本发明专利技术涉及包含功率管理电路的雷达物位计系统，该功率管理电路用于调节供雷达物位计系统的微波单元和处理电路使用的工作功率。该功率管理电路包含ＤＣ－ＤＣ转换器，其具有与接口连接的输入端、与微波单元和处理电路连接的输出端、和与电基准点连接的基准端，其中输入端上的第一电压电平和输出端上的第二电压电平与电基准点上的基准电压电平有关。该功率管理电路进一步包含连接在ＤＣ－ＤＣ转换器的输入端与输出端之间的储能电容器。根据这种设计，功率管理电路的电容因该电容源自串联电容而减小。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用微波来测量容器中产品的表面的物位的雷达物位计系统。更具体地说，本专利技术涉及这种物位计中的储能。
技术介绍
雷达物位计(radar level gauge)适用于对诸如处理流体、粒状化合物和其它物质的产品的物位(level)进行非接触测量。这种雷达物位计系统的一个例子可以包括微波单元，用于向表面发送微波和接收表面反射的微波；处理电路，设置成与所述微波单元通信和根据发送微波与接收微波之间的关系确定所述物位；接口，用于将所述处理电路连接到所述雷达物位计外部；以及功率管理电路，用于向所述微波单元和所述处理电路提供工作功率。为了保证接收回波达到满意信号电平，发射微波必须具有足够功率电平。接收信号的处理也需要大功率，并且，在一些情况下，在处理期间增大处理器的时钟频率，以便能够进行高速计算。总之，这导致了在测量周期的某些阶段对功率的要求提高了。对于调频连续波(FMCW)系统，功率要求尤其高。但是，由于在上述类型的物位计中能量通常是稀有资源，所以实际上功率的提供相对难以实现。尤其，在使用双线馈送系统的系统中，有限的可用功率是一个问题。测量储罐中的物位的雷达物位计以及其它类型的处理传感器通常与双线接口连接，其中只有两条线既用于向传感器供应有限功率又用于传送测量和处理的测量信号。该接口可以是数字通信叠加在上面的4-20mA工业环路，或诸如Fieldbus Foundation (FF)或Profibus的另一种双线现场总线。其它可能接口包括四线接口，其中两条线提供功率，两条线传送测量信号。因此，在4-20mA环路的情况下，可用功率取决于物位计的信号值，使得在信号值低(例如，大约4mA)的时段内，只有非常有限的功率可用。即使在高信号值(例如，大约20mA)的时段内，可用功率也可能不足以在测量周期期间向处理电路和微波发射器供电。由于这个原因，可能需要某种形式的功率管理，以便在不同部件之间和随时间分配可用功率。这样的功率管理可以包括将能量存储在某种类型的储能设备中，以便这种能量可以用于在功率要求提高了的时段内升高可用功率。储能可以在每个测量周期之后的特别指定待机时段中进行，或在低活动性期间，在整个测量周期内进行。在包含爆炸性气体或液体的储罐中进行测量的情况下，或在传感器处在爆炸危险区中的任何其它状况下，还存在防爆的问题。通常，通过某种类型的外壳使装置是防爆的， 或者使它的外部电连接是本质安全(IS)的。后一种情况要求输入功率、电压和电流不超过安全法规(IS要求)规定的水平。这是通过设置在与本质安全区的接口中的所谓电气屏障来保证的。但是，这些IS要求也将装置中允许的储能水平限制在给定电压和电流水平上。这样的限制适用于像电容和电感那样的存在于系统之中的任何能量存储装置，并且严重限制了如上所述的储能解决方案的适用性。在许多情况下，这导致了需要例如通过模制来封装电路的繁琐和昂贵的过程，并且，在其它情况下，安全法规甚至不接受封装作为保证防爆装置的手段。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上面描述的雷达物位计系统中的上述问题，在雷达物位计系统中提供改进的储能而不违反安全法规(IS要求)。这个目的是借助于根据所附权利要求的雷达物位计、电源电路和方法实现的。本专利技术基于这样的认识虽然在工作电压上只允许非常有限的储能(例如电容)， 但在较低电压下限制要宽松得多。根据本专利技术的第一方面，提供了一种使用微波来测量容器中产品的表面的物位的雷达物位计系统，其包含微波单元，用于向表面发送微波和接收表面反射的微波；处理电路，与所述微波单元连接并设置成根据发送微波与接收微波之间的关系确定物位；接口，用于向所述雷达物位计系统提供通信和功率；以及功率管理电路，用于调节所述微波单元和所述处理电路要使用的工作功率，其中所述功率管理电路包含DC-DC转换器，其具有与所述接口连接的输入端、与所述微波单元和所述处理电路连接的输出端、和与电基准点连接的基准端，其中所述输入端上的第一电压电平和所述输出端上的第二电压电平与所述电基准点上的基准电压电平有关；以及连接在所述DC-DC转换器的输入端与输出端之间的储能电容器。根据这种设计，可以将足够量的能量存储在所述储能电容器中，以及所述储能电容器的存储容量基本上可以是不受限制的。使用大型电容器的可能性归因于以下事实从电路原理的角度来看，所述储能电容器将被设置成与所述微波单元和所述处理电路的负载电容并联。于是，所述功率管理电路的电容因该电容源自串联电容而“减小”。另外，通过将所述储能电容器直接设置在所述DC-DC转换器的输入端与输出端之间(例如，DC-DC转换器的正端之间)，所述DC-DC转换器在放电期间主要由所述储能电容器两端的累积电压驱动。因此，可以使用具有至少100 μ F的电容的储能电容器。所述接口可以适用于以本质安全方式，通常通过电气屏障接收功率。所述接口可以是设置成既向远程位置发送测量数据又接收用于系统工作的功率的双线接口。例如，所述接口可以是数字通信叠加在上面的4-20mA工业环路(HART)、Fieldbus inundation总线或ftx)fibUS。这样的环路广泛用于向雷达物位计供电。可替代地，所述接口可以是四线接口。而且，应该注意到，所述雷达物位计系统10的双线接口可以设置成既向远程位置发送测量数据又接收用于所述雷达物位计系统10的工作的功率。另外，所述雷达物位计系统10 可以进一步包含适用于依照测量的物位调节双线接口中的电流的电流控制单元。此外，所述雷达物位计系统可以进一步包含设置成与所述储能电容器并联的至少一个限压齐纳二极管，所述限压齐纳二极管进而能够限制所述储能电容器上的电压电平。IS要求主要针对在给定电压上允许的储能量设定限制。在一些应用中，工作电压低至3V。但是，由于二极管特性、部件容限和安全容量，必须对高达9V的电压满足IS要求。根据一个实施例，所述微波单元适用于发射脉冲信号，所述处理电路适用于根据脉冲信号的发射与反射信号的接收之间的时间确定容器的填充物位。这种类型的测量被称为脉冲测量。根据第二实施例，所述微波单元适用于在一个频率范围上发射电波，并且所述处理电路适用于根据发射信号和反射信号的混合信号确定容器的填充物位。这种类型的测量被称为FMCW (调频连续波)。根据本专利技术的第二方面，上述和其它目的是通过设置成向检测处理变量的传感器提供经调节的工作功率的功率管理电路实现的，所述功率管理电路包含DC-DC转换器， 其具有输入端、输出端、和与电基准点连接的基准端，其中所述输入端上的第一电压电平和所述输出端上的第二电压电平与所述电基准点上的基准电压电平有关；以及连接在所述 DC-DC转换器的输入端与输出端之间的储能电容器。如上面结合本专利技术的第一方面所述，由于可以使用大型或基本不受限制的电容器，本专利技术的功率管理电路能够将足够量的能量存储在临时能量存储装置中。本专利技术的这个第二方面的进一步实施例以及通过本专利技术的这个第二方面实现的效果在很大程度上类似于上面针对本专利技术的第一方面所述的那些。根据本专利技术的第三方面，上述和其它目的是通过向雷达物位计系统提供经调节的工作功率的方法实现的，该雷达物位计系统使用微波来测量容器中产品的表面的物位，所述方法包含提供DC-DC转换器，其具有输入端、输出端、和与电基准本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种使用微波来测量容器中产品的表面的物位的雷达物位计系统，包含：微波单元，用于向表面发送微波和接收表面反射的微波；处理电路，与所述微波单元连接并被设置成根据发送的微波与接收的微波之间的关系来确定物位；接口，用于向所述雷达物位计系统提供通信和功率；以及功率管理电路，用于调节要由所述微波单元和所述处理电路使用的工作功率，其中所述功率管理电路包含：ＤＣ－ＤＣ转换器，具有与所述接口连接的输入端、与所述微波单元和所述处理电路连接的输出端、和与电基准点连接的基准端，其中所述输入端上的第一电压电平和所述输出端上的第二电压电平与所述电基准点上的基准电压电平有关；以及连接在所述ＤＣ－ＤＣ转换器的输入端与输出端之间的储能电容器。
【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：L·尼尔森，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。