[发明专利]具有通过选定数量延迟单元的可控延迟通路的脉冲物位计

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用电磁信号确定容纳在罐内的产品的装料高度的方法，以及涉及一种使用具有可控信号延迟的电磁信号的脉冲物位计系统。

背景技术

雷达物位计(RLG)系统广泛地用于确定容纳在罐中的产品的装料高度。雷达物位计量通常借助于非接触测量来执行，由此电磁信号射向容纳在罐内的产品，或者借助于通常被称为导波雷达(GWR)的接触测量来执行，其中电磁信号通过作为波导的探针被导向并且进入产品。探针通常设置为垂直地从罐的顶部向底部延伸。探针还可以设置在称作室的测量管中，该测量管连接到罐的外壁并且与罐的内部流体连接。

传送的电磁信号在产品的表面反射，并且通过包括在雷达物位计系统中的接收器或者收发器接收反射信号。基于传送信号和反射信号可以确定到产品表面的距离。

更特别的是，到产品表面的距离通常基于电磁信号的传送和电磁信号的反射接收之间的时间来确定，其中反射发生在罐内的空气和容纳在罐内的产品之间的交界面上。为了确定产品的实际装料高度，基于上述时间(所谓的飞行时间)和电磁信号的传播速度来确定从基准位置到表面的距离。

现今市场上大部分的雷达物位计系统是所谓的脉冲雷达物位计系统，或者基于传送的调频信号和其在表面处的反射之间的相位差来确定到表面的距离的系统，其中该脉冲雷达物位计系统基于脉冲的传送和其在产品表面处的反射的接收之间的时间差来确定到容纳在罐内的产品的表面的距离。后一类型的系统通常被称为是FMCW(调频连续波)类型。

对于脉冲雷达物位计系统，时间展开技术通常用于解决飞行时间问题。

这种脉冲雷达物位计系统通常具有第一振荡器和第二振荡器，其中第一振荡器用于产生由向容纳在罐内的产品的表面传送的、具有传送脉冲重复频率f_t的脉冲形成的传送信号，第二振荡器用于产生由具有与传送脉冲重复频率相差给定的频率差Δf的基准脉冲重复频率f_r的基准脉冲形成的基准信号。该频率差Δf通常在几Hz或者几十Hz的范围内。

在测量扫描初始，传送信号和基准信号被同步为具有相同的相位。由于频率差Δf，传送信号和基准信号之间的相位差在测量扫描期间将逐渐地增加。

在测量扫描期间，由容纳在罐内的产品表面处的传送信号的反射而形成的反射信号与基准信号是相关的，使得输出信号仅在反射脉冲和基准脉冲发生在相同时刻时产生。从测量扫描开始到由于反射信号和基准信号的相关性而导致的输出信号发生的时间是传送信号和反射信号之间的相位差的计量，这进而是反射脉冲的飞行时间的时间扩展计量，由此可以确定到容纳在罐内的产品的表面的距离。

由于传送信号和基准信号之间的频率差Δf的准确性对于脉冲雷达物位计系统的性能是重要的，因此第二振荡器可以由调节器控制，该调节器监控频率差Δf并且调节第二振荡器来保持预定的频率差Δf。

为了提供稳定的调节，调节器可能通常需要大约数以百计的频率差Δf的样本，这对应于由于频率差Δf的低值而可以长达20-30秒的持续时间，其中该持续时间需要实现足够的时间展开。

相应地，上述类型的当前可用的脉冲雷达物位计系统通常需要在实际的装料高度测量可以开始之前供应相当长一段时间的电力。

发明内容

鉴于现有技术上述的和其他的缺点，本发明总体的目的是提供一种改进的脉冲物位计系统和方法，并且尤其是实现更节能的装料高度确定的脉冲物位计系统和方法。

根据本发明的第一方面，这些和其他的目的通过用于使用电磁信号确定容纳在罐内的产品的装料高度的物位计系统实现，物位计系统包括：传送信号发生电路，用于产生传送脉冲序列形式的传送信号；传播设备，连接到传送信号发生电路，并且设置为在罐内向产品的表面传播传送信号，以及返回由于在容纳在罐内的产品的表面处的传送信号的反射而产生的反射信号；基准信号提供电路，被配置为提供基准脉冲序列形式的基准信号，传送信号发生电路和基准信号提供电路中的至少一个包括用于提供传送信号和基准信号之间的时变相位差的延迟电路；测量电路，连接到传播设备和基准信号提供电路，测量电路被配置为基于基准信号和反射信号提供测量信号；以及连接到测量电路的处理电路，用于基于测量信号确定装料高度，其中延迟电路包括：多个延迟单元；和可控开关电路，被设置并配置为允许包括串联连接的多个延迟单元的子集的延迟通路的形成，由此允许控制延迟电路的信号传播延迟。