[发明专利]基于温度控制脉冲重复频率的脉冲物位计系统

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲物位计系统，并且涉及控制这样的脉冲物位计系统的方法。

背景技术

雷达物位计（RLG）系统被广泛的用于确定在储料仓中容纳的产品的装料高度（filling level）。通常地，用非接触测量（借此向容纳在储料仓中的产品辐射电磁信号）或用接触测量（通常称为导波雷达（GWR），借此通过充当波导的探针引导电磁信号朝向并且进入产品）来执行雷达物位测量。探针通常被布置成从顶部向储料仓的底部垂直地延伸。探针还可以被布置在测量管（所谓的腔）中，该测量管连接到储料仓的外壁并且与储料仓内部流体相连。

发射的电磁信号在产品的表面上反射，并且通过包括在雷达物位计系统中的接收器或收发器接收反射的信号。基于发射的和接收的信号，可以确定到产品的表面的距离。

更具体地，通常基于发送电磁信号与接收电磁信号在界面上的反射之间的时间确定到产品的表面的距离，该界面在储料仓中的空气与容纳在储料仓中的产品之间。为了确定产品的实际装料高度，基于以上提及的时间（所谓的行程时间）和电磁信号的传播速度确定从参考位置到产品的表面的距离。

现今出售的多数的雷达物位计或是所谓的脉冲雷达物位计系统，该系统基于发送脉冲与接收脉冲在产品的表面上的反射之间的时间差来确定到在储料仓中容纳的产品的表面的距离；或是基于所发送的调频信号和调频信号在产品的表面上的反射信号之间频率上的差别确定到表面的距离的系统。后一种类型的系统通常称为FMCW（调频连续波）类型。

对于脉冲雷达物位计系统，通常使用时间扩展（time expansion）技术求解行程时间。

这样的脉冲雷达物位计系统可以具有第一振荡器和第二振荡器，第一振荡器用于生成用于向容纳在储料仓中的产品的表面的发送的、由具有发射脉冲重复频率f_t的脉冲形成的传输信号，该脉冲；第二振荡器用于生成由具有参考脉冲重复频率f_ref的参考脉冲形成的参考信号，该参考脉冲重复频率f_ref以已知的频率差Δf不同于发射脉冲重复频率。此频率差Δf典型地在几Hz或几十Hz的范围中。

在测量扫描开始时，传输信号和参考信号是同步的以具有相同的相位。由于频率差Δf，在测量扫描期间传输信号与参考信号之间的相位差别将逐渐增加。

在测量扫描期间，将通过传输信号在容纳在储料仓中的产品的表面上的反射形成的反射信号与参考信号相关联，以使得仅当反射脉冲和参考脉冲同时出现时产生输出信号。从开始测量扫描到出现由反射信号与参考信号的相关性引起的输出信号是发送信号与反射信号之间的相位差别的测量，该测量反过来是反射的脉冲的行程时间的时间扩展测量，根据该测量可以确定到容纳在储料仓中的产品的表面的距离。

因为传输信号与参考信号之间的频率差Δf的精度对于脉冲雷达物位计系统的性能是重要的，所以可以通过调节器控制第二（和/或第一）振荡器，该调节器监控频率差Δf并且控制第一和第二振荡器中的至少一个以实现已知的并且足够接近期望的频率差Δf_des的频率差，期望的频率差Δf_des是对脉冲雷达物位计系统设计的。

为了提供稳定的调节，调节器可能需要几百个的量级的频率差Δf的采样，由于时间扩展频率差Δf的值较小（期望达到足够的时间扩展），所以该采样对应的持续时间可能长至20-30秒。

因此，当前可获得的脉冲雷达物位计系统可能需要在实际装料高度测量可以开始之前被供电很长一段时间。

US 7 412 337公开了旨在减少控制第一和/或第二振荡器以实现期望的频率差Δf所需的时间的方法。在根据US 7 412 337的方法中，确定至少两个控制变量（差别频率数据点）之间的梯度，并且基于梯度和差别频率，确定控制的操作点以及调整控制算法。然而根据US 7 412 337的方法显得相对复杂并且繁琐，并且关于减少用于控制所需要的时间存在进一步改进的空间。

发明内容

考虑到以上所述，本发明的一般的目的是提供改进的脉冲雷达物位计系统和方法，并且特别是提供一种能够更节能地进行装料高度确定的脉冲雷达物位计系统和方法。