[发明专利]低功率雷达物位计系统有效

专利信息
申请号: 201510094843.7 申请日: 2015-03-03
公开(公告)号: CN104897242B 公开(公告)日: 2019-12-24
发明(设计)人: 安德斯·伊尔斯科格;米卡埃尔·克列曼;拉尔斯·奥韦·拉尔森 申请(专利权)人: 罗斯蒙特储罐雷达股份公司
主分类号: G01F23/284 分类号: G01F23/284
代理公司: 11227 北京集佳知识产权代理有限公司 代理人: 陈炜;李德山
地址: 瑞典*** 国省代码: 瑞典;SE
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摘要:
搜索关键词: 功率 雷达 物位计 系统
【说明书】:

发明涉及一种雷达物位计系统,所述雷达物位计系统包括:信号传播设备;微波信号源;微波信号源控制器;混频器,其被配置成合并来自所述微波信号源的发射信号与来自表面的反射信号以形成中频信号;以及处理电路系统,其耦接至混频器,并且被配置成基于中频信号来确定填充物位。

技术领域

本发明涉及一种雷达物位计系统,以及用于确定罐中物品的填充物位的方法。

背景技术

由于雷达物位计量在20世纪70年代和80年代被商业化,因而调频连续波(FMCW)计量已经成为高精度应用的主要测量原理。FMCW型填充物位测量包括将在约几GHz的频率范围上扫描的信号发射至罐中。例如,该信号可以在24-27GHz或9-10.5GHz的范围内。发射信号被罐中物品的表面(或被任何其它阻抗过渡)反射,并且延迟了一定时间的回波信号被返回至物位计。回波信号与发射信号在混频器中被合并以生成合并信号,该合并信号具有与时间延迟期间发射信号所发生的频率变化相等的频率。如果使用线性扫描,则也被称为中频(IF)的该频率与距反射表面的距离成比例。来自混频器的合并信号通常被称为中频信号或IF信号。

最近,改进了FMCW原理,其当前通常涉及不发射连续频率扫描而是发射具有步进频率且实际上恒定幅度的信号—步进频率扫描。当将发射信号与接收信号混合时,每个频率步进将提供一个恒定段的分段恒定的IF信号。对分段恒定IF信号进行采样,并且例如使用FFT将采样信号转换为频面以识别IF信号的频率分量。然后,可以将频率分量转变为例如具有回波曲线或相似物形式的距离。

尽管传统的(连续的及步进的)FMCW系统非常精确,但其相对耗电大,这使其不太适合电力(和/或能量)有限的应用。这样的应用的示例包括通过双线接口(例如4-20mA回路)供电的现场设备以及通过内部能源(例如电池或太阳能单元电池)供电的无线设备。

针对具有有限的可用能量和/或电力的应用,物位测量系统的成本和尺寸通常也是关键参数。例如,在过程工业中可能发现这样的应用。

为了使得这样的应用受益于FMCW型雷达物位计量的高性能,期望提供更紧凑和具有成本效益的FMCW型雷达物位计系统,其还能够以合理的更新频率通过有限的可用电力/能量来操作。

发明内容

鉴于上述内容,本发明的总体目的是提供一种改进的雷达物位计系统,该系统使得能够针对能量和/或电力供应严格有限的应用进行精确的填充物位确定。本发明的实施方式的另一个目的是以比当前可用的FMCW型雷达物位计系统更低的成本来实现此。

根据本发明的第一方面,因而提供了一种用于确定罐中的物品的填充物位的雷达物位计系统,所述雷达物位计系统包括:信号传播设备,其被设置成朝向物品的表面传播电磁发射信号,以及返回由于电磁发射信号在所述表面处的反射而生成的电磁反射信号;微波信号源,其耦接至所述信号传播设备并且能够控制用以生成所述电磁发射信号;微波信号源控制器,其耦接至所述微波信号源,并且被配置成控制微波信号源以生成如下测量扫描形式的发射信号,所述测量扫描包括用于限定发射信号的带宽的离散并且彼此不同的频率步进的时间序列;混频器,其耦接至所述微波信号源和所述信号传播设备,并且被配置成合并所述发射信号与所述反射信号以形成中频信号;采样器,其耦接至所述混频器,并且被配置成在所述测量扫描期间以多个采样次数对所述中频信号进行采样;以及处理电路系统,其耦接至所述混频器并且被配置成基于所述中频信号来确定填充物位,其中,所述微波信号源控制器和所述采样器能够彼此独立地控制,使得测量扫描中所包括的每个频率步进的持续时间能够与所述采样次数中的连续采样次数之间的采样时间间隔不同。

根据基于本发明的第一方面的雷达物位计系统的各个实施方式,可以独立地控制测量扫描与采样间隔的形成以针对不同应用的测量性能与电力/能量消耗的最佳组合定制雷达物位计系统的操作。

例如,可以有利地控制微波信号源控制器与采样器,使得测量扫描的每个频率步进的持续时间基本上短于采样时间间隔。

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