[发明专利]雷达液位计系统中的罐槽信号的处理

说明书

技术领域

本发明涉及雷达液位计(RLG)系统。在这些系统中，微波被发射到罐槽中并且反射的罐槽信号被接收。基于该反射信号的信号处理，可确定诸如罐槽中的容纳物的水平的过程变量。

背景技术

这些RLG系统一般包含信号发生器、用于将信号发射到罐槽中的装置和用于接收反射的罐槽信号的接收器。接收的信号可例如是时域反射测量(TDR)信号或诸如调频连续波(FMCW)信号的频域信号。接收的信号一般至少包含由罐槽中的不同材料之间的界面所引起的表面反射(回声)，该界面一般但未必是液面。一般地，接收的信号还包含例如由罐槽的底部和壁或信号发生器和波导之间的过渡部分所引起的各种干扰反射。

为了提高测量结果的精度，可采用接收信号的信号处理以针对这些干扰反射对接收的信号进行补偿。但是，信号处理一般在整个罐槽中按照普通精度而被优化，未必在罐槽的所有区域中是最佳的。因此，为了提供关于罐槽的特定区域中的条件的信息，除了RLG系统以外，有时在罐槽中配置附加的传感器。

特别重要的一个这种区域是近区，即与微波进入罐槽的入口接近的区域。在RLG中，当在根据所使用的微波信号的类型可处于0～2米的范围中的该近区中出现表面反射时，测量过程可变得复杂或者甚至变得不可能。这些问题是由限制分辨率的有限的带宽以及由信号传送介质和罐槽中的发射器/接收器之间的过渡部分所引起的干扰反射引起的。RLG系统可具有特定的信号处理以处理这些问题。

同时，出于安全的原因，具有关于罐槽中的容纳物的表面是否以及在什么时候接收罐槽的顶部的安全指示(即一些类型的过满感测系统)是十分重要的。因此，上述的附加的传感器的一个例子是被配置在罐槽的顶部并适于检测液面在什么时候超过某个水平的过满传感器。虽然一般的测量处理可能也适于在罐槽的顶部(称为近区)提供精确的测量，但在许多国家中当局机关需要这种冗余的(redundant)传感器系统。

发明内容

本发明的目的是，在不需要附加的传感器的情况下提供关于罐槽的特定区域中的条件的信息。

通过提供用于处理罐槽信号的雷达液位测定方法和系统实现该目的和其它目的，所述罐槽信号包含每个与测量循环对应的连续的罐槽信号部分，其中，接收的罐槽信号的每个部分在多个过程中被处理，每个过程适于确定罐槽的特定区域中的过程变量，每个特定区域与单独的预定传播距离范围对应。

其中，术语“测量循环”用于表示确定测量结果的循环过程。这些循环的长度不必相等，并且，在不同的循环之间传送的信号的内容也可能不同。在脉冲RLG中，测量循环与一个脉冲的传送对应，而在FMCW RLG中，测量循环与频率的一次扫描对应。由于罐槽信号的每个部分与一个测量循环对应，因此将对来自每个测量循环的信息执行多个过程中的每一个。

一个区域可以是最接近进入罐槽中的信号入口的区域(称为近区)，而另一区域可以是最远离进入罐槽中的信号入口的区域。在方向垂直的罐槽中，与不同的传播距离范围对应的区域将与罐槽的例如顶部区域和底部区域的多个垂直层有关。

接收的罐槽信号的这种多重处理具有每个过程可被优化到罐槽的该特定区域的优点。具体而言，与罐槽的特定区域有关的过程仅需要处理罐槽信号的有限的内容。在时域反射测量信号的情况下，过程仅需要处理有限的时间范围，并且，在频域罐槽信号的情况下，过程仅需要处理有限的频率范围。由此简化处理，并且可使得这种区域限制过程更加强健。

应当注意，多个区域可能重叠，使得罐槽的一部分可能被几个区域覆盖。由此将在几个过程中处理与该区域有关的罐槽信号。例如，这种情况是：如果为了获得测量结果一个过程基本上处理整个罐槽，并且为了提供这些特定区域的更强健的测量结果，其它的过程仅处理较小的子区域。

这种区域限制的过程可包含从罐槽信号减去补偿信号，该补偿信号包含关于关注的区域的背景信息，该背景信息也被称为“标记(signature)”。可以通过使用在离开关注的区域某一距离的位置上出现表面反射的罐槽信号并然后减去罐槽信号的与关注的区域有关的部分而形成这种补偿信号。

在脉冲时域系统中，可通过选择信号的时间范围来减去罐槽信号的相关部分。

在诸如FMCW系统的频域系统中，可以通过低通或带通过滤当在关注的区域内没有出现表面反射时接收的罐槽信号而形成补偿信号。

对于罐槽的底部区域，可以通过在表面反射接近底部时从测量循环挽回罐槽信号而形成补偿信号。