[发明专利]微波窗和根据雷达原理工作的填充状态测量系统

说明书

本发明涉及一种微波窗和根据雷达原理工作的填充状态测量系统，具体而言，说明和示出了一种用于在空间上压力密封且防扩散地分隔且以微波来连接第一腔室(2)与第二腔室(3)的微波窗(1)，带有具有彼此相对而置的两个侧部(6,7)的、微波可至少部分地穿透的屏障物(8)。本发明的目的在于提出一种微波窗，其使得能够可靠地闭合工艺腔室且实现精确的测量。对于所讨论的微波窗(1)，该目的由此实现，即屏障物(8)设计成盘状，并且在屏障物(8)的至少一个侧部(6,7)上布置有包括基本上均匀的主体的、平凸的非传导性的至少一个透镜(9)。此外，本发明涉及一种根据雷达原理工作的填充状态测量系统。

技术领域

本发明涉及一种用于在空间上压力密封和防扩散地分隔且以微波来连接第一腔室与第二腔室的微波窗(Mikrowellenfenster)，带有具有彼此相对而置的两个侧部的、微波可至少部分地穿透的屏障物(Barriere)。此外，本发明涉及一种根据雷达原理工作的填充状态测量系统(Füllstandmesssystem)，带有：产生电磁辐射的至少一个电子构件、发射电磁辐射和接收至少一种电磁辐射的至少一个天线以及至少一个微波窗。

背景技术

在工业测量技术中经常使用雷达式填充状态测量仪器，以便确定在容器(如箱或料仓)内部的介质(例如液体、松散物料或甚至泥浆)的填充状态。通过测量仪器转换的运行时间方法在此建立在物理的规律性之上，即例如电磁信号的运行距离等于运行时间与传播速度的乘积。在测量容器中的介质(例如液体或松散物料)的填充状态的情况中，运行距离相当于在发射且再次接收电磁信号的天线与介质的表面之间的双倍的距离。有用回波信号－即在介质的表面处经反射的信号－和其运行时间根据所谓的回波函数或数字化的包络线来确定。包络线将回波信号的幅度表现为“天线－介质的表面”的距离的函数。填充状态的值可随后由在天线至容器的底部的已知的距离与介质的表面至天线的通过测量确定的距离之间的差算出。所发送和接收的电磁信号主要为微波辐射。

根据介质的类型或所存在的工艺条件，在容器中可存在负压或非常高的超压、非常低或非常高的温度，此外，介质可为极其侵蚀性的和/或腐蚀性的。在大多数情况下还要求密封容器，使得介质不可泄漏到环境中。为了满足这种普遍的和甚至特定地对于测量仪器的也许敏感的组成部分(例如电子构件的温度敏感性)来说重要的安全性方面，在现有技术中已知开头所提到的微波窗。在存在高压的情况下，这种窗优选地包括玻璃或陶瓷(例如Metaglas、石英玻璃或硼硅玻璃)，或者在降低的所需要的抗压强度的情况下包括塑料，例如聚丙烯、聚四氟乙烯或聚醚醚酮(PEEK)。

文件DE 195 42 525 C2说明了一种微波窗，其布置在空心轴导体之内。这种空心轴导体通常用来在产生信号或处理所接收的信号的电子构件与发射或接收电磁信号的天线之间传递电磁信号。微波窗一方面在容器的内腔与外腔之间引起压力密封和防扩散的分隔，而另一方面引起微波在腔室之间进行传递。

由电子构件产生通常呈球面波形式的电磁辐射，为了测量填充状态和因此为了发射到容器中(在该容器中存在待确定其填充状态的介质),将该电磁辐射转化成平面波。将在介质的表面处反射的波相反地重新转化成球面波。为此在现有技术中设置成使用透镜(例如参见文件WO 2011/110560 A1)。在公开文件DE 44 07 823 A1中说明了一种组件，在其中，在分隔天线与工艺腔室的板上布置有薄片作为非均匀的透镜。

发明内容

本发明的目的在于提出一种微波窗和设有该微波窗的填充状态测量系统，其使得能够可靠的闭合工艺腔室且实现精确的测量。

根据本发明，对于所讨论的微波窗，所呈现的目的首先且主要如此解决，即将屏障物设计成盘状，并且此外在屏障物的至少一个侧部上布置有非传导性的至少一个透镜，该透镜包括基本上均匀的主体且平凸地来设计。如果谈论屏障物设计成盘状，那么因此意指屏障物扁平状地配备有基本上面平行的两个主侧面。多件式的结构具有这样的优点，即接收压力和形成场的构件可彼此不相关地来制造，从而总体上在设计和生产微波窗时必须接受更少的妥协。