[发明专利]雷达物位计和相关方法

说明书

本公开内容涉及用于测量罐中产品的过程变量的雷达物位计及方法。雷达物位计(1、100)包括：收发器电路(6、106)；传播装置(10)；以及处理电路(7)，其用于基于发送信号与返回信号之间的关系来确定过程变量的值。物位计具有DC/DC转换器(15)和能量存储单元(17)，DC/DC转换器连接至电源接口(12)并且被配置成将第一电压转换为低于第一电压的第二电压。物位计还具有连接在DC/DC转换器与能量存储单元之间的开关(20)，开关具有非导通状态和导通状态，非导通状态用于当收发器电路激活时将能量存储单元从DC/DC转换器断开，导通状态用于仅当收发器电路不激活时才将能量存储单元连接至DC/DC转换器。

技术领域

本发明涉及用于测量罐中产品的过程变量的雷达物位计。特别地，其涉及这种物位计的收发器电路的电源。

背景技术

在许多雷达物位计应用中，雷达信号的产生和处理通常将消耗比预期的电源可以连续递送的电力更多的电力。虽然其它高精度雷达物位测量技术可能涉及类似的约束，但是这对于FMCW(调频连续波)雷达技术尤其如此。

许多现场设备通过双线电流回路供电，该回路在指定范围内的电流下提供指定范围内的电压。在一些双线电流回路中，回路中的电流用于指示由RLG感测的电平，其中，该范围的下限是为RLG供电的最困难的情况。这种电流回路的一个示例是4mA至20mA回路，其中，电流在4mA至20mA的范围内。

在其它情况下，物位计由诸如电池组这样的本地能源供电。这是例如无线雷达物位计的情况。本地电源将具有峰值电流限制(也可能表达为峰值功率限制)。另外，本地能量存储单元在其需要充电或替换之前仅能够递送有限的总能量。

在这两种情况下，需要通过双线回路或电池供电，并且在另外的情况下还可能需要通过特定功率管理方案和结构来供电，以实现全功能性，而不管电源的限制。一种常用的解决方案是雷达信号的间歇生成，从而只要没有信号生成就使得能量能够被存储在能量存储单元中。

在雷达物位计中，通常使用DC/DC(直流-直流)转换器将来自电源(例如，双线接口或电池)的电压转换为现场设备中的所需(较低的)内部电压。为了将功率消耗保持在最小，通常需要使用高效DC/DC转换器(例如，约90％的效率)。这种转换器的问题是它们相当嘈杂，并且将在收发器电路的敏感模拟电路中引起干扰。如果现场设备是本质上安全的系统，则由于存在对允许多少电容的限制而使得难以实现去除这种噪声的高效电容滤波，因此这个问题更加突出。

一种特定的情况涉及根据FMCW(调频连续波)工作的雷达物位计。在这种物位计中，DC/DC转换器的开关频率也可能干扰雷达物位计中的中频(IF)信号。

低噪声DC/DC转换器在现有技术中是已知的。然而，这种转换器的功率效率较低(例如50％至80％)。因此，在如上所述的电力供应有限的情况下，在不以测量速率、带宽(扫描长度)或信号处理能力的形式牺牲测量性能的情况下，这种转换器无法用于整个系统。

在没有DC/DC转换器的情况下，其他部件可能产生会干扰收发器电路的噪声。

因此，希望避免由高效DC/DC转换器和其他部件引起的噪声的负面影响。

发明内容

本发明的一个目的是克服上述缺点，并避免由DC/DC转换器或其它部件引起的雷达物位计中的敏感模拟电路的干扰。