具有自适应收发器控制的脉冲式物位计系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种物位计系统，该系统包括：发送信号生成电路；传播装置；参考信号提供电路；定时电路；测量电路；处理电路，该处理电路连接到测量电路，用于基于测量信号来确定填充物位；以及功率管理电路。功率管理电路被配置成控制发送信号生成电路和参考信号提供电路中的至少一个电路，以在经减小的时间段开始时从低功率状态改变到高功率状态以及在经减小的时间段结束时从高功率状态改变回到低功率状态，经减小的时间段短于测量扫描时间段。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

具有自适应收发器控制的脉冲式物位计系统
本专利技术涉及一种脉冲式物位计系统。
技术介绍
雷达物位计(RLG)系统被广泛用于确定容纳在储罐中的产品的填充物位。雷达物位计量一般借助于非接触式测量或接触式测量来执行，其中，通过非接触式测量朝向容纳在储罐中的产品辐射电磁信号，接触式测量通常被称为导波雷达(GWR)，通过接触式测量由用作波导的探针将电磁信号导向产品并导入到产品中。探针一般被布置为从储罐的顶部向储罐的底部竖直延伸。探针还可以被布置在测量管(所谓的腔)中，该测量管连接至储罐的外壁并且与储罐的内部流体连接。发送的电磁信号在产品的表面处被反射，并且反射信号被雷达物位计系统中包括的接收器或收发器接收。基于发送信号和反射信号，可以确定到产品表面的距离。更具体地,一般基于在发送电磁信号与接收到该电磁信号在储罐中的大气与容纳在储罐中的产品之间的界面中的反射之间的时间来确定到产品表面的距离。为了确定产品的实际填充物位，基于以上提到的时间(所谓的飞行时间)和电磁信号的传播速度来确定从参考位置到表面的距离。现今市场上的大多数雷达物位计系统是基于在发送脉冲与接收到脉冲在产品表面处的反射之间的时间差来确定到容纳在储罐中的产品的表面的距离的所谓的脉冲式雷达物位计系统、或者基于在发送的调频信号与该调频信号在表面处的反射之间的频率差来确定到表面的距离的系统。后一类型的系统一般被称为FMCW (调频连续波)类型。对于脉冲式雷达物位计系统，一般使用时间扩展技术来求解飞行时间。这样的脉冲式雷达物位计系统可以具有用于生成发送信号的第一振荡器和用于生成参考信号的第二振荡器，其中，该发送信号由用于向容纳在储罐中的产品的表面发送的、具有发送脉冲重复频率ft的脉冲形成，该参考信号由具有与发送脉冲重复频率相差给定频率差Δ f的参考脉冲重复频率fMf的参考脉冲形成。此频率差Δ f通常在几Hz或数十Hz的范围内。在测量扫描开始时，发送信号和参考信号通常被同步为以具有相同的相位。在测量扫描期间，由于频率差发送信号和参考信号之间的相位差将逐渐增大。在测量扫描期间，使由于发送信号在容纳在储罐中的产品的表面处反射而产生的反射信号与参考信号相关，使得当反射脉冲和参考脉冲同时出现时仅产生输出信号。从测量扫描开始到由于反射信号与参考信号的相关而导致的输出信号发生的时间是发送信号与反射信号之间的相位差的测量，其进而是反射脉冲的飞行时间的时间扩展测量，根据该时间扩展测量可以确定到容纳在储罐中的产品的表面的距离。全测量扫描可以对应于相当大的测量范围(从通常为零的最小测量距离到可以相当大的最大测量距离)。实际上，最大测量距离通常远远大于从物位计系统到储罐的底部的距离。明显地，用于执行测量扫描的对应于从储罐的底部的距离到最大测量距离的部分的能量(以及时间)并不直接贡献于提供填充物位的确定。US 2011/0140951描述了一种物位计系统，其中可以将两个振荡器控制为同相而 不必等待完成整个测量扫描。因此，测量扫描可以被中断并重新启动，使得不必将能量浪费 在运行测量扫描的例如对应于与储罐的底部相比更远离物位计系统的距离的部分的能量。虽然US 2011/0140951提供了脉冲式物位计系统的能耗的相当大的降低，但是期 望提供能耗的进一步降低和/或提供具有除了 US 2011/0140951中描述的脉冲生成电路之 外的其他类型脉冲生成电路的脉冲式物位计系统的能耗的降低。
技术实现思路
鉴于上述内容，本专利技术的总体目的是提供一种改进的脉冲式物位计系统和方法， 并且具体地提供一种使得能够实现更能量有效的填充物位确定的脉冲式物位计系统和方法。根据本专利技术，提供了 一种用于使用电磁信号来确定容纳在储罐中的产品的填充物 位的物位计系统，该物位计系统包括发送信号生成电路，用于生成发送脉冲序列形式的电 磁发送信号；传播装置，该传播装置连接到发送信号生成电路，并且被布置成向储罐内的产 品的表面传播电磁发送信号，并返回由电磁发送信号在容纳在储罐中的产品的表面处反射 而产生的反射电磁信号；参考信号提供电路，被配置成提供参考脉冲序列形式的电磁参考 信号；定时电路，该定时电路连接到发送信号生成电路和参考信号提供电路中的至少一个 电路以提供电磁发送信号与电磁参考信号之间的时变相位差，该时变相位差在测量扫描时 间段期间在对应于最小测量距离的相位差与对应于最大测量距离的相位差之间变化；测 量电路，该测量电路连接到传播装置并连接到参考信号提供电路，该测量电路被配置成基 于电磁参考信号和反射电磁信号提供测量信号；处理电路，该处理电路连接到测量电路以 基于测量信号来确定填充物位；以及功率管理电路，该功率管理电路连接到发送信号生成 电路和参考信号提供电路中的至少一个电路，并且该功率管理电路被配置成控制发送信号 生成电路和参考信号提供电路中的至少一个电路以在经减小的时间段开始时从低功率状 态改变到高功率状态以及在经减小的时间段结束时从高功率状态改变回到低功率状态，其 中，该经减小的时间段包括时变相位差与预期填充物位对应的时间，该经减小的时间段短 于测量扫描时间段。储罐可以是能够容纳产品的任何容器或器皿，并且可以是金属的、或者部分或完 全非金属的、敞开的、半敞开的、或者封闭的。此外，容纳在储罐中的产品的填充物位可以通过使用向储罐内的产品传播发送信 号的传播装置而直接确定，或者通过使用布置在位于储罐外部的所谓的腔内、而按照腔中 的物位与储罐内的物位对应的方式与储罐的内部流体连接的传播装置而间接确定。传播装置可以是能够传播电磁信号的任何装置，包括传输线探针、波导以及各种 类型的辐射天线，例如喇叭形天线、抛物面天线、棒状天线、阵列天线等。“定时电路”可以是能够控制发送信号与参考信号之间的相位差的任何电路。因 此，定时电路可以例如包括用于控制两个脉冲发生器之间的频率差的频率控制电路、和/ 或用于控制发送信号和参考信号中的至少一个信号的延迟的延迟电路。应当注意，处理电路和/或功率管理电路和/或定时电路中包括的装置中的任何一个或几个装置可以设置为以下任一种独立物理部件、单个部件内的独立硬件块、或由一 个或几个微处理器执行的软件。本专利技术基于以下认识在多数情况下，物位计系统仅需在短时间段期间是完全活 动的，该短时间段包括发送信号和参考信号之间的时变相位差与预期填充物位对应的时 间。存在下述应用其中填充物位实际上在长时间段期间保持恒定和/或仅缓慢波 动。针对这样的应用，通常没有必要试图检测将表示与最近确定的填充物位非常不同的填 充物位的反射信号。由此，可以在保持期望更新率的同时节省能量。这意味着，对于例如电池供电物位 计系统来说，可以延长电池寿命，而不会降低物位计系统在更新率和/或测量精度方面的 性能。有利地，经减小的时间段可以小于测量扫描时间段的一半。这意味着，物位计系统 的一些部件将在整个测量扫描时间段期间进行操作，而其他部件在除了该经减小的时间段 以外的期间可以在低功率模式下进行操作或可以完全地关断，该经减小的时间段可以显著 地短于测量扫描时段。根据示例实施例，经减小的时间段可以对应于小于从物位计系统到储罐的底部的 总距离的例如25%的测量范围，这意味着，物位计系统的至少一些部件与在高功率状态下 进行操作的时间相比可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用电磁信号来确定容纳在储罐中的产品的填充物位的物位计系统，所述物位计系统包括：发送信号生成电路，用于生成发送脉冲序列形式的电磁发送信号；传播装置，所述传播装置连接到所述发送信号生成电路，并且被布置成向所述储罐内的所述产品的表面传播所述电磁发送信号并返回由所述电磁发送信号在容纳在所述储罐中的产品的所述表面处反射而产生的反射电磁信号；参考信号提供电路，被配置成提供参考脉冲序列形式的电磁参考信号；定时电路，所述定时电路连接到所述发送信号生成电路和所述参考信号提供电路中的至少一个电路以提供电磁发送信号与电磁参考信号之间的时变相位差，所述时变相位差在测量扫描时间段期间在对应于最小测量距离的相位差与对应于最大测量距离的相位差之间变化；测量电路，所述测量电路连接到所述传播装置并连接到所述参考信号提供电路，所述测量电路被配置成基于所述电磁参考信号和所述反射电磁信号来提供测量信号；处理电路，所述处理电路连接到所述测量电路，用于基于所述测量信号来确定填充物位；以及功率管理电路，所述功率管理电路连接到所述发送信号生成电路和所述参考信号提供电路中的至少一个电路，并且被配置成控制所述发送信号生成电路和所述参考信号提供电路中的至少一个电路，以在经减小的时间段开始时从低功率状态改变到高功率状态以及在所述经减小的时间段结束时从所述高功率状态改变回到所述低功率状态，所述经减小的时间段包括所述时变相位差与预期填充物位对应的时间，所述经减小的时间段短于所述测量扫描时间段。...

【技术特征摘要】
2012.06.18 US 13/525,6071.一种用于使用电磁信号来确定容纳在储罐中的产品的填充物位的物位计系统，所述物位计系统包括发送信号生成电路，用于生成发送脉冲序列形式的电磁发送信号；传播装置，所述传播装置连接到所述发送信号生成电路，并且被布置成向所述储罐内的所述产品的表面传播所述电磁发送信号并返回由所述电磁发送信号在容纳在所述储罐中的产品的所述表面处反射而产生的反射电磁信号；参考信号提供电路，被配置成提供参考脉冲序列形式的电磁参考信号；定时电路，所述定时电路连接到所述发送信号生成电路和所述参考信号提供电路中的至少一个电路以提供电磁发送信号与电磁参考信号之间的时变相位差，所述时变相位差在测量扫描时间段期间在对应于最小测量距离的相位差与对应于最大测量距离的相位差之间变化；测量电路，所述测量电路连接到所述传播装置并连接到所述参考信号提供电路，所述测量电路被配置成基于所述电磁参考信号和所述反射电磁信号来提供测量信号；处理电路，所述处理电路连接到所述测量电路，用于基于所述测量信号来确定填充物位；以及功率管理电路，所述功率管理电路连接到所述发送信号生成电路和所述参考信号提供电路中的至少一个电路，并且被配置成控制所述发送信号生成电路和所述参考信号提供电路中的至少一个电路，以在经减小的时间段开始时从低功率状态改变到高功率状态以及在所述经减小的时间段结束时从所述高功率状态改变回到所述低功率状态，所述经减小的时间段包括所述时变相位差与预期填充物位对应的时间，所述经减小的时间段短于所述测量扫描时间段。2.根据权利要求1所述的物位计系统，其中，所述经减小的时间段小于所述测量扫描时间段的一半。3.根据权利要求1或2所述的物位计系统，其中，所述经减小的时间段是基于先前确定的填充物位而确定的。4.根据权利要求3所述的物位计系统，其中，所述经减小的时间段还基于来自辅助系统的表示所述填...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱夫·尼尔森，哈坎·德林，哈坎·尼贝里，
申请(专利权)人：罗斯蒙特储罐雷达股份公司，
类型：实用新型
国别省市：