用于微波信号直接数字化的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对容器（１）中的填充物（７）的填充物表面（８）反射的微波信号（６）进行直接数字化的方法和装置。根据本发明专利技术的一个方面，填充物表面（８）反射的微波信号（６）的频率根据本发明专利技术的方法被连续扫描，由此得到的模拟值被转换成数字值，其中连续的数字值被存储在多个不同的中间存储器（１６ａ，１６ｂ）中，中间存储的数字值从所述的中间存储器（１６ａ，１６ｂ）中被读出，并被存储到终端存储单元（１７；１７ａ，１７ｂ）中，测定装置（１８）可对该终端存储单元进行访问，以确定填充面高度。可选地，也可以设置多个Ａ／Ｄ转换器。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种方法和装置，用于对容器中的填充物的填充物表面反射的微波信号进行直接数字化，并且涉及一种根据传输时间原理及发射微波信号的填充高度测量设备。归纳为一些基本特征并用简化形式来表示，微波信号由所述类型的填充高度测量设备中的发射装置(以脉冲或连续方式)产生，然后经天线发射出去，例如填充物表面方向上的喇叭形、杆状或微带天线，或使用波导(杆、缆或也可用绳)引导至填充物表面。填充物表面反射出的微波信号—通常也叫做回波信号—经接收装置馈入接收电路中，大多数情况下接收装置等同于一个传播天线，或者借助于上面提到过的波导，然后对信号采样。采样过程得到的模拟值被转换成数字值，这样就可供测定装置使用。测定装置根据数字值来确定出填充面高度。
技术介绍
前面提到的根据传输时间原理并特别发射微波信号的这种类型的填充高度测量设备是众所周知的。因此，例如可参考文献DE 42 40 491A，其中该类型的设备已经大体上被公开了。为了处理反射出并接收到的微波信号，现在可以使用不同的模拟电路或器件来生成通常称作的包络(envelope)，然后对其数字化由此来测定填充面高度。包络生成已经是普遍已知的了，因此这里就无需进一步阐释这种技术(例如参照DE44 07 396 C2；M.Scholnick，“Introduction to Radar Systems”，2nded.1980，McGraw-Hill；Peter Devine，“Radar Level Measurement-TheUser’s Guide”VEGA Controlls Ltd.，2000，ISBN 0-9538920-X)。现有
中，使用微波信号的频率达到1到30GHz或更高。由于高频率，要使用不同的模拟电路或器件来根据接收到的微波信号确定准确的填充面。特别是，另外还使用了所谓的“混频器”，通过它实现了包络在时间上的“延伸”，使用普通的A/D转换器(脉冲频率大约25微秒)对包络线进行采样，可得到一个足够好的采样点阵(lattice)(用于得到所确定的填充面高度的足够的精确度)。这尤其意味着微波脉冲借助于现有技术中的混频器和相应的振荡器被变换到另一个频域和时域。因此，脉冲可在时间上延长，例如时间变换因子大约为160,000，由此变换前的1-2ns的脉宽在变换后大约为160-320μs。时间延伸后的脉冲随后被送往A/D转换器，它以大约25μs的采样点阵对信号采样。因此对于160μs的脉冲长度，每个脉冲大约有六个采样值。根据这些数值，在确定填充面高度时的精确度大约是5mm。必须指出的是确定填充面高度的精确度还取决于每个回波脉冲采样幅值的大小，脉冲边坡的陡度，以及A/D转换器的精确度。总而言之，需要注意的是以前基于微波反射，尤其是微波脉冲来确定填充面高度的设备，对接收到的信号执行一种模拟处理以获得确定填充面高度所希望的精确度。而模拟器件或模拟电路技术的使用常存在一些缺点。因此在电路的尺寸结构方面，必须要考虑器件容差和器件的制造差异，在生产过程中还必须进行监控。模拟器件还会表现出温度依赖性，这也是必须考虑到的，而且它会引起很多的测试工作。另外温度依赖性和器件容差会导致输出信号的可产生性和精确度降低，必须通过额外的劳动将其减小或进行补偿。这种模拟电路的一个很重要的缺点是只能在付出大量劳动下才能实现工作状态的调整。最后，模拟电路还对干扰的影响比较敏感。
技术实现思路
因此本专利技术是基于在提供这种装置时存在的技术问题之上，通过减少上述设备类型中的模拟电路器件的数量，从而至少减少了前面提到的缺点。该技术问题借助于权利要求1或5中的方法得到解决，同样还通过具有权利要求7或12中的特征的装置来解决。本专利技术提出了一种用于对容器中的填充物的填充表面反射的微波信号进行直接数字化的方法，其中填充物表面反射的微波信号在频率未改变时进行采样，由此产生的模拟值转换成数字值，而连续的数字值被存储在不同的中间存储器中。存储在中间存储器中的数字值又从中间存储器中读出并存储到一个终端存储单元中，测定装置可以存取该数值并用于确定填充面高度。为此所提供的另外一种可选的替代方案是，填充物表面反射的微波信号在频率未改变时被采样，由此产生的模拟值通过多个A/D转换器转换成数字值，各个情况下连续的模拟值由不同的A/D转换器转换成数字值。数字值存储在存储单元中，测定装置可以存取该数值并用于确定填充面高度。一种具有创造性的方法的另一种优选实施例中，填充物表面反射的微波信号在频率未改变时以第一速率存入一个模拟存储单元中。存入的模拟值然后以低于第一速率的第二速率输出，并被一个A/D转换器转换成数字值，由于只是中间存储，A/D转换器可以有相当低的采样率。之后，数字值被存入一个存储单元中，测定装置可以存取该数值并用于确定填充面高度。基于该实施例的FISO原则(快进慢出)，可以使用采样率相当低的“普通”的A/D转换器来替代具有高采样率的很昂贵的A/D转换器来实现模拟值(接收到的微波信号)的直接数字化。根据FISO原则且基本适用于特定目的的电路例如为Tectronics公司的compuscope85G。另外，例如DE 3013256 A1，US 5,200,983和US5,144,525中也描述了合适的电路。依据本专利技术的第一个方面，具有创造性的装置包含了一个接收电路，其中馈入了反射的微波信号，并且该接收电路被配置用来放大微波信号，但其频率没有改变，还包含了一个与上述接收电路相连接的A/D转换器，它被配置用来对放大后的微波信号进行采样，并把由此产生的模拟值转换成数字值，还包含了在各种情况下与A/D转换器相连接的多个中间存储装置，还包含了与中间存储装置相连接的一个终端存储装置，以及一个控制装置，用来把连续的数字值中间存储到不同的中间存储装置中，并且中间存储的数字值被重新存入终端存储单元，然后测定装置可以利用该数值来确定填充面高度。依据本专利技术的第二个方面，用于对容器中的填充物的填充表面反射的微波信号进行直接数字化的具有创造性的装置包含了一个接收电路，其中馈入了反射出的微波信号，并且该接收电路被配置用来放大微波信号，但其频率没有改变。而且提供了多个与接收电路相连接的A/D转换器，每个转换器都被配置用来对放大后的微波信号进行采样，并把产生的模拟值转换成数字值。另外还设置有一个终端存储单元，它与A/D转换器相连接，用来存储各个数字值。最后还设置有一个控制装置，用来使各个A/D转换器以交替方式对放大后的微波信号进行采样(采用多于两个A/D转换器时轮流或依次采样)，并在各种情况下把模拟值转换成数字值，还用于把各个数字值存入终端存储单元中，然后测定装置可以利用该数值来确定填充面高度。本专利技术是第一次不再基于使用混频器对接收到的微波信号进行时间“延伸”的思想，而是使用一个或多个A/D转换器对接收到的在时间上“未延伸”的微波信号直接数字化。这样尽管没有执行时间上的延伸，以及使用的存储器件有商业上的存取次数，仍能够获得达到具有足够测量精确度的所需采样率，提供了上述中间存储器或者使用了多个A/D转换器，尽管“未延伸”的微波信号频率非常高，也能得到现有技术中使用时间延伸(使用模拟器件)而得到的相同的采样率。一旦各个数字值存入终端存储单元，随后即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对容器（１）中的填充物（７）的填充物表面（８）反射的微波信号（６）进行直接数字化的方法，其中填充物表面（８）反射的微波信号（６）在频率未改变时进行采样，由此产生的模拟值转换成数字值，而连续的数字值被存储在多个不同的中间存储器（１６ａ，１６ｂ）中，中间存储的数字值又从上述中间存储器（１６ａ，１６ｂ）中读出并存储到终端存储单元（１７；１７ａ，１７ｂ）中，测定装置（１８）可以存取该数值用于测定填充面高度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特劳恩，
申请(专利权)人：维加格裹沙伯公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]