專利名稱：用于料位雷達(dá)的金屬化塑料天線漏斗狀物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及^h位測(cè)量。特別地，本發(fā)明涉及一種用于剩_位雷達(dá)的金屬 化塑料天線， 一種用于確定罐中料位的料位雷達(dá)，將這種金屬化塑料天線 用于料位測(cè)量的應(yīng)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(shù)：
已7〉開的料位測(cè)量裝置具有拋物面天線或者喇叭形天線，這些天線發(fā) 射或者接收雷達(dá)波或者微波，以便確定填料容器中的介質(zhì)的料位。這種料 位測(cè)量裝置的天線在此例如i殳置在容器內(nèi)或者(例如為了確定水位)也可 設(shè)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(yīng)地被焊接。此外，還使用由不銹鋼構(gòu)成的堅(jiān)固材 料，從這些材料車削出相應(yīng)的天線。這種制造過程在M上要求高并且要 求高昂的費(fèi)用。此外，天線的^r屬方式的實(shí)施還導(dǎo)致極大的重量，該重量 尤其是在環(huán)境條件強(qiáng)烈波動(dòng)(例如強(qiáng)烈的風(fēng)壓或者強(qiáng)烈加^)的情況下 會(huì)產(chǎn)生4艮不利的影響，并且由于機(jī)械的應(yīng)力^P分導(dǎo)致系統(tǒng)的故障。

發(fā)明內(nèi)容
;^發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于料位雷達(dá)的改進(jìn)的天線。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了 一種用于料位雷達(dá)的金屬化塑料天 線，該金屬化塑料天線包括由塑料構(gòu)成的天線本體,該天線本體具有內(nèi)側(cè)，其中天線本體的內(nèi)側(cè)具有用于傳導(dǎo)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(nèi)側(cè)金屬化物可以相應(yīng)地發(fā)射或者接收電磁波，例如微波或者雷達(dá)波。此 夕卜，金屬化物可以提高塑料天線本體的化學(xué)耐久性，其方式是金屬化物以 保護(hù)涂層的形式包圍整個(gè)天線本體。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，天線本體的內(nèi)側(cè)構(gòu)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(wěn)定天線以及提高天線的機(jī)械強(qiáng)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?qū)崿F(xiàn)該天線現(xiàn)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(huán)境條件中。此夕卜， 通過該填充物還可以提高對(duì)強(qiáng)烈的外部壓力波動(dòng)的抗壓性。
對(duì)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(zhì)，其介電常數(shù)(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(qiáng)化 的塑料如聚笨琉醚(PPS)或者聚丙烯(PP)可以被設(shè)計(jì)作為填充材料。 這種玻璃纖維強(qiáng)化的塑料還可以與其他合適的原料組^^吏用。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，電磁波具有50GHz到lOOGHz之間的頻 率。尤其是，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的金屬化塑料天線可以發(fā)射和檢測(cè) 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(fā)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(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，塑料天線構(gòu)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(nèi)側(cè)是天線本體 的活動(dòng)側(cè)(即朝著填料方向的并且用于發(fā)射或者檢測(cè)電磁波的側(cè))。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，天線本體包括玻璃纖維強(qiáng)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(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。出于穩(wěn)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(jù)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(shí)現(xiàn)例如機(jī)械的增強(qiáng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，天線本體的內(nèi)側(cè)的金屬化物實(shí)施為漆涂 層，該漆涂層被增加了導(dǎo)電元素。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，漆涂層包括填充金屬的導(dǎo)電漆，例如銅-4艮-
導(dǎo)電漆。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，天線本體的內(nèi)側(cè)的金屬化物實(shí)施為高真空 蒸鍍層。自然，金屬化也可以在常壓下進(jìn)行或者在正常的真空中進(jìn)行。然 而，高真空蒸鍍會(huì)使得提高金屬化物的純度。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，天線本體的內(nèi)側(cè)的金屬化物實(shí)施為化學(xué)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(jìn)行金屬 化。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)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(shí)施為用于在化學(xué)上保護(hù)天線本體的內(nèi)側(cè)免受外部影響。
由此，能夠保證天線的內(nèi)側(cè)對(duì)腐蝕性物質(zhì)的抵抗力。在此，封罩一方 面能夠用于防止污染物、化學(xué)物質(zhì)的影響或者也可以用于防止溫度波動(dòng)等 等的影響。另一方面，才艮據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，封軍可以實(shí)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(shí)施。此外，透鏡還可以根據(jù)要求球面 地、凸面地或者凹面地實(shí)施。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，金屬化塑料天線還包括具有連接區(qū)的頸 部，其中頸部的連接區(qū)相對(duì)于頸部的縱軸線具有第一角度，使得連接區(qū)可 以密封地靠置到波導(dǎo)上。
對(duì)此，(當(dāng)天線與波導(dǎo)相連時(shí))波導(dǎo)例如相對(duì)于頸部的縱軸線具有第 二角度。波導(dǎo)的角度在此小于天線頸部的相應(yīng)角度。由此一方面得到波導(dǎo)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(duì)于波導(dǎo)的調(diào)節(jié)變得容易，因?yàn)閴壕o力在安裝時(shí)分布到相對(duì) 小的面積上，使得波導(dǎo)例如能夠容易地被壓入到天線材料中。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，塑料天線的連接區(qū)具有相對(duì)于頸部的縱軸 線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。
例如，連接區(qū)圓錐形地構(gòu)造。相應(yīng)地，波導(dǎo)的連接區(qū)于是同樣圓錐形 地構(gòu)造，但該圓錐形具有更尖(更小)的角。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，提供了 一種用于確定罐中的料位的料位雷 達(dá)，其中該料位雷達(dá)包括上面所描述的用于發(fā)射和/或接收電磁波的塑料 天線。
料位雷達(dá)例如可以包括用于向天線饋送電磁波的波導(dǎo)，其中波導(dǎo)具有 用于將波導(dǎo)連接到塑料天線的連接區(qū)的區(qū)域，其中波導(dǎo)的該區(qū)域在連接狀 態(tài)中相對(duì)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(qū)的 相應(yīng)角度。此外，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，塑料天線的連接區(qū)可以密封地 靠置到波導(dǎo)的區(qū)域上。
此外，提供了一種將根據(jù)本發(fā)明的塑料天線用于料位測(cè)量的應(yīng)用。
此外，提供了一種用于制勤目應(yīng)的塑料天線的方法，該方法包括提 供由塑料構(gòu)成的具有內(nèi)側(cè)的天線本體，以及金屬化天線本體的內(nèi)側(cè)以便傳 導(dǎo)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(dá)天線的制造成 本和重量。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例，在金屬化之前進(jìn)行內(nèi)側(cè)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(xué)電鍍的步驟。
本發(fā)明的另外的實(shí)施例、任務(wù)和優(yōu)點(diǎn)由從屬權(quán)利要求中得到。


以下將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的示意性橫截面圖。 圖2以俯視圖示出了圖1的料位雷達(dá)的示意性視圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的、安裝在容器上的料位雷達(dá)的 示意性橫截面圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的、連接到波導(dǎo)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(jù)本發(fā)明的另一實(shí)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(shí)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(shù)字。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的示意性橫截面圖。 如在圖1中可看到的那樣，料位雷達(dá)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(hù)在殼體108的內(nèi)部中。此外，還i殳置 有固定件106。
塑料天線100在此用于發(fā)射和接收電磁波403、 404。在此，在電子 裝置中產(chǎn)生要發(fā)射的波403并且隨后通過包括波導(dǎo)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(cè)到并且通過連 接件U2借助波導(dǎo)傳輸給電子裝置，接著在該電子裝置中可以相應(yīng)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(nèi)側(cè)102。天線本 體101具有頸部408，該頸部被實(shí)施為用于連接標(biāo)準(zhǔn)裝置，例如選自VEGA 殼體系列(VEGA-Gehaeuseserie)的標(biāo)準(zhǔn)裝置。
為了將固定件106安裝在天線100上，在天線本體中設(shè)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(yīng)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(nèi)側(cè)102具有金屬化物103,該金屬化物例如以導(dǎo)電 漆涂布、化學(xué)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(gè)空腔104或者也可以只填充部分區(qū)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(qū)域中，以便例如提供 塑料天線的完全(內(nèi)部和外部的)密封。通it^目應(yīng)的覆蓋物譬如片或者透鏡107對(duì)外封閉 或者包封。因此不需要凸緣。
透鏡107 —方面用于保護(hù)天線內(nèi)側(cè)，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?qū)?現(xiàn)更短的漏斗狀物的構(gòu)型。
透鏡例如由塑料如PTFE、聚^t醚構(gòu)成，或者由玻璃或者陶瓷構(gòu)成。
透鏡107使得電磁波403的輻射角度最優(yōu)，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(shí)施?？傊?，由此在其余條件相 同的情況下尤其能夠?qū)崿F(xiàn)縮短天線系統(tǒng).
為了可靠地密封天線100的開口 105，可以設(shè)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(cè)的螺紋來 進(jìn)行固定。
此夕卜，還可以設(shè)置有凸緣109，以便將料位雷達(dá)安裝在相應(yīng)的容器上。
這種料位雷達(dá)例如也可以4吏用在惡劣的、腐蝕性的環(huán)境條件中，例如 使用在化學(xué)工業(yè)的領(lǐng)域中，因?yàn)橥ㄟ^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(dá)固定到容器上，在頸部408上可以設(shè)置固定件106。
圖2以俯視圖示出了圖1的料位雷達(dá)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(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的示意性橫截面圖， 該料位雷達(dá)固定在容器303上。塑料天線101在此填充以電介質(zhì)301，該 介質(zhì)用于穩(wěn)定并且密封天線系統(tǒng)。
料位雷iiif過其凸緣109以凸緣來固定到容器上。對(duì)此，在容器側(cè)設(shè) 置有固定凸緣306。電介質(zhì)301被擠壓到兩個(gè)凸緣109、 306之間，使得 當(dāng)這兩個(gè)凸緣向彼此擠壓時(shí)，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(shù)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)圖5的其他 連接也是可能的。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(dǎo)401上。塑料天線100對(duì)此具有頸部 408，該頸部具有帶有相應(yīng)圃錐形形狀的連接區(qū)409。波導(dǎo)401具有區(qū)域 402,該區(qū)域?qū)嵤橛糜趯⒉▽?dǎo)401連接到塑料天線100的連接區(qū)409上。 引線401例如由金屬構(gòu)成并且旋檸或者粘合到天線頸部408上。天線頸部 408和波導(dǎo)端部402具有各種不同的圓錐角407、 406。由此，可以提高波 導(dǎo)401與天線100之間的密封性，使得在連接部位上不會(huì)出現(xiàn)環(huán)境與波導(dǎo) 405的內(nèi)部之間的物質(zhì)傳遞。通過在將波導(dǎo)401安裝在天線100上時(shí)的相 應(yīng)壓緊力和可能的粘合，能夠使波導(dǎo)401與天線頸部408之間的間隙最小， 使得雷達(dá)波能夠無損M被傳輸。
自然，在波導(dǎo)401與天線頸部408之間的其他連接也是可能的，如相 應(yīng)的齒連接，使得這兩個(gè)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(jù)本發(fā)明的另一實(shí)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(cè)502 上的螺紋來實(shí)現(xiàn)。因此，不需要螺桿或者粘合。此外，設(shè)置有密封環(huán)501。
本發(fā)明在其實(shí)施形式上并不限于附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施形式。更為確 切地說，許多變形方案也是可能的，即使實(shí)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(jù)本發(fā)明的原理。
補(bǔ)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(gè)"不排除多個(gè)。此外要指出的是，參照上述實(shí)施例之一所描述的 特征或者步驟也可以與其他上述實(shí)施例的其他特征或步驟結(jié)合使用。在權(quán) 利要求中的參考標(biāo)記不應(yīng)視為限制。
權(quán)利要求
1. 一種用于料位雷達(dá)的金屬化塑料天線，所述金屬化塑料天線(100) 包括由塑料構(gòu)成的具有內(nèi)側(cè)(102)的天線本體(101);其中所述天線本體(101)的內(nèi)側(cè)(102)具有金屬化物(103)，用于 傳導(dǎo)電磁波。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬化塑料天線(100 )，-其中天線本體(101)的內(nèi)側(cè)(102)構(gòu)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(jù)權(quán)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(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的金屬化塑料天線(100)，其中 塑料天線(100)構(gòu)建為喇叭形天線或者拋物面天線。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(qiáng)化的塑料。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(jù)權(quán)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(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的金屬化塑料天線(IOO),其中天線本體(101)的內(nèi)側(cè)(102 )的金屬化物實(shí)施為漆涂層，該漆涂層被添 加以傳導(dǎo)元素。
12. 根據(jù)權(quán)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(dǎo)電漆。
13. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的金屬化塑料天線(IOO)，其中 天線本體(101)的內(nèi)側(cè)(102)的金屬化物實(shí)施為高真空蒸^。
14. 根據(jù)上a利要求中任一項(xiàng)所述的金屬化塑料天線(100)，其中 天線本體(101)的內(nèi)側(cè)(102)的金屬化物實(shí)施為化學(xué)電鍍層。
15. 根據(jù)上^利要求中任一項(xiàng)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(shí)施為用于化學(xué)上保護(hù)天線本體(101 )的內(nèi)側(cè)(102 ) 免受外部的影響。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的金屬化塑料天線(100 )，其中封軍(107 ) 實(shí)施為用于聚焦電磁波的透鏡。
17. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的金屬化塑料天線(IOO)，還包括帶有連接區(qū)(409 )的頸部(408 );其中頸部(408 )的連接區(qū)(409 )相對(duì)于頸部(408)的縱軸線具有 第一角度(407)，使得連接區(qū)(409)可密封地靠置到波導(dǎo)(401)上。
18. 根據(jù)權(quán)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(qū)(409)具有相對(duì)于頸部(408)的縱軸線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。
19. 一種用于確定罐中的料位的料位雷達(dá)，所^位雷達(dá)包括根據(jù) 權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的用于發(fā)射和/或接收電磁波(403; 404 ) 的塑料天線(IOO)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的料位雷達(dá)，還包括用于向天線(100)饋送電磁波(403; 404 )的波導(dǎo)(401);其中波導(dǎo)(401)具有用于將該波導(dǎo)(401)連接到塑料天線(100) 的連接區(qū)(409 )的區(qū)域(402 );其中波導(dǎo)(401)的區(qū)域(402 )在連接狀態(tài)下相對(duì)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(qū)(409)相對(duì)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(qū)(409)可密封地靠置到波導(dǎo)(401) 的區(qū)域(402)上。
21. —種應(yīng)用，將根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的塑料天線(100) 用于料位測(cè)量.
22. —種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)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(gòu)成的具有內(nèi)側(cè)(102)的天線本體(101);金屬化天線本體(101)的內(nèi)側(cè)(102)以便傳導(dǎo)電磁波。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括以下步驟 在金屬化之前將內(nèi)側(cè)(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(xué)電鍍的步驟。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)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(nèi)側(cè)有金屬化物的塑料天線本體。金屬化物在此用于傳導(dǎo)電磁波。此外，金屬化物可以實(shí)施為保護(hù)涂層使得即使在腐蝕性環(huán)境條件下也保證了塑料天線的化學(xué)耐久性。
文檔編號(hào)G01F23/284GK101313200SQ200680043669
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者于爾根·莫策, 克勞斯·金茨勒, 克里斯蒂安·蘇姆, 約瑟夫·費(fèi)倫巴赫 申請(qǐng)人:Vega格里沙貝兩合公司