用于基于雷达的水平仪的底部反射器制造技术

一种用于基于雷达的水平仪（１１）的底部反射器（１５），所述水平仪借助于从容器的顶部朝向液体的表面发射微波信号、接收由液体表面反射的微波信号、并由发射的和反射的微波信号的传播时间计算在容器中存储的液体的水平，来测量在容器（１２）中存储的液体的水平（７１），所述底部反射器（１５）可被安装在所述容器中的预定的高度，用于在容器中的所述预定高度没有液体时反射微波信号，其特征在于，所述底部反射器（１５）包括反射结构（２３－２４；２５；２３，２６；２７；２９；３２，３３；３２，３５；３６；３７；４１，４２；４３，４４；５１－５２；５５－５６；６１；７２），当液体的水平在反射结构以上时，所述反射结构具有对于所述微波信号的第一反射系数，当液体水平在反射结构以下时，具有对于所述微波信号的第二反射系数，其中所述第一反射系数远小于所述第二反射系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及水平测量，尤其涉及用于基于雷达的水平仪的底部反射器。
技术介绍
若干年来基于雷达的方法被广泛地用于各种容器中的水平测量。在这种水平测量中，通过朝向液体的表面发送微波，接收由液体的表面反射的微波，由发射的和反射的微波传播的时间计算容器中液体的水平，测量从容器的顶部到在容器中存储的液体的表面的距离。基于雷达的水平测量的固有的限制是，许多液体至少在某种程度上对于使用的微波是透明的，当测量低的液体水平时，这可能引起从容器的底部反射的微波干扰从液体的表面反射的微波，即距离分辨率可能不足以区别从容器的底部反射的微波和从液体的表面反射的微波。因而，在低的液体水平时，从容器底部反射的微波可能干扰测量。根据雷达水平仪的类型，在十分之几米以下便可能产生这个问题。在具有平底的含有至少是轻微透明的液体例如石油产品的容器中，这是一个普遍的问题。在一些容器中，底部可能是倾斜的。在这种容器中，一般没有干扰雷达回波的问题，但是在另一方面，当容器是空的时，因为雷达束偏离水平仪的接收器而收不到从容器的底部反射的微波。如果容器是空的，便需要具有来自底部的相当强的雷达回波，以便建立这种条件。在其它情况下，在容器的底部可能具有未知的泥浆层，甚至使平的底部产生含糊的雷达回波或者根本没有雷达回波。在空的容器中收不到底部雷达回波的问题可以通过在容器底部焊接一个简单的反射结构来解决。不过，只要容器中的液体对于微波至少部分地透明，在液体水平略高于反射结构时，所述反射结构将引起干扰。
技术实现思路
因而本专利技术的主要目的在于提供一种底部反射器，用于旨在用于测量容器中的液体水平的基于雷达的水平仪，当在低的液体水平下使用该水平仪进行水平测量时，所述底部反射器减少来自容器的底部反射的微波的干扰，而当容器是空的时，仍然提供微波的满意的反射。在这个方面中，本专利技术的一个特别的目的在于提供一种这样的底部反射器，不管是否通过管子测量水平，这种底部反射器都适用。本专利技术的另一个目的在于提供一种这样的底部反射器，不管基于雷达的水平仪是频率调制的连续波(FMCW)雷达设备、脉冲雷达设备或者任何其它类型的测距雷达，这种底部反射器都适用。本专利技术还有一个目的在于提供一种这样的底部反射器，其简单、可靠、高效、精确、精密、容易制造和安装并且成本低。其中这些目的是通过所附的权利要求中提出的底部反射器实现的。本专利技术人已经发现，通过提供一种底部反射器，其可以安装在容器中的预定的高度，最好靠近容器的底部，用于在容器中没有或者只有非常低的水平的液体时反射微波信号，并且包括一种反射结构，其当液体的水平在所述反射结构以上时，对于微波信号具有第一反射系数，而当液体水平在所述反射结构以下时，对于微波信号具有第二反射系数，其中所述第一反射系数大大低于所述第二反射系数，则可以实现上述目的。优选地，所述液体是油产品，例如原油，液体的石油气(LGP)，液体的天然气(LNG)，其它液体碳氢化合物，或者一般而言对于微波至少部分地透明的液体。这种产品一般具有在1.6-3的范围内的介电常数，而液面以上的气体一般具有1-1.03范围内的介电常数，视其含量和压力而定。优选地，当液体的水平在反射结构以上时，从反射结构反射的微波信号比由液体表面反射的微波信号较弱，最好是弱得多。当液体水平在反射结构以下时，由反射结构反射的微波信号最好是可以和由液面反射的微波信号相比或者略强。根据液体的介电常数和其上方的大气的介电常数的差值，可以使用各种反射结构来获得所需的功能。这些反射结构在本说明中被详细说明了，并且可被分成由一些优选实施例构成的不同的类切断栅格，谐振结构-例如偶极子、介电反射器、极化转向结构，可以在一个小的距离内弯曲的用于引导发射的和反射的微波信号的微波引导结构，以及尤其当使用微波的自由空间传播时可以应用的结构。关于极化转向结构类，应当理解，在水平测量中使用的微波信号具有特定的极化状态，并且第一和第二反射系数是对于所述特定的极化状态给出的。因而，在液体中反射时转动线性极化的微波信号的极化的效果等效于在微波信号的特定的极化状态下减少对于所述微波信号的反射系数。本专利技术的主要优点在于，可以在没有来自容器底部反射的微波的任何干扰的情况下进行水平测量。当容器是空的或者接近空的时，即当底部反射器的反射结构被升高到被测量的液体的液面以上时，获得来自底部反射器的明显的反射，这表示容器是空的或者具有低的液体水平。基于雷达的水平仪用于测量容器中的水平，对于本专利技术，所述容器不仅包括大的容器，也包括处理设备，例如反应器、离心分离机、混和器、料斗、分类机或热处理炉以及类似的装置，它们用于食品工业、药品工业、生化、基因化学和石化工业中。由下面给出的本专利技术的优选实施例的详细说明和附图1-7可以清楚地看出本专利技术的其它特征和优点，这些都是以说明的方式给出的，因而对于本专利技术不是限制性的。附图说明图1以侧视图示意地表示按照本专利技术的一般原理的包括底部反射器的基于雷达的水平仪；图2a-e以顶视图(2a-b)和横截面侧视图(2c-e)示意地表示按照本专利技术的实施例的第一优选的特定类的底部反射器；图2f是作为频率的函数的由按照本专利技术的实施例的第一优选的特定类的底部反射器反射和发射的微波信号的幅值的示意图；图3a-e以侧视图(3a)、透视图(3b)和顶视图(3c-e)示意地表示按照本专利技术的实施例的第二优选的特定类的底部反射器；图3f是作为频率的函数的由按照本专利技术的实施例的第二优选的特定类的底部反射器反射和发射的微波信号的幅值的示意图；图4a-b以透视图(4a)和侧视图(4b)示意地表示按照本专利技术的实施例的第三优选的特定类的底部反射器；图4c是作为频率的函数的由按照本专利技术的实施例的第三优选的特定类的底部反射器反射和发射的微波信号的幅值的示意图；图5a-c以顶视图(5a，5c)和横截面侧视图(5b)示意地表示按照本专利技术的实施例的第四优选的特定类的底部反射器；图6以横截面侧视图示意地表示按照本专利技术的实施例的第五优选的特定类的底部反射器；以及图7以透视图示意地表示按照本专利技术的实施例的第六优选的特定类的底部反射器。具体实施例方式参见图1说明本专利技术的优选实施例，该图以侧视图示意地表示用于基于雷达的水平测量的设备。所述设备可以是频率调制的连续波(FMCW)雷达设备、脉冲雷达设备或任何其它类型的测距雷达。许多频率可用于雷达水平测量，但是一直广泛地使用5.8，10和25GHz附近的频带。在经常具有泡沫和污物的容器中，所述频率中的最低的频率是最通用的，这是因为在这个频率上的微波信号对这种劣化不敏感。基于雷达的水平仪，在图1中用11表示，被安装在充有液体的箱体或容器12的顶部开口的上方，用于对所述液体的水平进行测量。优选地，所述液体是油产品，例如原油，液化石油气(LPG)，或者液体天然气(LNG)。这些产品一般具有在1.6-3范围内的介电常数，而容器12中液面以上的大气一般具有1-1.03范围内的介电常数，依气体的含量和压力而定。基于雷达的水平仪朝向容器12内的液体的表面发送微波信号，并接收由容器12中的液体的表面反射的微波信号。此外，基于雷达的水平仪包括信号处理装置(未示出)，或者和信号处理装置(未示出)相连，用于由发射的和反射的微波信号的传播时间计算容器内的液体的水平。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基于雷达的水平仪（１１）的底部反射器（１５），所述水平仪借助于从容器的顶部朝向液体的表面发射微波信号、接收由液体表面反射的微波信号、并由发射的和反射的微波信号的传播时间计算在容器中存储的液体的水平，来测量在容器（１２）中存储的液体的水平（７１），所述底部反射器（１５）可被安装在所述容器中的预定的高度，用于在容器中的所述预定高度没有液体时反射微波信号，其特征在于，所述底部反射器（１５）包括反射结构（２３－２４；２５；２３，２６；２７；２９；３２，３３；３２，３５；３６；３７；４１，４２；４３，４４；５１－５２；５５－５６；６１；７２），当液体的水平在反射结构以上时，所述反射结构具有对于所述微波信号的第一反射系数，当液体水平在反射结构以下时，具有对于所述微波信号的第二反射系数，其中所述第一反射系数远小于所述第二反射系数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：库尔特O爱德华松，
申请(专利权)人：罗斯蒙特雷达液位股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]