[实用新型]单导体探头雷达物位计系统以及罐布置

说明书

技术领域

本实用新型涉及包括单导体探头的雷达物位计系统以及罐布置，该罐布置包括具有管状安装结构的罐和附接至该管状安装结构的雷达物位计系统，使得单导体探头穿过该管状安装结构。

背景技术

雷达物位计(RLG)系统广泛用于确定罐中容纳的物品的填充物位。雷达物位计量通常借助于非接触式测量或者借助于通常被称为导波雷达(GWR)的接触式测量来执行，在非接触式测量中朝向罐中容纳的物品辐射电磁信号，在接触式测量中通过充当波导装置的传输线探头引导电磁信号朝向物品并将其导入物品中。探头通常被布置成从罐的顶部朝向罐的底部竖直延伸。

电磁发射信号由收发器生成并通过探头朝向罐中物品的表面进行传播，并且由于在所述表面处对发射信号的反射而产生的电磁反射信号被反向传播朝向收发器。

可以基于发射信号和反射信号确定与物品的表面的距离。

通常，发射信号不仅在由罐内空气与物品表面之间的界面构成的阻抗过渡处反射，而且还在发射信号遇到的若干个其它阻抗过渡处反射。在GWR系统的情况下，一个这样的阻抗过渡通常发生在收发器与探头之间的连接处。通常，收发器位于罐的外部，并且经由穿过罐的壁(通常为顶部)的馈孔(feed-through)连接至探头。

这样的馈孔通常由同轴线构成，所述同轴线具有作为其内部导体的探头、作为其外部导体的罐壁或附接至罐的连接件以及设置在内部导体与外部导体之间的介电构件。

由于对于在机械上充分强壮的内部导体与实际的外部导体直径的组合需要，远高于约50Ω的馈孔阻抗几乎是不可行的。因此，由于馈孔的结构，馈电装置的阻抗通常与典型的同轴线缆的阻抗相似，也就是约50Ω。

雷达物位计系统通常安装在从罐的顶部基本上竖直向上延伸的管状安装结构上。这样的安装结构(通常被称为“管嘴”)可以为焊接至罐并且在其上端装备有法兰以使得能够附接仪器(诸如雷达物位计系统或盲板法兰)的管道。管状安装结构的内径通常可以在0.1m与0.2m之间，并且通常长度可以为大约0.5m。在包括管状安装结构(管嘴)的罐布置中，通常在安装结构的上端处将探头机械地连接至罐，并且探头在进入罐本身之前穿过安装结构、通过安装结构的下端。在安装结构的上端，可以通过穿过罐边界的馈孔将探头电连接至雷达物位计系统的收发器。

对于有时也称为古搏探头(Goubau probe)的单导体探头，已经发现由探头引导的电磁信号的传播受到管状安装结构影响，尤其在管状安装结构相对窄且高的情况下。

管状安装结构内部的单导体探头不具有表面波导装置的特性，而是取决于管状安装结构的尺寸实际上如同具有信号传播特性的同轴传输线。特别地，管状安装结构内部的传输线的阻抗可以为150Ω的量级并且可以随安装变化。因此，将在馈孔与管状安装结构内部之间的界面处存在第一阻抗级，并且在管状安装结构的下端处存在第二阻抗级。

管状安装结构的下端处的相对大的阻抗级(约150Ω至约370Ω)可能干扰接近管状安装结构的下端的填充物位的测量。事实上，由于以上提及的阻抗级所产生的不匹配回波可能比来自油表面的回波更强。另外，在馈孔处的阻抗过渡与在管状安装结构的下端处的阻抗过渡之间的多次反射可能导致额外的回波信号，该回波信号可能干扰远低于管状安装结构的下端处的填充物位测量。

根据US6690320，通过在管状安装结构内部设置同轴线缆延伸件直至探头离开管状安装结构之后为止，以使得具有同轴延伸件的探头与收发器和探头之间的馈线具有相同的阻抗(约50Ω)，来解决由管状安装结构的端部处的反射所引起的问题。使用这样的配置，实际上在管状安装结构内部不存在单导体探头，而单导体探头开始于管状安装结构的下端以下同轴延伸件结束处。结果，将仅存在一个大的阻抗级，但由于该阻抗级位于管状安装结构的下端以下，所以罐顶部的不能执行可靠的填充物位测量的区域(所谓的死区)将开始于同轴延伸件的端部(在管状安装结构以下)，并且将仍然是有意义的。此外，存在因同轴延伸件的端部处的强反射导致的严重的信号损失，这限制了最大可测量距离。一些信号还将找到其直到管状安装结构(管嘴)中的路径，并且进一步干扰回波情况。