具有减小的探针反射端的导波雷达物位计系统技术方案

本发明专利技术涉及一种导波雷达物位计系统，包括：收发器，用于生成在具有中心频率的预定频率范围内的电磁发射信号；柔性单导体探针，所述柔性单导体探针具有连接至所述收发器的第一端，并且朝向物品延伸且进入到物品中至所述柔性单导体探针的第二端；以及探针准直部件，其附接至所述柔性单导体探针的第二端，用于保持柔性单导体探针从第一端至第二端基本上竖直地延伸。所述探针准直部件沿着比发射信号在中心频率处的波长的一半大的竖直距离呈现随着距柔性单导体探针的第一端的距离增加而增加的水平延伸。由此，改进了接近于罐底部处的填充物位的确定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及如下导波雷达物位计系统，该导波雷达物位计系统包括单导体探针以及用于保持柔性单导体探针基本上竖直地准直的探针准直部件。
技术介绍
雷达物位计(RLG)系统广泛应用于确定罐中所容纳的物品的填充物位。通常借助非接触式测量或通常被称为导波雷达(GWR)的接触式测量来执行雷达物位计量，其中，在非接触式测量中，朝向罐中所容纳的物品辐射电磁信号，在接触式测量中，通过用作波导装置的传输线探针朝向物品引导电磁信号并将其导入物品中。探针通常被布置成从罐顶部朝向罐底部竖直延伸。在探针为柔性单导体探针的情况下，可以借助附接至柔性单导体探针的底端的配重将探针保持为基本上竖直。电磁发射信号由收发器生成并通过探针朝向罐中物品的表面传播，并且由于发射信号在该表面处的反射而产生的电磁反射信号朝向收发器向回传播。基于该发射信号和反射信号可以确定至物品表面的距离。目前市场上的大部分雷达物位计系统或者是所谓的脉冲雷达物位计系统或者是基于发射扫频(调频)信号与该发射扫频信号在罐中所容纳的物品的表面处的反射之间的相位差的变化来确定距该表面的距离的系统，其中，所述脉冲雷达物位计系统基于发射脉冲与接收脉冲在表面处的反射之间的时间差来确定距物品表面的距离。后一类型的系统通常被称为FMCW(调频连续波)类型。通常用于GWR的脉冲系统使用以被称为TDR(时域反射技术)的方式处理的短DC脉冲(约1ns)序列。在任何情况下，发射信号通常不仅在由罐空气与物品表面之间的界面构成的阻抗过渡处反射，而且在发射信号所遇到的若干其它阻抗过渡处反射。在GWR系统的情况下，一个这样的阻抗过渡通常发生在收发器与探针之间的连接处，并且另一这样的阻抗过渡发生在探针的底端处。探针的底端处的阻抗过渡可能使得难以精确地确定接近探针的底端处的填充物位。
技术实现思路
鉴于以上内容，本专利技术的总体目的是提供一种改进的导波雷达物位计系统，特别是用于在接近导波雷达物位计系统中所包括的探针的底端处的改进的填充物位确定的导波雷达物位计系统。因而，根据本专利技术提供了一种导波雷达物位计系统，用于确定罐中所容纳的物品的填充物位，所述导波雷达物位计系统包括：收发器，用于生成、发射以及接收在具有中心频率的预定频率范围内的电磁信号；柔性单导体探针，所述柔性单导体探针具有连接至所述收发器的第一端，并且朝向所述物品延伸且进入所述物品中至所述柔性单导体探针的第二端，用于将来自所述收发器的电磁发射信号通过罐空气朝向所述物品的表面引导，以及朝向所述收发器返回由于所述发射信号在所述表面处的反射而产生的电磁表面反射信号；探针准直部件，其附接至所述柔性单导体探针的所述第二端，用于保持所述柔性单导体探针基本上竖直地从所述第一端延伸至所述第二端，所述探针准直部件沿着比所述中心频率处所述发射信号的波长的一半长的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增加而增加的水平延伸；以及处理电路，其连接至所述收发器，用于基于所述发射信号和所述表面反射信号来确定所述填充物位。罐可以为能够容纳物品的任何容器或器皿。“收发器”可以为能够发射和接收电磁信号的一个功能单元，或者可以为包括独立的发射器单元和接收器单元的系统。柔性单导体探针可以包括线或线缆，并且可以基本上是易弯曲的。本专利技术基于下述认识：可以使用如下导波雷达物位计系统来精确地测量填充物位的范围，该导波雷达物位计系统具有柔性单导体探针以及用于保持柔性单导体探针基本上笔直及竖直的探针准直部件；填充物位的范围可以通过如下方式增加：将探针准直部件成形为提供从探针的阻抗到探针准直部件的阻抗的逐渐阻抗过渡(在探针准直部件的成形部分之下，或者在成形部分的端部)。此外，本专利技术人认识到这可以通过如下方式实现：构造导电的探针准直部件，使得探针准直部件沿着比发射信号的中心波长的一半长的竖直距离呈现随着距柔性探针的第一端的距离增加而增加的水平延伸。这将提供在探针准直部件在物品的表面之上以及在探针准直部件浸没在介电常数约为2.25或更小的物品(例如石油)中时的平滑阻抗过渡。因此，与当前使用的探针准直部件(基本上圆柱形的配重)相比，在探针与探针准直部件之间的界面处的反射信号(回波)将被忽略，这继而意味着可以更精确地测量接近探针与探针准直部件之间的界面处的填充物位。应当注意，上述竖直距离被指定为比在发射信号的中心频率处发射信号的波长的一半大。常用的TDR系统使用约为0.1～1GHz的频率范围，在该频率范围的中间处半个波长为30cm。在未来的GWR系统中可以使用略高的频率，将所述长度(中心波长的一半)减少至10～15cm，但是使用更高频率，沿GWR电线的损耗也将增加。另一方面，现有的探针准直部件(基本上圆柱形的配重)有时沿约1cm的竖直距离呈现增加的水平延伸(截头圆锥形部分)。在现有的基本上圆柱形的配重的竖直包络表面与水平顶部表面之间的这样的倒角的目的主要是美观。这样的倒角对探针准直部件针对导波雷达物位计量可用的频率范围的电气性能实际上没有影响。据本专利技术人所知，以前没有解决由于发射信号在探针与探针准直部件之间的界面处反射而产生的相对强的反射信号的问题，特别没有通过将探针准直部件配置成具有非常长(相对于现有的探针准直部件/配重)的包括增加的水平延伸的部分来解决该问题。应当注意，探针准直部件未必关于竖直轴旋转对称(在将探针准直部件安装在罐中时)。例如，探针准直部件的横截面可以具有长轴和短轴。在实施方式中，探针准直部件甚至可以是基本上平坦的，例如由金属片制成。在这样的实施方式中，探针准直部件针对每个竖直位置呈现最大水平延伸，该最大水平延伸随着距柔性单导体探针的第一端的距离增加而增加。为了提供期望的平滑阻抗过渡，在仍使得易于插入到大多数现有的通过罐顶的合适的开口同时，探针准直部件的水平延伸可以从与柔性单导体探针的直径基本上对应的第一水平延伸增加至小于或等于5cm的第二水平延伸。甚至更有利地，第二水平延伸可以小于比如3cm。根据本专利技术的导波雷达物位计系统的各种实施方式，探针准直部件可以有利地具有比柔性单导体探针的总质量的一半大的质量。由此，柔性单导体探针可以被保持为伸展的(基本上直的)并且基本上竖直。甚至更有利地，从伸展和准直柔性单导体探针的角度来看，探针准直部件可以具有比柔性单导体探针的总质量大的质量。此外，为了实现沿相对短的竖直距离的期望的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导波雷达物位计系统，用于确定罐中所容纳的物品的填充物位，所述导波雷达物位计系统包括：收发器，用于生成、发射以及接收在具有中心频率的预定频率范围内的电磁信号；柔性单导体探针，所述柔性单导体探针具有连接至所述收发器的第一端，并且朝向所述物品延伸且进入所述物品中至所述柔性单导体探针的第二端，用于将来自所述收发器的电磁发射信号通过罐空气朝向所述物品的表面引导，以及朝向所述收发器返回由于所述发射信号在所述表面处的反射而产生的电磁表面反射信号；探针准直部件，其附接至所述柔性单导体探针的所述第二端，用于保持所述柔性单导体探针基本上竖直地从所述第一端延伸至所述第二端，所述探针准直部件沿着比所述中心频率处所述发射信号的波长的一半长的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增加而增加的水平延伸；以及处理电路，其连接至所述收发器，用于基于所述发射信号和所述表面反射信号来确定所述填充物位。

【技术特征摘要】
2014.10.14 US 14/513,5381.一种导波雷达物位计系统，用于确定罐中所容纳的物品的填充物
位，所述导波雷达物位计系统包括：
收发器，用于生成、发射以及接收在具有中心频率的预定频率范围内
的电磁信号；
柔性单导体探针，所述柔性单导体探针具有连接至所述收发器的第一
端，并且朝向所述物品延伸且进入所述物品中至所述柔性单导体探针的第
二端，用于将来自所述收发器的电磁发射信号通过罐空气朝向所述物品的
表面引导，以及朝向所述收发器返回由于所述发射信号在所述表面处的反
射而产生的电磁表面反射信号；
探针准直部件，其附接至所述柔性单导体探针的所述第二端，用于保
持所述柔性单导体探针基本上竖直地从所述第一端延伸至所述第二端，
所述探针准直部件沿着比所述中心频率处所述发射信号的波长的一
半长的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增
加而增加的水平延伸；以及
处理电路，其连接至所述收发器，用于基于所述发射信号和所述表面
反射信号来确定所述填充物位。
2.根据权利要求1所述的导波雷达物位计系统，其中，所述探针准
直部件沿着大于10cm的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述
第一端的距离增加而增加的水平延伸。
3.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统，其中，所述探
针准直部件的所述水平延伸从与所述柔性单导体探针的直径基本上对应
的第一水平延伸增加至小于或等于5cm的第二水平延伸，以使得所述探
针准直部件能够通过所述罐的顶部的开口插入。
4.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统，其中，所述探
针准直部件具有比所述柔性单导体探针的总质量的一半大的质量。
5.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统，其中，所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥洛夫·爱德华松，迈克尔·拉尔森，
申请(专利权)人：罗斯蒙特储罐雷达股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE