电子测量系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种测量系统，该系统具有用于接收电磁波的传感器以及用于引导电磁波的引导部。该引导部被构建为长的、优选金属的成型部（21），其在纵向上具有槽（26），设置该槽用于引导电磁波。
【专利说明】电子测量系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量系统，其具有用于接收电磁波的传感器以及用于引导电磁波的引导部。
【背景技术】
[0002]Gabor Vinci,Stefan Lindner, Francesco Barbon, Robert Weigel 和 AlexanderKoeplin 在“IEEE Microwave Magazine November/December2012Supplement” 的发表的“Promise of a Better Position”带来了一种距离测量系统,其中，电磁波由传感器发送至同样移动的反射器，在此反射且然后由传感器再次接收。通过发送和接收的波的物理量可以确定传感器与反射器的距离。电磁波的传输通过周围空气实现。
[0003]例如，在DElO 2010 026 020A1中已知一种测量装置，其中电磁波耦合进入中空导体且被其引导。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种具有传感器和引导部的改进的测量系统。
[0005]该目的通过根据权利要求1所述的测量系统实现。
[0006]根据本发明的测量系统具有用于接收电磁波的传感器以及用于引导电磁波的引导部。该引导部被构建为长的成型部，其纵向上具有槽，其被设置用于引导电磁波。
[0007]借助于连续铸造法以及若必要借助于锯切以简单的方式制造具有槽的成型部。在此，可以在不增加成本的情况下实现高精确性，特别是槽宽度的高精确性。
[0008]在本发明的一个扩展方案中，槽由两个相对的板形成，其中这两个板优选大致相互平行。优选地，由板形成的表面具有拱形结构或斜面，和/或槽可方便地由膜覆盖。
[0009]在本发明的一个设计方案中，成型部具有纵向延伸的中空导体，槽属于该中空导体。优选地，中空导体在截面中具有基本上矩形的面，其中，槽包括在空间限定中空导体的面中。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]在下文对附图中示出的本发明的实施例的描述中，给出本发明的其他特征、应用可能性和优点。其中，所有描述的或呈现的特征自身或任意组合地形成本发明的内容，独立于其在权利要求中的概述或其重新提及，以及独立于其在说明书或附图中的表达或图示。
[0011]图1示出具有引导部的根据本发明的测量系统的实施例的示意性框图；
[0012]图2a示出通过图1所示的测量系统的根据本发明的引导部的第一实施例的示意性截面；
[0013]图2b、2c示出不带有以及带有反射器的图2a所示的引导部的示意性透视图；
[0014]图3a示出通过图1所示的测量系统的根据本发明的引导部的第二实施例的示意性截面；[0015]图3b示出带有反射器的图3a所示的引导部的示意性透视图；
[0016]图3c示出图3a所示的第二实施例的替选方案；
[0017]图4示出通过图1所示的测量系统的根据本发明的引导部的第三实施例的示意性截面；以及
[0018]图5a、5b示出图1所示的测量系统的引导部的另一实施例的示意性截面。
【具体实施方式】
[0019]在图1中示出测量系统10，其具有传感器11、引导部12以及反射器13。
[0020]传感器11可以是各种电路，其适用于在发射器15的帮助下产生具有预定参数的第一电磁波16，且在至反射器13的方向上发送，以及在接收器17的帮助下接收反射器13的第二电磁波18，且确定其特性。利用未详细描述的部件，例如借助于数字计算设备，传感器11可进一步通过这两的波的已知参数和确定的特性而确定至少一个可预定的目标值，该目标值可以例如是所发送波16与所接受波18的相差。在该目标值的基础上，可以例如确定传感器11与反射器13的距离。
[0021]例如，传感器11可通过可比较或类似的方式根据所谓的六门(Sechs-Tor)技术构建，如在上述公开文献中所描述的。然而在表达上注意，传感器11非强制地基于六门技术，而也可构建成任何其他类型的。
[0022]引导部12用于引导所发出的第一波16，且引导反射的第二波18。引导部12可由金属、玻璃、塑料、陶瓷或其他材料构成，其适用于引导电磁波。该传导部12具有纵向，在纵向上所述两个波16，18在相反的方向上传播。在下文中根据图2至4进一步描述该引导部12。
[0023]若必要，可在传感器11与引导部12之间设置耦合部，其适用于将电磁波从传感器11稱合入引导部12或退奉禹。
[0024]反射器13这样的被布置或属于引导部12，S卩，所发出的第一波16出现在反射器13上，且被反射器以第二波18的形式反射。该反射器13可由金属、玻璃、塑料、陶瓷或其他材料构成，其适用于反射电磁波。该反射器13根据剪头19在引导部12的纵向上移位。
[0025]注意，反射器13部不必强制作为部件存在，而是第一波16也可通过其他方式被反射。在此示例性地说明图4。
[0026]至少引导部13以及若必须则反射器13可位于空气或任何其他介质中，例如位于油中。
[0027]在测量系统10工作时，第一波16由传感器13发出，且由引导部12引导至反射器
13。由反射器13反射的第二波18由引导部12引导至传感器且在此被接收。若所述的，可通过所发出的第一波16的参数以及所接收的第二波18的特性确定反射器13与传感器11的距离。
[0028]在图2a，图2b，图2c中示出引导部12的第一实施例，其为的长的金属成型部21，具有预定的长度和不变的截面。成型部21例如可通过连续铸造法以及若必要借助于锯切由铝制成。当然，应注意，不强制要求，成型部21具有不变的截面，而范围内的偏差也是可以的。
[0029]成型部21具有大致U形的截面，带有两个边部(22)和连接部23。这两个边部22大致相互平行，且连接部大致垂直于其地布置。这两个边部具有相互间的距离，且分别具有长度I。这两个边部22和连接部23包围(在截面中看的)大致矩形的第一面24，其(从空间上看)形成第一中空导体24’，该中空导体在成型部21的纵向上延伸。在这两个边部22之间大致在中间，在连接部23中有第二面25，其(在截面中看)被构建成大致矩形的，且(从空间上看)形成第二中空导体25’，该第二中空导体在成型部21的纵向上延伸。第二面具有宽度b以及高度h。第一和第二面24，25的矩形大致相互平行。在两个边部22之间大致在中间有槽24，其具有槽宽度S，(在截面中看)第一面24和第二面25通过该槽相互连接。槽26由两个相对的板27形成，其大致相互平行。这两个板27基本上同样地被构建，且具有厚度d。这两个板27之间的距离对应于槽26的槽宽度S。
[0030]成型部21的槽26用于引导第一和第二波16，18。在此，波16，18基本上在槽26 “中”或在形成槽26的两个板27之间传播。这如下所述地产生，即，波16，18特别在高频情况下由于集肤效应基本上仅少量地进入金属成型部21的表面中。波16，18可由此在成型部21的纵向上沿着槽26传播。成型部21的槽由此为用于波16，18的波导。
[0031]槽宽度s的尺寸以及若需要则形成槽26的两个板27的厚度d的尺寸影响波16，18沿着槽26的传播。特别地，只要槽宽度s取决于波16，18在成型部21中所期望的传播特性。
[0032]此外，距离a、长度1、宽度b、高度h、厚度d和槽宽度s的尺寸也取决于所使用的波16，18的频率。
[0033]现在，成型部21的前述尺寸可这样被选择，即，在槽26中尽可能仅形成波16，18的第一模式，且在由第一和第二面24，25形成的第一和第二中空导体24’，25’尽可能不形成波16，18的高阶模式。
[0034]传感器11例如是雷达传感器，由此，所产生的电磁波的频率在例如大致24GHz的频率范围中，因此距离a可以例如大致为20mm，长度I例如大致为10mm，宽度b和高度h例如大致为5mm，厚度d例如大致为1mm，且槽宽度s例如大致为0.5mm。
[0035]应注意，成型部21不必强制地由金属构成。也可足够的是，基本上仅形成槽26的两个板27以及若需要则(空间上)限制第二中空导体25’面形成为金属的，或具有金属表面。
[0036]根据图2c，反射器13形成为大致方形的。在此，反射器13的宽度和高度基本上对应于成型部21的两个边部22的距离a和长度I。在此，反射器13和成型部21的上述尺寸这样地相互匹配，即，反射器13可在成型部21在纵向上移动。对于成型部21的上述示例尺寸，反射器13的尺寸例如可比成型部21的相应尺寸小大致0.1mm,使得在成型部21和反射器13之间分别存在空隙。
[0037]在成型部21的纵向上，反射器13具有深度t。该深度t影响第一波16的反射，且由此影响第二波18的产生。深度t由此取决于第二波18的所期望的传播特性。此外，深度他取决于成型部21的槽宽度S。
[0038]反射器13可完全由金属制成，例如由铝制成。然而也可能的是，反射器13的一个或多个表面设置有金属层。
[0039]在本实施例中，反射器13未在成型部21的槽26的区域中延伸。反射器13面对槽26的表面因此基本上是平的。这在图2a上示出。[0040]如所述的，第一波16在槽26中或沿着槽26从传感器11在至反射器13的方向上传播。在反射器13的区域中，第一波16如下地被反射器13影响，使得其部分地被反射，且使得其部分地在槽26中进一步移动。因此一方面出现反射的第二波18，其在槽26中在至传感器11的反方向上传播；以及出现第三波，其在反射器13上经过，在槽26中在至成型部21的远端的方向上进一步移动。
[0041]此外，第一波16在第二波18和第三波中的分配在此所所述地取决于反射器13的深度t且若需要取决于成型部21的槽宽度S。此外，在分配取决于下述空隙，该空隙沿着成型部12与反射器13之间的槽26存在。
[0042]若需要，后围部(Abschlussteil)可以存在于成型部21面对传感器11的远端上，其适用于尽可能无反射地吸收或以其他方式影响前述的第三波，例如使得第三波转向。
[0043]替选地，反射器13可以部分地或全部地延伸进入成型部21的槽26中。在该情况下，第一波16基本上可以完全被反射，使得不需要后围部。
[0044]在图2c的实施例中，椭圆形凹部29包含在反射面13背向槽26的表面中。销(Stift)等可啮合入凹部29中，反射器13可通过该销在成型部21的纵向上移位。由于凹槽29的椭圆形凹部29，该销在此不必精确地在纵向上移位。而是可以具有垂直于纵向的间隙(Spiel)。
[0045]所使用测量系统10测量距离，则反射器13可以通过上述的销与待测量的部件连接。由测量系统10获取的测量段对应于成型部21的长度。
[0046]在图3a，3b中示出引导部12的第二实施例。在此涉及金属的成型部31，其具有可预定的长度和不变的截面。成型部例如可借助于连续铸造法以及若必要借助于锯切由铝制成。
[0047]图3a、3b中的成型部31很多成都地对应于图2a、2b、2c的成型部21。与成型部21的不同之处在于，成型部31不具有边部22，且因此(在截面中看)构建成非U形的，而构建成矩形的，其中，该成型部31的矩形基本上对应于成型部21的连接部23。
[0048]因此，对于图3a、3b的成型部31，参考对图2a、2b、2c的成型部21的描述。同样应注意，在图3a、3b中使用如图2a、2b、2c中的附图标记。
[0049]对于图3a、3b的成型部31，与图2a、2b、2c的成型部21的不同之处在于，在成型部31之外基本上没有波16、18高阶的模式，即，特别(在图3a中)在槽26之上。
[0050]在图3c中示出引导部33，其相比于图3a的成型部21具有替选的且额外的特征。
[0051]因此，成型部33的由板27形成的表面34设置有拱形结构35。该拱形结构35垂直于成型部33的纵向延伸。在图3c中未按比例地示出该拱形结构35，且特别也可构建成平的。
[0052]在拱形结构35的帮助下也实现，诸如水滴的液体不停留在成型部33的表面34上，而是尽可能地从其上排出。
[0053]代替拱形结构35，也可存在一个或多个斜面等，在其帮助下可通过相应的方式实现液体的上述流走。
[0054]槽26可以通过合适的盖而被封闭。
[0055]例如，膜36被置于成型部33的表面34上。膜36在成型部33的纵向上延伸。该膜36至少在槽26的区域中垂直于该纵向，且完全覆盖该槽。然而，该膜36不必须覆盖整个表面34。该膜36可以例如粘贴在成型部33上。
[0056]特别地，膜36被构建成非常薄的。只要在图3c中的视图不是按比例的。该膜36由具有介电常数的材料制成，其被选择成膜36对测量系统10的影响是尽可能小的。此外，膜36被这样的构建，即，其是尽可能不分散的。
[0057]槽26可借助于膜36封闭，且由此在杂质或液体等进入前而被保护。若需要，由面25形成的中空导体25’借助于膜36完全向外地被密封。
[0058]代替膜36，也可以存在其他材料，在其的帮助下可实现杂质的进入或可实现完全密封中空导体25’。例如，整个成型部31可被热缩管包围，或者中空导体25’可通过填充材料浇注。这些介质可这样被设计，即，其具有表面的低湿润性(所谓的荷叶效应)。
[0059]对于所有描述的实施例，拱形结构35和/或薄膜36可以单独地或一体地存在。
[0060]若存在拱形结构35和/或薄膜36，则要求反射器13以相应的方式匹配其面对拱形结构35和/或薄膜36的面。
[0061]在图4中示出引导部12的第三实施例。在此涉及金属的成型部41，其具有可预定的长度和不变的截面。例如，成型部可通过连续铸造法以及若必要借助于锯切以铝制造。
[0062]图4的成型部41很大程度地对应于图2a、2b、2c的成型部21。对于成型部41，与成型部21的不同之处在于，两个边部22通过桥部42相互连接。
[0063]因此，对于图4的成型部41，参考对图2a、2b、2c的成型部21的描述。同样应注意，在图4中使用如图2a、2b、2c中的附图标记。
[0064]在图4所示的第三实施例中，反射器13被置于第一中空导体24’(在截面中看:第一面24)中或第二中空导体25’(在截面中看:第二面25)中。在反射器13上可布置杆(Stange)等，其同样被置于各中空导体24’、25’中。该杆的长度在此这样地被设置，即，其通过成型部41的相对传感器11的远端而突出，且可与待测量的部件连接。
[0065]替选地，图4的第三实施例可被使用作为液面高度测量系统。在该情况下，成型部41设置成大致垂直的，且在成型部的两个中空导体24’、25’中包含液体，应测量其液面高度。成型部41的相对传感器11的远端位于液体表面之下，且传感器11位于液体表面之上。反射器13，如对其至此所述的，是不存在的。代替地，液体的表面作为反射器。第一波16在液体表面上部分地反射，且部分地透过，如结合图2c描述的。
[0066]应注意，对于其他所述的实施例，以上描述的液面高度测量可通过对应的方式使用。
[0067]在图5a和5b中，示出引导部12的其他实施例。在此涉及成型部51，52，其类似于图3a，3b，3c的成型部31。特别地，对于成型部51，52，分别以相应的方式有由面25形成的中空导体25’和槽26，对于成型部31就是这种情况。只要注意针对图3a，3b，3c的描述。
[0068]额外地，对于成型部51，52，有由面53形成的参考中空导体53’，其在图5a中例如被布置成与中空导体25’错位，且在图5b中例如被布置在中空导体25’之下。清楚地，该参考中空导体53’也可相对于中空导体25’以其他方式布置。
[0069]参考中空导体53’例如可具有矩形的截面，其尺寸可以大于或小于中空导体25’的尺寸。参考中空导体53’不具有槽。
[0070]在成型部51，52的相对传感器11的远端上有介质，从而反射参考波。
[0071]参考波可耦合且引导进入由面53形成的参考中空导体53’中，其特别对应于第一波16。该参考波不被反射器13所影响。该参考波在成型部51，52的远端上反射，且再次被引导至传感器11且在此被接收。
[0072]替选地，结合图2a，2b，2c已经提及的后围部这样构建也是可能的，即，同样已经提及的第三波从中空导体25’被导入中空导体53’中。被导入的第三波在参考中空导体53’中被引导回传感器11且在此被接收。
[0073]在参考波的帮助下可执行参考测量，在其帮助下可以实施对例如成型部51，52的取决于温度的长度变化和/或其他变化的补偿。
[0074]清楚地，前述参考中空导体53’和由此可实现的参考测量对于所有描述的实施例是可使用的。
[0075]对于图2至4的实施例，用于执行参考测量的另一可能性在于，在成型部21，31，41的远端上布置另一传感器。该传感器可以一方面仅用于接收第三波，其中，该第三波用作为参考波。
[0076]另一方面，该另一传感器也可额外用于发送波，使得结果出现两个测量系统，其基于成型部21，31，41的不同端部在不同的方向上工作。因此，在该情况下，存在两个相互相反的波。优选地，这两个测量系统可以交替运行，使得可在成型部21，31，41内执行在反射器13的距离或位置方面的差分计算。
[0077]在具有两个传感器的情况下，不要求如图5a，5b中的参考中空导体。
[0078]应注意，对于所述的实施例，不必须强制地由传感器11产生第一波。代替地，独立于传感器11地产生第一波16是可能的，且以任意的方式耦合入成型部21，31，41的槽26。相应地适用于前述其他传感器。
[0079]此外应注意，对于所述的实施例可以不仅有波16，18，而是可以有具有不同频率的多个波，且以相应的方式在槽26中被引导。特别地，这在明确确定传感器11与反射器13之间的距离方面可以是要求的。
【权利要求】
1.一种测量系统(10)，其具有用于接收电磁波(18)的传感器(21)以及用于引导电磁波(18)的引导部(12)，其特征在于，该引导部(12)被构建为长的成型部(21，31，41)，其在纵向上具有槽(26 )，该槽设置用于引导电磁波(18 )。
2.根据权利要求1所述的测量系统(10)，其中，所述槽(26)由两个相对的板(27)形成。
3.根据权利要求2所述的测量系统(10)，其中，所述两个板(27)大致相互平行。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的测量系统(10)，其中，所述两个板(27)的距离确定槽(26)的槽宽度(S)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的测量系统(10)，其中，由所述两个板(27)形成的表面(34 )具有拱形结构(35 )或斜面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统(10)，其中，所述槽(26)被覆盖，特别被膜(36)覆盖。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统(10)，其中，成型部(21，31，41)具有纵向延伸的中空导体(25’),槽(26)属于该中空导体。
8.根据权利要求7所述的测量系统(10)，其中，所述中空导体(25’)在横截面中具有基本上矩形的面(25)，且其中，槽(26)包括在空间限定中空导体(25’)的面中。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的测量系统(10)，其中，所述槽(26)大致在中间对准中空导体(25’)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的测量系统(10)，其中，所述成型部(21，31，41)具有大致矩形的截面。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的测量系统(10)，其中，成型部(21，41)具有在纵向上延伸的另一中空导体(24’)，槽(26)属于该导体。
12.根据权利要求11所述的测量系统(10)，其中，中空导体(24 ’，25 ’)通过槽(26 )相互连接。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的测量系统(10)，其中，所述成型部(21，41)具有带有两个边部(22)的大致U形的截面。
14.根据权利要求13所述的测量系统(10)，其中，所述成型部(41)具有桥部(41)，两个边部(22)通过该桥部相互连接。
15.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统(10)，其中，设置反射器(13)，其反射器属于成型部(21，31，41)的槽(26)且可在成型部(21，31，41)的纵向上移位。
16.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统(10)，其中，成型部(21，31，41)以及优选反射器(13)由金属构成，特别由铝构成。
17.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统(10)，其中，设置用于产生电磁波的传感器(11)，且其中，由传感器接收的电磁波(18)通过反射所产生的电磁波(16)而形成。
18.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统(10)，其中，设置用于接收电磁波的另一传感器，且其中，两个传感器属于成型部(21，31，41)的端部。
【文档编号】G01S13/08GK103994738SQ201410046723
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2013年2月20日
【发明者】恩斯特·哈尔德, 彼得·丁勒, 塞巴斯蒂安·曼, 斯特凡·林德纳, 弗朗西斯科·巴尔邦, 加博尔·芬奇, 亚历山大·克尔平 申请人:埃朗根-纽伦堡弗里德里希-亚力山大大学, 霍斯特塞德尔两合公司