用微波耦合探头在流体缸中探测参数的测量装置.pdf

本发明涉及用微波耦合探头在流体缸中探测一定参数的测量装置。本发明涉及一种用一个微波耦合探头(24)来探测流体缸(10)中的一定参数的测量装置，该耦合探头布置在流体缸(10)的缸盖(15)中或在其上，以便输入和输出波导波。缸盖(15)具有一个圆柱形的空腔(18)，以便容纳一个与活塞连接的圆柱形终端阻尼元件(19)，其中，在空腔(18)和终端阻尼元件(19)之间设置有一个密封用的环形密封件(20)，且在空腔(18)的介电周围区(17)布置在环形密封件(20)至少部分地配有一个金属屏蔽罩(28)，这样，环形密封件(20)的轴向运动就不对波导波或测量结果产生干扰影响。

1.  用于探测流体缸(10)中的参数的测量装置，带有在该缸(10)的缸盖(15)内或上的微波耦合探头(24)，以便把波导波输入邻接的缸室(13)及输出并探测从活塞(12)反射的波导波，其特征为，所述缸盖(15)具有圆柱形的空腔(18)，以便容纳与活塞(12)连接的圆柱形的终端阻尼元件(19)，其中，用于在空腔(18)和终端阻尼元件(19)之间密封的环形密封件(20)布置在空腔(18)的敞开的端区，且在空腔(18)的介电的环绕区域(17)内布置的环形密封件(20)至少部分地配有金属屏蔽件(28)。

2.  按权利要求1的测量装置，其特征为，所述缸盖(15)由罐形的金属外区(16)组成，在这个外区中布置空腔(18)的至少一直延伸到耦合探头(24)的介电的环绕区域(17)。

3.  按权利要求2的测量装置，其特征为，所述介电的环绕区域(17)具有基本上罐形的形状。

4.  按前述权利要求中任一项的测量装置，其特征为，所述耦合探头(24)与圆柱形空腔(18)的底部同心地并相邻地布置在介电的环绕区域(17)中。

5.  按前述权利要求中任一项的测量装置，其特征为，分析装置(27)和微波发生器(26)特别是以组合形式(25)布置在缸盖(15)中或上。

6.  按前述权利要求中任一项的测量装置，其特征为，阻尼圆盘布置在介电的环绕区域(17)的面向活塞(12)的端面上和/或布置在活塞(12)的对置的端面上。

7.  按前述权利要求中任一项的测量装置，其特征为，由环形的屏蔽罩构成的金属屏蔽件(28)具有U形的或半圆形的横截面。

用微波耦合探头在流体缸中探测参数的测量装置
技术领域
本发明涉及一种用一个微波耦合探头来探测流体缸中的参数的测量装置，该耦合探头布置在该流体缸的缸盖中或缸盖上，以便将波导波(Hohlleiterwelle)输入邻接的缸室和输出并探测从活塞反射的波导波。
背景技术
DE 10205904A1提出了用于活塞定位的这类测量装置。这是通过发射的和反射的波导波的直接或间接的渡越时间测量尤其是通过相位移的探测来实现的。
某些流体缸配有一个终端阻尼元件。为此，在流体缸盖中设置有一个圆柱形的空腔，以便容纳一个与活塞连接的圆柱形终端阻尼元件。当这个终端阻尼元件达到该圆形空腔时，流体不再通过该空腔向外流动，因为这个空腔用环形密封件密封。这时流体必须通过一个通常是可调的旁路有节制地向外流动。嵌入这个圆柱形空腔的终端阻尼元件的环形密封件通常是在轴向内活动支承着的，因为终端阻尼是在终端阻尼元件进入圆筒形空腔时而不是在离开它时起作用。这种环形密封件具有类似于止回阀的功能。
如果流体缸配有一个微波测量装置，则在环形密封件的轴向运动方面出现这样的问题，即该运动会改变流体缸中的场强分布并由此导致测量精度问题，特别是在通过波导波的渡越时间测量来进行活塞的位置测量的情况下。这种测量精度在多数情况中是不能接受的。
发明内容
本发明的目的在于，提出开头所述的那种测量装置，该装置即使在终端阻尼装置的环形密封件的轴向运动的情况下仍可用微波测量装置进行精确的测量。
根据本发明，这个目的是通过一种具有权利要求1所述特征的测量装置来实现的。
通过根据本发明，终端阻尼装置的环形密封件的金属屏蔽件密封件圆周的电磁场被屏蔽，所以，密封件的运动就对电磁场的分布不再产生影响。由于这种屏蔽件由于所需的密封作用是不可能完全封闭的，虽然在内部不可能实现完全没有磁场，但该场已被减弱到对测量精度不再产生明显影响的程度。这种屏蔽件对波导波的传播没有明显的干扰影响，因为波导波可以无明显反射地克服带被屏蔽的环形密封件的区段，特别是在用E01波型(也叫TM01型)时，这与E01波在波导管中可很好地转换成同轴的TEM波有关。其中，带被屏蔽的环形密封件的区段最终是一短段同轴体。由于这个原因，微波测量装置的这种众所周知的构思也可在带有气动终端阻尼和轴向可活动的环形密封件的缸体中保留，而测量精度不会明显恶化。
通过从属权利要求中列出的诸多措施可使权利要求1给出的测量装置获得有利的提高和改进。
缸盖最好由罐形的金属区组成，空腔的介电的、至少一直延伸到耦合探头的环绕区域布置在这个金属区内。这个介电的环绕区域相应地具有大致罐形的形状。这样，波导波就可通过用于终端阻尼的圆柱形空腔的介电的环绕区域以适合于测量的方式进行传播。
活塞探头优选与圆柱形空腔的底部同心地和相邻地布置在介电的环绕区域内，原则上，耦合探头和天线装置也可以布置在介电的环绕区域中。
一个分析装置和微波发生器尤其是以组合的方式优选布置在缸盖中或上，以便获得一个不用费事的微波引线的紧凑结构。
为了阻尼活塞在介电的环绕区域的冲击，宜在介电的环绕区域面向活塞的端面和/或在活塞12的对置端面上布置一个阻尼圆盘。
设计成环形屏蔽罩的金属屏蔽件最好具有U形的或半圆形的横截面，其对应于环形密封件的横截面形状。
附图说明
本发明的实施例示于附图中并在下面的说明中进行详细说明。这唯一的附图表示：
带有一个终端阻尼装置和一个微波测量装置的流体缸的纵断面。
具体实施方式
在唯一的图中示出的实施例表示一个流体缸10，在该流体缸中，带一根活塞杆11的活塞12可移动地导向。活塞12把流体缸10的内腔分成两个缸室13、14。为简化起见，图中未示出两个缸室13、14的流体输入管道和相应的流体控制装置。远离活塞杆11的流体缸10的端部用缸盖15封闭。在活塞杆11侧上，流体缸10同样用一个未示出的缸盖封闭，活塞杆11穿过该缸盖。
缸盖15由一个金属的罐形外区16组成，一个用介电材料例如用塑料制成的同样呈罐形的嵌件17嵌入该罐形外区中。嵌件17具有一个圆柱形的同心的、朝活塞12敞口的空腔18，该空腔用于容纳一个圆柱形的、用作终端阻尼元件的缓冲活塞19，后者固定在活塞12上。空腔18的敞开的敞口区配有一个环形密封件20，该密封件用于在缓冲活塞19进入空腔18时密封缓冲活塞19和空腔18之间的缝隙。空腔18与缓冲活塞19和环形密封件20一起用作活塞12的终端阻尼装置。在活塞12朝缸盖15运动时，缸室13中含有的流体通过一个连通空腔18与缸盖15的外侧的通道21流出。通道21可与接头连接用于输入和排出流体。当缓冲活塞19到达环形密封件20时，流体不再通过通道21流出，而是只通过一个连接缸室13与缸盖15外侧的旁路管道22流出，且在其中布置有一个可调的节流元件23。在较简单的结构中也可设置一个不可调的节流元件，或旁路管道22本身由于其很小的横截面而起节流元件的作用。
环形密封件20在轴向内可稍微移动，例如可移动一毫米。这样，环形密封件20就像一个止回阀那样作用，因为在缓冲活塞19进入空腔18时，环形密封件20被压到它的轴向的内止挡面并由此实现密封，而在反回运动时，该环形密封件从该止挡面松开，于是流体便可从环形密封件20旁边流入缸室13中。
为了把微波输入起波导管作用的缸室13中，使用了一个与空腔18的底部同心和相邻布置的耦合探头24。该耦合探头与一个集成在缸盖15内的微波模块25连接，后者包括一个微波发生器26和分析装置27，当然也可以将它们单独设置，原则上微波发生器26和分析装置27也可布置在缸盖15外面或离开该缸盖，那么则需要相应的合适的连接线。
在实施例中作为天线布置的耦合探头24作为带有顶部电容的同心单极示出并把E01波输入缸10中。在本发明的范围内，也可是由多个单个天线或单极组成不同的耦合探头24的实施形式，也可产生不同的波导管模式。
环形密封件20被金属屏蔽罩28包覆，其中只有环形密封件20的径向向里指的面不可能被其覆盖，因为这些面必须产生密封。在实施例中，环形密件20具有矩形的横截面，所以屏蔽罩28相应具有矩形的U形横截面，在这种情况下，必须保证所需的轴向运动间隙。屏蔽罩28的横截面取决于环形密封件20的横截面，该环形密封件也可具有圆形的横截面或别的横截面。屏蔽罩28固定在罐形嵌件17上。
微波模块25与耦合探头24结合用作用于探测流体缸10中的参数的微波测量装置，例如通过从耦合探头24到活塞12和返回的波导波的运行时间测量来探测活塞位置，这例如可通过探测相位移动来实现。别的参数可通过询问相应传感装置通过波导波进行探测并在分析装置27中进行分析处理。
如果没有屏蔽罩28，环形密封件20在轴向上的运动势必在测量时对波导波产生影响，从而导致测量误差。通过屏蔽罩18实现屏蔽，而不会有对波的传播的干扰影响，即波导波可克服带屏蔽罩18和环形密封件20的区段而无明显的反射，所以环形密封件20的轴向运动不再对测量过程产生干扰影响。
环形密封件20具有一个指向活塞12的轴向凸起29，该凸起轴向凸出罐形嵌件17并作为相对于缓冲活塞19的密封唇以及作为导向件使用。一个由阻尼圆盘构成的、未示出的阻尼元件作为止挡元件布置在嵌件17的指向活塞12的端侧上和/或布置在活塞12的对置端面上。