雷达料位计制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定距储罐(16)中的产品(14)的表面(12)的距离(D)的雷达料位计(10)，所述雷达料位计包括：收发器(18)，其被配置成经由信号传播装置(20)向表面发射具有变化频率的电磁发射信号(S

Radar level meter

【技术实现步骤摘要】
雷达料位计
本专利技术涉及用于确定距储罐中的产品的表面的距离的雷达料位计和方法。本专利技术还涉及包括这种雷达料位计的系统、计算机程序产品、计算机可读存储介质和电信号。
技术介绍
自从雷达料位计量在1970年代和1980年代作为商业产品开发以来，频率调制连续波(FMCW)一直是用于高精度应用的主要测量原理。FMCW测量包括：向储罐中发射在几GHz量级的频率范围内扫描的信号。例如，信号可以在24GHz至27GHz或9GHz至11GHz的范围内。所发射的信号被储罐中的产品的表面(或通过任何其他阻抗转换)反射，并且已延迟一定时间的回波信号返回至料位计。对回波信号与发射信号进行混频以生成频率等于在时间延迟期间发生的发射信号的频率变化的混频器(输出)信号。由于线性扫描，因此还被称为中频(IF)的该差频与距反射表面的距离成比例。混频器信号通常被称为IF信号。然而，可能无法跟踪彼此接近的回波，因为它们未被分辨为两个回波。这可以例如适用于以下情况：移动表面通过储罐中的干扰件。另外，对于彼此接近的两个回波，由于干扰可能存在测量误差，例如，如果表面靠近储罐的底部。
技术实现思路
本专利技术的目的是减轻上述问题，并提供改进的雷达料位计和方法。根据本专利技术的第一方面，该目的和其他目的通过一种用于确定距储罐中的产品的表面的距离的雷达料位计来实现，所述雷达料位计包括：收发器，其被配置成经由信号传播装置向所述表面发射具有变化频率的电磁发射信号并接收电磁返回信号；混频器，其适于对所发射的电磁发射信号与所接收的电磁返回信号进行混频，以提供包括关于表面的回波的信息和关于另一回波的信息的混频器输出信号；以及处理电路，其被配置成对混频器输出信号应用算法，该算法提供距离水平速率矩阵，其中，表面的回波和所述另一回波各自按两个维度即距离和水平速率来确定，并且基于如此确定的表面的回波来确定距表面的距离。本专利技术基于以下理解：通过应用算法，例如所谓的范围多普勒算法，可以分辨(即区分或分离)雷达料位计量中彼此接近的回波，其中，除了距离之外还确定两个回波的水平速率(例如mm/扫描)。对于相同距离的回波，这提供了提高的测量精度，并且对于彼此接近的两个回波，提供了改进的分辨率。所述表面可以正在移动，其中，所述另一回波来自所述储罐中的或所述储罐的元件，该元件是静止的或正以与移动表面不同的水平速率移动，并且其中，应用算法的处理电路被配置成分辨移动表面的回波和所述元件的回波(作为两个独立的回波)。即使元件是静止的，在该元件位于移动表面下方的情况下，该元件可以被认为是与表面相比在相反方向上移动，因为电磁信号在不同介质中具有不同速度。这使得将上述算法应用于雷达料位计在技术上是有利的，因为导致相反水平速率的相反方向增加了回波的分离。元件可以例如是所述储罐中的干扰件，其中，应用算法的处理电路被配置成在移动表面通过所述储罐中的干扰件的情况下分辨移动表面的回波和干扰件的回波。以这种方式可以实现改进的跟踪能力，因为在表面通过具有不同水平速率的干扰件的情况下，可以分辨和跟踪表面。同样，因为表面回波和干扰件回波被分离，所以可以提高表面接近干扰件的情况下的测量精度。干扰件可以例如是储罐内的梁。在另一示例中，元件是所述储罐的底部。这里，可以提高(移动)表面接近(静止)底部的情况下的测量精度。电磁发射信号可以包括多个频率扫描。电磁发射信号可以例如是锯齿形的(正向线性调频脉冲(up-chirp))。电磁发射信号可以在例如24GHz至27GHz或9GHz至11GHz的范围内。在所述多个频率扫描中的每个频率扫描之后可能存在延迟。这可以提高分辨率，而不必增加每单位时间的频率扫描数目。后者可以节省处理能力，这在通常具有有限电流供应(例如4mA至20mA)的雷达料位计中特别有利。它还可以需要更少的内存。延迟可以例如在0.5s至1.5s的范围内，例如延迟为1s。该处理电路可以被配置成通过以下操作对混频器输出信号应用算法：对于电磁发射信号的多个频率扫描中的至少一些频率扫描中的每个频率扫描，对混频器输出信号执行第一快速傅里叶变换；将所得到的频谱存储在距离时间矩阵中；以及对距离时间矩阵中的每个距离执行第二快速傅里叶变换，从而给出距离水平速率矩阵，其中，表面的回波和所述另一回波各自按两个维度来确定。距离水平速率矩阵可以例如基于32个扫描。另外，每个距离可以是距离箱(bin)。箱可以例如是25mm。可以执行一次2DFFT来代替两次(1D)FFT。另外，可以使用例如DFT(离散傅里叶变换)或Goertzel算法来代替FFT。如上面所指出的，该算法可以是范围多普勒算法。雷达料位计可以是频率调制连续波雷达料位计(非接触式或GWR(导波雷达))。根据本专利技术的第二方面，提供了一种系统，包括：储罐和根据第一方面的雷达料位计。根据本专利技术的第三方面，提供了一种确定距储罐中的产品的表面的距离的方法，该方法包括：向所述表面发射具有变化频率的电磁发射信号；接收电磁返回信号；对所发射的电磁发射信号与所接收的电磁返回信号进行混频，以提供包括关于表面的回波的信息和关于另一回波的信息的输出信号；对输出信号应用算法，该算法提供距离水平速率矩阵，其中，表面的回波和所述另一回波各自按两个维度即距离和水平速率来确定；以及基于如此确定的表面的回波来确定距表面的距离。该方面可以呈现与第一方面和/或第二方面相同或相似的特征和技术效果，并且反之亦然。所述表面可以正在移动，其中，所述另一回波来自所述储罐中的或所述储罐的元件，该元件是静止的或正以与移动表面不同的水平速率移动，并且其中，应用算法包括分辨移动表面的回波和所述元件的回波。所述元件可以是所述储罐中的干扰件，其中，应用算法包括在移动表面通过所述储罐中的干扰件的情况下分辨移动表面的回波和干扰件的回波。所述元件可以是所述储罐的底部。电磁发射信号可以包括多个频率扫描。在所述多个频率扫描中的每个频率扫描之后可能存在延迟。对输出信号应用算法可以包括：对于电磁发射信号的多个频率扫描中的至少一些频率扫描中的每个频率扫描，对输出信号执行第一快速傅里叶变换；将所得到的频谱存储在距离时间矩阵中；以及对距离时间矩阵中的每个距离执行第二快速傅里叶变换，从而给出距离水平速率矩阵，其中，表面的回波和所述另一回波各自按两个维度来确定。该算法可以是范围多普勒算法。根据本专利技术的第四方面，提供了一种包括计算机程序代码的计算机程序产品，该计算机程序代码用于在计算机上执行时执行如下步骤：将算法应用于输出信号，该输出信号是通过对向储罐中的产品的表面发射的电磁发射信号与接收的电磁返回信号进行混频而提供的，其中，输出信号包括关于表面的回波的信息和关于另一回波的信息，其中，算法提供距离水平速率矩阵，其中，表面的回波和所述另一回波各自按两个维度即距离和水平速率来确定；以及基于如此确定的表面的回波来确定距表面的距离。该方面可以呈现与第一方面至第三方面中的一个或更多个方面相同或相似的特征和技术效果，并且反之亦然。该计算机程序产品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定距储罐中的产品的表面的距离的雷达料位计，所述雷达料位计包括：/n收发器，其被配置成经由信号传播装置向所述表面发射具有变化频率的电磁发射信号并接收电磁返回信号；/n混频器，其适于对所发射的电磁发射信号与所接收的电磁返回信号进行混频，以提供包括关于所述表面的回波的信息和关于另一回波的信息的混频器输出信号；以及/n处理电路，其被配置成对所述混频器输出信号应用算法，所述算法提供距离水平速率矩阵，其中，所述表面的回波和所述另一回波各自按两个维度即距离和水平速率来确定，并且基于如此确定的所述表面的回波来确定距所述表面的距离。/n

【技术特征摘要】
20180621 US 16/014,5091.一种用于确定距储罐中的产品的表面的距离的雷达料位计，所述雷达料位计包括：
收发器，其被配置成经由信号传播装置向所述表面发射具有变化频率的电磁发射信号并接收电磁返回信号；
混频器，其适于对所发射的电磁发射信号与所接收的电磁返回信号进行混频，以提供包括关于所述表面的回波的信息和关于另一回波的信息的混频器输出信号；以及
处理电路，其被配置成对所述混频器输出信号应用算法，所述算法提供距离水平速率矩阵，其中，所述表面的回波和所述另一回波各自按两个维度即距离和水平速率来确定，并且基于如此确定的所述表面的回波来确定距所述表面的距离。


2.根据权利要求1所述的雷达料位计，其中，所述表面正在移动，其中，所述另一回波来自所述储罐中的或所述储罐的元件，所述元件是静止的或者正以与所述移动表面不同的水平速率移动，并且其中，应用所述算法的所述处理电路被配置成分辨所述移动表面的回波和所述元件的回波。


3.根据权利要求2所述的雷达料位计，其中，所述元件是所述储罐中的干扰件，并且其中，应用所述算法的所述处理电路被配置成在所述移动表面通过所述储罐中的所述干扰件的情况下分辨所述移动表面的回波和所述干扰件的回波。


4.根据权利要求2所述的雷达料位计，其中，所述元件是所述储罐的底部。


5.根据权利要求1或2所述的雷达料位计，其中，所述电磁发射信号包括多个频率扫描。


6.根据权利要求5所述的雷达料位计，其中，在所述多个频率扫描中的每个频率扫描之后存在延迟。


7.根据权利要求5所述的雷达料位计，其中，所述处理电路被配置成通过以下操作对所述混频器输出信号应用所述算法：
对于所述电磁发射信号的所述多个频率扫描中的至少一些频率扫描中的每一个，对所述混频器输出信号执行第一快速傅里叶变换；
将所得到的频谱存储在距离时间矩阵中；以及
对所述距离时间矩阵中的每个距离执行第二快速傅里叶变换，从而给出所述距离水平速率矩阵，其中，所述表面的回波和所述另一回波各自按所述两个维度来确定。


8.根据权利要求1或2所述的雷达料位计，其中，所述算法是范围多普勒算法。


9.根据权利要求1或2所述的雷达料位计，其中，所述雷达料位计是频率调制连续波雷达料位计。


10.一种系统，包括：
储罐；以及
根据权利要求1所述的雷达料位计。

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔班·布隆贝格，哈坎·德林，拉尔斯奥弗·拉松，
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