[发明专利]填充物位测量装置、拓扑确定方法及可读介质

说明书

本发明涉及用于检测填充材料表面的拓扑的物位雷达的天线组件。天线组件包括多个辐射元件的布置结构，辐射元件被设计成用于发射和/或接收电磁测量信号。相邻元件之间的距离为不等距，并且两个元件之间的最小距离可对应于电磁测量信号的波长的一半。

技术领域

本发明涉及用于确定容器中的填充材料或松散材料的填充物位的填充物位测量装置和方法。特别地，本发明涉及用于借助电磁信号来检测填充材料或松散材料的三维表面拓扑的天线组件和测量装置、用于确定填充材料或松散材料的填充物位、体积或质量的相应计算方法、程序元件以及计算机可读介质。

背景技术

拓扑检测用填充物位测量装置可用于确定容器中的填充材料或松散材料的填充物位，这些装置借助电磁信号对填充材料表面或松散材料表面进行采样，并且还可以利用从采样结果推导出的与填充材料或松散材料的三维表面拓扑相关的信息，以便在假设填充材料下方的表面积为已知的时确定填充材料的体积，或者在密度为已知的时确立质量或可以从质量推导出其它变量。

这种类型的填充物位测量装置包括通过天线支架连接到控制和评估单元的天线组件。天线组件具有多个发射元件和接收元件，在下文中将这些元件统称为“元件”。由发射元件发射的电磁测量信号被填充材料表面反射，并被接收元件获取。在这种情况下，填充物位测量装置被设计成使得能够从各种角度范围来获取反射的测量信号。

例如，当天线组件是平面天线组件时，用于填充物位测量装置的天线组件的一种构造可以具有大约20×20个元件。如果这些元件被设计成使得它们均可以被单独地驱动和读取，则需要高度复杂的硬件和相当复杂的软件。例如，通过单独地驱动和评估例如平面的、二维的天线阵列的元件，能够基于被填充材料表面或松散材料表面反射的测量信号来确定三维表面拓扑，而无需机械地调整天线组件。

发明内容

本发明的目的在于降低填充材料表面的拓扑检测的复杂性。

为了提高可读性，下面的文本涉及容器中的填充材料的情况。然而，不言而喻，本发明和相关的使用示例也可以涉及松散材料。类似地，填充材料或松散材料并不一定位于容器中。例如，本发明还涉及传送带上的松散材料。在这种情况下，具有天线组件的填充物位测量装置可以安装在传送带上方的某个点处。此外，根据本发明的测量装置可以用于确定移动液体的表面轮廓。

此外，下文中使用的术语“元件”是指天线组件的发射元件和/或接收元件。

本发明的一个方面提出了一种用于物位雷达的天线组件，该物位雷达通过借助电磁信号对表面进行采样来检测填充材料表面的拓扑。根据该方面，天线组件包括被设计成用于发射和/或接收电磁测量信号的多个元件。在这种情况下，相邻元件之间的距离为不等距。

例如，两个相邻元件之间的最小距离可小于或等于所使用的电磁测量信号的波长的一半。

应当理解，借助电磁测量信号对表面的采样是指：通过天线组件的至少一个发射元件发射电磁信号，随后通过接收元件记录被填充材料表面反射的电磁测量信号，并接着通过填充物位测量装置的评估单元评估所获得的测量信号。在这种情况下，天线组件被设计成使得能够借助电磁信号来检测填充材料的整个表面。如果元件以各种角度范围发射测量信号并接收以各种角度范围被反射的测量信号，则可以实现该设计。也可以将天线组件本身安装到天线支架，该天线支架使天线组件能够在填充材料表面上方旋转或平移。

根据本发明的一个实施例，天线组件的以不等距方式布置的元件可以形成一维线性阵列。

根据本发明的另一个实施例，元件布置在二维平面上。二维平面可被划分成多个虚拟行和与虚拟行正交的多个列，相邻的行或相邻的列彼此等距。根据本发明的一个实施例，元件定位在二维托架表面上，使得每个行具有不同数量元件。因此，行内的相邻元件之间的距离不再等距。也可以使一个行和/或一个列中的相邻元件之间的距离为不等距。