有管状安装结构的罐的单导体探针雷达物位计系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及用于具有管状安装结构的罐的单导体探针雷达物位计系统及方法。提供了用于具有管状安装结构的罐的雷达物位计系统、罐布置以及在具有管状安装结构的罐处安装雷达物位计系统的方法。雷达物位计系统包括：收发器；单导体探针，该单导体探针延伸穿过管状安装结构；导电屏蔽结构，该导电屏蔽结构与单导体探针径向间隔开并且在安装结构内沿单导体探针延伸；连接构件，该连接构件从屏蔽结构径向延伸以将屏蔽结构电耦合至罐；以及处理电路，该处理电路连接至收发器以确定填充物位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括单导体探针的雷达物位计系统(radar level gauge system)，并且涉及将包括单导体探针的雷达物位计系统安装在具有管状安装结构的罐处的方法，该管状安装结构从该罐的顶部基本上竖直向上延伸。
技术介绍
雷达物位计(RLG)系统被广泛用于确定容纳在罐内的物品(product)的填充物位。通常借助于非接触式测量(通过向容纳在罐中的物品发射电磁信号)或通常被称为导波雷达(GWR)的接触式测量(通过作为波导的传输线探针向物品引导电磁信号并且进入物品)来进行雷达物位计量。该探针通常被布置成从顶部向罐的底部竖直延伸。由收发器生成并且由探针向罐中的物品的表面传播电磁发送信号，并且向收发器传播回由发送信号在表面处的反射所产生的电磁反射信号。基于发送信号和反射信号，能够确定至物品的表面的距离。发送信号通常不仅在罐环境(tank atmosphere)和物品表面之间的界面所构成的阻抗过渡处被反射，而且在发送信号所遇到的若干其它阻抗过渡处被反射。在GWR系统的情况下，一种这样的阻抗过渡通常出现在收发器和探针之间的连接处。收发器可以经由馈通(feed-through)连接至探针。这样的馈通通常由作为其内导体的具有探针的同轴线、作为其外导体的被附接至罐的连接件或罐壁、以及设置在内导体和外导体之间的电介质构件形成。因为机械方面足够强的内导体和实际的外导体直径的组合需要，所以远高于约50Ω的馈通阻抗很少是可行的。因此由于其结构，馈通的阻抗通常与典型的同轴电缆的阻抗相似，即约50Ω。雷达物位计系统通常被安装在从罐的顶部基本上竖直向上延伸的管
>状安装结构上。在一些情况下，作为代替，管状安装结构可以从罐的侧壁基本上水平地延伸。通常被称为“管口”的管状安装结构可以是以下管道：该管道被焊接至罐并且在其上(外)端处装配有允许附接诸如雷达物位计系统的装置的法兰或装配有盲板法兰。管状安装结构的内径通常可以在0.1至0.2m之间，并且典型长度可以为大约0.2至0.5m。然而，特别是在储罐的顶部，可能存在更加长的管状安装结构的趋势，以针对罐上工作改善人体工程学。在包括例如竖直延伸的管状安装结构(管口)的罐布置中，在进入罐本身之前，探针通常在安装结构的上端处机械连接至罐，并且经过安装结构的下端穿过安装结构。在安装结构的上端处，探针可以经由穿过罐边界的馈通来电连接至雷达物位计系统的收发器。对于有时也被称为Goubau探针的单导体探针，已经发现：由探针引导的电磁信号的传播受管状安装结构的影响，特别是当管状安装结构相对窄且高(长)时。除了具有表面波导的属性之外，管状安装结构内的单导体探针实际上像具有取决于管状安装结构的尺寸的信号传播属性的同轴传输线那样起作用。特别地，管状安装结构内的传输线的阻抗可以为大约150Ω，并且可以在安装之间变化。因此，在馈通和管状安装结构的内部之间的界面处将存在第一阻抗阶跃，并且在管状安装结构的下端处将存在第二阻抗阶跃。在管状安装结构的下端处的相对大的阻抗阶跃(约150Ω至约370Ω)引起在馈通处的阻抗过渡和在管状安装结构下端处的阻抗过渡之间的多次反射。这样的多次反射可能导致附加的回波信号，其可能干扰相对远低于管状安装结构下端的填充物位测量。根据US 6 690 320，可以通过下述手段来解决由管状安装结构的端处的反射所引起的问题：在管状安装结构内提供同轴电缆延伸，直到探针离开管状安装结构为止，使得具有同轴延伸的探针具有与收发器和探针之间的馈线相同的阻抗(约50Ω)。
技术实现思路
鉴于上述内容，本专利技术的总体目的在于：提供一种使用单导体探针并且尤其减小了多次反射的影响的改进的填充物位确定，其中该单导体探针
延伸穿过罐的顶部处的管状安装结构。根据本专利技术的第一方面，因此提供了一种雷达物位计系统，用于确定具有管状安装结构的罐中的物品的填充物位，雷达物位计系统包括：收发器，该收发器用于生成、发送和接收电磁信号；单导体探针，该单导体探针经由布置在管状安装结构的第一端处的馈通来电连接至收发器，该单导体探针从管状安装结构的第一端延伸穿过安装结构，并且经过安装结构的第二端向罐中的物品延伸并且进入罐中的物品，以向物品的表面引导来自收发器的电磁发送信号，并且往回向收发器返回由发送信号在表面处的反射所产生的电磁表面反射信号；导电屏蔽结构，该导电屏蔽结构与单导体探针径向间隔开，并且在安装结构内沿单导体探针延伸；连接构件，该连接构件从屏蔽结构径向延伸以将屏蔽结构电连接至罐；以及处理电路，该处理电路连接至收发器，以基于发送信号和表面反射信号来确定填充物位。罐可以是能够容纳物品的任何容器或器皿。特别地，罐可以至少部分地是金属的，以便为导电屏蔽结构提供接地。“收发器”可以是一种能够发送和接收电磁信号的功能单元，或者可以是包括单独的发送器单元和接收器单元的系统。单导体探针可以是基本上刚性的或柔性的，并且可以由诸如不锈钢的金属制成。应当理解的是，连接构件可以通过任何附接装置被附接至屏蔽结构，或者可以与屏蔽结构一体形成。在许多应用中，管状安装结构可以从罐的顶部竖直向上延伸。在这样的情况下，上述管状安装结构的第一端是管状安装结构的上端，并且上述管状安装结构的第二端是管状安装结构的下端。在其他应用中，管状安装结构可以从罐的侧壁水平地延伸。不论管状安装结构的取向如何，均可能发生上述的多次反射。本专利技术基于以下认识：仅提供探针和管状安装结构的内壁之间的屏蔽结构是不够的，而是需要在屏蔽结构和罐之间(例如经由管状安装结构的内壁)建立电连接。本专利技术人已经发现：如果不这样做，在屏蔽结构的外表面上流动的电流将产生大量双反射，如在
技术介绍
部分中描述的，其可以干扰填充物位的测量。在本专利技术的实施方式中，不论屏蔽结构从管状安装结构的第一端处的
馈通延伸以及沿屏蔽结构的连接构件的位置如何，与同轴延伸的外导体未电连接至馈通下方的罐的现有技术解决方案相比，将改善测量情况。期望根据本专利技术的实施方式的屏蔽结构和连接构件相对易于安装，并且适于管状安装结构的不同尺寸，甚至作为对现有雷达物位计安装的附加。根据本专利技术的雷达物位计系统的实施方式，屏蔽结构可以在管状安装结构内从管状安装结构的第一端延伸，并且延伸距离大于从管状安装结构的第一端至管状安装结构的第二端的距离的一半。在具有由屏蔽结构的端和管状安装结构的第二端之间的双反射所产生的残余双反射回波信号的实施方式中，该回波信号将不太可能干扰填充物位的测量，因为与不具有屏蔽结构的情况和具有屏蔽结构但不具有连接构件的情况二者相比，与双反射回波信号相对应的视距(apparent distance)将被减小。另外，连接构件可以被布置在管状安装结构的第一端和管状安装结构的第二端之间的连接位置处，并且可以在该连接位置处电连接至管状安装结构的内壁。为了减小上述双反射信号的影响，与管状安装结构的第一端相比，该连接位置可以有益地更靠近管状安装结构的第二端。为了更进一步减小上述双反射信号的影响，可以布置连接构件使得：连接位置和管状安装结构的第二端之间的距离小于该连接位置和管状安装结构的第一端之间的距离的四分之一。在实施方式中，有益地，屏蔽结构可以是管状的。例如，屏蔽结构可以是具有圆形横截面的金属管。然而，应该注意的是，原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达物位计系统，用于确定具有管状安装结构的罐中的物品的填充物位，所述雷达物位计系统包括：收发器，所述收发器用于生成、发送和接收电磁信号；单导体探针，所述单导体探针经由布置在所述管状安装结构的第一端处的馈通而电连接至所述收发器，所述单导体探针从所述第一端延伸穿过所述管状安装结构，并且经过所述安装结构的第二端向所述罐中的所述物品延伸并且进入所述罐中的所述物品，以向所述物品的表面引导来自所述收发器的电磁发送信号，并且往回向所述收发器返回由所述发送信号在所述表面处的反射所产生的电磁表面反射信号；导电屏蔽结构，所述导电屏蔽结构与所述单导体探针径向间隔开，并且在所述安装结构内沿所述单导体探针延伸；连接构件，所述连接构件从所述屏蔽结构径向延伸，以将所述屏蔽结构电连接至所述罐；以及处理电路，所述处理电路连接至所述收发器，以基于所述发送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】
2015.04.30 US 14/700,4651.一种雷达物位计系统，用于确定具有管状安装结构的罐中的物品的填充物位，所述雷达物位计系统包括：收发器，所述收发器用于生成、发送和接收电磁信号；单导体探针，所述单导体探针经由布置在所述管状安装结构的第一端处的馈通而电连接至所述收发器，所述单导体探针从所述第一端延伸穿过所述管状安装结构，并且经过所述安装结构的第二端向所述罐中的所述物品延伸并且进入所述罐中的所述物品，以向所述物品的表面引导来自所述收发器的电磁发送信号，并且往回向所述收发器返回由所述发送信号在所述表面处的反射所产生的电磁表面反射信号；导电屏蔽结构，所述导电屏蔽结构与所述单导体探针径向间隔开，并且在所述安装结构内沿所述单导体探针延伸；连接构件，所述连接构件从所述屏蔽结构径向延伸，以将所述屏蔽结构电连接至所述罐；以及处理电路，所述处理电路连接至所述收发器，以基于所述发送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所述的雷达物位计系统，其中，所述连接构件通过将所述屏蔽结构电连接至所述管状安装结构的内壁来将所述屏蔽结构电连接至所述罐。3.根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，所述连接构件被布置在所述管状安装结构的所述第一端和所述管状安装结构的所述第二端之间的连接位置处。4.根据权利要求3所述的雷达物位计系统，其中，与所述管状安装结构的所述第一端相比，所述连接位置更靠近所述管状安装结构的所述第二端。5.根据权利要求4所述的雷达物位计系统，其中，所述连接位置和所述管状安装结构的所述第二端之间的距离小于所述连接位置和所述管状安装结构的所述第一端之间的距离的四分之一。6.根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，所述屏蔽结构在所述管状安装结构内从所述管状安装结构的所述第一端延伸，并且延伸距离大于从所述管状安装结构的所述第一端至所述管状安装结构的所述第
\t二端的距离的一半。7.根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，所述屏蔽结构是管状的。8.根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，所述连接构件能够松脱地附接至所述屏蔽结构。9.根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，所述连接构件导电连接至所述屏蔽结构。10.根据权利要求2所述的雷达物位计系统，其中，所述连接构件被布置和配置成通过所述连接构件和所述管状安装结构的所述内壁之间的电容性耦合来将所述屏蔽结构电连接至所述罐。11.根据权利要求10所述的雷达物位计系统，其中，所述连接构件包括金属部分和电介质部分，所述电介质部分被布置成防止所述金属部分和所述管状安装结构的所述内壁之间的导电连接。12.根据权利要求11所述的雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：米卡埃尔·埃里克松，
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