[发明专利]具有发射脉冲的反馈的脉冲雷达物位计

说明书

本发明涉及具有发射脉冲的反馈的脉冲雷达物位计。脉冲雷达物位计包括：脉冲发生器(21)，其被配置成生成脉冲串形式的发射信号(S_T)；传播装置(8)，其被连接以将发射信号(S_T)引导至罐中并且返回微波返回信号(S_R)；接收器(22)；采样电路(23)，其被配置成提供时间扩展的罐信号；以及处理电路(17)，其用于基于时间扩展的罐信号确定所述填充物位。该物位计还包括：阻抗增加电路(41a，41b)，其被布置成确保接收器(22)的输入阻抗为至少2kΩ；以及延迟线(35)，其被布置在所述接收器(22)与所述传播装置(8)之间，延迟线被配置成引入大于所述脉冲持续时间的延迟，使得所述时间扩展的信号(51)包括已发射脉冲(52)。

技术领域

本发明涉及一种脉冲雷达物位计，包括：频率发生器，其用于生成Tx频率信号和Rx频率信号；脉冲发生器，其连接至频率发生器并且被配置成生成具有等于Tx频率的脉冲重复频率和脉冲持续时间的脉冲串形式的发射信号；传播装置，其连接至脉冲发生器并且被配置成将微波发射信号朝向产品引导至罐中并且返回由产品的表面引起的反射产生的微波返回信号；接收器，其连接至传播装置并且被配置成接收从罐反射的微波返回信号S_R；采样电路，其连接至接收器和频率发生器，并且被配置成以等于Rx频率的采样频率对接收到的信号进行采样以提供包括基准脉冲和表面回波的时间扩展的罐信号；以及处理电路，其用于基于时间扩展的罐信号确定填充物位。

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来执行，从而使电磁信号朝向罐中包含的产品辐射，或者通过接触式测量(通常称为导波雷达(GWR))来执行，从而使通过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至产品中。探头通常被布置成从罐的顶部朝向底部竖直延伸。探头也可以被布置在测量管(所谓的腔)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。

已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。基于已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，或者是基于已发射的频率调制信号与已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，对于探头延伸至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。