為相同的或者 類似的元件使用相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 脈沖雷達(dá)法用于產(chǎn)生短的相干的微波脈沖、即所謂的脈沖串（Bursts)并且確定 在發(fā)送和接收脈沖之間的直接的持續(xù)時(shí)間。待測(cè)量的時(shí)間間隔在通常的在直至數(shù)米的范圍 中的測(cè)量距離的情況下是極其短的，因此在脈沖雷達(dá)傳感器中將所接收到的回波信號(hào)（在 下文中也稱為接收信號(hào)）適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)時(shí)間變換法在時(shí)間上擴(kuò)展。該方法提供擴(kuò)展的回波信 號(hào)，所述回波信號(hào)相應(yīng)于所接收到的高頻的發(fā)送和接收信號(hào)，但是在時(shí)間上例如以在10000 和100000之間的因數(shù)更慢地行進(jìn)。從微波脈沖的例如為5. 8GHz的載波頻率變?yōu)闀r(shí)間擴(kuò)展 的回波脈沖的例如在58kHz和580kHz之間的載波頻率。這種在內(nèi)部通過(guò)時(shí)間變換產(chǎn)生的 信號(hào)通常也稱為中頻信號(hào)或者簡(jiǎn)稱為ZF信號(hào)并且通常大致位于10kHz和1MHz之間，例如 位于50kHz和200kHz之間。所述ZF信號(hào)是所發(fā)送的和所接收到的微波脈沖的時(shí)間變化的 時(shí)間擴(kuò)展的反映。脈沖雷達(dá)法的ZF信號(hào)和超聲波法的回波信號(hào)不僅在頻域方面、而且在振 幅變化的特性方面都非常類似，因此為了確定重要的回波傳送時(shí)間進(jìn)而確定測(cè)量距離，對(duì) 所述信號(hào)進(jìn)行的進(jìn)一步的處理和評(píng)估除了小的差別之外是相同的。因此，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中 談及接收信號(hào)或者ZF信號(hào)時(shí)，那么不僅應(yīng)將其理解為所接收到的微波信號(hào)的必要時(shí)時(shí)間 擴(kuò)展的表示、而且應(yīng)將其理解為原則上視為相同的所接收到的超聲波回波信號(hào)。同樣內(nèi)容 也適用于其它類型的電磁波，例如光。
[0043] ZF信號(hào)（并且同樣還有非時(shí)間擴(kuò)展的接收信號(hào)）包含各個(gè)脈沖的時(shí)間序列，始于 經(jīng)由來(lái)自于波的傳播路徑之內(nèi)的反射位置的不同的脈沖或回波從發(fā)送脈沖推導(dǎo)出的基準(zhǔn) 脈沖或基準(zhǔn)回波，在所述反射位置上，傳播介質(zhì)的波阻抗發(fā)生改變。每個(gè)脈沖由特定的固定 頻率的載波構(gòu)成，所述載波具有通過(guò)發(fā)送脈沖的形狀確定的脈沖狀的振幅變化。在出現(xiàn)基 準(zhǔn)回波和感興趣的測(cè)量區(qū)域最大所需要的傳送時(shí)間之間的一定時(shí)間中的所有回波的總體 形成ZF信號(hào)。所涉及的物位傳感器的測(cè)量周期的特征在于形成ZF信號(hào)的至少一部分、但 是通常是一個(gè)或多個(gè)完整的ZF信號(hào)和隨后基于所形成的ZF信號(hào)的信號(hào)處理、評(píng)估、測(cè)量值 形成和測(cè)量值輸出。測(cè)量周期的周期性的重復(fù)確保了測(cè)量值的更新以用于跟蹤發(fā)生變化的 物位。
[0044] 為了從可能在ZF信號(hào)中出現(xiàn)的多個(gè)回波中將物料表面的所述回波相對(duì)于附加出 現(xiàn)的干擾回波分離，根據(jù)描述特性的特征來(lái)識(shí)別各個(gè)回波是必要的。重要的特征是回波的 振幅變化，其中包括在開(kāi)始時(shí)的振幅上升、最大振幅和在回波結(jié)束時(shí)的振幅下降。所述振幅 變化通過(guò)形成ZF信號(hào)的包絡(luò)曲線來(lái)獲得。
[0045] 為了避免盡可能模擬的信號(hào)處理的缺點(diǎn)，例如長(zhǎng)期漂移、構(gòu)件容差和對(duì)發(fā)生改變 的傳感器參數(shù)缺乏靈活性，力求對(duì)ZF信號(hào)的主要的數(shù)字處理。對(duì)此適合于，將ZF信號(hào)在可 能的模擬的信號(hào)增強(qiáng)和低通或者帶通濾波以避免頻譜疊加之后進(jìn)行采樣，并且將時(shí)間離散 的采樣值轉(zhuǎn)換為表示電壓值的數(shù)字值。所述方法稱為A/D轉(zhuǎn)換。以數(shù)字的方式存儲(chǔ)的采樣 序列表示包括所有包含在其中的回波的模擬的ZF信號(hào)。保留了 ZF信號(hào)的振幅信息和相位 信息并且可實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的數(shù)字的再處理。
[0046] ZF信號(hào)通常由多個(gè)具有相似的頻率的諧波振蕩組成。然而，在最簡(jiǎn)單的情況下，ZF 信號(hào)僅具有唯一的頻率。在將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字值時(shí)，僅捕獲ZF信號(hào)的抽象的瞬時(shí)值， 通常是電壓值。
[0047] 經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的值的與之相關(guān)的相位值或相位或者相位位置（Phasenlagen)對(duì)應(yīng) 于進(jìn)行采樣的時(shí)間點(diǎn)。如果除此之外諧波振蕩的頻率是已知的，那么能夠?yàn)槊總€(gè)數(shù)字采樣 值直接確定其相對(duì)于參考點(diǎn)的相位或者相位值。
[0048] 因此，當(dāng)將一個(gè)值選為其它值的參考點(diǎn)時(shí)，例如可在兩個(gè)采樣值之間確定相位角 或者相位。
[0049] 在采樣值的時(shí)間序列中，能夠被證明為有利的是，將關(guān)于之前的采樣值的相對(duì)的 相位或者相位位置與采樣值相關(guān)聯(lián)。第一采樣值的相位值（零相位角）在這種情況下可自 由選擇（在實(shí)際中等于0)。
[0050] 為了更好的圖解說(shuō)明，在本文中也能夠使用矢量圖和復(fù)數(shù)。
[0051] 圖1示出接收信號(hào)的、例如ZF信號(hào)的采樣的示意圖。水平軸線101表示時(shí)間變化 并且豎直軸線102表示接收信號(hào)103的瞬時(shí)值。
[0052] 采樣等距地在彼此相繼的時(shí)間點(diǎn)t0、tl、t2、…、tl7進(jìn)行并且提供對(duì)應(yīng)于這些時(shí) 間點(diǎn)的振幅值104、105、106、…、107。
[0053] 在這里，沒(méi)有違背所謂的奈奎斯特_香農(nóng)采樣定理。圖1示出，如何從接收信號(hào) 103中獲得下述值，在已經(jīng)通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）獲得兩個(gè)采樣值并且采樣時(shí)間 點(diǎn)以及載波的角頻率已知時(shí)，能夠從所述值根據(jù)DE 10 2006 006 572 A1的公式1計(jì)算包 絡(luò)曲線。
[0054] 圖2示出接收信號(hào)的另一個(gè)采樣的示意圖，其中違背了奈奎斯特-香農(nóng)采樣定理。 在本文中也能夠稱為，接收信號(hào)被欠采樣。然而，采樣頻率被選擇為，使得信號(hào)中的任何信 息內(nèi)容都不丟失。這在特定的前提條件和框架條件下對(duì)欠采樣而言是可能的。
[0055] 如從圖2中可看出的那樣，采樣在不同的時(shí)間進(jìn)行，其中在時(shí)間點(diǎn)t0的采樣值201 和時(shí)間點(diǎn)tl的采樣值202之間、在時(shí)間點(diǎn)t2的采樣值203和時(shí)間點(diǎn)t3的采樣值204之間、 在時(shí)間點(diǎn)t4的采樣值205和時(shí)間點(diǎn)t5的采樣值206之間或者在時(shí)間點(diǎn)t6的采樣值207 和時(shí)間點(diǎn)t7的采樣值208之間與在時(shí)間點(diǎn)tl和t2、t3和t4或t5和t6的值之間相比存 在較小的時(shí)間間隔。
[0056] 在本文中也能夠提及成對(duì)的采樣，其中在時(shí)間點(diǎn)t0、t2、t4和t6的采樣值能夠與 第一組采樣值相關(guān)聯(lián)并且在時(shí)間點(diǎn)tl、t3、t5和t7的采樣值能夠與第二組相關(guān)聯(lián)。
[0057] 圖3示出接收信號(hào)的、例如ZF信號(hào)的另一個(gè)采樣的示意圖。信號(hào)在時(shí)間點(diǎn)t0、tl、 t2、t3和t4(并且必要時(shí)在其它的時(shí)間點(diǎn)）被采樣。接收信號(hào)在這些時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)值通過(guò) 接收信號(hào)103的曲線上的十字標(biāo)記301至305示出。在這里，接收信號(hào)也被欠采樣。但是， 這不強(qiáng)制是這種情況。欠采樣的頻率也匹配于信號(hào)特性，以至于不丟失任何信息內(nèi)容。
[0058] 在帶通信號(hào)的情況下，在特定的條件下，下述采樣頻率能夠是足夠的，所述采樣頻 率低于根據(jù)奈奎斯特-香農(nóng)采樣定理所設(shè)置的為最高頻率分量的頻率的兩倍的極限。盡管 這種被稱為欠采樣的處理方法，但是仍能夠避免后果嚴(yán)重的頻譜疊加效應(yīng)。對(duì)此參照DE 10 2006 006 572A1。
[0059] 圖4A示出用于理想情況的所謂的相位旋轉(zhuǎn)器的振幅響應(yīng)、振幅變化或者頻率響 應(yīng)（Frequenzgang)A(f)的幅值404。水平軸線401表示頻率并且豎直軸線402表示振幅。 振幅響應(yīng)在整個(gè)頻率軸線上具有恒定的值404。
[0060] 圖4B示出用于所述理想情況的相位旋轉(zhuǎn)器的相位響應(yīng)步（f)。在這里，水平軸線 401也表示頻率，而豎直軸線403表示相位旋轉(zhuǎn)。對(duì)于小于0的頻率，信號(hào)以角度+Cp旋轉(zhuǎn)， 并且對(duì)于大于0的頻率，信號(hào)以角度-(()旋轉(zhuǎn)（參見(jiàn)曲線部段405、406)。對(duì)于f = 0,角度 為〇(參見(jiàn)坐標(biāo)原點(diǎn)中的附圖標(biāo)記407)。
[0061] 相位旋轉(zhuǎn)器將相位、相位位置或者相位角關(guān)于其輸入數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)。輸入數(shù)據(jù)是接收 信號(hào)的經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的值。從至少一個(gè)第一采樣值計(jì)算出另一個(gè)值，在所述另一個(gè)值中，作為基 礎(chǔ)的ZF信號(hào)的相位以預(yù)設(shè)的角度(()偏離于第一采樣值。所計(jì)算出的值同采樣值一樣是抽象 的數(shù)值。這兩個(gè)值的幅值在通常情況下取決于旋轉(zhuǎn)角CP進(jìn)行區(qū)分。幅值的偏差又從作為基 礎(chǔ)的ZF信號(hào)和旋轉(zhuǎn)角中得出。作為示例，ZF信號(hào)在周期的最大值中被采樣。采樣值是A。 此時(shí)，采樣值的數(shù)值A(chǔ)根據(jù)旋轉(zhuǎn)角<p改變。在角度為90°的情況下，新的第二值計(jì)算為0， 在角度為180°的情況下，新的第二值計(jì)算為-A，在270°的情況下再次為0并且在360° 的情況下為A。
[0062] 圖8將詳細(xì)說(shuō)明信號(hào)的或者接收信號(hào)的相位的所謂