ES2630215T3 - Dispositivo de medición de la distancia y procedimiento para calcular una distancia en una estructura de línea - Google Patents

Abstract

Dispositivo de medición de la distancia (2) para la determinación de una distancia entre un cuerpo de reflexión en una estructura de línea configurada como cilindro hueco (7) y un punto de acoplamiento, prevista en una sección extrema de la estructura de línea, para ondas electromagnéticas, con una instalación de emisión y de recepción con una unión de línea (6) prevista en el punto de acoplamiento para el acoplamiento inductivo de la instalación de emisión y de recepción con la estructura de línea, para acoplar una onda electromagnética a través de un convertidor de modos (4) en la estructura de línea y desacoplar la onda electromagnética reflejada en el cuerpo de reflexión desde la estructura de línea, y con una instalación de evaluación para la determinación de la distancia entre el punto de acoplamiento y el cuerpo de reflexión a partir de la diferencia de fases entre la onda electromagnética acoplada y la onda electromagnética desacoplada, caracterizado por que el convertidor de modos está configurado como escalera mecánica, y la escalera mecánica está dispuesto con altura decreciente del escalón en la dirección del cuerpo de reflexión en la pared interior del cilindro hueco de la estructura de línea.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de medicion de la distancia y procedimiento para calcular una distancia en una estructura de lmea

La presente invencion se refiere a un dispositivo de medicion de la distancia asf como a un procedimiento para el calculo de una distancia.

Entre otras cosas, se emplean dispositivos convencionales de medicion de la distancia, por ejemplo, para la deteccion de la posicion del piston de accionamientos lineales con cilindros neumaticos o hidraulicos. La deteccion de la posicion del piston en cilindros se puede realizar tanto discretamente, es decir, en lugares discretos, como tambien continuamente, es decir, constantemente durante el funcionamiento.

La determinacion discreta de la posicion del piston se necesita, en general, para reconocer la realizacion o bien la terminacion de un movimiento del piston en un control del ciclo (por ejemplo, SPS), para poder iniciar de esta manera, por ejemplo, la etapa siguiente del ciclo.

A tal fin, se utilizan predominantemente sensores o bien instalaciones de sensores sensibles a campo magnetico, que detectan el campo magnetico de un iman permanente, que se encuentra en el piston del cilindro. Este tipo de sensores estan realizados predominantemente como sensores sensibles campo magnetico y se conocen como conmutadores-Reed, conmutadores magneto resistivos (MR), magneto resistivos gigantes (GMR), conmutadores- Hall o conmutadores de proximidad magneto inductivos. Los sensores empleados en este caso se montan en el exterior en el tubo cilmdrico del cilindro de piston. Si se mueve el piston a la zona de deteccion de tal sensor, entonces este reconoce la presencia del piston del cilindro, a traves del tubo cilmdrico.

En cambio, si debe detectarse otra posicion, entonces el sensor debe ajustarse mecanicamente de forma correspondiente. Para cada posicion a detectar adicionalmente debe montarse, por lo tanto, otro sensor y, en concreto, con los costes de material, de montaje, de ajuste y de instalacion adicionales correspondientes. Esto se realiza, en general en el lugar por el cliente. Con frecuencia en este caso el cilindro esta montado ya en una maquina de diffcil acceso y el ajuste de las distancias de conmutacion no es posible ya a traves del desplazamiento mecanico de los conmutadores magneticos montados externamente.

Ademas, se necesita adicionalmente espacio de montaje para estos sensores montados en el exterior. Para que se pueda garantizar la accesibilidad y la robustez del sensor, es necesario con frecuencia un gasto constructivo mas elevado. El montaje externo de los sensores no es satisfactorio, puesto que estos son destruidos a traves de actuacion extrana desde el exterior. La fijacion de los sensores montados en el cilindro podna romperse y los sensores caer al suelo. La consecuencia sena un mensaje erroneo y una parada de la cinta de fabricacion. El 50 % de todos los fallos en accionamientos neumaticos suceden de la manera indicada anteriormente.

Para la medicion continua de la posicion del piston se utilizan habitualmente sistemas de medicion, que trabajan con potenciometro, de forma magneto resistiva o segun el principio LVDT (Linear Variable Differential Transformer). La posicion del piston se emite en estos sistemas de manera continua y predominante como senal analogica de tension. Los sensores segun el principio LVDT necesitan durante la conexion siempre una marcha de referencia. Como complemento a estos sistemas se conocen tambien mediciones incrementales del recorrido. Estos sistemas se realizan, por ejemplo, a traves de codificacion magnetica del vastago de piston y de esta manera se pueden utilizar solo para la medicion relativa del recorrido. Ademas, durante la extension del vastago de piston se atraen las virutas de material presentes, que destruyen entonces la junta de estanqueidad durante la entrada del vastago de piston. Los sistemas de medicion del recorrido magneto estrictivos y potenciometricos se montan externamente o en el vastago de piston a perforar hueco. El vastago de piston hueco debilita el accionamiento y el montaje externo provoca una distancia logfstica considerable.

Ni la determinacion continua como tan poco discreta de la posicion del piston se pueden integrar o solo con gasto constructivo considerable y con los altos costes implicados con ello se pueden integrar en un cilindro. El gasto de construccion considerable se debe a que todos los principios de sensores habituales descritos deben adaptarse a la longitud correspondiente del cilindro, puesto que poseen una zona de deteccion demasiado corta.

La publicacion de patente PCT/EP03/00894 describe la integracion de un sensor de microondas en el espacio del cilindro accionado neumatica/hidraulicamente. Los inconvenientes de esta solucion consisten en que el sensor esta dispuesto en el centro y este espacio se necesita con frecuencia para una amortiguacion neumatica de las posiciones extremas. Otros inconvenientes son que

- el piston debe estar configurado de tal forma que representa un objeto de alta frecuencia lo mas ideal posible,

- la exactitud de medicion del sensor depende esencialmente de la adaptacion de la sonda de acoplamiento,

- el principio de medicion solamente funciona en la mitad del cilindro sin vastago de piston,

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- son necesarios sistemas de retencion dielectricos para la fijacion de la antena.

Con el tipo de construccion del sensor descrito a continuacion es posible una integracion amplia de un sensor de recorrido en un accionamiento lineal, sin que deban tolerarse los inconvenientes descritos anteriormente de una integracion directa.

Por lo tanto, el cometido de la presente invencion es crear un dispositivo de medicion de la distancia y un procedimiento para la determinacion de la distancia, que eliminan los inconvenientes indicados anteriormente y permiten de esta manera una determinacion discreta de la distancia, una manipulacion sencilla y multiples posibilidades de aplicacion.

Este cometido se soluciona en cuanto al dispositivo con las caractensticas de la reivindicacion 1 y en cuanto al procedimiento con las caractensticas de la reivindicacion 12.

El dispositivo de medicion de la distancia segun la invencion para la determinacion de a posicion del piston en cilindro posee las siguientes propiedades:

- medicion continua de la distancia absoluta con una exactitud especialmente alta;

- integracion completa de la instalacion de emision y de recepcion y de la electronica de evaluacion en la tapa del cilindro, es decir, que no existes piezas a montar en el exterior. Por lo demas, no es necesaria ninguna modificacion mecanica de las partes neumaticas relevantes del cilindro, por ejemplo del piston, de la amortiguacion de las posiciones extremas, del vastago de piston o de la alimentacion de aire;

- el dispositivo de medicion de la distancia se puede emplear manteniendo las medidas normalizadas existente;

- las distancias de conmutacion deben ser ajustables en el exterior a traves de una interfaz electronica (capacidad de aprendizaje);

- sensor utilizable universalmente (instalacion de emision y de recepcion), independiente de la longitud del cilindro (capacidad longitudinal-X);

- los resultados de la medicion se pueden ajustar independientemente de la presion, aceite o humedad en el cilindro;

- un sensor (instalacion de emision y de recepcion) para todos los diametros habituales del cilindro.

De acuerdo con la invencion, se proporciona un dispositivo de medicion de la distancia y un procedimiento para la determinacion de una distancia, en el que la instalacion de sensor presenta una instalacion de emision y de recepcion de alta frecuencia, una transicion de conductor coaxial a un conductor hueco, que puede estar configurado como cilindro, un objetivo de reflexion y una unidad de evaluacion. La instalacion de emision / recepcion sirve para medir a traves de radiacion y recepcion de ondas una distancia determinada en una estructura de lmea hueca.

Segun la invencion, se presenta, ademas, una dispositivo de medicion de la distancia para la determinacion de una distancia entre un cuerpo de reflexion en una estructura de lmea y un punto de acoplamiento, previsto en una seccion extrema de la estructura de lmea, para ondas electromagneticas, con una instalacion de emision y de recepcion con una union de lmea prevista en el punto de acoplamiento para el acoplamiento inductivo coaxial de la instalacion de emision y de recepcion con la estructura de lmea, para acoplar una onda electromagnetica en la estructura de lmea y desacoplar la onda electromagnetica reflejada en el cuerpo de reflexion desde la estructura de lmea, y con una instalacion de evaluacion para la determinacion de la distancia entre el punto de acoplamiento y el cuerpo de reflexion a partir de la diferencia de fases entre la onda electromagnetica acoplada y la onda electromagnetica desacoplada.

De acuerdo con la invencion, se crea un procedimiento, con el que se mide la longitud de la estructura de lmea hasta el objetivo de reflexion. La senal de emision acondicionada de acuerdo con el procedimiento segun la solicitud se conduce a una estructura de lmea, se refleja en el objetivo de reflexion y se recibe de nuevo a traves del sistema de alimentacion. De esta manera se realiza la medicion de la distancia entre el punto de desacoplamiento definido por la union inductiva del conductor hueco u el objetivo de reflexion. La distancia a medir se realiza en este caso a traves de la medicion de la diferencia de fases entre senal de emision y senal de recepcion a diferentes frecuencias y polarizaciones de la onda electromagnetica.

Segun la invencion, se presenta un procedimiento para determinar una distancia entre un cuerpo reflexivo en una estructura de lmea y un punto de acoplamiento para ondas electromagneticas, previsto en una seccion extrema de la estructura de lmea, que comprende las siguientes etapas del procedimiento:

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- acoplamiento de una onda electromagnetica en la estructura de lmea por medio de una union de lmea en el punto de acoplamiento,

- desacoplamiento de la onda electromagnetica, reflejada en el cuerpo de reflexion, desde la estructura de lmea a traves de la union de lmea, y

- determinacion de la distancia entre el punto de acoplamiento y el cuerpo reflexivo a partir de la diferencia de fases entre la onda electromagnetica acoplada y la onda electromagnetica desacoplada.

La invencion presente especialmente las siguientes ventajas:

- todos los componentes del sistema sensor estan configurados tan pequenos que casi no son necesarias medidas de transformacion o bien medidas reducidas para la integracion en el cilindro;

- la instalacion de sensor se puede alojar totalmente en la tapa extrema de un cilindro neumatico;

- toda la estructura del dispositivo de distancia segun la solicitud presenta de esta manera un diseno liso, limpio, en virtud de la supresion de una posibilidad de montaje para instalaciones de sensores externos y no influye sobre la apariencia exterior.

Las reivindicaciones dependientes representan desarrollos convenientes del dispositivo de acuerdo con la invencion y del procedimiento de acuerdo con la invencion. Segun la invencion, la estructura de lmea esta configurada como cilindro hueco. En desarrollo conveniente, el cilindro hueco esta configurado como cilindro neumatico o hidraulico. De manera mas conveniente, en el cilindro hueco esta previsto un piston, que funciona como cuerpo de reflexion.

Segun un desarrollo ventajoso, el acoplamiento de la onda electromagnetica en la estructura de lmea se realiza en la gama de frecuencias entre 1 MHz y 100 GHz en forma de una onda electromagnetica monomodal. De manera mas conveniente, el acoplamiento de la onda electromagnetica en la estructura de lmea se realiza en el modo-H11 o modo-E01 o en el caso de estructura de conductores coaxiales, especialmente en vastagos de piston configurados continuos en el cilindro, en el modo-TEM.

Para generar una onda electromagnetica, polarizada lineal, en el modo-E01, se acopla en fase de manera conveniente una onda coaxial en la estructura de lmea a traves de un transformador de modos inductivo, conductor de electricidad de la union de lmea o a traves de dos o cuatro transformadores de modos inductivos, conductores de electricidad, de la union de lmea.

Para acoplar una onda electromagnetica, polarizada lineal horizontal o vertical, en la estructura de lmea, la union de lmea presenta en desarrollo conveniente, un transformador de modos inductivo, conductor de electricidad.

De manera mas conveniente, la union de lmea presenta dos transformadores de modos inductivos, conductores de electricidad, que estan dispuestos desplazados 180 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un drculo previsto en la zona de la seccion extrema y en el que ondas electromagneticas polarizadas lineales, que estan desfasadas 180 grados entre sf, se pueden acoplar en la estructura de lmea.

En desarrollo conveniente, la union de lmea presenta dos transformadores de modos inductivos, conductores de electricidad, que estan dispuestos desplazados 90 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un drculo previsto en la zona de la seccion extrema y en el que ondas electromagneticas polarizadas verticales o bien horizontales se pueden acoplar paralelas en la estructura de lmea.

En desarrollo conveniente, la union de lmea presenta cuatro transformadores de modos inductivos, conductores de electricidad, que estan dispuestos desplazados 90 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un drculo previsto en la zona de la seccion extrema y en el que ondas electromagneticas polarizadas verticales, que estan desfasadas 180 grados entre sf, se pueden acoplar paralelas en la estructura de lmea. En paralelo por medio de dos transformadores de modos desviados 180 grados entre sf y ondas electromagneticas, polarizadas horizontalmente, que estan desfasadas 180 grados entre sf, se pueden acoplar en la estructura de lmea en paralelo por medio de dos transformadores de modos desviados 180 grados entre sf y desviados con relacion a los transformadores de modos para las ondas electromagneticas polarizadas verticalmente en 90 grados.

De manera mas conveniente, la union de lmea comprende dos transformadores de modos inductivos, conductores de electricidad, que estan dispuestos desviados 90 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un drculo previsto en la zona de la seccion extrema y por medio de los cuales unas ondas electromagneticas polarizadas circularmente, que estan desfasadas 90 o 180 grados entre sf, se pueden acoplar en la estructura de lmea. Se puede generar onda polarizada circular tambien con cuatro transformadores de modos desplazados 90 grados. Sin embargo, entonces las senales alimentadas a los transformadores de modos, por ejemplo en sentido horario, estan desfasadas 90 grados entre sf, respectivamente. Segun la invencion, el transformador de modos respectivo esta configurado como escalon de escalera mecanica. Ademas, el escalon de escalera mecanica esta dispuesto con altura decreciente de los escalones en la direccion del cuerpo de reflexion en la estructura de lmea. De manera mas conveniente, el escalon de escalera respectivo esta realizado de dos, tres, cuatro o mas escalones.

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Para acoplar la instalacion de emision y de recepcion con la estructura de gma, la union de lmea presenta de manera mas conveniente el contacto entre el transformador de modos respectivo y un conductor interior coaxial, que esta insertado en el lado extremo de la estructura de lmea en la superficie trasera del escalon mas alto de la escalera mecanica del transformador de modos. De manera mas conveniente, entre la superficie trasera del escalon mas alto de la escalera mecanica y una pared trasera de la tapa configurada como seccion extrema de la estructura de lmea esta prevista una distancia de algunos milfmetros.

Para convertir durante la polarizacion circular la onda electromagnetica de giro a la izquierda o de giro a la derecha en una onda electromagnetica polarizada horizontal o bien vertical, la instalacion de emision y de recepcion presenta de manera mas conveniente para el transformador de modos respectivo un acoplador de lmea de rotura o un acoplados conectado a continuacion de este con acoplamiento-3dB y con un giro de fases de 180 grados. De esta manera, se puede separar el eco objetivo de una onda electromagnetica polarizada circular, que ha sido reflejada en el cuerpo de reflexion en reflexion total o de una modificacion implicada con ello del sentido de giro circular, es decir, de giro a la izquierda a giro a la derecha o de giro a la derecha a giro a la izquierda, de ecos de interferencia, que no estan sometidos a reflexion total.

Para detectar al mismo tiempo ondas electromagneticas, polarizadas vertical y horizontalmente, la instalacion de emision y de recepcion presenta segun un desarrollo ventajoso un receptor de 2 canales.

De manera conveniente, los transformadores de modos inductivos para los sistemas de piston multiple con al menos un piston exterior y al menos un piston interior estan configurados para la deteccion de la distancia entre el piston exterior o bien el piston interior y el punto de desacoplamiento, para desacoplar tanto la onda electromagnetica reflejada por el piston exterior como tambien la reflejada por el piston interior.

Para acortar el recorrido de estabilizacion de una onda electromagnetica acoplada en un modo, entre el cuerpo de reflexion y los transformadores de modos esta previsto de manera mas conveniente un disco dielectrico, que se conecta en estos, con preferencia de Lexan, PPS 40 o Teflon, sobre todo el diametro interior de la estructura de lmea.

De acuerdo con un desarrollo ventajoso, el disco dielectrico esta provisto en el centro con un tubo interior, de manera que se puede sumergir un piston de amortiguacion en el tubo interior. De manera mas conveniente, el tubo interior esta realizado metalico.

Para limitar la marcha del piston en la direccion de la union de lmea, en la estructura de lmea esta previsto un tope de piston, que colabora como dos anillos de cuarto de cfrculo con la estructura de lmea. En un desarrollo conveniente, el disco dielectrico sirve como tope de piston.

Segun un desarrollo ventajoso, el dispositivo de medicion de la distancia esta configurado como cierre, tapa extrema o bien seccion extrema de la estructura de lmea, de manera que se puede proveer una estructura de lmea configurada como cilindro hueco de manera especialmente sencilla y con ahorro de costes y de tiempo especialmente alto con el dispositivo de medicion de la distancia. Para el reequipamiento de un cilindro hueco, solo hay que sustituir la pared trasera opuesta al piston, que funciona como cierre de lmea o bien seccion extrema con poco gasto por el dispositivo de medicion de la distancia. Por lo demas, no son necesarios reequipamientos y/o adaptaciones a la estructura de lmea o bien al cilindro hueco.

Para el reequipamiento asf como para mantenimientos y reparaciones de la estructura de lmea y/o del dispositivo de medicion de la distancia asf como para la sustitucion del dispositivo de medicion de la distancia en la estructura de lmea, es conveniente prever la fijacion del dispositivo de medicion de la distancia en la estructura de lmea de tal forma que el dispositivo de medicion de la distancia se puede desprende de la estructura de lmea. De esta manera se puede fabricar y ensayar totalmente el dispositivo de medicion de la distancia antes del montaje final en el cilindro hueco y/o antes del suministro.

Para la retencion del dispositivo de medicion de la distancia en la estructura de lmea es conveniente prever en el lado dirigido hacia el cuerpo de reflexion un apendice en la estructura de lmea, que colabora como tope con el dispositivo de medicion de la distancia insertado en la estructura de lmea, para que el dispositivo de medicion de la distancia solo se pueda insertar hasta el apendice en la estructura de lmea.

Para asegurar que el dispositivo de medicion de la distancia permanece como seccion de lmea de manera fiable en la estructura de lmea, y para asegurar el dispositivo de medicion de la distancia contra resbalamiento en la estructura de lmea, es conveniente prever un anillo de sujecion en el lado de la estructura de lmea alejado del cuerpo de reflexion.

Segun un desarrollo ventajoso, el anillo de sujecion colabora con la estructura de lmea a traves de una entalladura prevista en la estructura de lmea, donde el anillo de sujecion esta insertado parcialmente. Ademas, el anillo de

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sujecion esta dimensionado de manera mas conveniente de tal forma que se evita un resbalamiento del dispositivo de medicion de la distancia sobre el lado alejado del cuerpo de reflexion en la estructura de lmea.

En desarrollo conveniente, el dispositivo de medicion de la distancia esta retenido en la estructura de lmea por medio de al menos un pasador de seguridad y/o por al menos un tornillo. En un desarrollo ventajoso, el pasador de seguridad y/o el tornillo colaboran a traves de un taladro en la estructura de lmea con la estructura de lmea y a traves de un taladro en el dispositivo de medicion de la distancia con el dispositivo de medicion de la distancia.

Para crear un soporte de fijacion especialmente fiable del dispositivo de medicion de la distancia en la estructura de lmea, estan previstos de manera mas conveniente varios pasadores de seguridad y/o varios tornillos, que estan avellanados, respectivamente, en taladros de la estructura de lmea y del dispositivo de medicion de la distancia o bien estan atornillados con la estructura de lmea y/o el dispositivo de medicion de la distancia.

En una estructura de lmea configurada como cilindro hueco, la pluralidad de pasadores de seguridad y/o la pluralidad de tornillos estan previstos de manera mas conveniente distribuidos de manera esencialmente regular sobre una trayectoria circular que sigue la envolvente del cilindro hueco.

Para la obturacion del espacio hueco en la estructura de lmea entre el cuerpo de reflexion en el piston y el dispositivo de medicion de la distancia, entre el dispositivo de medicion de la distancia y la estructura de lmea esta prevista de manera mas conveniente al menos una junta de estanqueidad y de manera mas conveniente dos juntas de estanqueidad, de manera que una de las juntas de estanqueidad funciona como junta de estanqueidad de presion y la otra de las juntas de estanqueidad funciona como junta de estanqueidad de alta frecuencia. En desarrollo ventajoso, las juntas de estanqueidad estan configuradas como anillos de estanqueidad.

Segun un desarrollo ventajoso, con la onda electromagnetica se acoplan senales de emision con diferentes frecuencias de emision. Para cubrir, por ejemplo, una zona de medicion grande, se seleccionan las frecuencias de emision de manera mas conveniente de tal forma que la diferencia entre las frecuencias de emision es pequena, por ejemplo 1 % de diferencia del valor absoluto. Para conseguir, por ejemplo, alta seguridad contra interferencias, se seleccionan las frecuencias de emision segun una configuracion ventajosa de tal manera que la diferencia entre las frecuencias de emision es grande, por ejemplo 20 % de diferencia con respecto al valor absoluto.

De manera mas conveniente, las senales de emision difundidas a traves de la onda electromagnetica se emiten continuamente. Segun una configuracion ventajosa, con la onda electromagnetica se acoplan senales de emision configuradas como senales-CW.

En un desarrollo conveniente, se evaluan en paralelo ondas electromagneticas configuradas polaridades verticales y horizontales.

El emisor esta constituido por un VCO, que alimenta a traves de un cable coaxial la onda electromagnetica inductivamente al conductor hueco. Una parte de la potencia de emision se desacopla resistiva y se proporciona al / a las mezcladoras de recepcion como oscilador local. De la misma manera, se desacopla la senal de recepcion por medio de acoplador desde el canal de emision, puesto que la disposicion de alimentacion se utiliza tanto para el emisor como tambien para el receptor. En este caso, a traves de un convertidor de modos se convierte la onda coaxial a traves de acoplamiento inductivo del conductor hueco en el tipo de ondas H11 del conductor hueco. El contacto se realiza fijando el conductor interior coaxial en el lado frontal del convertidor de modo, por ejemplo a traves de la insercion en un taladro. Entre la pared metalica de cierre de la tapa y el convertidor de modos existe una distancia en el intervalo de milfmetros. A traves del numero de los transformadores de modos se puede determinar una polarizacion diferente de la onda y la excitacion de ondas de modos mas elevados como sigue:

H11 - Polarizacion lineal con un convertidor de modo:

A traves de esta alimentacion de conductor hueco coaxial inductivo, asimetrico no solo se excitan ondas del tipo de hondas H11, sino tambien todos los modos H que siguen la periodicidad.

No obstante, en virtud de la condicion marginal predeterminada del diametro exterior del conductor hueco (amortiguacion aperiodica de modos de conductores huecos en funcion de la frecuencia lfmite espedfica), solo despues de un recorrido de marcha correspondiente (comportamiento de estabilizacion) se puede propagar el Modo H11 y transportar energfa.

H11 - Dolarizacion lineal con dos convertidores de modo:

A traves de la adicion de otra alimentacion de conductor hueco coaxial inductivo reflejado 180 grados se fuerza una excitacion asimetrica y se acorta el numero de los modos excitados y con ello tambien el recorrido de marcha necesario. Condicion previa basica de esta excitacion es, sin embargo, el acoplamiento desfasado 180° de las dos

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senales en el sistema de conduccion coaxial.

A traves de la utilizacion de la ortogonalidad de la gma de ondas hueca H11:

H11x-H11y:

A traves de la ortogonalidad de la gma de ondas hueca H11, es decir, de la propagacion totalmente desacoplada teoricamente de dos gmas de ondas huecas iguales del tipo H11x y H11y se puede utilizar una 2a senal redundante dentro del sistema. De esta manera, se puede elevar la seguridad funcional y tambien la exactitud de medicion.

Como en la utilizacion sencilla del tipo de ondas H11, tambien en la utilizacion dual se puede utilizar el convertidor de modos sencillo o doble, es decir, con polarizacion lineal H11x - H11y (vertical y horizontal), respectivamente, con un convertidor de modos y con polarizacion lineal H11x - H11y (vertical y horizontal), respectivamente, con dos convertidores de modo.

Polarizacion circular:

En virtud de la ortogonalidad del tipo de ondas H11x y H11y, sin embargo, es posible todavfa, ademas de la utilizacion de la polarizacion lineal dual, tambien la utilizacion de una polarizacion circular. La polarizacion circular se genera a traves de la excitacion de los dos tipos de ondas ortogonales con una senal desfasada 90°. No obstante, adicionalmente, tambien se puede generar la excitacion a traves de un segundo acoplamiento girado 90°.

A traves de la utilizacion de la excitacion circular son posibles los siguientes estados:

- H11x-H11y - Polarizacion circular, respectivamente, con dos convertidores de modos (los convertidores de modos estan dispuestos desplazados de forma circular alrededor de 90 grados;

- H11x-H11y - Polarizacion circular, respectivamente, con cuatro convertidores de modos (los convertidores de modos estan dispuestos desplazados entre sf sobre una trayectoria circular de un cfrculo alrededor de 90 grados).

Modo de funcionamiento adicional a traves de la utilizacion del tipo de onda E01:

Como ya se ha indicado anteriormente, es principio, a traves de la aplicacion del convertidor de modos de conductor hueco coaxial es posible la excitacion de todos los modos, si estos son aptos para propagacion a traves de la garantfa correspondiente de las condiciones marginales.

Otro tipo de ondas, que se puede utilizar a traves de una modificacion de la condicion marginal (diametro del conductor hueco) y de las senales de excitacion correspondientes dentro del sistema es el tipo de ondas E01.

En el caso de excitacion y propagacion se aplican las mismas manifestaciones que en el tipo de ondas H11 considerado.

Un tipo de ondas E01 se puede excitar a traves de las siguientes configuraciones:

- E01 polarizacion con un convertidor de modos;

- E01 polarizacion con dos convertidores de modo (girados 90°, excitacion en fase);

- E01 polarizacion con dos convertidores de modo (girados 180°, excitacion en fase);

- E01 polarizacion con cuatro convertidores de modo (girados 4 x 90°, excitacion en fase).

Ademas, se aplica la condicion previa basica general de que el diametro del conductor hueco esta adaptado a la frecuencia basica E01.

Modo de funcionamiento en cilindros con vastago de piston continuo:

En cilindros con vastago de piston continuo se excita con preferencia el modo-TEM. la excitacion del modo-H11 es igualmente posible. Tambien en esta configuracion se puede sustituir el convertidor de modos inductivo presentado.

Anchura de banda y adaptacion del convertidor de modos:

La anchura de banda del convertidor de modos se determina a traves de la calidad de la adaptacion de los tipos de ondas correspondientes.

La adaptacion se consigue a traves de una transformacion de la impedancia. Esta anchura de banda de la transformacion de puede controlar a traves del numero de las fases de transformacion utilizadas (mecanicamente: numero de las fases del acoplamiento inductivo correspondiente del conductor hueco). El numero de las fases de

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transformacion genera en este caso una longitud de construccion correspondiente del convertidor de modos. No obstante, se puede conseguir una adaptacion suficiente en ciertas condiciones tambien ya con una fase de transformacion.

No obstante, el acortamiento del recorrido de estabilizacion a traves de una ventana dielectrica (disco): en virtud de la condicion marginal predeterminada del diametro exterior del conductor hueco (amortiguacion aperiodica de modos de conductores huecos en funcion de la frecuencia lfmite espedfica), solo despues de un recorrido de marcha correspondiente (comportamiento de estabilizacion) se puede propagar el modo-H11 y transportar ene^a. Este recorrido de marcha se puede acortar de manera correspondiente cuando una ventana dielectrica en forma de un disco con un mdice de dielectricidad con un valor mucho mayor que 1 sigue directamente a los transformadores de modos. Como material se puede utilizar con preferencia PpS 40, Lexan o Teflon. El disco dielectrico se puede disenar al mismo tiempo para que sirva como tope de piston mecanico.

Amortiguacion neumatica de las posiciones extremas:

El disco dielectrico se puede configurar de tal forma que adopta una configuracion en forma de sombrero. El ensanchamiento en el centro es adecuado para que se pueda insertar un piston de amortiguacion montado como apendice del vastago de piston. Al mismo tiempo, esta previsto un anillo de estanqueidad movil en el eje de movimiento del piston. El tubo para el alojamiento del piston de amortiguacion se puede realizar tambien metalicamente. Tambien en esta condicion es posible el acoplamiento de la onda electromagnetica.

Tope extremo mecanico:

Como tope extremo mecanico para el piston puede servir tambien una disposicion de cuarto de drculo de dos cascaras.

Ejemplos de realizacion:

A continuacion se explican en detalle ejemplos de realizacion de la invencion con la ayuda de un dibujo. En este:

La figura 1 muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea con un transformador de modos en un cilindro.

La figura 2A muestra en representacion en perspectiva formas de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea con dos transformadores de modos de dos fases en un cilindro.

La figura 2B muestra en representacion en perspectiva formas de realizacion segun la figura 2A con dos transformadores de modos de tres fases.

La figura 2C muestra en representacion en perspectiva formas de realizacion segun la figura 2A con dos transformadores de modos de cuatro fases.

La figura 2D muestra un grafo para la adaptacion de las uniones de lmeas con transformadores de modos con diferente numero de fases en las formas de realizacion segun las figuras 2A, 2B y 2C.

La figura 3A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea con dos transformadores de modos desplazados 90 grados entre sf en un cilindro.

La figura 3B muestra una representacion esquematica de la union de lmea segun la forma de realizacion segun la figura 3A.

La figura 4A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea con dos transformadores de modos desplazados 180 grados entre sf en un cilindro.

La figura 4B muestra una representacion esquematica de la union de lmea de la forma de realizacion segun la figura 4A para el acoplamiento de una onda electromagnetica, polarizada linealmente.

La figura 5A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea con cuatro transformadores de modos desplazados 90 grados entre sf en un cilindro.

Las figuras 5B, 5C muestran representaciones esquematicas de la union de lmea segun la forma de realizacion segun la figura 5A para el acoplamiento de una onda electromagnetica polarizada lineal dos veces o bien polarizada circular dos veces.

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La figura 6A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea con cuatro transformadores de modos desplazados 90 grados entre sf en un cilindro.

La figura 6B muestra una representacion esquematica de la union de lmea segun la forma de realizacion segun la figura 6A para el acoplamiento de una onda electromagnetica polarizada lineal en el modo-E01.

La figura 7A muestra en representacion en seccion una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea y disco dielectrico en un cilindro.

La figura 7B muestra un grafo para la adaptacion de la union de lmea con disco dielectrico en la forma de realizacion segun la figura 7A.

Las figuras 8A, 8B muestran en representacion en seccion formas de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia en un cilindro con vastago de piston continuo.

Las figuras 8C, 8D muestran un grafo para la adaptacion de la potencia durante el acoplamiento de una onda electromagnetica en el modo-TEM o bien en los modos-H11x-H11y en el cilindro segun las formas de realizacion mostradas en las figuras 8A, 8B.

La figura 9A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia en un cilindro con vastagos de piston dobles.

La figura 9B muestra en representacion esquematica una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia en un cilindro con vastagos de piston dobles.

Las figuras 10A, 10B muestran en representacion en seccion formas de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea y disco dielectrico configurado en forma de collar en un cilindro.

Las figuras 11A, 11B muestran en representacion en seccion formas de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia segun las figuras 10A y 10B, estando configurado el collar metalico.

La figura 12 muestra en representacion despiezada ordenada una forma de realizacion de un dispositivo de medicion de la distancia para la sustitucion de una tapa extrema en un cilindro hueco.

La figura 13 muestra en representacion en seccion la forma de realizacion segun la figura 12 con el dispositivo de medicion de la distancia insertado en el cilindro hueco y fijado por medio de un anillo de sujecion.

La figura 14 muestra en representacion despiezada ordenada otra forma de realizacion de un dispositivo de medicion de la distancia para la sustitucion de una tapa extrema en un cilindro hueco.

La figura 15 muestra en representacion en seccion la forma de realizacion segun la figura 14 con el dispositivo de medicion de la distancia insertado en el cilindro hueco y fijado por medio de tornillos en el cilindro hueco.

La figura 16 muestra en representacion en perspectiva la forma de realizacion segun la figura 15; y

La figura 17 muestra en representacion despiezada ordenada la forma de realizacion segun la figura 15.

El dibujo adjunto ilustra varios ejemplos de realizacion descritos a continuacion para la disposicion de los transformadores de modos para la generacion de la diferente polarizacion de la onda electromagnetica y la preparacion en fases y amplitud de la onda electromagnetica. Las partes correspondientes estan provistas con los mismos signos de referencia en todas las figuras.

La figura 1 muestra una representacion en perspectiva de una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 con una union de lmea 6 configurada como transformador de modos 4 para el acoplamiento de una onda coaxial en una grna de ondas hueca polarizada lineal en el modo-H11 en el cilindro 7 por medio del transformador de modos 4. Se muestra un transformador de modos de dos fases 4 asf como el acoplamiento coaxial 8. Tambien se representa un tope de piston mecanico de dos cascaras 10, 12, que protege esencialmente el transformador de modos 4 contra un choque con el piston 14.

Las figuras 2A, 2B y 2C muestran diferente forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia con una union de lmea 6 configurada como transformador de modos inductivo 4. A medida que aumenta el numero de fases de transformacion, se mejora la adaptacion (figura 2D). Se muestra un transformador de modos 4 de dos (16), tres

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(18) y cuatro (20) fases (figuras 2A, 2B y 2C).

La figura 3A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 con una union de lmea 6 con dos transformadores de modos 4 desplazados90 grados entre s^ para el acoplamiento paralelo de una onda coaxial y la transformacion en dos gmas de ondas huecas (horizontal y vertical) polarizadas lineales en el modo-H11. Las dos transformaciones de modos 4 estan dispuestas desplazadas mecanicamente 90 grados sobre una trayectoria circular de un drculo previsto en la seccion extrema del cilindro 7.

La figura 3B muestra una representacion esquematica de la union de lmea con un acoplamiento-3dB y una diferencia de fases de 90 grados entre las ondas electromagneticas segun la forma de realizacion segun la figura 3A.

La disposicion mostrada en la figura 3A se utiliza tambien para generar una onda polarizada circular. El acoplamiento de realiza entonces, sin embargo, con dos ondas desplazadas 90 o 180 grados en la fase.

La figura 4A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 con una union de lmea 6 con dos transformadores de modos 4 desplazados 180 grados entre sf en un cilindro 7 para el acoplamiento de una onda coaxial y transformacion en una gma de ondas hueca polarizada lineal en el modo-H11. Se realiza un acoplamiento de la onda en dos transformadores de modo 4, que estan dispuestos mecanicamente desplazados 180 grados. Las ondas acopladas en los transformadores de modos 4 poseen, ademas, un desplazamiento de fases de 180 grados, como se ilustra esquematicamente adicionalmente en la figura 4B.

La figura 5A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 con una union de lmea 6 con cuatro transformadores de modos 4 desplazados 90 grados entre sf en un cilindro 7 para el acoplamiento de una onda coaxial y la transformacion en dos gmas de ondas huecas polarizadas lineales o bien en una o dos gmas de ondas huecas polarizadas circulares, respectivamente, en el modo-H11. Se realiza el acoplamiento de la onda electromagnetica en cuatro transformadores de modos 4, que estan desplazados mecanicamente 90 grados, respectivamente. En este caso, se genera el acoplamiento lineal doble por que, por ejemplo, la onda polarizada vertical es alimentada al transformador de modos 4 a 0 grados (A) y a 180 grados (B) con un desfase de 180 grados y la onda polarizada horizontal es alimentada al transformador de modos 4 a 90 grados (C) y a 270 grados (D) con un desfase de 180 grados (figura 5B).

La onda polarizada circular una o dos veces es generada por que a traves de cuatro transformadores de modos dispuestos sobre una trayectoria circular de un cfrculo se puede alimentar la onda electromagnetica, por ejemplo en sentido horario, con un desfase de 90 grados (figura 5C).

La figura 6A muestra en representacion en perspectiva una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 con una union de lmea 6 con cuatro transformadores de modos 4 desplazados 90 grados entre sf en un cilindro 7 para el acoplamiento de una onda coaxial y la transformacion en una onda polarizada lineal en el modo- E01. El acoplamiento se realiza en fase (figura 6B) en todos los cuatro transformadores de modos 4, estan dispuestos desplazados mecanicamente 90 grados, respectivamente.

La figura 7A muestra en representacion en seccion una forma de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 con una union de lmea 6 y un disco dielectrico 22 en un cilindro 7, en la que la union de lmea 6 presenta transformaciones de modos 4 de una fase. El disco dielectrico 22 esta colocado en la zona de desacoplamiento de la gma de ondas hueca. Debido al mdice de dielectricidad elevado del disco dielectrico 22 en comparacion con aire, se realiza un acortamiento del recorrido de estabilizacion de la onda electromagnetica en el modo deseado, por ejemplo modo-H11. Al mismo tiempo, el disco dielectrico 22 puede servir como tope mecanico para el piston (no representado en la figura 7a). La configuracion conduce a una forma de construccion extremadamente corta, especialmente de la union de lmea, con transformadores de modos de una fase.

En la figura 7B se representan graficamente los parametros-S de la disposicion segun la figura 7A. En el ejemplo mostrado se consigue para una gama de frecuencias de 3,8 GHz a 4,15 GHz una adaptacion mejor que 20dB (ver la curva-S11,24).

Las figuras 8A y 8B muestran en representacion en seccion formas de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 en un cilindro 7 con el principio funcional del vastago de piston continuo 26. Tambien para esta forma de realizacion se puede emplear el transformador de modos inductivo 4 propuesto. Para este sistema de conductor hueco coaxial se excita, sin embargo, con preferencia el modo-TEM 28 (figura 8C), de manera que a traves de la aceptacion de menoscabos reducidos de la potencia con respecto a la adaptacion se puede excitar tambien el modo-H11 30 (figura 8D).

Las figuras 9A y 9B muestran en representacion en perspectiva o bien en representacion en seccion formas de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 en un cilindro 7 con vastagos de piston dobles 32, 34. En este caso, dos o mas vastagos de piston 32, 34 marchas unos dentro de los otros y, en concreto, de manera

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independientes entre sf A traves de la combinacion de los principios funcionales se puede detectar la posicion del piston 36 que marcha totalmente en el interior con un sistema de las figuras 2 a 7 y la posicion del piston 38 mas exterior con una disposicion de las figuras 8A y 8B de manera independiente entre sf En la figura 9B se representa el sistema de doble piston a traves de un piston interior 36 y un piston exterior 38.

Las figuras 10A y 10B muestran en representacion en seccion formas de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 con una union de lmea 6 y disco dielectrico 40 configurado en forma de sombrero o en forma de collar en un cilindro 7. En la zona interior tubular 42 se encuentra una junta de estanqueidad 44 movil en direccion-x. Con esta disposicion es posible realizar una amortiguacion neumatica de las posiciones extremas.

Las figuras 11A y 11B muestran en representacion en seccion formas de realizacion del dispositivo de medicion de la distancia 2 segun las figuras 10A y 10B, estando configurado metalico el sombrero o bien collar que funciona como tubo de amortiguacion (zona interior tubular 42).

Para poder medir continuamente la distancia entre piston y sensor, debe modularse la senal de emision. Esto se puede realizar en forma de una modulacion de la frecuencia. Para conseguir en este caso una resolucion alta de la distancia es necesaria, sin embargo, una variacion de la frecuencia grande. En la practica es ventajosa la emision de una senal CW, por ejemplo, a diferentas frecuencias para la fijacion de una zona de distancia umvoca (funcion de ambiguedad!), respectivamente, con evaluacion siguiente de la diferencia de fases entre la senal de emision y la senal de recepcion como valor de medicion de alta exactitud para la distancia entre sensor y piston de medicion. El numero de las frecuencias a utilizar asf como su posicion depende en primer termino de la distancia maxima a medir asf como de la tolerancia a fallo necesaria frente a la medicion del angulo de fases. En general, con una diferencia de frecuencia pequena entre dos frecuencias de medicion, la distancia medible es mayor, pero la distincion de dos periodos sucesivos condiciona una exactitud mas elevada de la medicion del angulo de fases que con una diferencia mayor de la frecuencia. Por lo tanto, la seguridad contra interferencias es mayor con diferencias mayores entre diferencias individuales de la medicion. Si debe medirse una zona de medicion grande con seguridad contra interferencias suficiente, entonces son necesarias varias frecuencias de medicion con posicion apropiada de la frecuencia. De esta manera, son necesarias entonces parejas de frecuencias tanto con diferencia menor de la frecuencia de emision (zona mayor de medicion) como con diferencia mayor de la frecuencia (seguridad contra interferencias). La exactitud de la posicion esta determinada esencialmente por la exactitud de la medicion del angulo de fases a la frecuencia de medicion maxima, por que allf la longitud de las ondas es minima. Se aplica la formula:

Modificacion del recorrido = modificacion del angulo de fases x longitud de las ondas / 180 grados

Se puede con seguir, ademas, una mejora esencial de la exactitud de medicion cuando se evaluan varias senales de diferente polarizacion. Asf, por ejemplo, se puede excitar al mismo tiempo una onda electromagnetica con polarizacion horizontal y una onda con polarizacion vertical, cuando estan presentes dos transformadores de modos a una distancia de 90 grados. Tambien se ha revelado que es ventajosa la evaluacion de una onda electromagnetica polarizada circular. Por ejemplo, si se emite una onda circular a la izquierda, entonces esta es reflejada en el piston (reflexion total) y modifica la direccion de polarizacion en virtud del salto de fases de 180 grados. La onda circular a la izquierda acoplada es recibida como onda circular a la derecha. En cambio, los ecos de interferencia mantienen el sentido de giro y son recibidos como onda circular a la izquierda. A traves de una red de alimentacion, por ejemplo un acoplador de lmea de rotura, se desacoplan y se procesan ambas senales como onda polarizada horizontal y vertical, respectivamente. Los ecos de interferencia aparecen entonces, por ejemplo, en el canal de recepcion de la onda polarizada vertical, mientras que la informacion util (= posicion del piston) aparece en el canal de recepcion de la onda polarizada horizontal.

En la figura 12 se muestra otra forma de realizacion de un dispositivo de medicion de la distancia 2, con lo que se sustituye una trapa extrema 46, que funciona como cierre de lmea, en el cilindro hueco 7. La tapa extrema 48 fijada entre un anillo de sujecion 48 y un apendice 50 previsto en el cilindro hueco 7 se puede desmontar fuera del cilindro hueco 7 desprendiendo el anillo de sujecion 48 fuera de una entalladura 52 prevista en el cilindro hueco 7. A continuacion, se puede insertar el dispositivo de medicion de la distancia 2 son mas adaptaciones en el dispositivo de medicion de la distancia 2 o en el cilindro hueco 7 en este hasta el apendice 50 como tope y se puede fijar por medio del anillo de sujecion 52. Para el tope del dispositivo de medicion de la distancia 2 en el apendice 50 del cilindro hueco 7, se dimensiona el diametro del dispositivo de medicion de la distancia 2 de forma correspondiente.

La figura 13 muestra en representacion en seccion la forma de realizacion segun la figura 12 con el dispositivo de medicion de la distancia 2 insertado en el cilindro hueco 7 y fijado sobre el anillo de sujecion 52. En el lado del piston, el dispositivo de medicion de la distancia 2 choca en el apendice 50 del cilindro hueco 7, puesto que un diametro interior 54 del cilindro hueco 7 en el apendice 50 esta dimensionado menor que un diametro exterior 56 de un cuerpo metalico 58. Para la obturacion del espacio hueco entre el piston 14 y el dispositivo de medicion de la distancia 2 estan previstos en este dos juntas de estanqueidad 60, 62, funcionando la junta de estanqueidad 60, dirigida hacia el piston 14, como junta de estanqueidad de presion y la junta de estanqueidad 62 alejada del piston

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14 como junta de estanqueidad de alta frecuencia. Para la amortiguacion neumatica del piston 14 y para la prevencion de un choque del piston 14 y de una arandela exterior dielectrica 64 dispuesta en el dispositivo de medicion de la distancia 2 esta previsto al menos en el piston 14 un elemento de amortiguacion 66, que colabora con un apendice 67 previsto en la arandela dielectrica exterior 64.

En la figura 14 se muestra otra forma de realizacion de un dispositivo de medicion de la distancia 2, con el que se sustituye una tapa extrema 46, que funciona como cierre de lmea, en el cilindro hueco 7. La tapa extrema 48, fijada entre el anillo de sujecion 48 y el apendice 50 previsto en el cilindro hueco 7, se puede desmontar desde el cilindro hueco 7 a traves del desprendimiento del anillo de sujecion 48 fuera de la entalladura 52 prevista en el cilindro hueco 7. A continuacion se puede insertar el dispositivo de medicion de la distancia 2 sin mas adaptaciones en el dispositivo de medicion de la distancia 2 o en el cilindro hueco 7 en este hasta el apendice 50 como tope y se puede fijar en el presente ejemplo de realizacion por medio de tornillos de seguridad 68.

La figura 15 muestra en representacion en seccion la forma de realizacion segun la figura 14 con el dispositivo de medicion de la distancia 2 insertado en el cilindro hueco 7 y fijado por medio de los tornillos de seguridad 68. En el lado del piston, el dispositivo de medicion de la distancia 2 choca en el apendice 50 del cilindro hueco 7, puesto que el diametro interior 54 del cilindro hueco 7 en el apendice 50 esta dimensionado menor que el diametro exterior 56 del cuerpo metalico 58. Para la amortiguacion neumatica del piston 14 y para la prevencion de un choque del piston 14 y del disco dielectrico exterior 64 dispuesto en el dispositivo de medicion de la distancia 2 esta previsto al menos en el piston 14 el elemento de amortiguacion 66, que colabora con el apendice 67 previsto en el disco dielectrico exterior 64. En el presente ejemplo de realizacion, el seguro del dispositivo de medicion de la distancia 2 en el cilindro hueco 7 se realiza por medio de los tornillos de seguridad 68. De manera alternativa o en colaboracion se pueden utilizar tambien pasadores de seguridad. En el presente ejemplo de realizacion, los tornillos de seguridad 68 estan dispuestos desplazados en angulo 90 grados entre sf sobre una trayectoria circular que sigue la envolvente interior 70 del cilindro hueco 7 (figura 17) y estan avellanados en taladros 72 previstos en el cilindro hueco 7 asf como en cavidades 74, previstas en el dispositivo de medicion de la distancia 2, que estan opuestas a los taladros 72 cuando el dispositivo de medicion de la distancia 2 esta montado final y se fijan por medio de uniones atornilladas.

La figura 16 muestra en representacion en perspectiva la forma de realizacion segun la figura 14 con el dispositivo de medicion de la distancia 2 insertado en el cilindro hueco 7 y fijado por medio de los tornillos de seguridad 68. El dispositivo de medicion de la distancia 2, que configura el cierre del conducto del cilindro hueco 7 termina sobre el lado alejado del cilindro hueco 7 con un disco extremo 78 y con una conexion 80 para el contacto electrico del dispositivo de medicion de la distancia 2.

La figura 17 muestra una forma de realizacion segun la figura 15 en representacion despiezada ordenada, especialmente del dispositivo de medicion de la distancia 2, que termine en un lado dirigido hacia el cilindro hueco 7 con el disco exterior dielectrico 64 y comprende en la direccion del lado alejado del cilindro hueco 7, el anillo de estanqueidad 60, 62, el cuerpo metalico 58, orificios de paso coaxiales 82, un disco 84, una pletina 86 que presenta la electronica asf como el disco extremo 78 y la conexion 80. El acoplamiento de las ondas electromagneticas se realiza a traves de los orificios de paso coaxiales 82 conectados de forma conductora de electricidad con la electronica sobre la pletina 86 y con el cuerpo metalico 58 sobre apendices 88 previstos en este.

En general, debena establecerse que el procedimiento de medicion, que se refiere a la alimentacion inductiva, se puede aplicar de la misma manera para una alimentacion capacitiva.

Claims (15)

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   REIVINDICACIONES

   1. - Dispositivo de medicion de la distancia (2) para la determinacion de una distancia entre un cuerpo de reflexion en una estructura de lmea configurada como cilindro hueco (7) y un punto de acoplamiento, prevista en una seccion extrema de la estructura de lmea, para ondas electromagneticas, con una instalacion de emision y de recepcion con una union de lmea (6) prevista en el punto de acoplamiento para el acoplamiento inductivo de la instalacion de emision y de recepcion con la estructura de lmea, para acoplar una onda electromagnetica a traves de un convertidor de modos (4) en la estructura de lmea y desacoplar la onda electromagnetica reflejada en el cuerpo de reflexion desde la estructura de lmea, y con una instalacion de evaluacion para la determinacion de la distancia entre el punto de acoplamiento y el cuerpo de reflexion a partir de la diferencia de fases entre la onda electromagnetica acoplada y la onda electromagnetica desacoplada, caracterizado por que el convertidor de modos esta configurado como escalera mecanica, y la escalera mecanica esta dispuesto con altura decreciente del escalon en la direccion del cuerpo de reflexion en la pared interior del cilindro hueco de la estructura de lmea.
2. 2. - Dispositivo de medicion de la distancia segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el cilindro hueco (7) esta configurado como cilindro neumatico o hidraulico o cilindro de medicion, estando previsto en el cilindro hueco (7) un piston (36, 38), que funciona como cuerpo de reflexion.
3. 3. - Dispositivo de medicion de la distancia segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el acoplamiento de la onda electromagnetica en la estructura de lmea se realiza en la gama de frecuencias entre 1 MHz y 100 GHz en forma de onda electromagnetica monomodal, y el acoplamiento de la onda electromagnetica en la estructura de lmea se realiza en el modo-H11 o E01 o en el caso de estructura de conductora coaxial en el modo-TEM.
4. 4. - Dispositivo de medicion de la distancia segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se puede generar una onda electromagnetica polarizada lineal en el modo-E01 a traves de acoplamiento en fase de una onda coaxial en la estructura de lmea a traves de un convertidor de modos inductivo (4), conductor de electricidad, de la union de lmea (6) o a traves de dos o cuatro transformadores de modos inductivos (4), conductores de electricidad, de la union de la lmea (6).
5. 5. - Dispositivo de medicion de la distancia segun las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la union de la lmea (6) comprende un convertidor de modos inductivo (4), conductor de electricidad, por medio del cual se puede acoplar una onda electromagnetica, polarizada lineal horizontal o verticalmente, en la estructura de lmea, o la union de lmea (6) comprende dos transformadores de modos Inductivos 4, conductores de electricidad, que estan dispuestos desviados 180 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un cfrculo previsto en la zona de la seccion extrema y por medio de los cuales ondas electromagneticas, polarizadas linealmente, que estan desfasadas 180 grados entre sf, se pueden acoplar en la estructura de lmea, o

   la union de lmea (6) comprende dos transformadores de modos inductivos (4), conductores de electricidad, que estan dispuestos desviados 90 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un cmculo previsto en la zona de la seccion extrema y por medio de los cuales ondas electromagneticas, polaridades vertical u horizontalmente, se pueden acoplar en paralelo a la estructura de lmea, o

   la union de lmea (6) comprende cuatro transformadores de modos inductivos (4), conductores de electricidad, que estan dispuestos desviados 90 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un cfrculo previsto en la zona de la seccion extrema, y en la que ondas electromagneticas, polarizadas verticalmente, que estan desfasadas 180 grados entre sf se pueden acoplar en la estructura de lmea en paralelo por medio de dos transformadores de modos (4) desviados 180 grados entre sf y ondas electromagneticas, polarizadas horizontalmente, que estan desfasadas 180 grados entre sf, se pueden acoplar en la estructura de lmea en paralelo por medio de dos transformadores de modos (4) desviados 180 grados entre sf y desviados con relacion a los transformadores de modos (4) para las ondas electromagneticas polarizadas verticalmente en 90 grados, o

   la union de lmea (6) comprende dos transformadores de modos inductivos (4), conductores de electricidad, que estan dispuestos desviados 90 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un cmculo previsto en la zona de la seccion extrema y por medio de los cuales unas ondas electromagneticas respectivas, polarizadas lineal y circularmente, que estan desviadas 90 grados entre sf, se pueden acoplar en la estructura de lmea, o la union de lmea (6) comprende cuatro transformadores de modos inductivos (4), conductores de electricidad, que estan dispuestos desviados 90 grados entre sf sobre una trayectoria circular de un cmculo previsto en la zona de la seccion extrema y por medio de los cuales unas ondas electromagneticas, polarizadas circularmente, que estan alimentadas, por ejemplo, desfasadas en sentido horario 90 grados, se pueden acoplar, respectivamente.
6. 6. - Dispositivo de medicion de la distancia de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la escalera respectiva es una configuracion de dos escalones (16), tres escalones (18), cuatro escalones (20) o de escalones multiples, en el que para acoplar el dispositivo de transmision y de recepcion a la estructura de lmea, la union de lmea (6) comprende el contacto entre el convertidor de modos (4) respectivo y un conductor interior coaxial, que se inserta, en el extremo de la estructura de lmea, en la superficie trasera del escalon mas alto de la escalera mecanica del convertidor de modos (4), y se proporciona una distancia de varios milfmetros entre la superficie trasera del escalon mas alto de la escalera mecanica y una pared trasera de cubierta de la estructura de lmea que

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   se forma como una seccion extrema.
7. 7. - Dispositivo de medicion de la distancia de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el dispositivo de transmision y de recepcion comprende para el convertidor de modos (4) respectivo un acoplador de lmea ramificada y un acoplados conectado curso abajo del mismo con acoplamiento de 3 dB y con una rotacion de fase de 180 grados, y/o el dispositivo de transmision y de recepcion comprende para la deteccion simultanea de ondas polarizadas vertical y horizontalmente un receptor de 2 canales.
8. 8. - Dispositivo de medicion de la distancia de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que los transformadores de modos inductivos (4) para sistemas multi-piston con al menos un piston exterior (38) y al menos un piston interior (36) estan disenados para acoplarse con la onda electromagnetica reflejada por el piston exterior (38) y con la onda electromagnetica reflejada por el piston interior (36) para la deteccion de la distancia entre el piston exterior (38) y el piston interior (36) y el punto de acoplamiento.
9. 9. - Dispositivo de medicion de la distancia de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que entre el cuerpo reflexivo y los transformadores de modos (4) esta previsto un disco dielectrico (22, 40) adjunto a estos ultimos, con preferencia fabricado de Lexan, PPS 40 o Teflon, sobre todo el diametro interior de la estructura de lmea, y/o el disco dielectrico (40) esta previsto centrado con un tubo interior (42), de manera que un piston de amortiguacion puede entrar en el tubo interior (42), y el tubo interior (42) es de una configuracion metalica.
10. 10. - Dispositivo de medicion de la distancia segun la reivindicacion 9, caracterizado por que el disco dielectrico (22, 40) actua como un tope de piston, o un tope de piston (10, 12) esta previsto en la estructura de lmea e interactua como dos anillos de cuarto de cfrculo (10, 12) con la estructura de lmea.
11. 11. - Dispositivo de medicion de la distancia de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el dispositivo de medicion de la distancia esta formado como una seccion extrema de la estructura de lmea, y/o el dispositivo de medicion de la distancia esta dispuesto desmontable sobre la estructura de lmea, y/o el dispositivo de medicion de la distancia esta asegurado sobre el lado que mira hacia el cuerpo reflexivo en la estructura de lmea por una convexidad prevista sobre la estructura de lmea que interactua con el dispositivo de medicion de la distancia, y/o el dispositivo de medicion de la distancia esta asegurado sobre el lado que se aleja del cuerpo reflexivo en la estructura de lmea por un anillo de fijacion que interactua con la estructura de lmea y la seccion extrema, o el dispositivo de medicion de la distancia esta asegurado en la estructura de lmea por al menos un pasador de seguridad que interactua con la estructura de lmea y la seccion extrema, y una junta de estanqueidad esta prevista entre el dispositivo de medicion de la distancia y la estructura de lmea, y la junta de estanqueidad esta formada como un anillo de estanqueidad.
12. 12. - Un metodo para determinar una distancia entre un cuerpo reflexivo en una estructura de lmea formada como un cilindro hueco y un punto de acoplamiento para ondas electromagneticas previstas en una seccion extrema de la estructura de lmea, que comprende las siguientes etapas del procedimiento:

    acoplar una onda electromagnetica en la estructura de lmea por medio de una union de lmea (6) formada como un convertidor de modos en el punto de acoplamiento, en el que el convertidor de modos esta formado como una escalera mecanica, y la escalera mecanica esta dispuesta con altura decreciente de los escalones en la direccion del cuerpo reflexivo sobre la pared interior del cilindro hueco de la estructura de lmea,

    desacoplar la onda electromagnetica reflejada en el cuerpo reflexivo fuera de la estructura de lmea por medio de la union de lmea (6); y

    determinar la distancia entre el punto de acoplamiento y el cuerpo reflexivo a partir de la diferencia de fases entre la onda electromagnetica acoplada y la onda electromagnetica desacoplada.
13. 13. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado por que la onda electromagnetica esta acoplada en la estructura de lmea en el modo-E01 o en el modo-H11, o en el caso de una estructura de conductor coaxial, en el modo TEM, en el que, con la onda electromagnetica, se acoplan senales de transmision con diferentes frecuencias de transmision, y las frecuencias de transmision se seleccionan de tal manera que la diferencia entre las frecuencias de transmision es pequena, por ejemplo una diferencia de 1 %, respecto del valor absoluto, para cubrir un rango de medicion grande, o las frecuencias de transmision se seleccionan de tal manera que la diferencia entre las frecuencias de transmision es grande, por ejemplo una diferencia de 20 % respecto del valor absoluto, para conseguir una inmunidad alta a interferencia.
14. 14. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 12 o 13, caracterizado por que las senales de transmision difundidas por medio de la onda electromagnetica son emitidas continuamente, y

    con la onda electromagnetica, las senales de transmision formadas como senales CW son acopladas y/o las ondas electromagneticas formadas, polarizadas vertical y horizontalmente, son evaluadas en paralelo, y/o en el caso de polarizacion circular, una onda electromagnetica giratoria a la izquierda o giratoria a la derecha se convierte por medio de un acoplador de lmea de ramificacion en una onda electromagnetica polarizada horizontal o verticalmente y/o en el caso de una polarizacion circular, la reflexion total en el cuerpo reflexivo conduce a la

    inversion de la direccion de radiacion, es decir, que una onda que circula a la izquierda se convierte en una onda que circula a la derecha, o viceversa, y esto hace posible una deteccion inequvoca del piston.
15. 15.- Procedimiento para modificar una estructura de lmea por un dispositivo de medicion de la distancia de acuerdo 5 con una de las reivindicaciones 1 a 10 o 14, caracterizado por que una pared trasera de cubierta opuesta al cuerpo reflexivo y formada como una seccion extrema de la estructura de lmea es retirada de la estructura de lmea y sustituida por el dispositivo de medicion de la distancia, que se forma como una seccion extrema.

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