LU102493B1

Measuring apparatus and method for measuring electromagnetic waves

Abstract

The invention relates to a measuring device for electromagnetic waves, in particular a radar device, for measuring a measured value, in particular a distance, in particular a distance of one or more objects to be measured, and/or a signal strength, in particular with a size and/or quantity of one or signal strength correlating to several objects to be measured, with compensation for a drift behavior, in particular a temperature-dependent drift behavior, comprising a housing, in particular a hermetically sealed and/or lockable housing, a sensor and/or receiver for electromagnetic waves, which is arranged in the housing, in particular a receiver for electromagnetic waves in the radio frequency range, which which in particular comprises an oscillator, a detection device, which is arranged in the housing, for detecting at least one physical parameter, in particular a physical parameter of the environment, in particular a temperature, in particular an ambient temperature, in particular a temperature of the ambient air in the housing, and/or a current one Vibration and/or natural frequency of an oscillator, in particular an oscillator, Frequency generator and/or quartz crystal of the sensor or receiver. The invention also relates to a method for measuring a measured value, in particular a distance, in particular a distance of one or more objects to be measured, and/or a signal strength, in particular a signal strength correlating with a size and/or quantity of one or more objects to be measured, with compensation a drift behavior, in particular a temperature-dependent drift behavior, in particular using a measuring device for electromagnetic waves, more particularly a radar device, at least comprising the following steps: a detection of at least one physical parameter in a housing, in particular a hermetically sealed and/or lockable housing, in which a sensor and/or receiver for electromagnetic waves is arranged, the at least one physical parameter being a physical parameter of the environment, in particular a temperature, in particular an ambient temperature, in particular a temperature of ambient air in the housing, and/or a current oscillation and/or natural frequency of an oscillator, in particular of an oscillator of the sensor or Electromagnetic wave receivers, comprising; obtaining, in particular calculating or reading from a database, a compensation and/or compensation function and/or a compensation factor based on the at least one physical parameter, in particular a compensation and/or compensation function which is suitable for reducing a measurement error caused by an environmental parameter and/or or environmental influence on a measurement result, based at least in part on an electromagnetic wave sensor and/or receiver, based on the at least one physical parameter.

LU102493B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 8

Term

14.3 yearsto projected expiry

Projected expiry 18 January 2041, counted from filing; an application has no term until it is granted.

  1. Priority and filed
  2. Published
  3. Today
  4. Projected expiry

28 claims: 17 independent, 11 dependent

  1. 1
    Patentansprüche 1. Messvorrichtung für elektromagnetische Wellen, insbesondere Radar-Vorrichtung, zu einer Messung eines Messwertes, insbesondere einer Entfernung, insbesondere einer Entfernung eines oder mehrerer zu messender Objekte, und/oder einer Signalstärke, insbesondere mit einer Größe und/oder Quantität eines oder mehrerer zu messender Objekte korrelierende Signalstärke, unter Kompensation eines Driftverhaltens, insbesondere eines temperaturabhängigen Driftverhaltens, umfassend:ein Gehäuse (1, 2, 11,12), insbesondere hermetisch abgeriegeltes und/oder abriegelbares Gehäuse einen Sensor und/oder Empfänger (4) für elektromagnetische Wellen, welcher bzw. welche im Gehäuse (1, 2,11,12) angeordnet ist, insbesondere Empfänger für elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich, welcher bzw. welche insbesondere einen Oszillator umfasst eine Erfassungsvorrichtung (5), welche im Gehäuse (1, 2,11,12) angeordnet ist, zur Erfassung mindestens eines physikalischen Parameters, insbesondere eines physikalischen Parameters der Umgebung, insbesondere einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungstemperatur, insbesondere einer Temperatur einer Umgebungsluft im Gehäuse (1, 2,11,12), und/oder einer aktuellen Schwing- und/oder Eigenfrequenz eines Oszillators, insbesondere eines Oszillators, Frequenzgenerators und/oder Schwingquarzes des Sensors bzw. Empfängers (4).
  2. 2
    Messvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Zirkulationseinheit (8), insbesondere einen Rotor, Propeller und/oder Lüfter, wobei die Zirkulationseinheit (8) im Gehäuse angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, eine Zirkulation von Umgebungsluft oder -gas im Gehäuse zu bewirken und/oder einen Temperaturausgleich im Gehäuse zu fördern. -20LU102493
  3. 3
    Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse ein Material umfasst, welches geeignet ist, vor einer Auswirkung einer elektromagnetischen Strahlung im Infrarotbereich auf die Messvorrichtung zu schützen, insbesondere dazu geeignet ist, eine elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich bzw. im Bereich der Wärmestrahlung zu absorbieren und/oder zu reflektieren, jedoch kaum zu transmittieren.
  4. 4
    Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse ein Material umfasst, welches geeignet ist, eine elektromagnetische Strahlung im Radiofrequenzbereich zu transmittieren, insbesondere ein Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, insbesondere mit einer Dielektrizitätszahl kleiner als 3, insbesondere mit einer Dielektrizitätszahl kleiner als 2,5, insbesondere mit einer Dielektrizitätszahl kleiner als 2,3, insbesondere im Bereich einer Ein- und/oder Austrittsöffnung für elektromagnetische Wellen und/oder einer Linse.
  5. 5
    Messvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Material eine Keramik und/oder Teflon/PTFE und/oder ein HDPE/PEHD umfasst und/oder ein Metall umfasst, wobei insbesondere ein Metall- und/oder Keramikgehäuse, insbesondere Stahlgehäuse, Edelstahlgehäuse oder Aluminiumgehäuse, bereitgestellt ist, insbesondere umfassend eine Ein- und/oder Austrittsöffnung für elektromagnetische Wellen und/oder einer Linse, wobei insbesondere die Ein- und/oder Austrittsöffnung für elektromagnetische Wellen und/oder die Linse durch ein Keramik/Teflon/PTFE/HDPE/PEHD umfassendes Material gebildet und/oder abgedeckt ist.
  6. 6
    Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungsvorrichtung einen Kondensator, insbesondere Polymerkondensator, und/oder ein Thermoelement und/oder eine Wärmebildkamera und/oder ein veränderlicher Widerstand, einzeln oder in Kombination, insbesondere in einer -21LU102493 Kombination von zweien oder mehr hieraus, als Messelement für einen physikalischen Parameter, insbesondere eine Temperatur, aufweist.
  7. 7
    Messvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Erfassungsvorrichtung eingerichtet ist, eine Temperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit, insbesondere relative Luftfeuchtigkeit, als physikalische Parameter zu erfassen.
  8. 8
    Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine physikalische Parameter einen Druck umfasst, insbesondere einen Luft- oder Gasdruck im Inneren des Gehäuses und/oder eine Aussage über eine Zusammensetzung bzw. Bestandteile der Luft bzw. des Gases im Inneren des Gehäuses.
  9. 9
    Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Berechnungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Driftverhalten zu kompensieren bzw. rechnerisch zu berücksichtigen, insbesondere durch eine digitale Schaltung und/oder durch einen analogen Schaltkreis.
  10. 10
    Messvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Berechnungseinheit dazu eingerichtet ist, das Driftverhalten zu kompensieren bzw. rechnerisch zu berücksichtigen auf Grundlage eines erfassten physikalischen Parameters der Umgebung und/oder einer aktuellen Schwing- und/oder Eigenfrequenz eines Oszillators, insbesondere eines Oszillators, Frequenzgenerators und/oder Schwingquarzes des Sensors bzw. Empfängers, insbesondere auf Grundlage einer Kombination aus mindestens einem erfassten physikalischen Parameter und einer aktuellen Schwing- und/oder Eigenfrequenz eines Oszillators, insbesondere dabei einer Umgebungstemperatur und einer erfassten aktuellen Schwing- und/oder Eigenfrequenz des Sensors bzw. Empfängers.
  11. 11
    Messvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Berechnungseinheit dazu eingerichtet ist, beim Kompensieren bzw. rechnerisch Berücksichtigen ferner eine zeitliche Entwicklung und/oderTendenz zu berücksichtigen, insbesondere eine Temperaturentwicklung, insbesondere durch zeitliche Extrapolation.
  12. 12
    Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten Sensor, insbesondere Temperatursensor und/oder Strahlungssensor, welcher an den Außenseite des Gehäuses angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, eine Außentemperatur oder eine von außen auf das Gehäuse einfallende Strahlung zu messen, um eine zukünftige Entwicklung des mindestens einen physikalischen Parameters im Innern des Gehäuse vorherzusagen, insbesondere mittels eine Temperaturentwicklung, insbesondere durch zeitliche Extrapolation.
  13. 13
    Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 12, wobei die Berechnungseinheit eingerichtet ist, einen Abstand durch Multiplizieren einer gemessenen Frequenz mit einem Faktor zu errechnen, wobei die gemessene Frequenz oder der Abstand zur Errechnung einer kompensierten Frequenz bzw. eines kompensierten Abstandes mit einem Kompensationsfaktor, insbesondere temperaturabhängigem Kompensationsfaktor, multipliziert werden.
  14. 14
    Messvorrichtung nach Anspruch 13, wobei ein Kompensationsfaktor zum Einsatz kommt, dessen Temperaturabhängigkeit durch eine mathematische Gleichung, insbesondere umfassend einen linearen sowie einen quadratischen Anteil, beschrieben werden kann.
  15. 15
    Messvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Kompensationsfunktion durch Aufnahme einer Eichkurve generiert wird und die Koeffizienten der Kompensationsfunktion, insbesondere lineare und quadratische Koeffizienten, durch -23- ein Approximationsverfahren, insbesondere Minimierung der quadratischen LU102493 Abweichungen, hergeleitet werden.
  16. 16
    Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 12, wobei die Zirkulationseinheit derart im Gehäuse angeordnet ist, dass ein Luft- oder Gasstrom entsteht, welcher Luft bzw. Gas vom Sensor/Empfänger zur Erfassungsvorrichtung transportiert, insbesondere wobei die Zirkulationseinheit gasausgangsseitig auf den Sensor/Empfänger gerichtet ist und die Erfassungsvorrichtung in Bezug auf die Gasstromrichtung hinter dem Sensor/Empfänger angeordnet ist, oder die Zirkulationseinheit gaseingangsseitig bzw. saugseitig auf den Sensor/Empfänger gerichtet ist und gasausgangsseitig in Bezug auf die Gasstromrichtung auf die Erfassungsvorrichtung gerichtet ist, oder die Zirkulationseinheit gaseingangsseitig bzw. saugseitig auf die Erfassungsvorrichtung gerichtet ist und die Erfassungsvorrichtung in Bezug auf die Gasstromrichtung vor dem Sensor/Empfänger angeordnet ist, insbesondere wobei die Zirkulationseinheit, der Sensor/Empfänger und die Erfassungsvorrichtung im Wesentlichen auf einer Verbindungslinie angeordnet sind, insbesondere wobei der Sensor/Empfänger mindestens eine bevorzugte besonders leicht und widerstandslos von Gas durchströmbare Richtung aufweist, und wobei diese Richtung der Zirkulationseinheit und/oder der Erfassungseinheit zugewandt ist.
  17. 17
    Messvorrichtung nach einem der Ansprüch 9 -16, wobei die Berechnungseinheit eine Kühlungseinheit umfasst, insbesondere umfassend mindestens einen Lüfter, Propeller oder Rotor, welcher insbesondere verschieden ist von der Zirkulationseinheit, wobei insbesondere der Lüfter, Propeller oder Rotor und die Zirkulationseinheit in Bezug auf ihren jeweiligen Luft- bzw. Gasausgang, einen Winkel zwischen 30 und 150 Grad einnehmen, weiterhin insbesondere zwischen 45 und 135 -24LU102493 Grad, weiterhin insbesondere zwischen 60 und 120 Grad, weiterhin insbesondere zwischen 80 und 100 Grad.
  18. 18
    Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner einen Sender und/oder Emitter für elektromagnetische Wellen umfasst, welcher von dem Sensor und/oder Empfänger für elektromagnetische Wellen verschieden ist, und dazu eingerichtet ist, ein Signal in Form einer elektromagnetischen Welle, insbesondere in Form einer elektromagnetischen Welle im Radiofrequenzbereich, zu emittieren und/oder deren Sensor und/oder Empfänger für elektromagnetische Wellen zudem ferner als Sender und/oder Emitter, insbesondere als Transceiver, eingerichtet ist.
  19. 19
    Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner einen Sender und/oder Emitter für elektromagnetische Wellen umfasst, welcher von dem Sensor und/oder Empfänger für elektromagnetische Wellen verschieden ist, und dazu eingerichtet ist, ein Signal in Form einer elektromagnetischen Welle, insbesondere in Form einer elektromagnetischen Welle im Radiofrequenzbereich, zu emittieren, wobei die Messvorrichtung ferner umfasst:ein Gehäuse des Senders, insbesondere hermetisch abgeriegeltes und/oder abriegelbares Gehäuse des Senders, wobei der Sender und/oder Emitter für elektromagnetische Wellen im Gehäuse des Senders angeordnet ist, insbesondere Sender und/oder Emitter für elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich, welcher insbesondere einen Oszillator umfasst, insbesondere einen Oszillators, Frequenzgenerator und/oder Schwingquarz eine Erfassungsvorrichtung des Senders, welche im Gehäuse des Senders angeordnet ist, zur Erfassung mindestens eines physikalischen Parameters im Gehäuse des Senders, insbesondere -25eines physikalischen Parameters der Umgebung, insbesondere einer LU102493 Temperatur, insbesondere einer Umgebungstemperatur, insbesondere einer Temperatur einer Umgebungsluft im Gehäuse des Senders, und/oder einer aktuellen Schwing- und/oder Eigenfrequenz eines Oszillators des Senders, insbesondere eines Oszillators, Frequenzgenerators und/oder Schwingquarzes des Senders, wobei die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, Driftkompensation auf Grundlage des physikalischen Parameters im Gehäuse des Senders zu treiben, wobei insbesondere empfängerseitig am empfangenen Signal auf Grundlage des physikalischen Parameters im Gehäuse des Senders kompensiert wird.
  20. 20
    Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu einer Messung einer Entfernung eines Objekts unter Kompensation eines Driftverhaltens, insbesondere eines temperaturabhängigen Driftverhaltens, wobei insbesondere eine gemessene Entfernung und/oder eine zwecks Bestimmung der Entfernung gemessene Frequenz kompensiert wird.
  21. 21
    Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-19 zur Messung einer Signalstärke, wobei die Signalstärke mit einer Größe und/oder Quantität eines oder mehrerer Objekte korreliert und/oder mit eineeGröße-hzw. einem Fiärheninh^ir — Sensor bzw. der Empfangsvorrichtung zugewandten Fläche, unter Kompensation eines Driftverhaltens in der besagten Signalstärke, insbesondere eines temperaturabhängigen Driftverhaltens in der besagten Signalstärke, wobei insbesondere eine gemessene Signalstärke und/oder eine gemessene Größe und/oder Quantität eines oder mehrerer Objekte und/oder ein Flächeninhalt einer dem Sensor bzw. der Empfangsvorrichtung zugewandten Fläche kompensiert wird. -26LU102493
  22. 22
    Verfahren zur Messung eines Messwertes, insbesondere einer Entfernung, insbesondere einer Entfernung eines oder mehrerer zu messender Objekte, und/oder einer Signalstärke, insbesondere mit einer Größe und/oder Quantität eines oder mehrerer zu messender Objekte korrelierende Signalstärke, unter Kompensation eines Driftverhaltens, insbesondere eines temperaturabhängigen Driftverhaltens, insbesondere unter Nutzung einer Messvorrichtung für elektromagnetische Wellen, weiterhin insbesondere einer Radar-Vorrichtung, mindestens umfassend die folgenden Schritte:Erfassen (SOI) mindestens eines physikalischen Parameters in einem Gehäuse (1, 2,11,12), insbesondere einem hermetisch abgeriegelten und/oder abriegelbaren Gehäuse, in welchem ein Sensor und/oder Empfänger (4) für elektromagnetische Wellen angeordnet ist, wobei der mindestens eine physikalische Parameter einen physikalischen Parameter der Umgebung, insbesondere eine Temperatur, insbesondere eine Umgebungstemperatur, insbesondere eine Temperatur einer Umgebungsluft im Gehäuse (1, 2, 11, 12), und/oder eine aktuellen Schwing- und/oder Eigenfrequenz eines Oszillators, insbesondere eines Oszillators des Sensors bzw. Empfängers (4) für elektromagnetische Wellen, umfasst, Beziehen (S02), insbesondere Errechnen oder Auslesen aus einer Datenbank, einer Kompensation und/oder Kompensationsfunktion und/oder eines Kompensationsfaktors auf Grundlage des mindestens einen physikalischen Parameters, insbesondere einer Kompensation und/oder Kompensationsfunktion, welche geeignet ist, einen durch einen Umgebungsparameter bedingten Messfehler und/oder Umwelteinfluss auf ein Messergebnis, welches mindestens teilweise auf einem Sensor und/oder Empfänger (4) für elektromagnetische Wellen beruht, auf Grundlage des mindestens einen physikalischen Parameters zu kompensieren.
  23. 23
    Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend die folgenden Schritte:-27einen Schritt eines Empfangens (S04) eines Signals in Form einer LU102493 elektromagnetischen Welle, insbesondere in Form einer elektromagnetischen Welle im Radiofrequenzbereich, einen Schritt eines Kompensierens (S05) des empfangenen Signals und/oder eines auf Grundlage des empfangenen Signals bestimmten Messwertes auf Grundlage der berechneten Kompensation und/oder Kompensationsfunktion zum Erhalt eines kompensierten Signals, insbesondere Kompensieren auf Grundlage des mindestens einen physikalischen Parameters, insbesondere Kompensieren von Effekten von Temperatur und/oder einer Schwing- und/oder Eigenfrequenz eines Oszillators und/oder eines Alterungseffektes eines Oszillators.
  24. 24
    Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, ferner umfassend einen Schritt eines Anregens (S10) einer Zirkulation von Umgebungsluft oder -gas im Gehäuse und/oder eines Temperaturausgleichs im Gehäuse, insbesondere mittels eines beweglichen Elements, insbesondere durch ein rotatorisches Betreiben einer rotierbaren Vorrichtung, insbesondere eines Rotors, Propellers und/oder Lüfters, wobei das bewegliche Element im Gehäuse angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, eine Zirkulation von Umgebungsluft oder -gas im Gehäuse zu bewirken und/oder einen Temperaturausgleich im Gehäuse zu fördern
  25. 25
    Verfahren nach einem der Ansprüche 22 - 24, ferner umfassend einen Schritt eines Sendens (S03) eines Signals in Form einer elektromagnetischen Welle, insbesondere in Form einer elektromagnetischen Welle im Radiofrequenzbereich, insbesondere mittels eines Senders und/oderTransceivers, wobei ferner insbesondere der Transceiver mit dem Sensor und/oder Empfänger identisch ist.
  26. 26
    Driftkompensierter Messwert, welcher durch eine Messvorrichtung für elektromagnetische Wellen nach einem der Ansprüche 1-21 bereitgestellt wurde oder auf Grundlage eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 22 - 25 erzeugt -28wurde, insbesondere driftkompensierter Messwert einer gemessenen Entfernung, LU102493 insbesondere unter Kompensation eines temperaturabhängigen Driftverhaltens.
  27. 27
    Computerprogramm, welches geeignet ist, zu bewirken, dass ein Computer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 22 - 25 ausführt.
  28. 28
    Computerlesbares Speichermedium mit einen Speicherbereich, umfassend einen driftkompensierten Messwert nach Anspruch 26 und/oder das Computerprogramm nach Anspruch 27.
Independent claims28