[发明专利]一种微波水位计及水位测定方法

说明书

本发明公开了一种微波水位计，包括微波源总成和主法兰盘，连接在微波源总成上的收发天线单元，微波源总成和收发天线单元通过调节装置安装在主法兰盘上，其水位测定方法包括，微波源总成至少产生四个独立微波信号；收发天线单元用于向液相表面发射由微波源总成产生的四个独立微波信号以及接收由发送的微波信号在液相表面遭遇的阻抗变换部分的反射产生的对应的回波信号，并由微波源总成内置的信号计算模块对四个回波信号进行耦合计算，获得液相状态数据；调节装置根据耦合计算结果调节微波源总成和收发天线单元形成的整体与主法兰盘之间的角度变化。本发明能够精确测量罐体内的过程流体的液相在自身介电常数和表面复杂状态的影响下的液位高度。

技术领域

本发明涉及微波水位计技术领域，具体涉及一种微波水位计及水位测定方法。

背景技术

在大量用于确定容器中液位的测量方法中，公知的测量方法是通过传播时间测量方法。在该测量方法的情况下，例如通过天线设备传输微波，并且检测在介质表面上反射的回波，其中，测量信号的传播时间是所传播距离的度量。因此，能够通过一般传播时间确定容器中介质的的液位。在该种情况下，回波曲线代表时间的信号的总行程，其中回波曲线的每个测量值都对应于特定距离的表面上反射的回波信号的振幅。传播时间测量方法本质上分为两种确定方法，在时间差方法的情况下，确定宽带信号脉冲对所述传播的路径需要的事件，在频率差方法的情况下，将所传输的调频、高频信号与经过反射的、接收的、调频的、高频信号比较。

在特定的工艺应用情况下，在利用上述的测量方法进行液位的测量时，则存在着诸多问题，由于容器中的液位并不是完全处于静止的玻璃液面，微波信号在液相表面遭遇的阻抗变换部分的反射产生的对应的回波信号的传播方向并不完全确定的，因此其传播时间可能由于传播路径的不同而存在差异，并且容器中盛装的过程流体本身的介电常数的影响，微波信号的回波信号会在阻抗变换的部分消失，虽然现有的微波液位计可以通过模糊算法来优化时间测量的时间差方法和频差方法中的微波信号的相位差，来获得更高精度的测量，但在容器中的液相受到外力作用的影响时，模糊算法将无法准确的计算容器中的精确液位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波水位计及水位测定方法，以解决现有技术中固定的微波信号投射方向无法精确测量罐体内的过程流体的液相在自身介电常数和表面复杂状态的影响下的液位高度的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

包括微波源总成和主法兰盘，连接在所述微波源总成上的收发天线单元，所述微波源总成和收发天线单元通过调节装置安装在所述主法兰盘上；

其中，所述微波源总成至少产生四个独立微波信号；

所述收发天线单元用于向液相表面发射由微波源总成产生的所述四个独立微波信号以及接收由发送的微波信号在液相表面遭遇的阻抗变换部分的反射产生的对应的回波信号，并由所述微波源总成内置的信号计算模块对四个所述回波信号进行耦合计算，获得液相状态数据；

所述调节装置根据耦合计算结果调节所述微波源总成和所述收发天线单元形成的整体与所述主法兰盘之间的角度变化。

作为本发明的一种优选方案，所述收发天线单元包括连接所述微波源总成的中空波导，以及连接在所述中空波导底部的天线单元，所述天线单元的内部通过隔离结构分隔为实现所述四个独立微波信号发射和接收的信号通道主体；

所述微波源总成包括针对每个信号通道主体的信号控制模块，以及用于连接所述信号控制模块基于所述四个独立微波信号和天线单元接收的反射信号之间的耦合关系来确定液相表面状态。

作为本发明的一种优选方案，其中，所述耦合关系包括利用四个独立微波信号的发射和反射产生的相位差的平均值计算向量相位差和利用四个独立微波信号的耦合获得的微波平面确定液相的状态，形成控制所述调节装置的触发信号。