[发明专利]利用均匀线扫描的填充材料表面拓扑确定

说明书

技术领域

本发明涉及填充物位测量装置以及填充材料表面拓扑的确定。本发明还涉及用于对象监测或质量流确定的测量装置。另外，本发明涉及用于确定填充材料表面的拓扑的方法以及填充物位测量装置的用于确定移动液体的黏度及确定介质的质量或体积的用途。

背景技术

特别当在密封容器内部或外部测量散装材料和最终的倾注锥(Schüttkegeln)或移除堆(Abzugstrichtern)时，对填充材料表面的拓扑的记录是有利的。还可以记录移动液体的拓扑。例如，拓扑在使用搅拌器并在液体表面上出现相关的流动时发生变化，由此可以产生所谓的漩涡。通过拓扑能够得出关于有关额外的感兴趣变量的结论，这些变量例如是填充介质的粘度或混合。这里，可以考虑到搅拌器的速度。

用于非接触地扫描表面的方法可以例如基于以下原理：朝向表面发射的信号被该表面反射，并评估被反射的信号的传播时间或信号强度。为了足够准确地记录填充材料表面的拓扑，可能需要在填充材料表面的特定区域的方向上进行多次测量，由此增加了这种测量设备或测量方法的复杂性和成本。

为了扫描填充材料表面，可以使用能够扫描填充材料表面的可操控测量设备或电子束控制器。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了尽可能有效地确定填充材料表面的拓扑。

该问题由独立权利要求的主题解决。在从属权利要求和以下说明中可以获得本发明的其它实施例。

本发明的第一方面涉及一种被构造成确定填充材料表面的拓扑的填充物位测量装置。填充物位测量装置包括天线设备和用于使天线设备围绕垂直于天线的主发射方向的(第一)轴线旋转的可旋转支座。天线设备包括例如具有贴片的形式的辐射元件的阵列，辐射元件被设计成在填充材料表面的方向上发射并/或接收电磁测量信号。通过可旋转支座可天线设备围绕(旋转)轴线旋转，且旋转轴线可以例如平行于阵列(或与阵列成不等于90度的角度)，并且旋转轴线例如处于阵列的平面中。在任何情况下，旋转轴线均不是垂直的。

填充物位测量装置被设计成使得可以相对于填充材料表面电子地且机械地设定天线设备的多个发射角和/或接收角。

因此，可以通过机械地使天线设备移动且电子地(例如通过数字波束成形)改变天线发射方向来改变发射信号的发射方向。

使装置的可旋转支座和发射角和/或接收角的电子设定彼此协调，使得天线设备尽可能均匀地例如逐行地扫描填充材料表面(或在散装材料的情况下，散装材料表面)。以这种方式，可以完全减少或防止过度扫描散装材料表面上的特定区域，这意味着可以更快地检测拓扑。

由于天线设备围绕不垂直于布置有辐射元件的天线设备的平面且同时也不垂直于填充材料表面的轴线旋转，因此散装材料表面的逐行扫描可以与电子束控制组合地进行，而不会出现扫描线相交，这是因为这些扫描线彼此平行。

在本文中，应当注意，天线设备的发射角和/或接收角可以以模拟的方式电子地设定，例如使用天线阵列并结合合适的移相器电路或模拟开关，并且可以以数字的形式电子地设定，例如利用天线阵列并结合对数字化的接收曲线或回波信号的数字计算。

根据本发明的实施例，阵列是在纵向方向上延伸的一维阵列，轴线平行于阵列的纵向方向。

根据本发明的另一实施例，利用数字波束成形(digitale Strahlumformung(Digital Beam Forming))处理来电子地设定发射角和/或接收角。

根据本发明的另一实施例，填充物位测量装置包括用于使天线设备围绕不与第一轴线平行的(第二)轴线旋转的附加可旋转支座。例如，附加轴线是垂直轴线。

因此，天线设备具有两个旋转自由度。

根据本发明的另一实施例，当填充物位测量装置装配或安装在容器上时，天线设备在其纵向延伸的方向上相对于水平方向倾斜，以便检测填充材料表面(或散装材料表面)的拓扑。这里，纵向延伸在布置有辐射元件的平面中延伸。

换言之，天线设备的纵向方向与水平方向之间的角度不等于零度。

根据本发明的另一实施例，填充物位测量装置包括用于将填充物位测量装置连接至线路(特别是双线线路或四线线路)的电源和通信接口，通过该接口可以向填充物位测量装置提供测量操作所需的电力，并且通过该接口可将测量的数据发送至远程控制单元。

天线设备可以是贴片天线，例如贴片天线将多个单独、小型、组合的辐射器(被称为贴片)组合起来。这些贴片可以例如布置在共同的支撑件上或布置在具有金属层的形式的印刷电路板上。