CN106461451A - 包含安全装置的雷达物位计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括用于产生电磁波的信号发生器和用于向容器(4)中发射电磁波以及用于接收由所述容器(4)反射的电磁波的天线(3)的雷达物位计(1)。所述雷达物位计还包括用于检查所述雷达物位计(1)的功能性或用于改善所述雷达物位计的测量质量的安全装置(5)，所述安全装置(5)具有反射器(7)和调节装置(9)和/或减波装置(15)，并且所述安全装置被适宜地设计为将所述反射器(7)和/或所述减波装置(15)至少在其中所述反射器反射电磁波的第一位置(I)和其中所述反射器以减波的方式反射电磁波的第二位置(II)之间进行调节，所述安全装置还具有用于检测容器(4)中的测量变量的至少一个额外传感器(12)。

Description

包含安全装置的雷达物位计
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的包含安全装置的雷达物位计。
背景技术
具有这种安全装置的雷达物位计在现有技术(例如US 8,009,085B2)中是已知的，并且该雷达物位计示出了用于产生电磁波的信号发生器和用于将电磁波发射到容器中以及用于接收从容器反射的电磁波的天线，其中安全装置构造为适于检查雷达物位计的功能性。为此，现有技术中所示出的安全装置包括反射器和调节装置，该调节装置构造为适于将反射器至少在其中反射器反射电磁波的第一位置和其中反射器以减波的方式反射电磁波的第二位置之间进行调节。
现有技术中已知的雷达物位计通常用在构造成用于储存各种材料的容器(通常是储罐或筒仓)中。例如，食物、饮料、药物或燃料存储在这样的储罐或筒仓中，因此需要无接触的填充物位测量。例如，在现有技术中，上述雷达物位计或可选择地基于超声的填充物位计被称为无接触填充物位测量技术。这里，雷达物位计基于它们的高测量精度和低故障易感性而得到广泛使用。
现有技术中已知的雷达物位计通常经由凸缘紧固在储罐或筒仓的上部区域中，其中电子元件配置在储罐或筒仓的壳体的外部并且雷达物位计的天线配置在储罐或筒仓的壳体的内部。天线以适当的方式对准，使得可以在朝向存储在容器内部的填充材料的方向上发送电磁波(即，特别是雷达信号)，并且使得天线可以接收由所述材料反射的电磁波。这里，基于发射电磁信号和接收被反射的电磁信号之间的时间差，可以测定容器内部的填充物位。这里，潜在的测量方式是脉冲雷达方式以及频率-调制的连续波方法，在脉冲雷达方式中，雷达脉冲沿待测量货物的方向发射，并在那里被反射，然后通过测定穿行时间来测定填充物位，在频率-调制的连续波方法中，频率调制的高频信号以逐渐增加的频率发射，然后从发射信号和接收信号之间的频率差来确定填充物位。
为了对雷达物位计进行功能控制，特别是为了测试其在安全相关的最大填充物位(在该填充物位时自动保护***防止任何进一步的填充)以及可能的其他相关填充物位时的功能性，有必要提供一种可以说明在所述最大填充物位时的功能性的安全装置。为此，在现有技术中已知的是，在安全测试的过程中将反射器手动地移动到雷达物位计的辐射路径中以在此处进行测试，即使在容器的较低填充物位的情况下，通过将在所希望的填充物位处的反射器***到雷达物位计的辐射路径中而如此在该填充物位处产生反射，也可以检查物位计在所希望的填充物位时的功能。
在安全相关的测量应用中，通常设置用于检测填充物位或限位的额外传感器以便产生冗余。此外，通常还监测各个储罐的温度和/或压力。这里，在现有技术中已知的应用中，以下这种情况被认为是不利的，除了已经设置的具有集成的安全装置的雷达物位计之外，还必须提供用于其他传感器和储罐的更多的组装选择。这里，这被认为是特别不利的，原因是额外的组装开口(例如凸缘)增大了整个***的故障(例如关于紧密密封方面)的易感性。
发明内容
因此，本发明的目的是进一步改进现有技术中已知的且设置有安全装置的雷达物位计，从而避免现有技术中已知的缺点。
这个目的通过包括权利要求1的特征的雷达物位计来实现。
根据本发明的雷达物位计具有用于产生电磁波的信号发生器和用于向容器中发射电磁波以及用于接收从所述容器反射的电磁波的天线，并且所述雷达物位计包括用于测试所述雷达物位计的功能性或用于改善所述雷达物位计的测量质量的安全装置，其中所述安全装置包括反射器和调节装置和/或减波装置，并且所述安全装置构造为适于将所述反射器和/或所述减波装置至少在其中所述反射器反射电磁波的第一位置和其中所述反射器以减波的方式反射电磁波的第二位置之间进行调节，所述雷达物位计的特征在于，所述安全装置包括用于确定所述容器中的测量的至少一个额外传感器。例如，吸收材料或漫射体可以用作减波装置，当从天线侧观看时其覆盖或遮蔽反射器，这样所发射的电磁波只有减小程度的反射。
通过根据本发明的配置，另外的传感器在雷达物位计中与安全装置集成一体，从而可以免去额外的紧固装置(例如凸缘)以及该紧固装置在容器中所需的开口。
在特别有益的实施方案中，至少一个额外传感器配置在所述安全装置上和/或集成在所述安全装置中。这样，额外传感器变得可以远离信号发生器和天线并且配置在测量高度处(例如，自动保护***防止任何进一步的填充的安全相关的最大填充物位处或其他相关填充物位处)。此外，通过配置在安全装置上或集成在安全装置中实现了以下效果，与现有技术中具有安全装置的雷达物位计相比，这里不需要额外的空间并且因而可以仍然使用现有的紧固装置(例如凸缘)。
例如，所述额外传感器可以构造为填充物位传感器和/或限位传感器。这里，通过提供额外填充物位传感器和/或限位传感器，产生了用于雷达物位计的测量的冗余，使得至少在安全临界区域中，至少一个第二测量可用于检查真实性。
这里，例如，所述额外传感器可以构造为电容式操作填充物位传感器和/或电容式操作限位传感器。为此，在特别有益的实施方案中，所述安全装置设置有接收和引导调节装置的引导管，其中所述引导管构造为所述电容式传感器的电极。在这个实施方案中，隔离件配置在引导管和调节装置之间，以将引导管和调节装置电隔离开。
另外或可选择地，另一个传感器可以形成为振动传感器。
这里，作为另一个传感器或额外传感器，当在管中枢转有温度传感器时，在管中可以具有浮动传感器、利用高频操作的电容测量传感器或超声传感器。
在其中额外传感器构造为振动传感器的一个实施方案中，例如，通过额外传感器，可以检测在安全装置的下端处的限位，使得除了利用反射器的安全测试相关的填充物位之外，这里还可以检测限位以用于确保雷达物位计的测量。
所述额外传感器也可以成角度地配置在所述安全装置上，使得所述额外传感器不需要额外的结构长度，这将促成额外传感器在较低填充物位的情况下的配置。
这里，特别地，所述额外传感器可以与所述调节装置连接并且优选地配置在所述调节装置上。这里，特别地，所述额外传感器可以集成在所述反射器中或显示出构造为反射器的传感器壳体。
例如，如果振动传感器用作额外传感器，那么其可以构造成具有充当反射器的传感器壳体，并且例如配置成与安全装置的纵向轴线和/或天线的主发射方向成45°～90°的角度。这里，额外传感器可以通过调节装置枢转到雷达物位计的辐射路径中，使得其可以反射由天线发射的电磁波以用于安全检查，并且同时在正常操作中，即，当将额外传感器从雷达物位计的辐射路径枢转出时，允许检测限位。
另外或可选择地，其配置可以显示出温度传感器和/或压力传感器。例如，由于在气体介质(也适用于液体介质)中的温度和压力与安全性高度相关的事实，这里可能产生额外的安全性测量。这同样也适用于液体介质。此外，本发明还可以用于具有引导的雷达波的TDR(时域反射测量)***、脉冲雷达***以及FMCW(频率调制的连续波)***。
附图说明
在下文中，参照附图对本发明进行更详细地说明。图中示出了：
图1示出了包含额外传感器和激活的安全装置的雷达物位计的第一示例性实施方案的原理示意图，
图2示出了图1的具有未激活的安全装置的雷达物位计，
图3示出了具有构造有反射器的额外传感器的雷达物位计的第二示例性实施方案，和
图4示出了具有电容式填充物位传感器的雷达物位计的第三示例性实施方案。
具体实施方式
图1示出了具有安全装置5的雷达物位计1的第一示例性实施方案，该安全装置用于测试雷达物位计1在安全相关的最大填充物位时的功能性。
雷达物位计1包括信号发生器和在目前的情况下构造为具有主发射方向A的喇叭天线的天线3。安全装置5设置有经由调节装置9枢转地配置的反射器7，以用于雷达物位计1的功能测试。在图1所示的第一位置I，反射器7被枢转到雷达物位计1的辐射路径中，因而将由天线3发射的电磁波反射回到天线3，从而使得在与反射器7的安装高度相对应的填充物位处产生回波。这样，可以检查雷达物位计1是否可靠地检测了在反射器7的高度处的填充物位。
在本示例性实施方案中，安全装置5具有管状壳体11，通过该管状壳体调节装置9从容器4的外部作用在反射器7上。在本示例性实施方案中，示出了反射器7与调节装置9的机械连接，这里也可以进行其他连接，例如经由电驱动、气动连接或磁性连接。
在壳体11的内部，相对于天线3的主发射方向A平行定向地配置有额外传感器12，其在目前的情况下构造为振动限位开关。额外传感器12经由连接线15与在目前的情况下设置在配置在容器4外部的电子元件壳体中的传感器电子元件连接，从而可以处理传感器信号。
雷达物位计1以及具有配置在其上的额外传感器12的安全装置5经由共同的紧固用凸缘6紧固在容器4上，以便监测其填充物位。这里，通过凸缘连接，可以形成容器4相对于环境的可靠密封，从而特别是在加压和/或有毒介质的应用的情况下确保高安全性。
图2示出了图1的配置的第二位置II，其中安全装置5的反射器7被从雷达物位计1的辐射路径中枢转出，使得反射器7不会反射由天线3发射的电磁波。在其中安全装置5被停用的第二位置II，其处配置有反射器7的安全相关的填充物位仍然可以由额外传感器12(在目前的情况下为振动限位开关)监测。这里，以这种方式可以确保即使在雷达物位计1发生故障的情况下，也可以在该安全临界填充物位处产生可靠的测量信号，并且还可以防止容器4的额外填充。
图3示出了具有额外传感器12的雷达物位计1的第二示例性实施方案，在目前的情况下，也构造为振动限位开关的额外传感器12包括适当地构成的传感器壳体13并且所述传感器壳体同时充当安全装置5的反射器7。
在本示例性实施方案中，额外传感器12由调节装置9以枢转方式支撑在安全装置5的壳体11上，从而使得额外传感器12既可以枢转到雷达物位计1的辐射路径中，也可以从雷达物位计的辐射路径中枢转出来。理想地，这里，额外传感器12被配置为使得沿天线3的方向取向的传感器壳体13的表面显示为与天线3的主发射方向A成45°～90°的角度。这样如图3所示，当额外传感器12处于第一位置I时，由天线3发射的电磁波可以被反射，从而在由安全装置5监测的填充物位处产生可靠的回波信号。
图4示出了具有安全装置5的雷达物位计1的第三示例性实施方案，在目前的情况下，安全装置5具有其中调节装置9被引导并由隔离件16隔离的引导管10。这里，本示例性实施方案中的引导管10构造为电容式填充物位传感器的电极，允许连续地测量设置有安全装置5的区域中的填充物位。
可选择地，可以将反射器7构造为电容式限位传感器。这里，引导管充当可以与容器协同配合的对电极。
所有上述示例性实施方案的共同点在于，通过所示的配置，可以以节省空间和冗余的方式监测容器4的临界填充物位，从而提高测量安全性。该冗余测量装置允许至少暂时地监测第一测量结果。
在示出的示例性实施方案中，第二传感器与第一传感器配置在同一凸缘上。然而，其也可以仅配置在同一容器中并且利用另外的凸缘紧固。然而，优选配置在一个凸缘上。
附图标记列表
1 雷达物位计 3 天线
4 容器 5 安全装置
6 紧固用凸缘 7 反射器
9 调节装置 10 引导管
11 壳体 12 额外传感器
13 传感器壳体 15 连接线
16 隔离件 A 发射方向
I 第一位置 II 第二位置

Claims (12)

1.一种具有用于产生电磁波的信号发生器和用于发射电磁波以及用于接收被反射的电磁波的天线(3)的雷达物位计(1)，包括用于检查所述雷达物位计(1)的功能性或用于改善所述雷达物位计的测量质量的安全装置(5)，其中所述安全装置(5)包括反射器(7)和调节装置(9)和/或减波装置(15)，并且所述安全装置构造为适于将所述反射器(7)和/或所述减波装置(15)至少在其中所述反射器反射电磁波的第一位置和其中所述反射器以减波的方式反射电磁波的第二位置之间进行调节，
其特征在于，所述安全装置包括用于检测测量的至少一个额外传感器(12)。
2.根据权利要求1所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，至少一个额外传感器(12)配置在所述安全装置(5)上和/或集成在所述安全装置中。
3.根据权利要求1或2所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述额外传感器(12)构造为填充物位传感器和/或限位传感器。
4.根据权利要求3所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述额外传感器(12)构造为电容式操作填充物位传感器和/或电容式操作限位传感器。
5.根据权利要求4所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述安全装置(5)包括构造为所述电容式传感器的电极的引导管(10)。
6.根据权利要求4所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述反射器构造为电容式传感器。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述额外传感器(12)构造为振动传感器、浮动传感器、利用高频操作的电容式传感器、超声传感器或温度传感器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述额外传感器成角度地配置在所述安全装置(5)上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述额外传感器(12)与所述调节装置连接并且优选地配置在所述调节装置上。
10.根据权利要求9所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述额外传感器(12)集成在所述反射器(7)中或显示出构造为反射器(7)的传感器壳体(13)。
11.根据权利要求9所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，所述额外传感器(12)枢转地构造。
12.根据前述权利要求中任一项所述的雷达物位计(1)，
其特征在于，其配置包括温度传感器和/或压力传感器。
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