配有安全装置的装填高度雷达测量仪的制作方法
【专利摘要】一种装填高度雷达测量仪(1)，其中配有用来生成电磁波的信号发生器、和用来向容器(4)内发射电磁波以及接收从容器(4)反射的电磁波的天线(3)，还配有安全装置(5)用来检验装填高度雷达测量仪(1)的功能或者提高装填高度雷达测量仪(1)的测量质量，其中的安全装置(5)包含反射器(7)以及调节装置(9)并设计成使反射器(7)至少在第一位置(I)和第二位置(II)之间移动，在第一位置(I)反射器对电磁波进行反射，在第二位置反射器对电磁波的反射减少，其特征在于，安全装置(5)包含驱动装置，驱动装置对调节装置(9)起作用。
【专利说明】配有安全装置的装填高度雷达测量仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配有安全装置的装填高度雷达测量仪。
【背景技术】
[0002]现有技术已知配有安全装置的装填高度雷达测量仪，例如来自US8009085 B2的，包括用于生成电磁波的信号发生器、用来将电磁波发射入容器中并且用来接收从容器反射出来的电磁波的天线，其中安全装置用来检验整个雷达装填高度测量仪的功能是否正常。现有技术中的安全装置为此目的包含了反射器和调节装置，调节装置在至少第一位置和第二位置之间调节反射器，在第一位置其发射电磁波，在第二位置其减弱反射。
[0003]现有技术的装填高度雷达测量仪，通常情况下都是对容器或者料仓进行测量，这些容器和料仓用于贮存不同的物质。例如可以存储食物、饮料、药品、发动机燃料等等，而在测量这些容器的贮存量时，通常都不允许接触到被存储的物质。在现有技术中，非接触型测量技术，例如是上面提到的雷达装填高度测量仪，另外还有一种可供选择的就是基于超声波技术的装填高度测量仪。雷达装填高度测量仪具有较高的测量精度，并且不易受外界干扰，因此得到了更广泛的应用。
[0004]现有技术的装填高度雷达测量仪，通常情况下，都会借助一个法兰盘，安装在容器或者料仓的顶部，其中电子部件在外部，该测量仪的天线被安装在内部。该天线配置成朝储藏在容器内的充填物料方向发射电磁波(尤其是雷达信号)，以及接收到从该物料反射的信号。根据电磁波发射出去然后被反射回来的时间差，可以计算出容器中装填高度。
[0005]为了检验装填高度雷达测量仪的正常功能，尤其是检验装填高度最大(这与安全性相关)时的正常功能，必须设置安全装置，该安全装置可以在被贮存物质的装填高度达到最大时监测雷达测量仪的正常功能。现有技术中，为此目的，已知在进行安全性测试时在装填高度雷达测量仪的束路径中手工地安装反射器以检验最大装填高度时的测量仪的正常功能，即使容器装填高度较低——当装填高度较低时，通过在装填高度雷达测量仪的束路径中设置反射器并且由此当液面最高时发出反射信号。
[0006]现有技术的测量装置中，需有操作人员手工地将反射器设置到雷达测量仪的束路径中，其中操作人员必须爬到被监测的容器上以操作反射器。因为典型情况下被监控的容器或者料仓其存储高度最大可以达到35米，因此这种方法存在较大的危险。此外，现有的操作方法还存在一个缺点，就是为了安全监控，每个容器必须都接受检查，并且必须人工地操控反射器。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是消除现有在技术中已知的缺陷，提供不再存在上述缺陷的装填高度雷达测量仪。
[0008]具有权利要求1特征的装填高度雷达测量仪解决了上述问题。
[0009]按照本发明装填高度雷达测量仪，配有用来生成电磁波的信号发生器、和用来向容器内发射电磁波以及接收从容器反射的电磁波的天线，还配有安全装置用来检验装填高度雷达测量仪的正常功能，其中的安全装置包含反射器以及调节装置，调节装置设计成使反射器至少在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置反射器对电磁波进行反射，在第二位置反射器对电磁波的反射减少，其中安全装置包含驱动装置，驱动装置对调节装置起作用。
[0010]按照本发明，在雷达测试仪中设置了驱动装置，用来驱动容器中的反射器的调节装置。因此，在测量过程中，可以实现自动运行和遥控，因而，不再需要靠近观察每一个容器，尤其不再需要对安全装置进行手工操控。因此操控变得更简便，安全检查的操作安全性明显地得到了提升。
[0011 ] 驱动装置，例如，可以和装填高度雷达测量仪的电子器件部分连接在一起，反射器能在电子器件部分的请求下从第二位置移动至第一位置，因此可以完全自动地检验状态高度雷达测量仪的正常功能，尤其是在最大装填高度处。因此可以在与安全相关的装填高度处进行定期检验，从而装填高度雷达测量仪的操控安全性得以提升。除此之外，所进行测量的质量也得以提高。例如，测量仪可以自动通过把反射器反射回来的信号和之前的测量值进行对比来判断整个测量仪的受污染情况，从而可以自行判断是否需要进行维护保养，并且判断是否需要变更维修保养的间隔周期。这种情况使用的参数可以是，例如时序值、信号振幅、信号宽度、或者比值例如信噪比，等等。
[0012]另一实施方式中，驱动装置可以和控制元件连接在一起，从而在控制元件的请求下反射器可从第二位置移动到第一位置。
[0013]这种实施方式提供了一种折衷解决方案，即提高了操作安全性，并且可以通过例如来自测量战斗遥控启动对装填高度雷达测量仪的正常功能检验。
[0014]在安全装置的一个实施方式中，其在第一位置处于被弹性支撑状态，因此反射器可以由驱动装置驱动进入到第一位置，并且在驱动力消失之后在所述弹性力的作用下返回第二位置。通过这样的方式，确保在驱动力消失时雷达测量仪可正常工作。
[0015]安全装置中的驱动装置，可以通过电力、电磁、气动等方式来驱动。这里所列举的各类不同的驱动方式，只是作为例子列出，亦即并不排除其它同样有效的驱动方式。不过，电力、电磁、气动等，已经被证明是非常实用的驱动方式，在日常使用中安全可靠，出现故障的可能性非常小。
[0016]如果雷达测量仪选用优先推荐的设计类型，那么在第二位置上将会设置一个减弱装置，使得反射器在信号发射方向上，至少可以局部地被遮挡。这里所说的减弱装置，其实相当于扩散器，最好用可以吸收电磁波的材质制成，因此可以将第一位置和第二位置反射的电磁波予以可靠区分。除此之外，减弱装置设置成在第二位置上不会发生和装填高度相关的反射。为了达到这一目的，减弱装置因合适的表面构造而仅产生非常发散的回声，这种回声使发射的电磁波发散，或者，替代地火附加地，减弱装置因材质选择而产生对反射的高阻碍作用，使其反射被探测到与装填高度相关。
[0017]在优选方式中，在第二位置时反射器容纳在减弱装置中，意即反射器被减弱装置完全覆盖。
[0018]通过用减弱装置来完全覆盖反射器，有许多优点，尤其可以确保:在第二位置时，反射器的功能不会受外界因素的影响，尤其不会受外界污染或者污垢粘附物的影响，因此雷达测量仪的安全装置的可靠性大大增强，并且整个测量仪的使用寿命也被延长。
[0019]安全装置的驱动装置设置成使反射器可以旋转运动。当反射器旋转时，其可以连续运动，并且反射器在束路径垂直的平面内旋转，从而在第一反射位置和第二反射位置之间进行连续变换。
[0020]为上述目的，电磁驱动可以选用例如步进电机。
[0021]在其它实施方式中，驱动装置设计成使反射器能进行直线运动，从而例如通过滑动反射器从第二位置进入到第一位置。
[0022]在又一实施方式中，当反射器在第一位置时与束路径基本垂直，当反射器在在第二反射位置时与束路径基本平行。为了实现这样的目的，可以让反射器来回摆动，也就是说绕和束路径垂直的轴线旋转，或者通过具有45°斜面连接(miter joint)的延伸部设置在调节装置上，并围绕其旋转。
[0023]对于铰接摆动或者绕45°斜面连接旋转这两者，反射器能以与束路径平行的朝向缩到调节装置中，使得反射器可以完全地移离天线的束路径。
[0024]在根据本发明的一实例中，反射器连续地移进移离束路径。这样的连续运动可以应请求进行，也可以永久地进行，并通过反射器的旋转运动和直线运动来完成。在这样的连续运动中，例如，在和天线的束路径垂直的平面内进行旋转的连续运动过程中，反射器通过枢转进入然后枢转离开束路径。由反射器向天线发回的信号，其振幅会持续地增强，一直到达最大值，然后再持续地降低到最小值。
[0025]按照这种方式，可对与反射器的位置相关的振幅变化进行分析，并且通过和在此之前的测量结果进行对比，可以判断测量装置的瞬时故障或失效，这可预期在以后的时间点发生。除此之外，可以根据所测量的振幅值调整测量装置的运行参数，以避免在此之后的故障。
[0026]通过反射器在与天线的束路径垂直的平面中进行直线运动也可以实现上述相应的方法。
[0027]当反射器绕着和天线的束路径垂直的轴线旋转，反射器也会从和天线束路径平行的位置转换到和天线束路径垂直的位置，在这过程，反射面连续经历和天线束路径成180°至90°的全部角度。
[0028]基于上述设置，也可以检验是否发生瞬时故障，或者预期在将来发生。并且基于已经测得的振幅值可调整测量装置的运行参数，从而避免在此之后时间的故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]下文将参考附图对本发明作更详细的描述。
[0030]图1:示出根据本发明第一实施方式的装填高度雷达测量仪；
[0031]图2:配有减弱装置的安全装置的详细放大图；
[0032]图3:安全装置的第二详细放大图；
[0033]图4:安全装置的第三详细放大图；及
[0034]图5:图3所示实施方式的一实例。
【具体实施方式】
[0035]图1根据本发明第一实施例的装填高度雷达测量仪1，其中设置了安全装置5，安全装置5用来在规定的装填高度下检验装填高度雷达测量仪I的正常功能。装填高度雷达测量仪I通过法兰盘6和容器4连接在一起，并且装填高度雷达测量仪I的电子器件部分13位于容器4的外面，装填高度雷达测量仪I的天线3位于容器4的内部。供电电路13包含信号发生器，用来生成在雷达探测范围内的电磁波，生成的电磁波通过天线3被朝容器4中的装填物料方向发射。而被这些装填物料反射出的电磁波被反射回天线3且被天线3吸收，然后通过测量这些电磁波的行程时间计算出容器4的填装高度。
[0036]安全装置5也装在法兰盘6上，安全装置5具有可以枢转至天线3的束路径内的反射器7，其中反射器7能通过调节装置9致动，调节器9具有用于将调节装置9固定至法兰盘6的套管9c。调节装置9连接至本实施例中设计为电动马达的驱动装置11。调节装置9由和法兰盘6固定在一起的导向管9a组成。导向管9a可以在调节装置9出口处具有斜边％，用来使不期望的雷达束最小化。驱动装置11对调节装置起作用，使得后者引起反射器7围绕着调节装置9轴线旋转，调节装置做出相应的反应，从而，反射器7可以在第一位置I和第二位置II之间移动——在第一位置时反射器位于天线3的束路径内并反射电磁波；在第二位置时反射器从天线3的束路径转出，不再反射电磁波或者仅仅是减弱地反射。至少在第一位置I，反射器7位于和天线3的束路径A垂直的平面内，因此电磁波可以直接被反射回天线3。反射器可以设置在必须被检验的装填高度，尤其是最大装填高度处，因此可在这临界高度处对装填高度雷达测量仪I的功能进行定期检验。
[0037]按照本实施例，驱动装置11和雷达测量仪I的电路13连接在一起，在电路13的请求下，该驱动装置将反射器7从第二位置II转入到第一位置I中，因此可以自动进行功能检验。
[0038]这样的功能检验可以手动地，例如从远程控制站启动，或者优选地以自动方式按规定间隔进行。
[0039]图2示出了安全装置5的第二种实施方式，如可以用于图1中，的详细放大图。
[0040]在图2描述实施例中，反射器7和调节装置9设计成一如图1中实施例一反射器7可以围绕与天线3的束路径A平行的轴线旋转。除图1中的设计外，图2中描述实施例中，还设置了减弱装置15，该减弱装置设计为散射装置。减弱装置15具有这样的表面，其对从天线3射向减弱装置15的电磁波进行漫反射，反射器7位于其被减弱装置15遮掩的区域内的第二位置II，从而反射器7引起的反射被额外地减弱。另外，除了漫反射面之外或作为替代，减弱装置15还能由可以吸收电磁波的材质制作，使得漫反射的电磁波的振幅也进一步减弱。
[0041]图3中所描述的是安全装置5的又一种实施方式。在这个实施方式中，反射器7可以沿着轴线17枢转和/或铰接运动，而轴线17则与天线3的束路径A垂直。本文所说的枢转和/或铰接运动，在第一位置I反射器7基本上和天线的束路径A垂直，在第二位置II反射器7基本上和束路径A平行。反射器7通过90°枢转实现从第一位置I向第二位置II的过渡，反射器7以调节装置9的延伸部的方式处在第二位置II。正是由于反射器7处在和天线3的束路径A基本平行的第二位置II，第二位置II的反射器7没有朝天线3反射电磁波，而是电磁波朝着装填物料的方向偏转，并且产生在某个时间点被天线3探测到的反射，其与装填高度无关。
[0042]按照图3中所描述实施方式的实例，反射器7除了枢转运动外，还可以被拉回到调节装置9中而完全被调节装置9包围，因此不会产生任何电磁波反射。
[0043]在图4中描述的是安全装置5的另一种实施方式。在这个实施方式中，在第一位置I反射器7基本上与天线3的束路径A垂直，在第二位置II反射器7和束路径A平行。通过45°斜面连接19连接至调节装置9的反射器7通过旋转实现从第一位置I向第二位置II的移动。和图3中描述实施方式一样，反射器7可以在处在与天线3的束路径A垂直的平面内的第一位置I，或者在与天线3的束路径A平行的第二位置II。
[0044]图5中描述的是图3中实施例的实例。在图5中反射器7处于第二位置II。在图5描述实施例中，反射器7处于和天线3的束路径A平行的位置，并且被拉进到调节装置9的导管9a内。这样可以避免在反射器7上发生任何反射，并且同时可以预防反射器7受到污染。
[0045]这里需要指出的是，在第一位置I和第二位置II之间反射器7同样可以进行线性运动。
[0046]在所有形式的旋转运动过程中，反射器7可以连续地运动，从而每次进入第一位置I，就可以周期性地对装填高度雷达测量仪I的功能进行检验，或者可以通过电路13定时或不定时请求而开始运动，也可以通过例如来自测量站的请求信号人工启动。
[0047]附图标记清单
[0048]I装填高度雷达测量仪
[0049]3 天线
[0050]4 容器
[0051]5安全装置
[0052]6法兰盘
[0053]7反射器
[0054]9调节装置
[0055]9a导向管
[0056]9b斜边缘
[0057]9c 套管
[0058]11驱动装置
[0059]13电子器件部分
[0060]15减弱装置
[0061]17 轴线
[0062]19斜面连接
[0063]A束路径
[0064]I第一位置
[0065]II 第二位置。
【权利要求】
1.一种装填高度雷达测量仪(I)，其配有用来生成电磁波的信号发生器、和用来向容器(4)内发射电磁波以及接收从容器(4)反射的电磁波的天线(3)，还配有安全装置(5)用来检验装填高度雷达测量仪(I)的功能或者提高装填高度雷达测量仪(I)的测量质量，其中的安全装置(5)包含反射器(7)以及调节装置(9)，调节装置(9)设计成使反射器(7)至少在第一位置(I)和第二位置(II)之间移动，在第一位置(I)反射器对电磁波进行反射，在第二位置反射器对电磁波的反射减少，其特征在于，安全装置(5)包含驱动装置，驱动装置对调节装置(9)起作用。
2.根据权利要求1所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，所述驱动装置(11)连接至装填高度雷达测量仪(I)的电子器件部分(13)，并且根据电子器件部分(13)的请求反射器(7)由第二位置(II)运动至第一位置(I)。
3.根据权利要求1所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，所述驱动装置(11)连接至操作单元，并且反射器(7)根据操作单元的请求由第二位置(II)运动至第一位置⑴。
4.根据上述权利要求任一项所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，所述安全装置(5)设计为在第一位置(I)受到弹性荷载。
5.根据上述权利要求任一项所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，所述驱动装置(11)通过电力、电磁或者气动来驱动。
6.根据上述权利要求任一项所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，在第二位置(II)，设置有减弱装置(15)，使得从束路径(A)观察，反射器(7)至少被部分遮掩。
7.根据权利要求6所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，所述减弱装置(15)设计为散射装置。
8.根据权利要求6或7所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，所述减弱装置(15)用可以吸收电磁波的材质制成。
9.根据权利要求6-8任一项所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，在第二位置(II)的反射器⑵被容纳在减弱装置(15)中。
10.根据上述权利要求任一项所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，驱动装置(11)适于设计成能使反射器(7)作旋转运动。
11.根据上述权利要求任一项所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，驱动装置(11)适于设计成能使反射器(7)作直线运动。
12.根据上述权利要求任一项所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，在第一位置(I)，所述反射器(7)与束路径(A)基本垂直，在第二位置(II)，所述反射器(7)与束路径(A)基本平行。
13.根据上述权利要求任一项所述的装填高度雷达测量仪(I)，其特征在于，驱动装置适于操控为能够使反射器连续地移动，而且最好是永久地移动。
【文档编号】G01F23/284GK104330130SQ201410351059
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】君特·盖克 申请人:Vega格里沙贝两合公司