[发明专利]确定储罐中产品的填充料位的导波雷达料位计系统和方法

说明书

本发明涉及一种确定储罐中产品的填充料位的导波雷达料位计系统和方法，该方法包括：沿传输线探针朝向储罐中的产品的表面传播第一频率范围内的第一发射电磁信号和不同于第一频率范围的第二频率范围内的第二发射电磁信号；接收第一频率范围内的第一反射电磁信号和第二频率范围内的第二反射电磁信号；以及基于第一反射电磁信号的飞行时间以及第一反射电磁信号与第二反射电磁信号的飞行时间之差来确定填充料位。

技术领域

本发明涉及一种导波雷达料位计系统以及一种确定储罐中的填充料位的方法。

背景技术

雷达料位计系统被广泛使用于测量容纳在储罐中的产品的过程变量，例如填充料位、温度、压力等。雷达料位计量通常借助于非接触式测量或通常被称为导波雷达(GWR)的接触式测量来执行，其中借助于非接触式测量时向容纳在储罐中的产品辐射电磁信号，而借助于接触式测量时通过传输线探针将电磁信号导向产品并导入产品中。传输线探针一般从储罐的顶部到底部竖直布置。随后，电磁信号在产品的表面处反射，由包括在雷达料位计系统中的接收器或收发器来接收反射信号。基于发射信号和反射信号，可以确定距产品表面的距离。

更具体地，通常基于电磁信号的发射和电磁信号在储罐中的气层与容纳在储罐中的产品之间的界面处的反射的接收之间的时间来确定距产品表面的距离。为了确定产品的实际填充料位，基于上述时间(所谓的飞行时间)和电磁信号沿探针的传播速度来确定从基准位置到该表面的距离。

传播速度受各种因素影响，例如传输线探针的配置和储罐内部的环境状况。这些环境状况例如包括：容纳在储罐中的产品的表面上方的气层的组分以及当产品的填充料位在储罐内部变化时可能粘附在探针上的产品残留物。

例如，在锅炉应用中，锅炉储罐内部的气层可以是高压蒸汽，在这种情况下，对于不同的工作条件，介电常数的差异可能相当大。

US 7 525 476公开了如下导波雷达料位计系统：其中在沿着传输线探针的已知位置处设置基准反射器，并且使用一对基准反射器之间的测量距离与已知距离之间的差来补偿由沿传输线探针的传播条件的变化而引起的传播速度的变化。

尽管允许在储罐内部具有变化的传播特性的应用中进行更准确的填充料位确定，但是基准反射器反射信号的一部分，这意味着：与没有基准反射器的相应导波雷达料位计系统相比，雷达料位计系统的在灵敏度方面存在一定的降低。

发明内容

鉴于上述内容，希望提供一种导波雷达料位计系统：其中，可以在具有变化的传播特性的应用中实现准确的填充料位确定，而无需沿传输线探针设置基准反射器。

因此，根据本发明的第一方面，提供一种用于确定容纳在储罐中的产品的填充料位的导波雷达料位计系统，该导波雷达料位计系统包括：收发器，其用于生成、发射和接收第一频率范围内和不同于第一频率范围的第二频率范围内的电磁信号；传输线探针，其连接到收发器，并被布置和配置成将来自收发器的发射电磁信号导引通过周围介质并导向储罐内部的产品，并且使由于发射电磁信号被产品表面反射而产生的反射电磁信号返回收发器，传输线探针被配置成以对周围介质的介电常数呈现第一依赖性的第一传播速度来导波第一频率范围内的电磁信号，以及以对周围介质的介电常数呈现第二依赖性的第二传播速度来导波第二频率范围内的电磁信号，其中第二依赖性不同于第一依赖性；以及处理电路，其连接到收发器，用于基于第一频率范围内的第一反射电磁信号、第二频率范围内的第二反射电磁信号以及对周围介质的介电常数的第一依赖性与第二依赖性之间的已知关系来确定填充料位。

“收发器”可以是能够发射和接收电磁信号的一个功能单元，或者可以是包括单独的发射器单元和接收器单元的系统。此外，收发器可以包括在第一频率范围内工作的第一收发器单元以及在第二频率范围内工作的第二收发器单元。