一种用于雷达水平仪的电力管理电路，包括：第一电压变换器，具有用于从电力接口接收驱动电压的低电压端和用于供给高于所需的工作电压的中间电压的高电压端；临时能量存储器，被设置成由中间电压充电；第二电压变换器，具有用于接收来自能量存储器的输入电压的高电压端和用于提供低于输入电压的工作电压的低电压端。通过以较高的电压存储能量，可以使用不同类型的能量存储器(例如低容量电容器)。其结果是，能量存储的成本和起动时间显著减少。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用测量容器中的产品的表面的水平的微波的雷达水平仪系统。 更具体地，本专利技术涉及这种仪表中的能量存储。
技术介绍
雷达水平仪适合用于对诸如工艺流体、颗粒复合物和其它材料的产品的水平进行非接触式测量。这种雷达水平仪的示例可以包括微波单元，用于向表面发送微波并且接收从表面反射的微波；处理电路，被布置为与所述微波单元通信，并且基于发送和接收的微波之间的关系来确定所述水平；接口，用于在所述雷达水平仪外部连接所述处理电路；以及电力管理电路，向所述微波单元和所述处理电路提供工作电力。为了保证令人满意的接收到的回波的信号水平，发射的微波必须具有足够的功率水平。对接收到的信号的处理也需要足够的电力，而在一些情况下，在处理期间提高处理器的时钟频率，以使得能够进行高速计算。结合起来，这导致在测量周期的某些部分期间对电力的需求增加。对于频率调制连续波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCff)系统，电力要求尤其高。然而，在实践中，实现电力的提供相对困难，因为在上面讨论的类型的仪表中能量通常是稀缺资源。特别地，有限的可用电力在使用双配线馈送系统的系统中是个问题。用于测量罐中的水平的雷达水平仪以及其它类型的处理传感器一般与双配线接口连接，其中，仅两个线用于向传感器供给有限的电力以及传送测量和处理后的测量信号。接口可以是具有叠加数字通信的4-20mA工业环路或者诸如现场总线基金会(Fieldbus Foundation, FF)或 Profibus的另一双配线现场总线。其它可能的接口包括四配线接口，其中，两个线提供电力，两个线传送测量信号。在4-20mA环路的情况下，可用电力由此取决于仪表的信号值，从而在低信号值(例如大约4mA)时间段期间，仅非常有限的电力可用。即使在高信号值(例如大约20mA)时间段期间，可用电力也可能不足以在测量周期期间对处理电路和微波发送器供电。由于该原因，需要一些形式的电力管理，以在不同的部件之间和时间上分配可用电力。这种电力管理可以包括在一些种类的能量存储设备中存储能量，使得在电力需要增加的时间段期间，该能量可以用于提高可用电力。能量存储可以在每个测量周期之后的具体指定的等待时间段中进行，或者在低活动性时间段期间在整个测量周期中进行。在包含爆炸气体或液体的罐中进行测量的情况下，或者在传感器位于爆燃危险区域中的任意其它情形下，还存在爆燃保护的问题。通常，使用一些种类的封装使设备防爆， 或者使其外部电连接本质安全(intrinsically safe, IS)。后一种情况需要输入功率、电压和电流不超过安全规范(IS要求)规定的水平。这由布置在到本质安全区域的接口中的所谓的电屏障来保证。因为不希望包封微波电子设备，因此测量设备应当以相对低的电压工作，以符合 IS规范。以这种低电压，使得能量存储效率低，因为其需要大并且慢的电容器。一般来说，最小能量存储电容仅落在铝电解电容器覆盖的范围内。铝电解电容器由于低温(-40摄氏度)而释放其初始容量的大约20%，并且由于老化(5000小时)而释放20%。这可以以大小、价格和显著增加的启动时间为代价来补偿。 另外，如果在系统的活动周期期间在对其能量的主要部分进行放电的位置使用铝电解电容器，则这也将使初始电容值显著减小。使用大电容器的另一主要缺点是当暴露在高温下时，寿命急剧缩短。文献US 6，972，584公开了旨在用于超声波水平仪的电源去耦电路。为了使得该设备能够工作，由升压变换器使由电流环提供的电压上升。在该较高的电压水平也进行能量存储。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，并且提供在雷达水平仪中的改进的能量存储而不违反安全规范(例如IS要求)。该目的通过根据所附权利要求所述的雷达水平仪、电源电路和方法来实现。根据本专利技术的第一方面，提供一种雷达水平仪，包括微波单元，用于向罐中发送微波并且接收来自罐的反射；处理电路，连接到微波单元，并且被布置为基于发送的微波和反射之间的关系来确定水平；电力接口，用于将雷达水平仪连接到外部电源；以及电力管理电路，被布置为以工作电压向微波单元和处理电路提供电力。电力管理电路包括第一电压变换器，具有用于从电力接口接收驱动电压的低电压端和用于供给高于工作电压的中间电压的高电压端；临时能量存储器，被布置为由中间电压充电；第二电压变换器，具有用于接收来自能量存储器的输入电压的高电压端和用于提供低于输入电压的工作电压的低电压端。根据本专利技术，以高于电流环的电压水平的电压存储能量，以较低的电压水平、优选足够低以符合IS规范的电压水平来消耗能量。通过以较高电压存储能量，可以使用不同类型的能量存储器(例如低容量电容器)。其结果是，能量存储的成本和启动时间显著减少。此外，在将中间电压向下变换为工作电压时，可以允许中间电压显著变化，使得与任意相应的能量存储器相比，能够更高效地使用能量存储器，以一般仅允许变化十分之几伏特的工作电压提供上述相应的能量存储器。另一优点是对驱动电压的第一电压变换使得能够以较低的可用驱动电压(较低的需要的起动(lift-off)电压)驱动水平仪。这使得测量设备更鲁棒并且安装更快、安装成本更低。已知一些现有技术(例如US 6，972，584)也教导了与电流环的电压相比，以升高的电压水平进行能量存储。然而，这些解决方案局限于以升高的电压工作的设备，因此总是需要升压变换器。本专利技术涉及例如由于IS规范，工作电压低于电流环的电压的应用。在这些应用中，本领域技术人员认为考虑在降压变换器之前弓丨入升压变换器效率太低。本专利技术基于上述以较高电压进行能量存储的优点更多地补偿多电压变换的缺点这一令人惊奇的实现。虽然通常难以对微波单元进行封装，因为灌封材料可能改变电路的性质，但是可以有利地对临时能量存储器进行封装，以消除爆炸的风险。这使得在设计在爆炸风险应用中满足安全要求的雷达水平仪时能够更自由。接口可以被适配为一般通过电屏障以本质安全的方式接收电力。接口可以是双配线接口，被布置为向远程位置发送测量数据并接收用于系统工作的电力。例如，接口可以是带有叠加数字通信的4-20mA工业环路(HART)、现场总线基金会总线或者ftOfibus。这些环路广泛地用于对雷达水平仪供电。可选地，接口可以是四配线接口。根据一个实施例，微波单元被适配为发射脉冲信号，处理电路被适配为基于脉冲信号的发射和反射信号的接收之间的时间来确定容器的填充水平。将这种类型的测量称为脉冲测量。根据第二实施例，微波单元被适配为发射一系列频率上的波，处理电路被适配为基于发射的信号和反射的信号的混合来确定容器的填充水平。将这种类型的测量称为 FMCff (Frequency Modulated Continuous Wave，频率调制连续波)。微波单元还可以被适配为发射具有多个不同频率的脉冲波，将其称为MFPW(Multiple Frequency Pulsed Wave，多频率脉冲波)。通常，可以在电力供给存在限制的应用中在任意处理变量传感器中获得上面列出的优点。因此，根据本专利技术的第二方面，提供如在上面所公开的电力管理电路，但是通常用在任意处理变量传感器中。根据本专利技术的第三方面，提供一种向用于检测处理变量的传感器提供工作电力的方法，包本文档来自技高网...
【技术保护点】
临时能量存储器，被设置成由所述中间电压充电；第二电压变换器，具有用于接收来自所述能量存储器的输入电压的高电压端和用于提供低于所述输入电压的所述工作电压的低电压端。用于将所述雷达水平仪连接到外部电源；以及电力管理电路，被设置成以工作电压向所述微波单元和所述处理电路提供电力，所述电力管理电路包括：第一电压变换器，具有用于从所述电力接口接收驱动电压的低电压端和用于供给高于所述工作电压的中间电压的高电压端；１．一种使用微波的雷达水平仪，用于测量罐中的产品的填充水平，所述雷达水平仪包括：微波单元，用于向所述罐中发送微波并且接收来自所述罐的反射；处理电路，连接到所述微波单元，并且被设置成基于发送的微波和所述反射之间的关系来确定所述水平；电力接口，
【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：莱夫·尼尔森，托马斯·伦丁，
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：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。