导入到测量设备电子装置(7)， 以及-设置在测量设备电子装置(7)中的机构(21)，所述机构将相继输入的所述回波信号 (Em, En)分配给所属的所述信号路径。
2.根据权利要求1所述的物位测量设备，其中，-所述天线中的一个是发射天线(13)，其用于将不同的微波信号(、、Sn)发射到容器 (3)中，-其余天线是接收天线(15、17)，用于接收不同微波信号(、、、)的通过在容器(3)中的反射而反射回到天线装置(IlaUlb)的回波信号ΦΜ、&)，-在所述天线装置(IlaUlb)中，每个接收天线(15、17)串联有用于令不同的所述使用频率(fm、fn)中的一个使用频率通过的频率选择元件(FM、FN)，尤其是带通滤波器，所述频率选择元件用于从由各个接收天线(15、17)所接收的接收信号中过滤出具有这个使用频率 (fm、fn)的回波信号(Em、&)，并且-所述机构将由天线装置(IlaUlb)连续地传输给测量设备电子装置(7)的回波信号ΦΜ、&)分配给接收所述回波信号的接收天线(15、17)。
3.根据权利要求1所述的物位测量设备，其中，-所述天线中的一个是接收天线(37)，其用于接收不同微波信号(、、、)的通过在容器 (3)中的反射而反射回到天线装置(IldUle)的回波信号(Em, En),-其余天线是发射天线(39、41)，其用于分别将不同的微波信号(、、、)中的一个发射到容器(3)中，-在所述天线装置(llcUlle)中，每个发射天线(39、41)串联有用于令不同的所述使用频率(fm、fn)中的一个使用频率通过的频率选择元件(FM、FN)，尤其是带通滤波器，所述频率选择元件用于从由微波发生器(9)产生的微波信号(、、、)中过滤出那些在测量操作中通过各个发射天线(39、41)发射的微波信号，并且-所述机构将连续地由天线装置(llcUlle)传输给测量设备电子装置(7)的回波信号ΦΜ、&)分配给各个发射所属的微波信号(、、SN)的发射天线(39、41)。
4.根据权利要求1所述的物位测量设备，其中，-所述天线是发射/接收天线(31、33、35)，其用于将不同的微波信号(、、SN、Sl)发射到容器(3)中并且接收微波信号通过在容器(3)中的反射而反射回到天线装置(Ilc)的回波信号(Em、En、El)，-在所述天线装置(Ilc)中，每个发射/接收天线(31、33、35)分配有用于令不同的所述使用频率(fm、fn、fx)中的一个使用频率通过的频率选择元件(Fm、Fn, FJ，尤其是带通滤波器，所述频率选择元件用于从由微波发生器(9)产生并导入到天线装置(Ilc)的微波信号(&、&、SJ中过滤出那些通过这些发射/接收天线(31、33、3幻发射的微波信号并将所述微波信号导入到发射/接收天线(31、33、3幻，并且所述频率选择元件用于从由所述发射 /接收天线(31、33、35)接收的接收信号中过滤出所属的具有这个使用频率(fm、fn、fx)的回波信号ΦΜ、&、&)，并且-所述机构将由天线装置(Ilc)连续地传输给测量设备电子装置(7)的回波信号 (Em, En, El)分配给所述发射/接收天线(31、33、35)，通过所述发射/接收天线发射所属的微波信号(&、&、&)并且接收所述微波信号的回波信号(Em、K、El)。
5.根据权利要求1所述的物位测量设备，其中，所述测量设备电子装置(7)仅通过唯一的波导(19)与天线装置(IlaUlbUlc)连接，-通过所述波导，不同的微波信号(、、SN、Sl)由测量设备电子装置(7)传输给天线装置(lla、llc、lld)并且回波信号 m、&、El)由天线装置(lla、llc、lld)传输给测量设备电子装置(7)，并且-所述波导通过设置在天线装置(lla、llc、lld)中的发射/接收天线0 连接到所有发射天线(13、31、33、35、49、41)上，并且连接到所有接收天线(15、17、31、33、35、37)上。
6.根据权利要求2或3所述的物位测量设备，其中，-测量设备电子装置(7)通过发射波导(XT)与天线装置(IlbUle)连接，通过所述发射波导将不同的微波信号(&、&、SJ供应给发射天线(13、39、41)，并且-测量设备电子装置(7)通过接收波导(XT)与天线装置(IlbUle)连接，通过所述接收波导将回波信号ΦΜ、&)由天线装置(IlbUle)传输给测量设备电子装置(7)。
7.根据权利要求2所述的物位测量设备，其中，-接收天线(15、17)在空间上彼此相邻地布置成一组，并且 -发射天线(13)在空间上布置在所述组之外。
8.根据权利要求3所述的物位测量设备，其中，-发射天线(39、41)在空间上彼此相邻地布置成一组，并且 -接收天线(37)在空间上布置在所述组之外。
9.根据权利要求2所述的物位测量设备，其中， -接收天线(15、17)在空间上围绕发射天线(13)， -发射天线(13)指向所述容器(3)中的填注物(5)，-接收天线(15、17)各自的取向相对于发射天线(13)的取向倾斜，并且 -各个接收天线(15、17)的通过接收天线(15、17)的取向而预定的由各个接收天线 (15、17)所遮盖的接收区域部分地重叠。
10.根据权利要求3所述的物位测量设备，其中， -发射天线(39、41)在空间上围绕接收天线(37)， -接收天线(37)指向容器(3)中的填注物(5)，-发射天线(39、41)各自的取向相对于接收天线(37)的取向倾斜，并且 _各个发射天线(39、41)的由发射天线(15、17)的取向而预定的发射区域至少部分位于接收天线(37)的接收区域中并且部分地重叠。
全文摘要
介绍了一种利用微波根据渡越时间原理进行工作的物位测量设备，该物位测量设备用于测量处于容器(3)中的填注物(5)的物位，该物位测量设备在多个不同的信号路径上将微波信号(SM、SN、SL)发射到容器(3)中，并且可以接收该微波信号所属的回波信号(EM、EN、EL)，并且可以将在不同的信号路径上得到的测量结果彼此分离地进行评估，该物位测量设备具有测量设备电子装置(7)、用于连续地产生具有不同的使用频率(fm、fn、fl)的微波信号(SM、SN、SL)的微波发生器(9)以及连接在该测量设备电子装置上的频率选择性的无源的天线装置(11a、11b、11c、11d、11e)，该天线装置具有多个天线，这些天线用于将不同的微波信号(SM、SN、SL)相继地发射到容器(3)中并且接收这些微波信号反射回到天线装置(11a、11b、11c、11d、11e)的回波信号(EM、EN、EL)，该天线装置具有多个用于让不同的使用频率(fm、fn、fl)中的一个通过的频率选择元件(FM、FN、FL)，尤其是带通滤波器，在该频率选择元件中通过天线和频率选择元件(EM、EN、EL)为不同的微波信号(SM、SN、SL)中的每一个和该微波信号的回波信号(EM、EN、EL)预定唯一分配的信号路径，通过该信号路径将微波信号发射到容器中，并接收该微波信号的反射回到天线装置(SM、SN、SL)的回波信号(EM、EN、EL)，并导入到测量设备电子装置(7)，并且该物位测量设备具有设置在该测量设备电子装置(7)中的机构(21)，该机构将相继输入的回波信号(EM、EN)分配给所属的信号路径。
文档编号G01F23/284GK102177420SQ200980140313
公开日2011年9月7日 申请日期2009年8月12日 优先权日2008年10月10日
发明者彼得·克勒费尔, 温弗里德·迈尔 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔两合公司