包括集成的极限水平传感器的雷达填充水平测量装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种包括被设计成确定填充料(17)的填充水平(16)的雷达传感器单元(11)的雷达填充水平测量装置(10)，雷达传感器单元包括向填充料表面(15)发射测量信号(14)的雷达天线(13)。雷达填充水平测量装置(10)还包括极限水平传感器单元(12)。极限水平传感器单元(12)被设计成检测填充料表面(15)和雷达天线(13)之间的间隔何时下降至低于最小间隔(18)。本发明还涉及一种用于雷达填充水平测量装置(10)的雷达天线结构(50)，雷达天线结构包括：雷达天线喇叭(51)，其包括壳体(20)和/或罩(22)；以及极限水平传感器单元(12)。极限水平传感器单元(12)的至少一部分布置在壳体(20)或罩(22)上或者集成在壳体(20)或罩(22)中。
【专利说明】
包括集成的极限水平传感器的雷达填充水平测量装置
技术领域
[0001]本发明涉及通过填充水平测量装置对填充水平的测量。本发明尤其涉及雷达填充水平测量装置及其雷达天线结构。
【背景技术】
[0002]按照雷达原理操作的填充水平测量装置通常会提供明确的测量结果。这意味着通常可以以规定精度提供测量范围内的测量值。在较大距离的情况下，对测量值大于最大距离的情形或无法确定测量值的情形的预测是充分的。同样，在较短距离的情况下，即在靠近传感器的区域中，传感器可能无法提供最高水平或最大填充水平的可靠识别。特别地，在测量传感器的浸渍状态下，目前已知的雷达传感器通常无法提供明确信号。例如，信号可对应于非常远距离的目标，或者接收的信号可类似于吸收剂内的测量信号。
[0003]在目前已知的传感器中，通常使用历史存档功能，以跟踪或识别目标或回波。然而，由于在第一次开启传感器时就需要进行可靠识别，因此在模糊回波关系的情况下，不能使用这些功能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种改进的填充水平测量装置。
[0005]该目的由独立权利要求的主题实现。在从属权利要求和以下说明中可以发现作为示例提出的实施例。
[0006]根据本发明的一个方面，提出了雷达填充水平测量装置。所述雷达填充水平测量装置包括:雷达传感器单元，其具有向填充料表面发射测量信号的雷达天线。雷达填充水平测量装置还包括极限水平传感器单元。雷达传感器单元被设计成确定填充料的填充水平，并且极限水平传感器单元被设计成检测填充料与雷达天线之间的间隔何时下降至低于最小间隔。
[0007]还可以在雷达天线或雷达传感器被浸渍的情况下将该值设置成仅下降至低于极限值，于是，当雷达天线或雷达传感器被浸渍时，仅检测到填充料表面与雷达天线之间的间隔已下降至低于最小间隔。特别地，填充料表面与雷达天线之间待检测的最小间隔也可以为负值。可以将极限水平传感器单元设计成检测填充料表面与雷达传感器(其可以包括雷达天线)之间的间隔合适下降至低于最小间隔。
[0008]因此，在靠近测量传感器(S卩，雷达传感器单元)的区域中同样能够检测填充水平。特别地，当填充料表面和雷达天线之间到达最小距离时，能够检测过高的填充水平或水平。雷达传感器单元可以被设计成向填充料表面发射测量信号，所述测量信号在填充料表面处被反射，并返回至雷达传感器单元。因此，可以根据例如传输时间测量来确定填充水平。如果填充水平增加至超过规定极限值，将造成填充料表面与雷达天线之间的间隔低于最小间隔，极限水平传感器单元可以检测到这种情况，这时可以输出警报信号或警报通知。
[0009]例如，这种极限水平传感器单元可以为极限水平开关，该极限水平开关安装在雷达传感器单元的区域中。换言之，在靠近雷达传感器单元的区域中设置有额外的极限水平开关(即，极限水平传感器单元)，以便提供填充水平或水平的可靠识别，例如，该极限水平开关可以被调节成识别浸渍，并接着输出容器的满状态的警报或通知。
[0010]当填充水平升高时，水平也增加，S卩，雷达传感器单元与填充料表面之间的间隔减少。雷达传感器单元被设计成连续地测量填充料(例如，位于容器内部的物料)的填充水平。如果现在到达规定的最大填充水平，则填充料表面与雷达天线之间的间隔下降至低于最小间隔，或者雷达传感器单元被浸渍，这可以通过极限水平传感器单元或极限水平开关进行检测，并接着输出警报信号。这是特别有利的，原因在于由于当填充料表面与雷达传感器之间的间隔下降至低于最小间隔时，由雷达传感器单元确定的测量结果的准确度可能下降。因此，例如，通过评估单元可以迅速地输出警报。
[0011]应当理解，即使当填充料表面还未到达雷达天线，极限水平传感器单元也能够检测到填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔。然而，当雷达天线或雷达传感器单元已经被填充料浸渍时，极限水平传感器单元也能够仅检测填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔。在任何情况下，可以保证由雷达传感器单元确定的测量值处于小范围内，即，当填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔时，测量值不再用于可能的后续评估。相反，极限水平传感器单元可以提供关于填充水平过高的警报，并可以进一步指示:因为填充水平过高，由雷达传感器单元测量的填充水平测量值不再足够准确。
[0012]例如，雷达传感器单元的雷达天线可以被设计成喇叭天线、平面天线、抛物面天线、透镜天线、阵列天线或任何其他类型天线。
[0013]根据本发明的实施例，雷达填充水平测量装置还包括壳体，在壳体中布置有雷达天线。在这种情况下，极限水平传感器单元布置在壳体上或壳体中。
[0014]这意味着壳体可以容纳雷达天线和极限水平传感器单元二者。雷达天线也能够固定在壳体中，并且极限水平传感器单元能够在壳体外侧固定至壳体。因此，极限水平传感器单元可以容纳在与雷达天线或传感器电子器件相同的壳体中。然而，极限水平传感器单元或极限水平传感器单元的至少一部分也可以安装至天线或天线罩中。换言之，雷达填充水平测量装置包括集成的极限水平传感器。
[0015]在将极限水平传感器单元安装至壳体的外侧的情况下，可以实现填充料与极限水平传感器单元之间的直接接触，这在使用导电方法进行测量时尤其有利。然而，在电容方法的情况下，电极被移动至壳体内部，优点在于电极无需与填充料接触。参照附图的说明对其进行更详细说明。
[0016]根据本发明的另一个实施例，极限水平传感器单元被设计成基于电磁信号检测填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔。
[0017]例如，这可以为电磁信号，诸如同样由雷达传感器单元发射，以确定填充料的填充水平的电磁信号。例如，可以通过时域反射计(TDR)获取极限水平。在这种情况下，可以基于电磁信号的传输时间测量来确定填充水平。
[0018]根据本发明的另一个实施例，极限水平传感器单元为安装至壳体的振动传感器。
[0019]例如，这种类型的振动传感器包括音叉。在这种情况下，振动传感器(S卩，音叉)需要与填充料直接接触，以便能够检测物料。例如，振动传感器的音叉或杆伸入到填充料(例如，液体)中，以便检测填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔。有利的是，包括音叉或杆的振动传感器布置在壳体外侧，而雷达天线或雷达传感器单元布置在壳体内部。在这种情况下，极限水平传感器单元从壳体伸出，使得振动传感器能够检测浸渍状态。例如，基于波的固有共振的衰减或位移对由振动传感器获取的测量值进行评估。
[0020]因此，振动传感器可以包括组合在雷达传感器单元或雷达天线的壳体中的杆或音叉。音叉或杆可以水平地或垂直地定向。换言之，杆或音叉可以朝向填充料表面定向，即垂直定向。然而，杆或音叉也可以被定向成大体平行或平行于填充料表面，即，水平定向。可以使用范围广泛的方法来激励振动传感器，即，音叉或杆。
[0021]根据本发明的实施例，极限水平传感器单元被设计成基于导电测量来检测填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔。
[0022]例如，可以使用保护电极来进行极限水平的导电测量，以降低对积垢、凝结物或污垢的敏感性。当使用导电测量来获取极限水平时，即，当使用导电测量来检测填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔时，至少两个电极可以布置在内部放置有雷达天线的壳体上。电极可以设置在壳体的外侧上，使得电极与填充料直接接触。
[0023]根据本发明的另一个实施例，至少两个电极安装至雷达填充水平测量装置的壳体，以用于导电测量。
[0024]在这种情况下，用于导电测量的至少两个电极安装至壳体的外侧，使得可以确保与填充料的直接接触。另外，至少两个电极可以为平面形或棒状。有利的是，这种导电测量方法测量原理简单，从而能够迅速地检测填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔，使得能够检测关于内部放置有填充料的容器的满状态或满溢状态的警报。
[0025]根据本发明的另一个实施例，极限水平传感器单元被设计成基于电容测量来检测距填充料表面的间隔已经下降至低于最小间隔。
[0026]在电容测量的情况下，可以使用保护电极以降低对积垢、凝结物或污垢的敏感性。在电容测量方法的情况下，出于填充水平测量或检测的目的，使用填充料的不同介电常数或电导率来检测极限水平已经被超出，g卩，填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔。因此，在电容测量的情况下，一旦填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔，极限水平传感器单元就可以识别出电容量的变化。
[0027]根据本发明的另一个实施例，电极安装在雷达填充水平测量装置的壳体中，以用于电容测量。
[0028]这意味着，电极以及雷达天线自身可以固定在壳体内部。此外，雷达传感器单元和/或极限水平传感器单元的电子单元可以设置在壳体中。电极在壳体中的布置具有多种可能性，将在附图的说明中更详细地进行说明。
[0029]根据本发明的另一个实施例，用于电容测量的电极在壳体中以环形方式布置雷达传感器单元的周围。
[0030]例如，以环形方式布置的电容电极可以以保护电极的形式布置在雷达传感器单元的雷达天线的周围。例如，雷达天线为朝向填充料表面定向的喇叭天线。然后，电极可以在喇叭天线的端部区域中以环形方式布置在喇叭天线的周围。这种布置的优点在于节约空间，并且壳体可以相应地较小。
[0031]根据本发明的另一个实施例，雷达天线包括壳体，在壳体中集成有用于电容测量的电极。
[0032]例如，电容电极集成在喇叭天线的罩或天线罩中。因此，壳体可以以节省空间的方式进行设计，例如，被设计成使得雷达传感器单元同时也容纳极限水平传感器单元或极限水平传感器单元的至少一部分。
[0033]根据本发明的另一个实施例，用于电容测量的电极以金属嵌入件的形式注塑成型在雷达天线的罩中。
[0034]特别地，电极可以作为塑性材料中的金属嵌入件注塑成型在壳体中或天线罩上。这意味着，天线罩可以作为MID(molded interconnect device:模塑互连器件)与金属嵌入件(即，电极)一起制造。随后电极也能够在塑性材料上进行金属化。特别地，已知的LDS(laser direct structuring:激光直接成型)方法适于金属化成型处理。这意味着通过进行金属化电极可以按照特定布置将电极引入至罩中。
[0035]根据另一个实施例，用于电容测量的电极具有带状结构，并且相对于雷达传感器单元进行布置，使得由雷达传感器单元发射的信号的电场以垂直于带状结构电极的方式布置或定向。
[0036]为此目的，例如，带状结构的电容电极可以直接安装在雷达天线的前侧，S卩，连接于雷达天线与填充料表面之间。例如，电容性电极安装至雷达天线的罩，罩同时也可以是内部放置有雷达天线的壳体的一部分。
[0037]在这种情况下，带状结构可以布置成相对于由雷达传感器单元发射的信号(特别地微波信号)的电场成90°度，从而电极的带状结构对所述信号来说是可透过的或不可见的。
[0038]根据本发明的另一个实施例，极限水平传感器单元的至少一部分布置在雷达传感器单元与填充料之间。
[0039]这在用于电容测量的电极集成在雷达天线的罩中时的情况下尤其如此。因此，电极无需布置在雷达传感器单元的雷达天线周围，或者电极可以设置在壳体上的其他位置处，从而壳体可以以节省空间的方式设计。
[0040]根据本发明的另一个实施例，极限水平传感器单元被设计成极化由雷达传感器单元发射的信号。
[0041]这可以通过以下方法实现:电容性电极(S卩，用于电容测量的电极)以带状结构布置在雷达天线与填充料表面之间。例如，仅特定极化方向的信号，特别地微波信号，能够穿过电极的带状结构。因此，带状结构对尤其该极化方向的信号来说是可透过的或不可见的。此外，例如，在这种情况下平行地布置的电极的带状结构充当极化滤波器，这意味着可以进一步改善雷达天线的性能。因此，针对由雷达传感器单元执行的填充水平测量，极限水平传感器单元的几何布置可以带来额外的优点。
[0042]根据本发明的另一个实施例，极限水平传感器单元至少部分地布置在从壳体伸出的延长部上。
[0043]特别地，用于电容测量的电极可以布置在延长部中。因此，电极也可以布置在壳体内部，且因而可以防止电极与填充料之间的接触。当从截面观察时，延长部可以为大致三角形。在这种情况下，可以将指向填充料的三角形顶点钝化。相应地，例如，延长部可以以截圆锥或截棱锥形式作为三维体设置在壳体上。延长部可以沿填充料表面的方向变细。延长部可以以突出部形式从壳体伸出。在这种情况下，电极可以布置成使得至少当雷达传感器单元未被浸渍时，其相对于雷达传感器单元更接近填充料表面。不同形式的三个以上电极可以设置在延长部中，其中两个以上电极安装至延长部的锥形部，且另一个电极水平地安装至延长部的基部或从壳体伸出的延长部的钝化尖端。然而，也能够仅将两个电极设置在延长部中，这两个电极形式不同，并且可以安装在延长部中。此外，电极可以嵌入成型或一体成型在延长部中。这里，即使当填充水平未到达雷达天线的罩时，也能够检测到填充料表面与雷达天线之间的间隔已经下降至低于最小间隔。
[0044]根据本发明的另一方面，详细说明了雷达填充水平测量装置的雷达天线结构。雷达天线结构包括雷达天线，该雷达天线包括壳体和/或罩。此外，雷达天线结构包括极限水平传感器单元，其中，极限水平传感器结构的至少一部分布置在壳体或罩上，或者集成在壳体或罩中。例如，雷达天线可以包括雷达天线喇叭。
[0045]例如，正如对电容测量或导电测量的情况所进行的说明，这意味着，极限水平传感器单元的电极布置在壳体或罩上。特别地，极限水平传感器单元的一部分可以设置成集成在壳体或罩中。这意味着电极可以集成或接合在壳体或罩中。应当理解，雷达天线喇叭的罩也可以是壳体的一部分和/或这两部分可以彼此转换。还应当理解，壳体和放置有填充料的容器可以是两个不同部件。特别地，壳体作为独立部件可以固定至容器的上部区域中。
【附图说明】
[0046]图1示出了根据本发明的实施例的包括雷达传感器单元和极限水平传感器单元的雷达填充水平测量装置。
[0047]图2示出了根据本发明的实施例的振动传感器形式的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的结构。
[0048]图3示出了根据本发明的另一个实施例的振动传感器形式的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的结构。
[0049]图4示出了根据本发明的另一个实施例的振动传感器形式的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的结构。
[0050]图5示出了根据本发明的实施例的用于执行时域反射的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的结构。
[0051]图6示出了根据本发明的实施例的用于导电测量的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的结构。
[0052]图7示出了根据本发明的另一个实施例的用于导电测量的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的结构。
[0053]图8示出了根据本发明的实施例的用于电容测量的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的电极的结构。
[0054]图9示出了根据本发明的另一个实施例的用于电容测量的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的电极的结构。
[0055]图10示出了根据本发明的另一个实施例的用于电容测量的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的电极的结构。
[0056]图11示出了根据本发明的另一个实施例的用于电容测量的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的电极的结构。
[0057]图12示出了根据本发明的实施例的在雷达传感器单元的罩中用于电容测量的极限水平传感器单元的电极的带状结构。
[0058]图13是根据本发明的实施例的用于电容测量的极限水平传感器单元的电极的带状结构的侧面截面图。
[0059]图14示出了根据本发明的实施例的雷达填充水平测量装置的雷达天线结构，该结构包括雷达天线喇叭和极限水平传感器单元的电极。
[0060]图15示出了根据本发明的另一个实施例的用于电容测量的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的电极的结构。
[0061]图16A示出了根据本发明的另一个实施例的用于电容测量的雷达传感器单元和极限水平传感器单元的电极的结构。
[0062 ]图16B为根据本发明的实施例的电极的细节图。
【具体实施方式】
[0063]附图为示意性的，且未按比例绘制。
[0064]在附图的以下说明中，在不同附图中使用相同参考标号以标示相同或相似的元件。然而，也可以使用不同参考标号表示相同或类似元件。
[0065]图1示出了用于连续地测量例如位于容器19中的填充料17的填充水平16的雷达填充水平测量装置10。在这种情况下，例如，雷达填充水平测量装置10布置在容器19的上部区域。填充料17设置在容器19中。雷达填充水平测量装置10包括雷达传感器单元11和极限水平传感器单元12。优选地，雷达传感器单元11布置在壳体20的内部。例如，极限水平传感器单元12可以布置在壳体20的内侧或外侧。在图1示出的情况下，极限水平传感器单元12固定在壳体20的外侧。
[0066]雷达传感器单元11被设计成向填充料17的填充料表面15发射信号14。在填充料表面15处，信号14反射回至雷达传感器单元11，例如，基于对传输时间的测量，能够确定雷达传感器单元11与填充料表面15之间的间隔。特别地，可以由此确定填充水平16。在图1示出的情况下，作为振动传感器的极限水平传感器单元12可以检测填充料表面15与雷达传感器单元11的雷达天线13之间的间隔何时下降至低于最小间隔18。应当理解，雷达传感器单元11的雷达天线13可以被设计成喇叭天线、平面天线、抛物面天线、透镜天线、阵列天线或任何其他类型天线。
[0067]例如，如果填充水平16增加使得填充料表面15朝向极限水平传感器12移动，一旦填充料17到达极限水平传感器12，则极限水平传感器12能够检测到填充料表面15与雷达天线13或雷达天线单元11之间的间隔下降至低于最小间隔18。在图1示出的情况下，例如，极限水平传感器单元12为包括音叉的振动传感器，一旦填充料17与极限水平传感器单元12的音叉接触，该音叉识别出间隔下降至低于最小间隔18。因此，可以迅速地检测到关于容器19的满溢或满状态的警报信号，该信号最终经由评估单元(此处未示出)发射至使用者。由于仅使用填充水平16的不精确测量值就可以检测到容器19中的填充料17的过高填充水平16的满溢状态，或者由于根本无法仅使用雷达传感器单元11来检测该满溢状态，因此这种结构尤其有利。
[0068]图2示出了壳体20内部的雷达传感器单元11以及壳体20上的极限水平传感器12的可能结构。在这种情况下，极限水平传感器12被构造成振动传感器21，一旦音叉23与填充料17(未示出)接触，音叉识别出振动的变化，从而能够识别满溢状态，即，识别出填充料表面15与雷达天线13之间的间隔已下降至低于最小间隔18。例如，雷达传感器单元11的雷达天线13被位于雷达天线13与填充料表面15(图2未示出)之间的罩22封闭，例如，雷达天线被设计成喇叭天线。在这种情况下，音叉垂直地布置在壳体20上，使得振动传感器21的音叉23指向填充料17的填充料表面15 ο在这种结构的情况下，能够在填充料表面15 (S卩，填充水平16)到达雷达天线13之前检测到填充料表面15与雷达天线13之间的间隔已下降至低于最小间隔18。特别是在填充水平16到达内部放置有雷达天线13的壳体20之前的情况下尤其如此，这表示可以在间隔已下降至低于最小间隔18之前检测雷达天线13或壳体20的浸渍。
[0069]图3示出了依然位于壳体20中的雷达天线13以及极限水平传感器12的另一个结构。在这种情况下，极限水平传感器12固定至壳体20，使得振动传感器21的音叉23水平地定向，因此音叉23也与填充料表面15(未示出)平行地定向。如果壳体20的至少一部分且因此振动传感器21或极限水平传感器12的音叉23与填充料17接触，则该结构可以检测填充料表面15与雷达天线13之间的间隔何时已下降至低于最小间隔18。
[0070]图4示出了壳体20中的雷达天线13和垂直地定向的极限水平传感器12的另一个结构。这表示被设计成振动传感器21的极限水平传感器12包括指向填充料表面15的音叉23。振动传感器21安装在壳体20的凹部中。在图4示出的示例中，当壳体20的至少一部分且特别地雷达天线13的罩22与液体接触时，同样仅检测出填充料表面15与雷达天线13之间的间隔已下降至低于最小间隔18。
[0071]该对应关系由以下事实造成:为使极限水平传感器12或振动传感器21能够检测出极限水平已被超过或者填充料表面15与雷达天线13之间的间隔已下降至低于最小间隔18，音叉23要与填充料17接触。
[0072]图5示出了包括雷达传感器单元11的雷达天线13和极限水平传感器12的雷达填充水平测量装置10的结构，极限水平传感器12被设计成使用时域反射计(TDR)来检测填充料表面15与雷达天线13之间的间隔何时下降至低于最小间隔18。为此目的，将杆24安装在壳体20的下端部处，该杆部分地延伸至壳体20的内部，且部分地延伸至壳体的外侧。杆24可以是裸金属或者可以由绝缘体25围绕。在这种情况下，特别地，杆24的伸出壳体20的一部分由绝缘体25围绕。杆24也可以与壳体20—起注塑成型。优选地，绝缘体25的绝缘层应当不超过规定的最大厚度。
[0073]此外，电子单元30设置在壳体20中，该单元以导电的方式连接至杆24。为了检测间隔是否已下降至低于最小间隔18，在杆24处引入所谓的TDR信号。因此，能够识别填充水平16是否超出规定极限值，且因而能够识别是否需要输出用于表示容器19(此处未示出)的满溢状态的警报信号。即使填充水平16(8卩，填充料表面15)未到达壳体20，也可以使用图5示出的构造检测满溢状态。
[0074]图6示出了包括雷达传感器单元11的雷达天线13和极限水平传感器的雷达填充水平测量装置10的结构。在这种情况下，极限水平传感器12被设计成通过导电测量来检测填充料表面15与雷达天线13之间的间隔已下降至低于最小间隔18。为此目的，将电极31设置在壳体20的外侧，这些电极可形成极限水平传感器单元12的一部分。电极31可以以导电方式连接至位于壳体20中的电子单元30。在到达电极31时，接近的填充料表面15可引起电导率的变化，因此，基于电导率变化，能够检测间隔已下降至低于最小间隔18，或者填充水平16的极限值已被超过。
[0075]应当理解，对于导电测量来说，至少两个电极31安装在壳体20的外表面或外侧，并且与壳体20的内侧接触，并进而与电子单元30接触。优选地，电极31安装在壳体20的底侧上，并因此指向填充料表面15。电极31可以是金属杆，或者可以是壳体20上的喷涂金属，例如，壳体20可以由塑性材料制成。喷涂金属或电极31也可以安装在壳体20的朝向填充料表面15突出的延长部上。
[0076]图7示出了包括雷达传感器单元11的雷达天线13和极限水平传感器12的雷达填充水平测量装置10的结构。在这种情况下，类似地，极限水平传感器12被设计成通过导电测量来检测填充料表面15与雷达天线13之间的间隔已下降至低于最小间隔18。为此目的，形成电极31的两个杆伸出壳体20的外部。而且，电极31与壳体20内部的电子单元30导电地接触。
[0077]图8示出了包括壳体20中的雷达天线13的雷达传感器单元11以及包括电极31和/或电子单元30的极限水平传感器12。在这种情况下，极限水平传感器12被设计成电容性地测量填充料表面15与雷达天线13之间的间隔何时下降至低于最小间隔18。在这种情况下，例如，用于电容测量的电极31布置在壳体20内部。例如，电极作为带状结构布置在雷达天线13旁边。例如，电极31可以彼此平行和/或在壳体20的内表面上延伸。
[0078]图9示出了电容性地测量填充料表面15与雷达天线13之间的间隔何时下降至低于最小间隔18的电极31的结构，其中，电极31以环形方式布置在雷达天线13周围。在这种情况下，雷达天线13和电极31布置在壳体20内部。在这种情况下，例如，电极31可以以环形方式布置在雷达天线13周围且位于壳体基部和/或壳体20的内表面上。特别地，以环形方式布置在雷达天线13周围的电极31可以布置在雷达传感器单元11的雷达天线13的罩22的区域中。如果使用多于2个的电极，按照电容测量技术已知的方式，电极31中的一者可以充当保护电极，以下降对积垢和污垢的敏感性。
[0079]图10示出了电容性地测量填充料表面15与雷达天线13之间的间隔何时下降至低于最小间隔18的电极31的另一个结构，类似地，极限水平传感器12的电极31以环形方式布置在雷达天线13周围，但是目前电极沿壳体20的侧表面延伸。在这种情况下，电极31同样布置在壳体20的罩22的区域中。例如，该构造提供了更节约空间的变形例，使得可以将壳体20的大小大体地调节至例如作为喇叭天线的雷达天线13的程度。
[0080]图11示出了包括雷达天线13和极限水平传感器12的雷达填充水平测量装置10的另一个结构，极限水平传感器12包括布置在壳体20的延长部26中的多个电极31以及在此处出于简洁原因未示出的电子单元30。该结构进一步能够电容性地测量填充料表面15与雷达天线13之间的间隔何时下降至低于最小间隔。延长部26与布置在其中的电极31共同朝向填充料表面15伸出壳体20，其中电极31布置在壳体20的内部。例如，延长部26是从壳体20突出的突出部，该突出部布置在雷达天线13旁边。参照以垂直于填充料表面15的方式延伸的垂直方向，延长部26可以在雷达天线13的端部处开始。如图11所示，延长部26可以在朝向填充料表面15的方向上成锥形。特别地，当从截面观察时，延长部26可以大致以具有钝尖端(blunted tip)的三角形形状朝向填充料17伸出。因此，例如，延长部26可以在壳体20上设置成截圆锥或截棱锥形式的三维体。然而，延长部26也可以具有壳体20的规定长度或整个宽度上的三角形截面。因此，该构造在延长部26的底侧具有边缘。在延长部26中能够设置三个电极31，这些电极31中的两个安装至延长部26的锥形部，且另一个电极31水平地安装至延长部26的基部。这里，即使当填充水平16未到达雷达天线13的罩22时，同样能够检测填充料表面15与雷达天线13之间的间隔何时下降至低于最小间隔18。
[0081]图12为雷达天线13的罩22的平面图，其中电容性地测量填充料表面15与雷达天线13之间的间隔何时下降至低于最小间隔18的电极31布置在罩22中。特别地，电极31在罩22中布置成带状结构32。带状结构32类似于梳状结构，其中电极31彼此啮合。特别地，可以设置两个电极31，每个电极包括多个平行带状部。在这种情况下，电极可以以塑性材料中的金属嵌入件的形式注塑成型在罩22上或壳体20中。此外，电极31也可以在塑性材料上金属化。例如，带状结构32通过布置用于电容测量的多个平行电极31来形成。只要带状结构32(SP，平行带状电极31)布置成与信号或微波信号的电场成90°角，就使得特定极化方向40的信号(特别地微波信号)穿过电极31的带状结构32或通过该带状结构传输。特别地，带状结构32也可以用作极化滤波器，由此改善雷达天线13的性能。为此目的，带状结构32布置在罩22中，并因而位于雷达天线13与填充料表面15之间。
[0082]图13是图12的罩22的侧面截面图。这里可以看到，电极31设置在罩22上或罩中，且因而布置在雷达天线13与填充料表面15(此处未示出)之间。在这种情况下，电极31布置成带状结构32。应当理解，罩22可以同时形成壳体20的一部分。然而，出于简洁的原因，图13未示出壳体20。
[0083]图14示出了包括壳体20和雷达天线喇叭51的雷达天线结构50，雷达天线喇叭51可以形成雷达天线13的一部分，并因而形成雷达传感器单元11的一部分。雷达天线结构50还包括极限水平传感器单元12，其中图14示出极限水平传感器单元12的电极31。罩22形成壳体20的一部分，在壳体中布置有雷达天线喇叭51和包括电极31的极限水平传感器单元12。例如，用于电容测量的电极31可形成极限水平传感器单元12的一部分。
[0084]图15和图16A示出了雷达天线结构50，其中，用于电容测量的电极31安装至雷达天线13或雷达天线喇叭51。进而，雷达天线13布置在壳体20中，壳体也称为壳或传感器壳体。雷达天线喇叭51包括在圆锥体内部(S卩，雷达天线喇叭51的内表面上)受到金属化并具有地电位的塑性材料。这样，喷涂金属31a形成在雷达天线喇机51上。例如，喷涂金属3 Ia充当用于测量电容的第一电极31、31a。第二电极31、31b布置在雷达天线喇叭51的外侧表面上。类似地，例如，第二电极31、3Ib可以由喷涂金属3Ib形成。可以在第一电极31、3Ia和第二电极31、31b之间测量电容量，当壳体20被浸渍时，该电容量发生变化。第二电极31、31b可以通过真空沉积、LDS(激光直接成型)或通过金属膜(例如，柔性电路板33)上的胶合来涂覆或安装至雷达天线13。图16B的细节A示出了柔性电路板33可以包括诸如聚酰亚胺基板等基板35、上侧的作为电极31的喷涂金属层36以及可选的位于电路板33的后侧的作为保护电极31的喷涂金属层。电路板33可以通过粘合剂膜34胶合至雷达天线喇叭51。额外的且可选的喷涂金属层的使用使得下降了对积垢或凝结物的敏感性。雷达天线喇叭51可以组合在传感器壳体20中。
[0085]应该另外指出的是，诸如“包括”等表述不排除其它元件或步骤的可能性，而“一”和“一个”并不排除多个的可能性。还应当指出的是，参照上述实施例之一进行说明的特征或步骤也能够结合其它上述实施例的其它特征或步骤进行使用。权利要求中的参考标号不应被解释为具有限制性。
[0086]本申请包含于2015年3月27日向欧洲专利局提交的欧洲专利申请1516143 2.8的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
【主权项】
1.一种雷达填充水平测量装置(10)，其包括: 雷达传感器单元(11)，其包括用于向填充料表面(15)发射测量信号(14)的雷达天线(13)； 极限水平传感器单元(12)， 其中，所述雷达传感器单元(11)被配置成确定填充料(17)的填充水平(16); 并且，所述极限水平传感器单元(12)被配置成检测所述填充料表面(15)与所述雷达天线(13)之间的间隔何时下降至低于预定的最小间隔(18)。2.根据权利要求1所述的雷达填充水平测量装置，其还包括: 壳体(20)，所述雷达天线(13)布置在所述壳体中， 其中，所述极限水平传感器单元(12)布置在所述壳体(20)上或所述壳体中。3.根据前述权利要求中的任一项所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述极限水平传感器单元(12)被配置成基于电磁信号来检测所述填充料表面(15)与所述雷达天线(13)之间的间隔已经下降至低于所述最小间隔(18)。4.根据权利要求2所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述极限水平传感器单元(12)是安装至所述壳体(20)的振动传感器(21)。5.根据前述权利要求中的任一项所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述极限水平传感器单元(12)被设计成基于导电测量来检测所述填充料表面(15)与所述雷达天线(13)之间的间隔已经下降至低于所述最小间隔(18)。6.根据权利要求2和5所述的雷达填充水平测量装置，其中，至少两个电极(31)安装至所述雷达填充水平测量装置(10)的所述壳体(20)，以用于导电测量。7.根据前述权利要求中的任一项所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述极限水平传感器单元(12)被配置成基于电容测量来检测所述填充料表面(15)与所述雷达天线(13)之间的间隔已经下降至低于所述最小间隔(18)。8.根据权利要求2和7所述的雷达填充水平测量装置，其中，电极(31)安装在所述雷达填充水平测量装置(10)的所述壳体(20)中，以用于电容测量。9.根据权利要求8所述的雷达填充水平测量装置，其中，用于电容测量的所述电极(31)在所述壳体(20)中以环形方式布置在所述雷达传感器单元(11)的周围。10.根据权利要求8或9所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述雷达天线(13)包括罩(22)，在所述罩中集成有用于电容测量的所述电极(31)。11.根据权利要求10所述的雷达填充水平测量装置，其中，用于电容测量的所述电极(31)以金属嵌入件的形式注塑成型在所述雷达天线(13)的所述罩(22)中。12.根据权利要求8至12中的任一项所述的雷达填充水平测量装置，其中，用于电容测量的所述电极(31)具有带状结构(32)，并且相对于所述雷达传感器单元(11)布置，使得由所述雷达传感器单元(11)发射的信号的电场以垂直于所述带状结构(32)的方式布置。13.根据前述权利要求中的任一项所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述极限水平传感器单元(12)的至少一部分布置在所述雷达传感器单元(11)和所述填充料(17)之间。14.根据权利要求2所述的雷达填充水平测量装置，其中，所述极限水平传感器单元(12)至少部分地布置在从所述壳体(20)伸出的延长部(26)中。15.—种用于根据前述权利要求中的任一项所述的雷达填充水平测量装置的雷达天线结构(50)，其包括: 雷达天线(13)，其包括壳体(20)和/或罩(22);以及 极限水平传感器单元(12)， 其中，所述极限水平传感器单元(12)的至少一部分布置在所述壳体(20)或所述罩(22)上，或者集成在所述壳体或所述罩中。
【文档编号】G01F23/284GK106017610SQ201610160464
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】约瑟夫·费伦巴赫, 丹尼尔·舒尔特海斯
【申请人】Vega格里沙贝两合公司