[发明专利]具有带本质安全输出的防爆外壳的导波雷达物位计

说明书

本发明涉及具有带本质安全输出的防爆外壳的导波雷达物位计，导波雷达物位计包括具有本质安全(IS)输出的防爆外壳、具有连接至IS输出的第一端子和连接至外壳地电势的第二端子的电阻器以及连接至IS输出的传输线探头。该外壳包围雷达物位计(RLG)电路和具有浮动地电势的微波单元、以及连接在微波单元与IS输出之间的隔直电容器组。微波单元包括差分接收器，该差分接收器具有经由隔直电容器组连接至IS输出的第一端子以及经由隔直电容器组连接至外壳地电势的第二端子，第一端子与第二端子之间的电压形成至差分接收器的输入信号。

技术领域

本发明涉及一种具有带本质安全(例如Ex-ia)连接的防爆(例如Ex-d)隔室的雷达物位计。在导波雷达(GWR)物位计中，特别需要这样的具有IS连接的防爆隔室。

背景技术

雷达物位计(RLG)系统广泛用于确定罐中包含的产品的填充物位。雷达物位测定通常通过非接触式测量或者通过接触式测量(通常称为导波雷达(GWR))来执行，通过非接触式测量，电磁信号朝向罐中包含的产品辐射，通过接触式测量，由用作波导的探头朝向产品引导电磁信号并且将电磁信号引导到产品中。探头通常被布置成从罐的顶部向底部竖直延伸。探头也可以被布置在测量管(所谓的腔室)中，测量管被连接至罐的外壁并且与罐的内部处于流体连接。

发射的电磁信号在产品的表面处被反射，并且反射的信号由包括在雷达物位计系统中的接收器或收发器接收。基于发射的信号和反射的信号，可以确定到产品的表面的距离。

通常基于电磁信号的发射与电磁信号在罐中的气体与包含在罐中的产品之间的分界面中的反射的接收之间的时间来确定到产品的表面的距离。为了确定产品的实际填充物位，基于上述时间和电磁信号的传播速度确定从参考位置到表面的距离。

当今市场上的大多数雷达物位计系统都是基于脉冲的发射和脉冲在产品的表面处的反射的接收之间的时间差来确定到罐中包含的产品的表面的距离的所谓的脉冲雷达物位计系统，或者是基于发射的频率调制信号与发射的频率调制信号在表面处的反射之间的相位差来确定到表面的距离的系统。前一种类型的系统通常称为时域反射计(TDR)系统，并且在US 6,801,157中提供了示例。后一种类型的系统通常被称为FMCW(频率调制连续波)系统。

在某些应用中，RLG用于危险环境中，例如与装有易燃易爆气体和液体的罐连接。在这样的应用中，RLG必须被设计为避免点燃爆炸。

对于非接触式RLG，即通过定向天线的方式发射电磁信号的RLG，可以通过微波窗将RLG与罐内部隔开。因此，对于这样的RLG，将RLG放置在防爆外壳(称为Ex-d外壳)中就足够了。然而，对于探头延伸到罐内部中的导波雷达(GWR)，防爆是不足够的，因此GWR物位计通常被设计为本质安全。当电路是“本质安全”时，电路中可用的电能和热能被限制，使得即使在最坏的情况下，也不会发生危险环境(爆炸性气体或灰尘)的点燃。对于IS概念的详细信息，参阅2012年9月25日检索的Cooper Crouse Hinds的“AN9003-A Users Guide toIntrinsic Safety”。本质安全规范的示例为IEC 610079-0和IEC 610079-11。

在一些应用中，防爆外壳需要设置有本质安全输出(IS输出)。这样的设计的一种直接方法是使外壳中的电路接地至外壳地。然而，使外壳中的电路连接至“浮动”地，即独立于外壳地的地电势，是有利的。这要求阻挡由地电势的差异引起的任何直流分量。这样的解决方案的一个问题是在接收信号的同时仍保持令人满意的信噪比，并且符合电磁兼容性(EMC)要求。

发明内容

本发明的目的是通过防爆外壳的IS输出来提供改进的信号的接收。