具有串联阻塞电容器的本质安全阻隔电路制造技术

用于对罐（205）中的产品（227）进行液位感测的雷达系统（200），包括雷达液位计（RLG）（230），其包括提供耦合到同轴连接器（218）的RF输出（230a）的收发器（220），该同轴连接器（218）具有在罐的顶部处耦合到探针（240）或延伸到罐中的其中心导体。RLG包括耦合到收发器（220）的处理器（215），其具有包括存储的液位查找算法（211）的相关联的存储器（210）。本质安全（IS）阻隔电路（250）被形成在电路板（350）上，其包括具有用于耦合到RF输出的输入（250a）的信号路径（335）。IS阻隔电路包括位于信号路径中的至少一个阻塞电容器（C1，C2），并且存在耦合在信号路径和地之间的至少一个二极管（D2，D3和D4）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有串联阻塞电容器的本质安全阻隔电路相关申请的交叉引用本申请要求2014年11月26日提交的题为“具有串联阻塞电容器的本质安全阻隔电路（INTRINSICSAFETYBARRIERCIRCUITWITHSERIESBLOCKINGCAPACITOR）”的临时申请序列号62/085,112的权益，其全部内容通过引用并入本文。
所公开的实施例涉及将电磁波用于测量容器中的产品的液位（level）的雷达液位计系统，并且更具体地涉及特别是在故障状况期间限制系统中探针处的能量的本质安全设备，以便防止罐（tank）中的可燃材料在该故障状况期间点燃。
技术介绍
雷达液位计（RLG）通常用于诸如过程流体、颗粒材料和其它材料之类的产品液位的测量。此类雷达液位计的示例包括用于发射和接收微波的收发器，布​​置成引导微波并且将受产品表面影响的返回的微波耦合到收发器的传播设备（例如，天线或导波探针（即，在罐中从顶部到底部悬挂的传输线）），适于控制收发器并且基于由收发器发射和接收的微波之间的时间关系来确定液位的定时电路，以及布置成接收功率并由此在外部连接雷达液位计的接口。当通过探针在包含通常为气体或液体的可燃材料的罐中，或者在RLG位于有爆炸危险（explosionendangered）区域中的其它情况下进行液位测量时，要求针对危险位置来设计RLG系统。通常使用本质安全（IS）设计来满足此要求，其中实施诸如齐纳二极管的阻隔设备以限制供应到延伸到罐中的探针的射频（RF）输出处的电压、电流和功率。图1A描绘了传统的RLG系统100，其中整个RLG系统100是IS。在非危险区域中，存在通常以50或60Hz提供250VAC的AC电压源110，其被耦合到耦合到IS阻隔125的控制装备（例如，过程控制器）120。在危险区域中，存在耦合在IS阻隔125和探针（或波导）240之间的RLG130，其中RLG130具有耦合到探针240的RF输入/输出（示为RF输出）131。更一般地，包括在导波雷达（GWR）应用中使用的那些的RF输出需要作为用于危险位置应用的IS的RF输出，包括在将RLG130安装在防爆外壳中的情况下的应用。图1B描绘了传统的RLG系统150，其中将RLG130安装为防爆并且探针240是IS。RLG130、IS阻隔125和相关联的接线全部被示出在危险区域内的防爆外壳180内。因此，使探针240成为IS，使得即使在故障状况期间也防止它点燃罐205中的可燃材料。在此RLG系统150的实施例中，IS阻隔125通常包括齐纳二极管分流（shunt）和/或电流隔离，其两者通常是体积大且昂贵的IS阻隔解决方案。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
以符合37C.F.R.§1.73，呈现了
技术实现思路
以简要地指示本公开的性质和实质。主张应理解本
技术实现思路
不被用来解释或限制权利要求的范围或含义。公开的实施例描述了在雷达液位计（RLG）系统中具有耦合在雷达测量仪和探针（或波导）之间的（多个）串联阻塞电容器和（多个）钳位二极管的本质安全（IS）阻隔电路，其使得用于传输的RLG的RF输入/输出的RF输出成为受保护的RF输出，并且因此使耦合到其上的探针在能量方面受到限制。因此，即使在故障状况期间，由于受限的能量，也可以防止探针点燃罐中的可燃材料。公开的IS阻隔电路去除了对常规电流隔离或大体积IS阻隔的需要。作为更多的好处，公开的IS阻隔也向RLG的电子装置提供静电放电（ESD）保护。公开的IS阻隔基本上也不向RF输出添加显著的高频衰减。相比之下，传统的IS阻隔向RF信号添加不想要的阻抗（以及由此的衰减）。通常，不能将钳位（齐纳）二极管添加到RF输出，因为它们增加不想要的电容和太多的RF衰减。应认识到电容器的阻抗等于1/（2πfc），其中c是电容并且f是频率。因此，所公开的IS阻隔电路增加了相对大的低频（AC电源频率）阻抗，其允许使用具有小尺寸、低功率、（多个）低电容ESD二极管的IS阻隔，从而导致具有低RF衰减的ISRF输出。附图说明图1A描绘了其中整个系统是IS的常规RLG系统。图1B描绘了其中将雷达测量仪安装为防爆并且探针是IS的常规RLG系统。图2A描绘了根据示例实施例的所公开的IS阻隔电路位于RLG的收发器和探针之间的示例GWR系统。图2B描绘了根据示例实施例的其中将RLG安装为防爆并且探针是IS的示例RLG系统，其中IS阻隔电路位于RLG和探针之间。图3A示出了根据示例实施例的示例IS阻隔电路的设计。图3B示出了根据示例实施例的另一示例IS阻隔电路的设计。具体实施方式参考附图来描述公开的实施例，其中遍及各图使用相似的参考数字来指定相似或等同元件。各图不是按比例绘制的，并且它们仅仅被提供来说明本文公开的各方面。下面参考用于说明的示例应用来描述若干公开的方面。应当理解，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本文公开的实施例的完全理解。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具体细节的情况下或使用其它方法来实施所公开的实施例。在其它实例中，未详细地示出公知的结构或操作以避免使本文公开的各方面含糊难懂。公开的实施例不受动作或事件的说明排序的限制，因为一些动作可以以不同的顺序发生和/或与其它动作或事件同时发生。此外，并非要求所有说明的动作或事件来实施根据本公开的方法。此外，在没有进一步限制的情况下，本文所使用的术语“耦合到”或“与……耦合”（等）旨在描述间接或直接电连接。因此，如果第一设备“耦合”到第二设备，则该连接可以是通过其中仅在路径中存在寄生效应的直接电连接，或者通过经由包括其它设备和连接的介于中间的项目的间接电连接。对于间接耦合，介于中间的项目通常不修改信号的信息，但是可以调整其电流水平、电压水平、和/或功率水平。图2A描绘了根据示例实施例的具有位于RLG230的收发器220和探针240之间的公开的IS阻隔电路250的示例GWR系统200。在罐205中示出本身易燃的和/或在其上方具有易燃气体的过程流体227。GWR系统200还包括在罐205的顶部上的同轴连接器218，其中其中心导体耦合到延伸到罐205中的探针（或波导）240。RLG230还包括具有相关联的存储器210的处理器215，其中收发器220耦合到处理器215，并且相关联的存储器210包括存储的液位查找算法211（例如，时域反射（TDR）算法）。在同轴连接器218和收发器220之间示出了IS阻隔电路250。IS阻隔电路250从RLG230的RF输入/输出接收RF输出230a并输出受保护的RF输出219。凸缘（未示出）也可以存在于罐205的顶部。在GWR系统200的操作中，来自收发器220的发射的脉冲沿着探针240发射，该脉冲作为由处理器215处理的所示反射脉冲返回。发射的脉冲可以处在大约1.5GHz。尽管通常是针对GWR应用来描述的，但是还可以应用所公开的IS阻隔电路来保护包括非接触式雷达系统中的电子装置的其它系统中的电子装置。在所有此类系统中，应当认识到，在故障状况期间，包括来自馈送到（多个）设备的高电压源（例如，AC干线供给）的故障需要是能量受限的以帮助保持进入危险位置/区域IS的RF输出。图2B描绘了根据示例实施例的示例RLG系统280，其中将雷达测量仪230安装为在危本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种本质安全（IS）阻隔电路（250'），包括：电路板（350），其中所述IS阻隔电路形成在所述电路板上并且包括具有用于耦合到雷达传感器电路（260）的RF输出（230a）的输入（250a）的信号路径（335）；位于所述信号路径中的至少一个阻塞电容器（C1、C2），以及耦合在所述信号路径和地之间的至少一个二极管（D2、D3、D4），其中由所述IS阻隔电路提供的输出（219）是能量方面受限制的受保护的RF输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.26 US 62/085112;2015.01.29 US 14/6087911.一种本质安全（IS）阻隔电路（250'），包括：电路板（350），其中所述IS阻隔电路形成在所述电路板上并且包括具有用于耦合到雷达传感器电路（260）的RF输出（230a）的输入（250a）的信号路径（335）；位于所述信号路径中的至少一个阻塞电容器（C1、C2），以及耦合在所述信号路径和地之间的至少一个二极管（D2、D3、D4），其中由所述IS阻隔电路提供的输出（219）是能量方面受限制的受保护的RF输出。2.根据权利要求1所述的IS阻隔电路，其中所述阻塞电容器的电容<10nF。3.根据权利要求1所述的IS阻隔电路，其中所述二极管包括背对背齐纳二极管对。4.根据权利要求1所述的IS阻隔电路，还包括与所述二极管电并联的气体放电管（GDT）（330）和电阻器（R1）两者。5.一种用于对罐（205）中的产品（227）进行液位感测的雷达系统（200），包括：包括收发器（220）的雷达液位计（RLG）（230），其提供耦合到同轴连接器（218）的RF输出（230a），所述同轴连接器（218）具有在所述罐的顶部处耦合到探针（240）或延伸到所述罐中的其中心导体，其中所述收发器耦合到具有包括存储的液位查找算法（211）的相关联的存储器（210）的处理器（215）；耦合在所述同轴连接器和所述收发器之间的本质安全（IS）阻隔电路（250），其中所述IS阻隔电路包括：包括具有用于耦合到所述RF输...

【专利技术属性】
技术研发人员：M威廉斯，
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