用于料位雷達的金屬化塑料天線漏斗狀物的制作方法

專利名稱：用于料位雷達的金屬化塑料天線漏斗狀物的制作方法
技術領域：
本發明涉及^h位測量。特別地，本發明涉及一種用于剩_位雷達的金屬 化塑料天線， 一種用于確定罐中料位的料位雷達，將這種金屬化塑料天線 用于料位測量的應用，以及一種用于制造這種金屬化塑料天線的方法。
背景技術：
已7〉開的料位測量裝置具有拋物面天線或者喇叭形天線，這些天線發 射或者接收雷達波或者微波，以便確定填料容器中的介質的料位。這種料 位測量裝置的天線在此例如i殳置在容器內或者(例如為了確定水位)也可 設置在橋下。
目前，以板狀天線的形狀來制造這種天線，這些天線被深沖壓 (Tiefgezogen)并且相應地被焊接。此外，還使用由不銹鋼構成的堅固材 料，從這些材料車削出相應的天線。這種制造過程在M上要求高并且要 求高昂的費用。此外，天線的^r屬方式的實施還導致極大的重量，該重量 尤其是在環境條件強烈波動(例如強烈的風壓或者強烈加^)的情況下 會產生4艮不利的影響，并且由于機械的應力^P分導致系統的故障。

發明內容
;^發明的任務是，提供一種用于料位雷達的改進的天線。
根據本發明的一個實施例，提供了 一種用于料位雷達的金屬化塑料天 線，該金屬化塑料天線包括由塑料構成的天線本體,該天線本體具有內側，其中天線本體的內側具有用于傳導電磁波的金屬化物。
這種塑料天線在制造上比較便宜并且具有小的重量。通過天線本體的 內側金屬化物可以相應地發射或者接收電磁波，例如微波或者雷達波。此 夕卜，金屬化物可以提高塑料天線本體的化學耐久性，其方式是金屬化物以 保護涂層的形式包圍整個天線本體。
根據本發明的另一實施例，天線本體的內側構建空腔，其中空腔具有 開口并且至少部分填充有填充物，該填充物封閉空腔的開口。
空腔的填充物可以用于穩定天線以及提高天線的機械強度。此夕卜，還
可以防止冷凝物或者其他污物侵入空腔。由此能夠實現該天線現在也能 夠使用在目前需要其他天線類型(例如不銹鋼天線)的環境條件中。此夕卜， 通過該填充物還可以提高對強烈的外部壓力波動的抗壓性。
對于填充物可以使用不同的材料。例如，可以使用泡沫，譬如 ROHACELL,或者可以使用電介質，其介電常數(8r)接近空氣的值。 由此，可以降低阻抗損耗。
此外，聚四氟乙烯(PTFE)或者其他熱塑性塑料或者玻璃纖維強化 的塑料如聚笨琉醚(PPS)或者聚丙烯(PP)可以被設計作為填充材料。 這種玻璃纖維強化的塑料還可以與其他合適的原料組^^吏用。
根據本發明的另一實施例，電磁波具有50GHz到lOOGHz之間的頻 率。尤其是，根據本發明的另一實施例的金屬化塑料天線可以發射和檢測 具有在57 GHz到64 GHz之間或者在75 GHz到85 GHz之間的頻率的電 磁波。
自然，天線的尺寸也可以被確定為使得其能夠發送或者接收頻率大 于100 GHz的電磁波或者低頻率(例如頻率在5 GHz到30 GHz之間) 的電磁波。
根據本發明的另一實施例，塑料天線構造為喇叭形天線或者拋物面天線。
在拋物面天線的情況下，天線本體的具有金屬化物的內側是天線本體 的活動側(即朝著填料方向的并且用于發射或者檢測電磁波的側)。
根據本發明的另 一實施例，天線本體包括玻璃纖維強化的塑料。在此， 例如可以涉及具有玻璃纖維成分為大約30%的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。出于穩定性原因添加了這種玻璃纖維成分。自然，玻璃纖維成 分也可以具有其他百分比。例如，根據要求，該玻璃纖維成分可以在20
%至30 %之間或者在30 %或者40 %之間。其他的玻璃纖維^ri:也是可能
的并且是所希望的，以便實現例如機械的增強。
根據本發明的另一實施例，天線本體的內側的金屬化物實施為漆涂 層，該漆涂層被增加了導電元素。
根據本發明的實施例，漆涂層包括填充金屬的導電漆，例如銅-4艮-
導電漆。
根據本發明的另 一實施例，天線本體的內側的金屬化物實施為高真空 蒸鍍層。自然，金屬化也可以在常壓下進行或者在正常的真空中進行。然 而，高真空蒸鍍會使得提高金屬化物的純度。
根據本發明的另 一實施例，天線本體的內側的金屬化物實施為化學電 鍍層。
例如，不銹鋼可以用作涂層材料，然而也可以是其他材料，如鋁、銅、 鎳、鋅、鉻混合物或者合金。也可以用稀有金屬譬如金或者鉑來進行金屬 化。
根據本發明的另 一實施例，金屬化塑料天線還包括用于封閉空腔的開 口的封軍，其中封罩被實施為用于在化學上保護天線本體的內側免受外部影響。
由此，能夠保證天線的內側對腐蝕性物質的抵抗力。在此，封罩一方 面能夠用于防止污染物、化學物質的影響或者也可以用于防止溫度波動等 等的影響。另一方面，才艮據本發明的另一實施例，封軍可以實施為用于聚 焦電磁波的透鏡。
在此，透鏡例如可以非球面地實施。此外，透鏡還可以根據要求球面 地、凸面地或者凹面地實施。
根據本發明的另一實施例，金屬化塑料天線還包括具有連接區的頸 部，其中頸部的連接區相對于頸部的縱軸線具有第一角度，使得連接區可 以密封地靠置到波導上。
對此，(當天線與波導相連時)波導例如相對于頸部的縱軸線具有第 二角度。波導的角度在此小于天線頸部的相應角度。由此一方面得到波導與天線頸部之間的小的接觸面。另一方面，通過成角度(Winkelung)使 得天線頸部相對于波導的調節變得容易，因為壓緊力在安裝時分布到相對 小的面積上，使得波導例如能夠容易地被壓入到天線材料中。
根據本發明的另一實施例，塑料天線的連接區具有相對于頸部的縱軸 線的旋轉對稱性。
例如，連接區圓錐形地構造。相應地，波導的連接區于是同樣圓錐形 地構造，但該圓錐形具有更尖(更小)的角。
根據本發明的另 一實施例，提供了 一種用于確定罐中的料位的料位雷 達，其中該料位雷達包括上面所描述的用于發射和/或接收電磁波的塑料 天線。
料位雷達例如可以包括用于向天線饋送電磁波的波導，其中波導具有 用于將波導連接到塑料天線的連接區的區域，其中波導的該區域在連接狀 態中相對于塑料天線的縱軸線具有角度，該角度小于塑料天線的連接區的 相應角度。此外，根據本發明的該實施例，塑料天線的連接區可以密封地 靠置到波導的區域上。
此外，提供了一種將根據本發明的塑料天線用于料位測量的應用。
此外，提供了一種用于制勤目應的塑料天線的方法，該方法包括提 供由塑料構成的具有內側的天線本體，以及金屬化天線本體的內側以便傳 導電磁波。
由此，拔:供了一種方法，通過該方法能夠減小料位雷達天線的制造成 本和重量。
根據本發明的另 一 實施例，在金屬化之前進行內側的等離子體活化， 其中金屬化具有選自漆涂布、高真空蒸鍍和化學電鍍的步驟。
本發明的另外的實施例、任務和優點由從屬權利要求中得到。


以下將參照附圖描述本發明的優選實施例。
圖1示出了根據本發明的一個實施例的料位雷達的示意性橫截面圖。 圖2以俯視圖示出了圖1的料位雷達的示意性視圖。圖3示出了根據本發明的另一實施例的、安裝在容器上的料位雷達的 示意性橫截面圖。
圖4示出了根據本發明的另一實施例的、連接到波導上的塑料天線的 示意性橫截面圖。
圖5示出了在透鏡與根據本發明的另一實施例的天線本體之間的連接。
附圖中的視圖是示意性的并且并不^f比例。 具體實施例
在下面的附圖描述中，相同的或者相似的元件使用相同的參考數字。
圖1示出了根據本發明的一個實施例的料位雷達的示意性橫截面圖。 如在圖1中可看到的那樣，料位雷達主要具有金屬化的塑料天線100和殼 體108，該殼體電子裝置模塊保護在殼體108的內部中。此外，還i殳置 有固定件106。
塑料天線100在此用于發射和接收電磁波403、 404。在此，在電子 裝置中產生要發射的波403并且隨后通過包括波導的適配器或者連接件 U2饋送到天線100中。反過來，入射的波404被天線檢測到并且通過連 接件U2借助波導傳輸給電子裝置，接著在該電子裝置中可以相應地分析 入射的波。
塑料天線100包括天線本體101,該天線本體具有內側102。天線本 體101具有頸部408，該頸部被實施為用于連接標準裝置，例如選自VEGA 殼體系列(VEGA-Gehaeuseserie)的標準裝置。
為了將固定件106安裝在天線100上，在天線本體中設置開口 113， 套筒或者螺紋襯套能夠插入到這些開口中，以^吏容納相應的固定元件111 (例如螺桿)。此外，螺紋襯套也能夠被噴入(eingespritzt )。
天線本體101的內側102具有金屬化物103,該金屬化物例如以導電 漆涂布、化學電鍍或者金屬蒸鍍的形式來施加。涂層103在此可以填充塑 料天線100的整個空腔104或者也可以只填充部分區域(如圖1中所示)。
自然，金屬化物也可以延伸到天線100的外部區域中，以便例如提供 塑料天線的完全(內部和外部的)密封。通it^目應的覆蓋物譬如片或者透鏡107對外封閉 或者包封。因此不需要凸緣。
透鏡107 —方面用于保護天線內側，另 一方面用于提供透鏡作用以使 電磁波聚焦或者成束。通過這種方式，在相同的天線增益的情況下能夠實 現更短的漏斗狀物的構型。
透鏡例如由塑料如PTFE、聚^t醚構成，或者由玻璃或者陶瓷構成。
透鏡107使得電磁波403的輻射角度最優，即用于聚束，并且透鏡可 以凸面、凹面、球面、非球面或者錐形地實施。總之，由此在其余條件相 同的情況下尤其能夠實現縮短天線系統.
為了可靠地密封天線100的開口 105，可以設置有固定裝置110，該 固定裝置將透鏡107與天線本體101相連。也可以借助透鏡外側的螺紋來 進行固定。
此夕卜，還可以設置有凸緣109，以便將料位雷達安裝在相應的容器上。
這種料位雷達例如也可以4吏用在惡劣的、腐蝕性的環境條件中，例如 使用在化學工業的領域中，因為通過該覆蓋物107提供了密封性。在此不 需要額外凸緣來密封。
為了將料位雷達固定到容器上，在頸部408上可以設置固定件106。
圖2以俯視圖示出了圖1的料位雷達的示意性視圖。尤其是在此示例 性地i兌明了固定裝置110的位置。自然，孔也可以安裝在其他部位。
圖3示出了根據本發明的一個實施例的料位雷達的示意性橫截面圖， 該料位雷達固定在容器303上。塑料天線101在此填充以電介質301，該 介質用于穩定并且密封天線系統。
料位雷iiif過其凸緣109以凸緣來固定到容器上。對此，在容器側設 置有固定凸緣306。電介質301被擠壓到兩個凸緣109、 306之間，使得 當這兩個凸緣向彼此擠壓時，形成密封的連接。密封性在此通過密封物 302來輔助。
在透鏡107與天線本體101之間的連接可以通過螺旋接合、粘合、超 聲波焊接、頸部元件焊接或者其他塑料處理技術來實現。根據圖5的其他 連接也是可能的。
圖4示出了根據本發明的一個實施例的金屬化塑料天線的示意性橫截面，該金屬化塑料天線連接到波導401上。塑料天線100對此具有頸部 408，該頸部具有帶有相應圃錐形形狀的連接區409。波導401具有區域 402,該區域實施為用于將波導401連接到塑料天線100的連接區409上。 引線401例如由金屬構成并且旋檸或者粘合到天線頸部408上。天線頸部 408和波導端部402具有各種不同的圓錐角407、 406。由此，可以提高波 導401與天線100之間的密封性，使得在連接部位上不會出現環境與波導 405的內部之間的物質傳遞。通過在將波導401安裝在天線100上時的相 應壓緊力和可能的粘合，能夠使波導401與天線頸部408之間的間隙最小， 使得雷達波能夠無損M被傳輸。
自然，在波導401與天線頸部408之間的其他連接也是可能的，如相 應的齒連接，使得這兩個部件彼此能夠配合。平坦的覆蓋層也是可能的。
圖5示出了在透鏡107與才艮據本發明的另一實施例的天線本體101 之間的連接。透鏡107在天線本體101上的固定例如借助透鏡的外側502 上的螺紋來實現。因此，不需要螺桿或者粘合。此外，設置有密封環501。
本發明在其實施形式上并不限于附圖中所示的優選實施形式。更為確 切地說，許多變形方案也是可能的，即使實施形式基本不同但這些變形方 案利用了所述的解決方案和根據本發明的原理。
補充地，要指出的是，"包括"并不排除其他特征或者步驟，"一"或 者"一個"不排除多個。此外要指出的是，參照上述實施例之一所描述的 特征或者步驟也可以與其他上述實施例的其他特征或步驟結合使用。在權 利要求中的參考標記不應視為限制。
權利要求
1. 一種用于料位雷達的金屬化塑料天線，所述金屬化塑料天線(100) 包括由塑料構成的具有內側(102)的天線本體(101);其中所述天線本體(101)的內側(102)具有金屬化物(103)，用于 傳導電磁波。
2. 根據權利要求1所述的金屬化塑料天線(100 )，-其中天線本體(101)的內側(102)構建空腔(104);-其中所述空腔(104)具有開口 (105);以及-其中所述空腔(104)至少部分填充以填充物(301)，所述填充物 封閉空腔(104)的開口 (105)。
3. 根據權利要求1或者2所述的金屬化塑料天線(100 )，其中填充 物(301)具有電介材料。
4. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(100)，其中 電磁波具有在50 GHz到100 GHz之間的頻率。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(100)，其中 電磁波具有在75 GHz到85 GHz之間的頻率。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(100),其中 電磁波具有在5 GHz到30 GHz之間的頻率。
7. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(100)，其中 塑料天線(100)構建為喇叭形天線或者拋物面天線。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(100)，其中 天線本體(101)包括玻璃纖維強化的塑料。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(100)，其中 天線本體(101)包括IMt苯二曱酸丁二醇酯和玻璃纖維。
10. 根據權利要求8或9所述的金屬化塑料天線(100 )，其中天線本 體(101)的玻璃纖維含量在25%至35%之間。
11. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(IOO),其中天線本體(101)的內側(102 )的金屬化物實施為漆涂層，該漆涂層被添 加以傳導元素。
12. 根據權利要求ll所述的金屬化塑料天線(100),其中漆涂層包 括填充金屬的導電漆。
13. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(IOO)，其中 天線本體(101)的內側(102)的金屬化物實施為高真空蒸^。
14. 根據上a利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(100)，其中 天線本體(101)的內側(102)的金屬化物實施為化學電鍍層。
15. 根據上^利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(100)，還包括用于封閉空腔(104)的開口 (105)的封罩(107);其中該封罩(107 )實施為用于化學上保護天線本體(101 )的內側(102 ) 免受外部的影響。
16. 根據權利要求15所述的金屬化塑料天線(100 )，其中封軍(107 ) 實施為用于聚焦電磁波的透鏡。
17. 根據上述權利要求中任一項所述的金屬化塑料天線(IOO)，還包括帶有連接區(409 )的頸部(408 );其中頸部(408 )的連接區(409 )相對于頸部(408)的縱軸線具有 第一角度(407)，使得連接區(409)可密封地靠置到波導(401)上。
18. 根據權利要求17所述的金屬化塑料天線(100),其中塑料天線 (100)的連接區(409)具有相對于頸部(408)的縱軸線的旋轉對稱性。
19. 一種用于確定罐中的料位的料位雷達，所^位雷達包括根據 權利要求1至17中任一項所述的用于發射和/或接收電磁波(403; 404 ) 的塑料天線(IOO)。
20. 根據權利要求19所述的料位雷達，還包括用于向天線(100)饋送電磁波(403; 404 )的波導(401);其中波導(401)具有用于將該波導(401)連接到塑料天線(100) 的連接區(409 )的區域(402 );其中波導(401)的區域(402 )在連接狀態下相對于塑料天線(100 ) 的頸部(408)的縱軸線具有第二角度(406);其中塑料天線(100)的連接區(409)相對于塑料天線(100)的頸 部(408)的縱軸線具有第一角度(407)，該第一角度大于所述第二角度 (406)，以及其中塑料天線(100)的連接區(409)可密封地靠置到波導(401) 的區域(402)上。
21. —種應用，將根據權利要求1至18中任一項所述的塑料天線(100) 用于料位測量.
22. —種用于制造根據權利要求1至18中任一項所述的塑料天線 (100)的方法，該方法包括以下步驟提供由塑料構成的具有內側(102)的天線本體(101);金屬化天線本體(101)的內側(102)以便傳導電磁波。
23. 根據權利要求22所述的方法，還包括以下步驟 在金屬化之前將內側(102)等離子體活化； 其中金屬化具有選自漆涂布、高真空蒸鍍和化學電鍍的步驟。
全文摘要
根據本發明的實施例，提供了一種金屬化塑料天線，該金屬化塑料天線具有在內側有金屬化物的塑料天線本體。金屬化物在此用于傳導電磁波。此外，金屬化物可以實施為保護涂層使得即使在腐蝕性環境條件下也保證了塑料天線的化學耐久性。
文檔編號G01F23/284GK101313200SQ200680043669
公開日2008年11月26日 申請日期2006年11月16日 優先權日2005年11月24日
發明者于爾根·莫策, 克勞斯·金茨勒, 克里斯蒂安·蘇姆, 約瑟夫·費倫巴赫 申請人:Vega格里沙貝兩合公司