使用辅助参考信号对之间的相关的液位测量制造技术

一种测量罐(105)中的材料(112)的液位的方法(200)。当参考脉冲(301)被发送到所述罐(105)中时第一辅助参考(FSR)信号(131)被生成（201）并且当接收到响应于所述参考脉冲的回波信号(310)时第二辅助参考信号(SSR)信号(132)被生成。多个FSR信号和多个SSR信号被存储(202)。所述多个FSR信号和所述多个SSR信号被转移(203)到计算(204)多个相关函数值(CFV)的相关器块(140)，所述多个CFV具有反映所述SSR信号和与所述SSR信号相关联的FSR信号的对之间的匹配的程度的幅值。使用最大CFV结果在与所述最大CFV结果相关联的所述SSR信号和FSR信号之间计算(205)时间间隔(Tm)，并且根据Tm确定所述罐中的材料的所述液位(206)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用辅助参考信号对之间的相关的液位测量
公开的实施例涉及雷达或超声液位（level）测量。
技术介绍
常规液位测量通过从天线或波导向容器(或罐)中的材料的表面(或界面)发送微波或超声脉冲(参考脉冲)并且测量包括来自该表面或界面的信号的反射信号(回波信号)来实现时域反射法(TDR)。例如，当雷达参考脉冲到达具有不同的介电常数的材料时，微波能量的一部分被反射回，所述部分作为回波脉冲由接收器接收。回波脉冲具有关联的回波幅度。通常，回波脉冲将具有与往波导下方发送的参考脉冲相同的形状，但是其符号和幅值取决于阻抗液位的改变。已知雷达液位测量方法包括通常为脉冲雷达的非接触雷达以及通常为调频连续波(FMCW)雷达的接触雷达。对基于TDR的液位测量装置或系统来说，参考脉冲被叠加在通过其距离(或液位)将被测量的至少部分地填充的罐中的物体或界面反射的回波信号上。在已知方法中，为了确定回波脉冲在回波信号中的时间位置以确定行进时间T来使得能够计算液位值，回波信号的时间剖面与由液位测量系统在测量路径中没有任何物体或产品材料或另外的空罐的情况下生成的存储的参考回波信号相比较。针对至少部分地填充的罐所生成的回波信号与针对空罐所生成的参考回波信号相差至少一个附加脉冲，所述至少一个附加脉冲有时被称为由参考脉冲在罐中的(一个或多个)界面(例如，产品液体与上方的气体之间的界面)处的反射产生的界面脉冲。界面脉冲的时间位置确定需要将参考回波信号与回波信号相比较，其中最简单的情况是将通过位于参考回波信号和回波信号的信号剖面的对应时间位置处的幅度值的相减来递增地执行从回波信号中减去参考回波信号。由于反射表面(例如，界面)处的阻抗改变，导致包括界面脉冲的回波信号曲线上的点通常具有偏离参考回波信号曲线上的点的幅度。进行回波信号和参考回波信号的比较以确定行进时间T可能因此变得困难，因为通常存在回波信号与参考回波信号之间的显著幅度偏移，这可在液位测量方面导致误差。
技术实现思路
本
技术实现思路
被提供来以简化形式引入对在下面在包括所提供的附图的具体实施方式中进一步描述的公开的概念的简要选择。本
技术实现思路
不旨在限制所要求保护的主题的范围。公开的实施例通过消除对于通过使用在本文中称为辅助参考信号的新信号对之间的相关测量来测量回波脉冲(或界面脉冲)与参考回波信号之间的幅度偏移的常规需要来消除在测量用于计算罐中的材料液位的参考回波信号与回波脉冲之间的时间间隔(行进时间)情况下上面所描述的问题。与在罐空时获得的常规参考回波信号不同，公开的辅助参考信号在当罐中存在产品材料并且罐可以是正在操作的同时被使用。当参考脉冲由发送器发送到罐中时第一辅助参考(FSR)信号被生成并且当响应于参考脉冲接收到包括回波脉冲的回波信号时第二辅助参考(SSR)信号被生成。在每个测量周期期间，相关器块(硬件或软件)计算多个相关函数值(CFV)，所述多个CFV每个反映SSR信号和与SSR信号关联的FSR信号之间的匹配。如本文中所使用的“相关”对在参考脉冲被发送时生成的每个FSR信号和在接收到响应于参考脉冲的回波信号时生成的与FSR信号关联的SSR信号(两者具有相同的形状)进行比较，使得SSR信号是FSR信号的通过其延迟来反映行进时间的时延版本。当所述多个CFV被确定为具有高于预定最小液位的最大CFV结果时，与最大CFV相关联的FSR信号和SSR信号之间的时间间隔(对应于在以下示例部分中示出在图3中并且在本文中称为Tm的行进时间)被计算，并且可根据Tm计算罐中的材料的液位。附图说明图1A是根据示例实施例的具有公开的液位测量系统的示例调频连续波(FMCW)雷达系统的框图描绘，所述公开的液位测量系统包括用于计算FSR信号与SSR信号之间的匹配以计算反映参考脉冲与回波脉冲之间的时间(Tm)的Tm的相关块。图1B是根据示例实施例的具有液位测量系统的示例非接触雷达系统的框图描绘，所述液位测量系统包括用于计算FSR信号与SSR信号之间的匹配以计算Tm的相关块。图1C是根据示例实施例的具有用于计算FSR信号与SSR信号之间的匹配以计算Tm的相关块的示例超声液位测量系统的框图描绘。图2是根据示例实施例的示出通过计算FSR信号与SSR信号之间的匹配以计算Tm来测量罐中的材料的液位的示例方法中的步骤的流程图。图3示出根据示例实施例的包括叠加在由被描述为波导雷达(GWR)系统的液位测量系统操作期间捕获的回波脉冲上的参考脉冲的常规信号及其与作为该常规信号上方的三角波形示出的所公开的FSR和SSR信号的时序关系的示例剖面，所述波导雷达(GWR)系统测量罐中的气体与液体之间的界面的液位，所述公开的FSR和SSR信号用于计算Tm以使得能够确定罐中的液体材料的液位。具体实施方式参考附图对公开的实施例进行描述，其中相同的附图标记在所有图中用于标明类似或等效的元件。图未必按比例绘制并且它们被仅仅提供来图示某些公开的方面。为了图示在下面参考示例应用对若干公开的方面进行描述。应该理解的是，许多特定细节、关系和方法被阐述以提供对所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，可在没有一个或多个特定细节的情况下或者利用其他方法实践本文中所公开的主题。在其他实例中，未详细地示出众所周知的结构或操作以避免使某些方面混淆。本公开不受所图示的行为或事件的定序限制，因为一些行为可以按照不同的次序和/或与其他行为或事件同时发生。此外，并不需要所有图示的行为或事件来实现依照本文中所公开的实施例的方法。另外，如在没有进一步限制条件的情况下在本文中使用的术语“耦合到”或“与...耦合”(等)旨在描述间接或直接电连接。因此，如果第一装置“耦合”到第二装置，则该连接可以是通过在通路中仅存在寄生情况下的直接电连接或者可以是通过经由包括其他装置和连接的中间项的间接电连接。对间接耦合来说，中间项通常不修改信号的信息，但是可以调整其电流电平、电压电平和/或功率电平。公开的实施例提供用于基于雷达和超声的液位测量的方法和系统，所述基于雷达和超声的液位测量通过计算每个测量周期生成的多个FSR信号和多个关联的SSR信号之间的匹配并且选择最佳匹配FSR和SSR对以计算Tm来使得能实现准确的液位测量。FSR和SSR信号脉冲形状和幅度不取决于物体(或界面)的特性，针对FSR和SSR信号脉冲形状和幅度将测量到物体(或界面)的距离。结果，公开的实施例通过消除对于测量这些信号之间的幅度偏移的常规需要来解决常规液位测量系统测量参考回波信号与回波脉冲之间的行进时间的问题。图1A是将相关用于计算多个FSR和SSR信号对之间的匹配并且用于选择最佳匹配（一个或多个）FSR和SSR对以计算Tm的示例FMCW雷达测距液位测量系统(液位测量系统)100的框图描绘。系统包括在罐(或容器)105内部的波导110。FSR信号131由脉冲生成器电路(PG)130在当发送的参考脉冲(参考脉冲)由被示出为由同样包括接收器127的收发器(TX/RX)125所提供的发送器(TX)126通过通孔120发送到在其中具有产品材料112的罐105之中的波导110时的基本上相同的时间生成，所述通孔120利用法兰121密封到罐105的顶部。PG130可包括电子电路或一件电子测试设备。SSR信号132也由PG1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量罐(105)中的材料(112)的液位的方法(200)，包括：在参考脉冲(301)被发送到所述罐中时生成(201)第一辅助参考（FSR）信号(131)并且在接收到包括响应于所述参考脉冲的回波脉冲(302)的回波信号(310)时生成第二辅助参考（SSR）信号(132)；存储(202)多个所述FSR信号和多个所述SSR信号；在相关器块(140)处转移(203)所述多个所述FSR信号和所述多个所述SSR信号；所述相关器块(140)计算(204)多个相关函数值（CFV），所述多个CFV具有反映包括所述多个所述SSR信号(132)中的SSR信号和与所述SSR信号相关联的所述多个所述FSR信号(131)中的FSR信号的对之间的匹配的程度的幅值，包括最大CFV结果；使用(205)所述最大CFV结果来计算时间间隔（Tm），以及根据所述Tm确定(206)所述罐(105)中的所述材料(112)的所述液位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.20 US 14/6644641.一种测量罐(105)中的材料(112)的液位的方法(200)，包括：在参考脉冲(301)被发送到所述罐中时生成(201)第一辅助参考（FSR）信号(131)并且在接收到包括响应于所述参考脉冲的回波脉冲(302)的回波信号(310)时生成第二辅助参考（SSR）信号(132)；存储(202)多个所述FSR信号和多个所述SSR信号；在相关器块(140)处转移(203)所述多个所述FSR信号和所述多个所述SSR信号；所述相关器块(140)计算(204)多个相关函数值（CFV），所述多个CFV具有反映包括所述多个所述SSR信号(132)中的SSR信号和与所述SSR信号相关联的所述多个所述FSR信号(131)中的FSR信号的对之间的匹配的程度的幅值，包括最大CFV结果；使用(205)所述最大CFV结果来计算时间间隔（Tm），以及根据所述Tm确定(206)所述罐(105)中的所述材料(112)的所述液位。2.根据权利要求1所述的方法，还包括标识所述最大CFV结果，标识所述最大CFV结果包括将所述多个所述CFV与在校准过程期间确定的预定最小CFV值相比较，其中所述罐(105)在所述校准过程期间是空的。3.根据权利要求1所述的方法，其中公共脉冲生成器（PG）电路(130)被用于所述生成所述FSR信号(131)和所述生成所述SSR信号(132)两者。4.根据权利要求1所述的方法，还包括存储所述多个所述CFV，并且在所述计算之后，擦除所述多个所述CFV、所述多个所述FSR信号(131)和所述多个所述SSR信号(132)，并且然后使用所述方法再次开始新液位测量周期。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个所述FSR信号(131)和所述多个所述SSR信号(132)具有相同的频率或具有其整数倍的频率。6.一种用于测量罐(105)中的材料(112)的液位的液位测量系统(100)，包括：发送器(126)和接收器(127)，所述发送器(126)提供脉冲输出并且所述接收器(127)具有脉冲输入，所述脉冲输入每个耦合到在所述罐中的探针、...

【专利技术属性】
技术研发人员：AW瑙罗基，
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