[实用新型]脉冲雷达物位计系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及使用脉冲式测量的雷达物位计系统领域。特别地，本实用新型涉及雷达物位计系统内的电力管理。

背景技术

雷达物位计(radar level gauge，RLG)系统广泛用于确定容纳在罐中的物品的填充物位。雷达物位计量通常借助于非接触式测量或借助于通常还被称为导波雷达(GWR)的接触式测量来执行，在非接触式测量的情况下朝向容纳在罐中的物品辐射电磁信号，在接触式测量的情况下由用作波导装置的探针将电磁信号朝向物品进行引导并导入物品中。通常将探针设置成从罐的顶部朝向罐的底部竖直延伸。探针还可以设置在测量管道——所谓的腔中，所述腔连接至罐的外壁并与罐的内部流体连接。

发射的电磁信号在物品的表面处反射，由包括在雷达物位计系统中的接收器或收发器接收反射信号。可以基于发射信号和反射信号来确定至物品的表面的距离。

更特别地，通常基于电磁信号的发射与电磁信号在罐的空气与容纳在罐中的物品之间的界面处的反射的接收之间的时间来确定至物品的表面的距离。为了确定物品的实际填充物位，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参考位置到表面的距离。

现在市场上的大多数雷达物位计系统是：所谓的脉冲雷达物位计系统，该脉冲雷达物位计系统基于脉冲的发射与脉冲在物品的表面处的反射的接收之间的时间差来确定至容纳在罐中的物品的表面的距离；或者如下系统，该系统基于发射的调频信号与其在表面处的反射之间的频率差来确定至表面的距离。后一类型的系统通常被称为FMCW(调频连续波)型。

针对脉冲雷达物位计系统，通常使用时间扩展技术解决飞行时间。

这样的脉冲雷达物位计系统可以具有：第一振荡器，其用于以发射脉 冲重复频率f_t生成由脉冲形成的发射信号用于朝向容纳在罐中的物品的表面发射；以及第二振荡器，其用于以参考脉冲重复频率f_ref生成由参考脉冲形成的参考信号，该参考脉冲重复频率f_ref与发射脉冲重复频率相差给定频率差△f。该频率差△f通常在数Hz或数十Hz的范围中。

在测量扫描开始时，通常使发射信号与参考信号同步以具有同一相位。由于频率差△f，在测量扫描期间发射信号与参考信号之间的相位差将逐渐增加。在测量扫描期间，使参考信号与由于发射信号在容纳在罐中的物品的表面处反射而产生的反射信号相关联，使得仅在在同一时间发生反射脉冲和参考脉冲时产生输出信号。从测量扫描的启动到由于反射信号与参考信号的关联而产生的输出信号的发生之间的时间是发射信号与反射信号之间的相位差的度量，该相位差又是反射脉冲的飞行时间的时间扩展度量，可以根据该飞行时间确定至容纳在罐中的物品的表面的距离。

发射信号与参考信号的上述同步需要在可接受参数内的调节。WO01/02819描述了一种用于建立发射时钟和采样时钟并使发射时钟与采样时钟同步的频率调节器。控制器向时钟源反馈控制输出，使用该反馈以稳定第一时钟频率与第二时钟频率之间的第一频率分离，使得雷达物位计电路生成根据频率分离进行稳定并且校正的物位输出。

然而，当前的雷达物位计系统仍然是高耗电的并且难以满足关于电力使用和能量存储的安全要求。另外，在雷达物位计量领域的最近的发展要求更独立的功能性以及能够在较远的现场和远程现场进行操作的系统，在该较远的现场和远程现场处电力限制可能更严格，例如系统不能通过电网供电。因此，需要使雷达物位计使用的电力最小化，以及进一步提供一种能够独立操作并且通过以更低的总能量成本提供更多测量来在现场或现场外提供更大量的功能性的雷达物位计。更进一步，需要满足由于固有危险例如在存储罐中的高度易燃的物料等而限制允许被存储的能量的量的以上提及的安全规定。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是提供更节能的脉冲雷达物位计。

本实用新型基于如下认识：通过处理使用脉冲式测量的雷达物位计中的电力管理的新方式来实现优点。当启动雷达物位计时，将电力仅发送至 包括频率生成电路、频率调节器和频率分离评估电路的系统的一部分。当第一时钟源与第二时钟源之间的频率分离正确时，将电力发送至系统的剩余部分以发射雷达信号并生成物位输出。因此，在物位测量时仅为系统的用于雷达发射和信号处理的部分供电是可能的。