提供自动发射脉冲信号控制的多模式脉冲雷达制造技术

用于感测或测量储罐中产品材料的多模式脉冲雷达方法（200）包括为发射到产品材料的脉冲雷达信号提供（201）雷达信号衰减的测量。通过基于雷达信号衰减的测量选择脉冲宽度和脉冲振幅来实施一个或多个所发射的雷达脉冲参数的自动调整（202）。在信号模式2中当雷达信号衰减的测量为相对高时选择较高振幅和/或较宽脉冲，并且在信号模式1中当雷达信号衰减的测量为相对低时选择较低振幅和/或较窄脉冲。使用所选脉冲宽度和脉冲振幅来将雷达脉冲发射（203）到产品材料。处理从产品材料反射或散射（204）的目标信号以确定至少一个参数，诸如产品水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所公开的实施例涉及用于通过使用发射到产品表面的雷达信号且分析从产品表面反射的雷达信号来确定产品在储罐中的水平（level）的系统和方法。
技术介绍
标准实践是使用用于存储多种的液体（诸如饮料和石油产品）的大金属储罐。传统大储罐通常由非不锈钢板制成，并且在石油产品的情况下储罐通常由焊接在一起的从1/4英寸（0.63cm）到1/2英寸（1.27cm）厚的钢板制成。传统大储罐的尺寸通常在高为数百英尺（100英尺=30.5米）且直径为数百英尺中变动。当其它感测方法难以提供可靠和/或准确信息时，非接触电磁检测和感测可以被用来确定对象的存在或特征（对象分类或形状）、或水平或到材料表面的距离。例如，在石油和天然气工业中，不准确或不可靠的罐水平测量可以引起罐水平测定应用中盈利性/收入的重大损失。散装储罐（直径为40-80米）中的1毫米（mm）水平测量的误差可以对应于若干立方米的体积误差。因为原油价格一般是每桶（1桶=42美加仑；159公升）至少$100，所以1mm的误差可以导致贸易和石油输送中包括的一方或多方的数千美元的损失。无线电检测和测距（雷达）已经被用作一种类型的非接触产品水平测定达几十年。雷达系统包括耦合到位于产品（例如液体或固体）之上的雷达天线的用于将雷达信号发射到产品的发射器和耦合到该天线（或到另一天线）的用于接收从产品表面反射的雷达信号的接收器，以及用于基于所发射的雷达信号和所反射的雷达信号来确定产品水平的信号处理器。根据此方法，由发射电路驱动的天线发射撞击对象或表面（例如液体表面）的雷达信号。对象或表面将所发射的雷达信号/波的一部分在天线的方向上反射回去，该天线接收并耦合到处理所反射的雷达信号/波的接收电路。广泛使用作为液位测量的无损/非接触传感器的脉冲雷达，因为它们相对便宜并且安装简单。所使用的雷达频率的选择是雷达系统的设计选择。与较低频率脉冲雷达（例如C波段，诸如（4GHz到8GHz））相比，较高频率脉冲雷达可以使用较小的天线，具有较窄的波束宽度并且提供较高准确性。然而，与较低频率脉冲雷达相比，较高频率脉冲雷达（例如，K波段，18到27GHz）并未经受住信号衰减。然而，尽管与较高频率脉冲雷达相比，较低频率脉冲雷达具有差的准确性和较大天线尺寸和宽波束宽度，且较低频率雷达遭受由雷达波束中出现的障碍物引起的不想要的反射的干扰，但是较低频率雷达可以相对较好地承受衰减且保持信噪比（SNR）相对地稳定。
技术实现思路
提供此
技术实现思路
来以简化的形式引入对下面在具体实施方式（包括所提供的附图）中进一步描述的公开概念的简短选择。此
技术实现思路
不意图限制要求保护的主题的范围。所公开的实施例包括脉冲雷达系统和方法，其包括多模式脉冲发射器，该多模式脉冲发射器提供被配置成在高频带（诸如在18和27GHz（K波段）之间变动的微波频率范围中的无线电频谱的一部分中的K波段）中操作的自动发射脉冲信号控制，利用其来自动处理不同测量方案。如这里所使用的“多模式”指的是利用高或低振幅、窄或宽脉冲发射的脉冲雷达信号，可以基于所公开的软件和方法来对其自动切换以对不同应用方案进行响应，包括基于从雷达天线到罐中雷达天线下面的目标材料顶部的距离的信号模式选择。所公开的多模式雷达解决了高频脉冲衰减问题，与已知的雷达系统相比，这使得所公开的脉冲雷达系统能够使用较小的天线，并且能够实现以较高准确性来从较长距离进行测量。所公开的实施例包括用于感测或测量储罐中的产品材料的多模式脉冲雷达方法，其包括为发射到产品材料的脉冲雷达系统提供雷达信号衰减的测量。通过基于雷达信号衰减的测量选择脉冲宽度和脉冲振幅中的至少一个来实施一个或多个所发射的雷达脉冲参数的自动调整。在信号模式2中，当雷达信号衰减的测量为相对高时，可以选择较高振幅和/或较宽脉冲，并且当雷达信号衰减的测量为相对低时，可以在信号模式1中使用较低振幅和/或较窄脉冲。使用所选的脉冲宽度和脉冲振幅来将雷达脉冲发射到产品材料。从产品材料反射或散射的目标信号被处理以确定至少一个参数，诸如距离、产品水平和特征。其它所公开的实施例包括用于脉冲雷达系统的多模式脉冲发射器以及由此的脉冲雷达系统。附图说明图1是根据示例实施例的包括提供自动发射脉冲信号控制的多模式雷达发射器的示例脉冲雷达系统的框图图示。图2是根据示例实施例的使用自动发射脉冲信号控制来感测或测量储罐中的产品材料的方法的流程图。具体实施方式参考附图来描述所公开的实施例，其中遍及附图使用相似的参考数字来指代相似或等同的元件。图没有按照比例来绘制并且它们仅仅被提供用来说明某些公开的方面。下面参考用于说明的示例应用来描述若干个公开方面。应该理解的是，许多具体细节、关系和方法被阐述以提供对所公开的实施例的全面理解。然而，相关领域的普通技术人员将容易地认识到，可以在没有一个或多个特定细节的情况下或者利用其它方法来实行这里公开的主题。在其它实例中，没有详细地示出公知的结构或操作以避免使某些方面模糊。此公开不受动作或事件的所图示的顺序的限制，因为某些动作可以以不同的顺序出现和/或与其它动作或事件同时出现。此外，不是所有的所图示的动作或事件都被需要来实施根据这里公开的实施例的方法。所公开的实施例包括多模式脉冲雷达系统，其提供用于检查其中包括产品材料（诸如液体或固体（例如粉末））的储罐的发射脉冲信号控制和方法。图1是根据示例实施例的包括提供自动发射信号控制的多模式雷达发射器（Tx）190连同接收器（Rx）185的示例脉冲雷达系统100的示例框图图示。Rx185和Tx190所公用的块（例如高频振荡器120、和计时控制单元130）没有被示出在Tx190或Rx185之内。系统100提供用于应用（包括但不限于距离、产品水平和特征确定）的时域雷达感测和测量。可以分别在集成电路（IC）和分立电路形式两者中实现图1中的相应的块。图1中示出的Tx190提供由可编程功率放大器（PA）160实施的可编程发射雷达信号，该可编程功率放大器（PA）160由可变脉冲发生器155来控制。通过来自触发信号发生器150的触发信号来提供可变脉冲发生器155的计时，并且从处理器140通过数模转换器（DAC）115来提供脉冲振幅和宽度信息。处理器140可以包括数字信号处理器（DSP）或微控制器单元（MCU）。用于系统100的信号模式因此被数字化地控制并且由处理器140自动切换，处理器140通过DAC115选择用于Tx脉冲的具有其对应脉冲宽度和脉冲振幅的信号模式。该信号模式包括至少二（2）个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感测或测量储罐中产品材料的多模式脉冲雷达方法（200），其包括：为发射到所述产品材料的脉冲雷达信号提供（201）雷达信号衰减的测量；通过基于雷达信号衰减的所述测量自动选择脉冲宽度和脉冲振幅来实施（202）一个或多个所发射的雷达脉冲参数的自动调整，其中在信号模式2中，当雷达信号衰减的所述测量为相对高时选择较高振幅和/或较宽脉冲，并且当雷达信号衰减的所述测量为相对低时，在信号模式1中选择较低振幅和/或较窄脉冲，使用所述脉冲宽度和所述脉冲振幅来将雷达脉冲发射（203）到所述产品材料，以及处理（204）从所述产品材料反射或散射的目标信号以确定至少一个参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.06 US 14/0991521.一种用于感测或测量储罐中产品材料的多模式脉冲雷达方法（200），其包括：
为发射到所述产品材料的脉冲雷达信号提供（201）雷达信号衰减的测量；
通过基于雷达信号衰减的所述测量自动选择脉冲宽度和脉冲振幅来实施（202）一个或
多个所发射的雷达脉冲参数的自动调整，其中在信号模式2中，当雷达信号衰减的所述测量
为相对高时选择较高振幅和/或较宽脉冲，并且当雷达信号衰减的所述测量为相对低时，在
信号模式1中选择较低振幅和/或较窄脉冲，
使用所述脉冲宽度和所述脉冲振幅来将雷达脉冲发射（203）到所述产品材料，以及
处理（204）从所述产品材料反射或散射的目标信号以确定至少一个参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中雷达信号衰减的所述测量包括从发射天线到所述
储罐中所述产品材料的距离和所述产品材料的介电特性。
3.根据权利要求2所述的方法，其中雷达信号衰减的所述测量包括所述距离、所述产品
材料的所述介电特性，以及所述天线和所述产品材料之间的传播介质的介电特性。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述雷达脉冲包括超宽带（UWB）雷达脉冲。
5.根据权利要求1所述的方法，其中以至少18GHz的频率来发射所述雷达脉冲，并且当
在所述信号模式1和所述信号模式2之间切换时所述频率保持恒定。
6.一种用于感测或测量储罐中产品材料的脉冲雷达系统（100）的多模式脉冲发射器，
其包括：
处理器，所述处理器的相应的输出被耦合以控制数模转换器（DAC）（115）、触发信号发
生器（150）和计时控制单元（130）；
可变脉冲发生器（155），其具有耦合到所述DAC的输出和所述触发信号发生器的输出的
相应的输入，其中基于到所述储罐中所述产品材料的距离和所述产品材料的衰减特性中的
至少一个通过所述DAC由来自所述触发信号发生器的触发信号以及来自所述处理器的脉冲
振幅和脉冲宽度信息来提供用于所述可变脉冲发生器的计时，以及
可编程功率放大器（160），其具有被耦合且由所述可变脉冲发生器和所述计时控制单
元控制的输入、耦合到天线的所述可编程功率放大器的输出；
其中由所述处理器（140）经由所述控制单元来控制所述可编程功率放大器的增益，以
及
其中所述可编程功率放大器至少提供具有对一个或多个所发射的雷达脉冲参数的所
选调整的第一信号模式和第二信号模式，其中基于到所述产品材料的所述距离和所述产品
材料的所述衰减特性中的至少一个来为雷达脉冲自动选择脉冲宽度和脉冲振幅，并且其中
在信号模式2中，当雷达信号衰减的测量为相对高时选择较高振幅和/或较宽脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：B赛，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US