用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统技术方案

本申请提供一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统。该雷达料位计系统包括：脉冲生成电路系统，其用于生成第一脉冲串形式的电磁发射信号和第二脉冲串形式的电磁参考信号，第一脉冲串由基本相同的发射脉冲的时序形成，每个发射脉冲均呈现完整周期波形，第二脉冲串由基本相同的参考脉冲的时序形成，每个参考脉冲均呈现半周期波形；传播设备，其被布置成向储罐中的物品传播发射信号并且返回因发射信号在物品的表面处的反射而产生的表面反射信号；测量电路系统，其用于基于表面反射信号与参考信号之间的时间相关来形成测量信号；以及处理电路系统，其连接至测量电路系统，用于基于测量信号来确定填充料位。

【技术实现步骤摘要】
用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统
本技术涉及脉冲雷达料位计系统和确定储罐中的物品的填充料位的方法，并且更具体地，涉及用于减小的相对带宽的脉冲雷达料位计系统和方法。
技术介绍
雷达料位计(RLG)系统广泛用于确定储罐中的填充料位。通常借助于非接触式测量或借助于通常被称为导波雷达(GWR)的接触式测量来执行雷达料位计量，其中，借助于非接触式测量时，向储罐中的物品辐射电磁信号，借助于接触式测量时，通过用作波导的探针向物品导引电磁信号并且将电磁信号导引到物品中。通常，探针被布置成从储罐的顶部向储罐的底部竖直地延伸。电磁发射信号由收发器生成并向储罐中的物品的表面传播，并且该收发器接收因发射信号在表面处的反射而产生的电磁反射信号。基于发射信号和反射信号，可以确定距物品的表面的距离。如今市场上的大多数雷达料位计系统是基于脉冲的发射与该脉冲在物品的表面处的反射的接收之间的时间差来确定距储罐中的物品的表面的距离的所谓的脉冲雷达料位计系统，或者是基于发射的频率调制的信号与该频率调制的信号在表面处的反射之间的频率差来确定距表面的距离的系统。后一种系统的类型通常称为FMCW(频率调制的连续波)型。对于脉冲雷达料位计系统，通常使用时间扩展技术来求解飞行时间。在这样的脉冲雷达料位计系统中，向储罐中的物品的表面传播具有第一脉冲重复频率的第一脉冲串形式的发射信号，并且接收因在表面处的反射而产生的表面反射信号。还生成以下参考信号：该参考信号为具有第二脉冲重复频率的第二脉冲串的形式，第二脉冲重复频率被控制成与第一脉冲重复频率相差给定的频率差。在测量操作开始时，使发射信号和参考信号同步，以使其具有相同的相位。由于脉冲重复频率不同，在测量操作期间，发射信号与参考信号之间的相位差会逐渐增加。在测量操作期间，使表面反射信号与参考信号相关，以基于表面反射信号与参考信号之间的时间相关来形成测量信号。基于该测量信号，可以确定填充料位。在大多数现有的脉冲雷达料位计系统中，以所谓的直流脉冲的形式提供发射信号，该直流脉冲可能呈现0GHz至约1GHz的频谱并且大部分发射功率接近0GHz。因此，这样的直流脉冲的相对带宽可能远超过200％，这需要收发器(通常在储罐的外部)与传播设备(通常在储罐的内部)之间的宽带耦合。然而，用于这样的宽带耦合的设计选择是有限的，使得各种感兴趣的和其他有利的耦合配置被排除。因此，会期望提供允许使用收发器与传播设备之间的较窄带耦合的雷达料位计系统。
技术实现思路
鉴于上述，本技术的一般目的是提供一种改进的雷达料位计系统，特别地，该雷达料位计系统允许使用收发器与传播设备之间的较窄带耦合。根据本技术的一方面，提供了一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统，该雷达料位计系统包括：脉冲生成电路系统，该脉冲生成电路系统用于生成电磁发射信号和电磁参考信号，其中，电磁发射信号为具有第一脉冲重复频率的第一脉冲串的形式，第一脉冲串由基本相同的发射脉冲的时序形成，发射脉冲的时序中的每个发射脉冲均呈现完整周期波形，电磁参考信号为具有第二脉冲重复频率的第二脉冲串的形式，第二脉冲重复频率与第一脉冲重复频率相差预定的频率差，第二脉冲串由基本相同的参考脉冲的时序形成，参考脉冲的时序中的每个参考脉冲均呈现半周期波形；传播设备，该传播设备连接至脉冲生成电路系统，并且被布置成向储罐中的物品的表面传播发射信号并且返回因发射信号在表面处的反射而产生的表面反射信号；测量电路系统，该测量电路系统连接至传播设备和脉冲生成电路系统，用于基于表面反射信号与参考信号之间的时间相关来形成测量信号；以及处理电路系统，该处理电路系统连接至测量电路系统，用于基于测量信号来确定填充料位。储罐可以是能够容纳物品的任何容器或器皿，并且可以是金属的，或者部分地或完全地是非金属的，开口的、半开口的或者封闭的。此外，储罐中的物品的填充料位可以通过使用向储罐内部的物品传播发射信号的信号传播设备来直接确定，或者通过使用被布置在所谓的室的内部的传播设备来间接确定，其中所谓的室位于储罐的外部，但是以这样一种方式与储罐的内部流体连接，使得该室中的料位与储罐内部的料位对应。脉冲生成电路系统可以包括至少一个压控振荡器电路，该压控振荡器电路可以包括晶体振荡器。可替选地，或者另外地，脉冲生成电路系统可以包括由如下电子电路系统形成的至少一个谐振器元件：该电子电路系统包括具有电感特性的部分和具有电容特性的部分。应当注意，包含在处理电路系统中的任何一个装置或者若干装置可以被提供为独立的物理部件、单个部件中的独立硬件模块或者由一个或者若干微处理器执行的软件中任何一个。例如，“测量电路系统”可以包括混频器，并且可以通过以下操作来形成测量信号：使参考信号与表面反射信号混频，使得每当参考脉冲通过针对表面反射信号的时域时，生成指示时间相关的信号。对本领域的技术人员来说会明显的是，测量电路系统原则上可以包括能够使两个信号时间相关的任何电路系统。例如，根据时间扩展示波器，各种类型的这样的电路系统是公知的。在本申请的上下文中，“每个发射脉冲均呈现“完整周期波形””应该被理解为表示每个发射脉冲均呈现具有波峰和波谷的波形形状。类似地，在本申请的上下文中，呈现“半周期波形”的每个参考脉冲应该被理解为呈现仅具有波峰和波谷中之一的波形形状。填充料位确定可以另外基于上述预定频率差。在传播设备为探针的实施方式中，应该理解的是，探针是被设计用于导引电磁信号的波导。探针可以是刚性的或柔性的，并且有利地可以由金属(例如不锈钢)制成。本技术是基于以下认识的：可以通过将发射脉冲提供为完整周期波形脉冲，而将参考脉冲提供为半周期波形脉冲，来实现期望的较窄相对带宽。本专利技术人已经进一步认识到，提供期望的较窄相对带宽的脉冲雷达料位计系统的实施方式可以通过简单修改使用所谓的直流脉冲的现有的脉冲雷达料位计系统来实现。根据本技术的各种实施方式，发射脉冲的时序中的每个发射脉冲的脉冲宽度可以至少是参考脉冲的时序中的每个参考脉冲的脉冲宽度的大约两倍。在这些实施方式中，可以简化表面反射信号与参考信号的时间相关。此外，上述半周期波形可以有利地与上述完整周期波形的一半基本相同。换句话说，参考脉冲可以与发射脉冲的一半基本相同。此外，发射脉冲的时序中的每个发射脉冲均可以是正弦的；并且参考脉冲的时序中的每个参考脉冲均可以是正弦的。相比于比方波脉冲，正弦脉冲一般需要更窄的带宽，这对于本技术的实施方式会是有利的。应当理解，术语“正弦的”并不限于简单的正弦波，而是更广泛地表示可以通过将有限数目的具有不同频率的正弦波进行叠加而形成的平滑波形。此外，在根据本技术的雷达料位计系统的各种实施方式中，脉冲生成电路系统可以包括：第一脉冲发生器，该第一脉冲发生器用于生成中间信号，该中间信号为具有第一脉冲重复频率的中间脉冲串的形式，中间脉冲串由基本相同的中间脉冲的时序形成，中间脉冲的时序中的每个中间脉冲均呈现半周期波形；以及波形转换器，该波形转换器连接至第一脉冲发生器，用于接收中间脉冲的时序并且提供发射脉冲的时序。通过雷达料位计系统的这种配置，能够以非常有限的干预来修改现有的脉冲雷达料位计系统的布局以实现较窄的带宽。例如，可以通过添加上述波形转换器来修改用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统，所述雷达料位计系统包括：脉冲生成电路系统，其用于生成：电磁发射信号，所述电磁发射信号为具有第一脉冲重复频率的第一脉冲串的形式，所述第一脉冲串由基本相同的发射脉冲的时序形成，所述发射脉冲的时序中的每个发射脉冲均呈现完整周期波形；以及电磁参考信号，所述电磁参考信号为具有第二脉冲重复频率的第二脉冲串的形式，所述第二脉冲重复频率与所述第一脉冲重复频率相差预定的频率差，所述第二脉冲串由基本相同的参考脉冲的时序形成，所述参考脉冲的时序中的每个参考脉冲均呈现半周期波形；传播设备，其连接至所述脉冲生成电路系统，并且被布置成向所述储罐中的所述物品的表面传播所述发射信号，并且返回因所述发射信号在所述表面处的反射而产生的表面反射信号；测量电路系统，其连接至所述传播设备和所述脉冲生成电路系统，用于基于所述表面反射信号与所述参考信号之间的时间相关来形成测量信号；以及处理电路系统，其连接至所述测量电路系统，用于基于所述测量信号来确定所述填充料位。

【技术特征摘要】
2017.05.10 US 15/591,2561.一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统，所述雷达料位计系统包括：脉冲生成电路系统，其用于生成：电磁发射信号，所述电磁发射信号为具有第一脉冲重复频率的第一脉冲串的形式，所述第一脉冲串由基本相同的发射脉冲的时序形成，所述发射脉冲的时序中的每个发射脉冲均呈现完整周期波形；以及电磁参考信号，所述电磁参考信号为具有第二脉冲重复频率的第二脉冲串的形式，所述第二脉冲重复频率与所述第一脉冲重复频率相差预定的频率差，所述第二脉冲串由基本相同的参考脉冲的时序形成，所述参考脉冲的时序中的每个参考脉冲均呈现半周期波形；传播设备，其连接至所述脉冲生成电路系统，并且被布置成向所述储罐中的所述物品的表面传播所述发射信号，并且返回因所述发射信号在所述表面处的反射而产生的表面反射信号；测量电路系统，其连接至所述传播设备和所述脉冲生成电路系统，用于基于所述表面反射信号与所述参考信号之间的时间相关来形成测量信号；以及处理电路系统，其连接至所述测量电路系统，用于基于所述测量信号来确定所述填充料位。2.根据权利要求1所述的雷达料位计系统，其中，所述发射脉冲的时序中的每个发射脉冲的脉冲宽度至少是所述参考脉冲的时序中的每个参考脉冲的脉冲宽度的大约两倍。3.根据权利要求1或2所述的雷达料位计系统，其中，所述半周期波形与所述完整周期波形的一半基本相同。4.根据权利要求1或2所述的雷达料位计系统，其中：所述发射脉冲的时序中的每个发射脉冲均是正弦的；以及所述参考脉冲的时序中的每个参考脉冲均是正弦的。5.根据权利要求1或2所述的雷达料位计系统，其中，所述脉冲生成电路系统包括：第一脉冲发生器，其用于生成中间信号，所述中间信号为具有所述第一脉冲重复频率的中间脉冲串的形式，所述中间脉冲串由基本相同的中间脉冲的时序形成，所述中间脉冲...

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