[发明专利]用于液体液位检测的湿汽排流雷达天线

说明书

本发明涉及一种用于确定液体液位(level)的装置，其至少包括设 置在液体上方，用于将雷达波发射给液体并接收由液体表面反射的雷 达波的雷达天线(radar antenna)，以及基于所发射和所反射的雷达波而 用于确定液体液位的器件，其中雷达天线具有向下朝向液体的发射 面，其相对于液体表面是水平定向的。

本发明还涉及一种用于这种装置的雷达天线。

雷达(无线电探测与测距)广泛地用于非接触式距离测定。在这方 面，众所周知的原理是时间差方法。根据这个方法，雷达天线发射落 在目标物、例如液体表面上的雷达信号。目标物在雷达天线的方向上 反射回一部分所发射的雷达信号/波，雷达天线接受所反射的雷达信号 /波。

虽然对于发射的雷达信号和反射的雷达信号可以使用分开的雷 达天线，但是通常对于发射和接收都使用相同的雷达天线。雷达系统 测量在发射的雷达信号和接收的雷达信号之间的时间差Δt。因为雷达 信号的速度是己知，所以很容易确定相对于液体表面的距离。

在引言中所描述的采用以上测量原理的装置，其通常通过雷达信 号而用于精确地测定液体的液位，例如加工工业或炼油厂中的储罐中 的水或油。为此，将设有发射面的雷达天线设置在储罐的顶部，使发 射面向下，并且相对于液体的表面是水平定向的。

目前己知的这种雷达系统的缺陷在于，水平定向的雷达天线的发 射面对储罐中的湿气凝聚物非常敏感。粘附在发射面上的、已形成的 这种凝聚物会干扰距离测量，因为这种凝聚物干扰了发射面的雷达信 号的传输。

本发明的目的在于，克服前述缺陷，并提供一种引言中所提及的 装置，通过该装置可更精密地确定储罐中的液体液位，而没有上述负 面影响。

根据本发明，这种装置的特征在于，相对于液体表面水平定向的 发射面，其设有促进发射面上存在的凝聚物排流(discharge)的器件。

因为凝聚物可以不再永久地粘附在水平定向的发射面上，而是相 反地进行更积极地排流，所以其不会影响或干扰发射面的雷达波的传 输，其对于储罐中进行的液位测量的精度具有正面影响。

在本发明的更功能化的实施例中，所述器件包括自发射面而向液 体表面方向突出的至少一个元件。

所述至少一个元件可具有锥形末端。

在一个特定的实施例中，所述至少一个元件在形状上是圆锥形的 或棱锥形的。

获得凝聚物的充分排流的原因在于，根据本发明，所述至少一个 元件的表面包括与发射面所成的至少45°的角度α。

应该注意，国际专利申请WO03/048697公开了一种用于确定储罐 中的液体液位的装置，其中雷达天线或发射面设置在相对于储罐中的 液体表面的某个角度上。由于雷达天线的倾斜位置，任何已形成的凝 聚物都可在重力的作用下流走。

然而，雷达天线或发射面的倾斜位置的重要的缺陷在于，所发射 的雷达信号不是垂直的、而是以某一角度入射到液体表面上，这导致 了反射的雷达信号的干扰，这样的干扰包括来自储罐壁的散射和反 射。所述反射严重地影响了液位测量的精度，其不精确度只能通过采 用其它通常复杂且成本昂贵的校正措施来补救。

现在将参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1显示了根据现有技术的装置；

图2是本发明第一实施例的详细视图；而

图3是根据本发明的实施例的另一详细视图。

为了更好地理解本发明，在以下图纸的细节性描述中将由相同标 号来表示相似的部件。

图1示意性地显示了一种用于确定储罐中的液体液位的现有技术 的装置。装置10设置在储罐1的顶部，储罐由壁1a和顶盖1b建造而 成。储罐1的高度由字母H表示。

储罐1中存在一定数量的液体2，液体液位3的高度由字母h表 示。

现有技术的装置10包括至少一个雷达天线12，其设有用于在液 体表面3的方向上发射雷达信号4a的发射面11。雷达信号4a部分地 被液体表面3反射，并且反射的雷达信号4b则由雷达天线12接收。

现有技术的装置10还设有基于所发射的雷达信号4a和反射的雷 达信号4b而用于确定液体液位3(h)的器件，其中这种测量系统基于以 下等式(1)和(2)：

h′＝H-h＝1/2·c·Δt_4a+4b    (1)或

h＝H-1/2·c·Δt_4a+4b         (2)