[发明专利]用于确定及监控容器中的介质的料位的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用高频测量信号的行程时间测量方法确定及监 控容器中的介质的料位的装置，其具有由天线接入区域和天线区域构 成的天线或者由探头接入区域和延伸进入容器的测量探头区域构成的 波导，其中在天线接入区域、天线区域、探头接入区域和/或测量探头 区域中存在的空腔至少部分被介电填充体填充。

背景技术

用于确定及监控容器中的料位的相应装置频繁用于自动化和过程 控制技术的测量仪表中。例如，申请人以商标Levelflex和Micropilot 生产并销售测量仪表，其基于行程时间测量方法工作并且用于确定和/ 或监控容器中的介质的料位。在引导微波方法或者时域反射测量法或 者TDR测量方法(时域反射)中，高频脉冲被沿Sommerfeld或Goubau 波导或者沿同轴波导而发送并且部分被以围绕波导的介质的介电常数 跳变(所谓的DK值)而反射回来。另外，例如在自由辐射的行程时间 测量方法中，微波被通过喇叭天线发送入自由空间或者过程空间，并 且在测量信号的依赖于距离的行程时间之后，在介质表面反射的回波 被喇叭天线接收。基于发送高频脉冲和接收回波信号之间的时间间隔， 可以确定从测量仪表到介质表面的距离。考虑容器内部的几何形状， 可以确定介质的料位作为相对或绝对量。行程时间测量方法可以基本 上分为两种确定方法：第一确定方法依据行程时间测量，其需要对于 所经过的路程的脉冲序列调制信号；第二种广泛使用的确定方法依据 确定当前发送的被持续调频的高频信号与接收的反射的高频信号 (FMCW-Frequency-Modulated Continuous Wave，调频连续波)之间 的频率差。通常，在下面的实施例中并不限于某一种确定方法。

这些用于确定料位的自动化及过程控制技术的测量仪表经常用于 具有侵蚀性介质的过程中。为了保护测量仪表的传感器单元(例如波 导、喇叭天线或阵列天线)不受介质的高频技术引起的温度和化学影 响，传感器单元由保护元件(例如，屏蔽罩、或介电材料制成填充体) 相对于侵蚀性介质保护。利用这种保护元件保护传感器的原因一方面 是防止传感器单元的部件被介质腐蚀，另一方面是防止例如在自由辐 射的天线的空腔或在波导的接入单元的空腔中形成固体沉积或冷凝 物。在自由辐射的天线和波导的空腔中固体沉积物和冷凝物的形成简 称为“沉积形成”，其直接影响高频测量信号的传播特性和反射特性。 通过沉积形成，在测量信号中产生干扰信号，并且这种干扰信号能够 覆盖料位的反射信号，使得测量仪表不再适于料位确定。为了避免传 感器单元的这些测量技术中高度敏感区域中的沉积，它们完全由微波 透射介电材料填充。

在以下专利文献中公开了喇叭天线，其被介电材料完全填充，以 提高对于介质的高频技术的热和化学影响的耐受力。

在DE 100 40 943 A1中给出了一种用于料位测量的喇叭天线，其 至少部分被填充介电材料。

在DE 100 57 441 A1中公开了一种用于雷达设备的喇叭天线，其 天线至少部分被填充介电材料填充物并且/或者整个喇叭天线被介电材 料填充并完全包围。进一步，填充物这样实施在过程侧，使得它形成 法兰板作为密封元件。

另外，从以下专利文献已知波导的接入单元，其至少部分被由介 电材料制成的填充体填充。

DE 100 19 129 A1公开了一种由介电材料填充的接入单元，其能 够在很大程度上消除传感器上的结构件和/或沉积形成对于传感器的测 量精度及测量敏感度的影响。这是通过延长接入单元的介电填充体而 实现的，从而结构件位于电磁波辐射入的区域之外。

EP 1 069 649 A1公开了简单结构的波导的另一实施例，其将单线 波导和多线波导的优点结合，其中它与容器安装没有交互作用并且以 简单的方式清除沉积或沉淀。这是通过至少部分以介介电围绕过程中 的多线波导而实现的，从而在各个波导之间不能形成沉积。

现有技术中的传感器单元的保护元件的所有实施形式的缺点在 于，高频测量信号的电磁波被保护元件的介电材料强烈影响。

发明内容

于是，本发明的目的是提供一种装置，其对于产生的电磁测量信 号的影响最小并且因而提高了装置的效率及测量精度。