[发明专利]具有电介质棒连接的雷达料位计

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用电磁波确定料箱中的产品的填充料位的雷达料位计。该料位计包括电子单元，该电子单元包括用于传送和接收电磁波的收发器电路，以及连接到收发器电路并且适于基于传送波和反射波之间的关系确定过程变量的处理电路。

背景技术

用于测量诸如液体或者如颗粒的固体的填充材料的料位的雷达料位计量(RLG)是用于料箱、容器等中的料位计量的日益重要的方法。许多不同类型的RLG系统是已知的。在受让于Rosemount Tank Radar公司的US 7 106 247中公开了这种系统的一个示例，并且该示例包括料箱内部的天线和料箱外部的包含收发器电路和处理电路的电子单元。存在许多方法将电子单元与料箱中的天线连接，典型地包括某种波导结构或同轴连接器。

然而，在一些应用中，有用的是布置RLG的电子单元以便可容易地更换和交换。此外，在一些应用中，期望将若干个提供功能独立的测量通道的电子单元连接到同一天线。使用同一物理天线但是以其他方式电气独立的独立雷达料位计以低成本提供了冗余。例如，将不止一个传感器连接到一个天线是用于实现具有料位传感器和独立填满警报等的系统的极为成本有效的方法，并且在用户和官方中获得了广泛的接受。

在受让于Rosemount Tank Radar公司的WO 03/025523中公开了这种使用若干个通道用于馈送同一个天线的系统的一个示例。图1示出了该类型的现有技术布置的示例，三个电子单元101、102、103与连接到天线(未示出)的波导104连接。这些电子单元借助于例如转门结105的连接装置连接到波导。这些电子单元使用诸如同轴连接器的传统端子连接到连接装置。电子单元中的一个连接到将具有第一偏振的能量耦合到波导中的第一探针106。其他两个电子单元经由作为转门结的一部分的功分器108连接到第二探针107。

在受让于Rosemount Tank Radar公司的US 7,701,385中公开了另一示例。在该情况下，两个或更多个电子单元被组合以形成菠萝片形，其孔可以形成波导的一部分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有连接到同一天线的一个或若干个可容易更换的电子单元的雷达料位计量系统。根据本发明的一个方面，该目的通过一种使用电磁信号确定料箱中的产品的过程变量的雷达料位计实现，其包括：电子单元，该电子单元包括安装部分和电路部分，该电路部分包括用于传送和接收电磁信号的收发器电路、连接到收发器电路并且适于基于传送信号和接收信号之间的关系确定填充料位的处理电路、以及定向耦合器。该料位计进一步包括：信号传播装置，其被布置为将电磁信号导向料箱中并且返回从料箱反射的电磁信号；以及波导结构，其被布置为在电子单元和信号传播装置之间引导电磁信号，该波导结构包括电介质材料的棒。该安装部分限定了开口并且能够可拆卸地安装在电介质棒上，从而棒通过该开口延伸并且至少部分地被该开口围绕。该安装部分被进一步布置为使电路部分相对于棒固定，从而所述定向耦合器处于耦合收发器电路和棒之间的信号的位置。

“能够可拆卸地安装”旨在意味着单元可由本领域的技术人员更换，而不需要额外的设备。根据本发明的雷达料位计例如在故障或升级的情况下便利了电子单元的更换。由于不存在金属连接，因此安装不是严格的。每个安装部分可以简单地推进或拉出电介质棒。应当注意，在其中料箱包含加压或有毒内容物并且相对于外部密封的情况下，可以在维持料箱密封的情况下从棒拆卸电子单元。

同时，电介质棒实现了针对和来自每个电子单元的极为简单的、成本有效的和可靠的馈送。

定向耦合器确保了传送功率被向下导向天线并且可以以相同方式接收反射功率。通过该定向耦合结构，具有相同偏振的两个或者可能三个单元可以彼此堆叠，但是具有可接受的功率损失并且假设存在某些信号参数的充分区别。注意，偏振典型地提供约18至20dB的信号隔离，而定向耦合典型地提供约15至20dB的信号隔离。

安装部分和电路部分可以被形成为一个集成单元，更进一步便利电子单元的任何处置。然而，还可能使安装部分作为分离元件，电路部分可附连到该分离元件。在该情况下，有可能在不移除安装部分的情况下从棒拆卸电路部分。

根据一个实施例，电介质棒适于用作表面波导。在该情况下，该棒未被任何传导包围物围绕，并且因此该设计有效地防止沿波导的任何气体泄漏。在该情况下，天线可以是棒天线并且电介质棒可以是天线的延伸。这提供了机械上极为简单和鲁棒的系统。