RU2176382C1 - Radar pulse recirculation level indicator - Google Patents
Radar pulse recirculation level indicator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2176382C1 RU2176382C1 RU2000117976A RU2000117976A RU2176382C1 RU 2176382 C1 RU2176382 C1 RU 2176382C1 RU 2000117976 A RU2000117976 A RU 2000117976A RU 2000117976 A RU2000117976 A RU 2000117976A RU 2176382 C1 RU2176382 C1 RU 2176382C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- pulse
- delay
- selector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство предназначено для измерения уровня жидких и сыпучих веществ в резервуарах и может быть использовано на нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих, химических и других предприятиях, где имеются резервуары, заполненные жидкими пли сыпучими веществами. The proposed device is designed to measure the level of liquid and granular substances in tanks and can be used in oil producing, oil refining, chemical and other enterprises where there are tanks filled with liquid or bulk solids.
Известны радиолокационные уровнемеры типа RTG2920, RTG2930, RTG2940, RTG2960 фирмы "SAAB TANK CONTROL", Швеция /1/. Known radar level gauges type RTG2920, RTG2930, RTG2940, RTG2960 firm "SAAB TANK CONTROL", Sweden / 1 /.
В основу этих уровнемеров положен способ измерения дальности, использующий непрерывное излучение частотно-модулированного сигнала /2/. Этот способ измерения дальности нашел широкое применение в радиовысотометрии малых высот /3/. The basis of these level gauges is a range measuring method using continuous emission of a frequency-modulated signal / 2 /. This method of measuring range is widely used in low-altitude radio altimeters / 3 /.
Существенным недостатком таких радиолокационных устройств является сравнительно большая процентная составляющая погрешности измерения дальности. В радиовысотомерах эта погрешность обычно лежит в пределах (2...5)% от измеряемой высоты. Основная доля указанной погрешности обусловлена температурной нестабильностью параметров устройства. A significant drawback of such radar devices is the relatively large percentage component of the error in measuring ranges. In radio altimeters, this error usually lies within (2 ... 5)% of the measured height. The main share of this error is due to the temperature instability of the device parameters.
Поэтому в уровнемерах фирмы "SAAB TANK CONTROL" применена температурная стабилизация электронного блока, что привело к увеличению потребления электроэнергии, затратам оборудования и стоимости изделий. Therefore, in the level gauges of the company "SAAB TANK CONTROL" applied temperature stabilization of the electronic unit, which led to an increase in electricity consumption, equipment costs and cost of products.
В предлагаемом устройстве измерение уровня заполнения резервуаров веществами основано на импульсном методе измерения дальности. В этом случае, как известно, дальность определяется путем непосредственного измерения времени запаздывания отраженного сигнала относительно зондирующего, и поэтому при использовании современных способов измерения временных интервалов процентная ошибка практически может быть сведена до пренебрежимо малой величины. Однако обычным импульсным устройствам измерения дальности присущ другой недостаток - большая постоянная составляющая погрешности (погрешность, не зависящая от измеренной дальности). Эта погрешность обусловлена нестабильностью задержки сигналов во внутренних цепях устройства и обычно достигает величины недопустимой при измерении малых дальностей. Кроме того, при измерении малых дальностей (от нескольких десятков сантиметров до нескольких десятков метров) непосредственное измерение времени запаздывания отраженных импульсов с достаточно малой погрешностью (±6. . .10•10-12 с) представляет собой довольно трудную техническую задачу.In the proposed device, the measurement of the level of filling the tanks with substances based on the pulse method of measuring range. In this case, as you know, the range is determined by directly measuring the delay time of the reflected signal relative to the probing one, and therefore, using modern methods of measuring time intervals, the percentage error can be practically reduced to a negligible value. However, conventional pulsed range measuring devices have another drawback - a large constant component of the error (error independent of the measured range). This error is due to the instability of the delay of the signals in the internal circuits of the device and usually reaches an unacceptable value when measuring short ranges. In addition, when measuring short ranges (from several tens of centimeters to several tens of meters), the direct measurement of the delay time of reflected pulses with a sufficiently small error (± 6. .10 • 10 -12 s) is a rather difficult technical task.
Последняя проблема может быть решена путем применения импульсного рециркулярционного метода измерения дальности. В этом случае период повторения зондирующих импульсов пропорционален измеряемой дальности, что позволяет перейти от непосредственного однократного измерения величины запаздывания отраженного сигнала к измерению длительности последовательности из N периодов, повторения зондирующих импульсов. При этом значение N ограничивается только допустимым временем измерения и может достигать, например, для уровнемеров нескольких сотен тысяч и более периодов. The latter problem can be solved by applying the pulsed recirculation method of measuring range. In this case, the repetition period of the probe pulses is proportional to the measured range, which allows us to switch from a direct single measurement of the delay value of the reflected signal to a measurement of the duration of a sequence of N periods, repetition of probe pulses. Moreover, the value of N is limited only by the permissible measurement time and can reach, for example, for level gauges of several hundred thousand or more periods.
Известно /4/, что рециркулятор представляет собой контур из последовательно включенных формирующего каскада, схемы ИЛИ, линии задержки, усилителя и переходного каскада. Назначение этих элементов устройства следующее:
- формирующий каскад - нелинейный элемент, обеспечивающий поддержание коэффициента обратной связи равным единице;
- линия задержки обеспечивает необходимое значение периода рециркуляции;
- усилитель поддерживает амплитуду сигнала на входе формирующего каскада на достаточном уровне;
- схема ИЛИ обеспечивает замыкание петли рециркуляции и ввод старт-импульса;
- переходной каскад используется для прерывания процесса рециркуляции путем подачи на него специального управляющего сигнала.It is known / 4 / that the recirculator is a circuit of sequentially connected forming cascade, OR circuit, delay line, amplifier and transition cascade. The purpose of these device elements is as follows:
- forming cascade - a non-linear element that ensures the maintenance of the feedback coefficient equal to unity;
- the delay line provides the necessary value for the recirculation period;
- the amplifier maintains the amplitude of the signal at the input of the forming stage at a sufficient level;
- the OR circuit provides the closure of the recirculation loop and the start-pulse input;
- the transition cascade is used to interrupt the recirculation process by applying a special control signal to it.
Для целей измерения дальности в таких устройствах дополнительно в кольцо рециркуляции вводятся передатчик, антенный блок, приемник и генератор старт-мпульса. Последний обеспечивает ввод начального импульса, после чего в устройстве возникает процесс рециркуляции с периодом, пропорциональным измеряемой дальности. For the purpose of measuring ranges in such devices, an additional transmitter, an antenna unit, a receiver and a start-pulse generator are additionally introduced into the recirculation ring. The latter provides the input of the initial impulse, after which a recirculation process occurs in the device with a period proportional to the measured range.
Такие устройства, однако, не нашли своего применения в измерителях малой дальности, в частности в радиовысотометрии, так как отраженный от подстилающей поверхности сигнал подвержен очень глубоким флюктуациям по амплитуде, что приводит к нарушению процесса рециркуляции и, следовательно, к появлению больших ошибок. Such devices, however, did not find their application in short-range meters, in particular in radio altimeters, since the signal reflected from the underlying surface is subject to very deep fluctuations in amplitude, which leads to disruption of the recirculation process and, consequently, to the appearance of large errors.
Для устранения этого недостатка в радиолокаторах рециркуляционного типа /4/ в качестве формирующего каскада используется блок электронного сопровождения, который имеет память по задержке, что устраняет срыв рециркуляции при кратковременных замираниях отраженного сигнала. To eliminate this drawback in the recirculation type radars / 4 /, an electronic tracking unit that has a delay memory is used as the forming stage, which eliminates the failure of the recirculation during short-term fading of the reflected signal.
Однако и такие устройства в радиовысотометрии не нашли широкого применения, так как блок электронного сопровождения при соответствующем исполнении сам выдает информацию о дальности с достаточной для практики точностью. However, such devices in radio altimetry have not found wide application, since the electronic tracking unit with the appropriate performance itself provides information about the range with sufficient accuracy for practice.
При разработке заявляемого изобретения ставилась задача создания устройства, обеспечивающего необходимую точность измерения уровня при минимальных затратах оборудования, использование электрорадиоэлементов и узлов широкого применения, конкурентоспособного как в плане стоимости, так и по техническим характеристикам. When developing the claimed invention, the task was to create a device that provides the necessary accuracy of level measurement at the minimum cost of equipment, the use of electro-radio elements and nodes of wide application, competitive both in terms of cost and technical characteristics.
Проведенные расчеты и макетирование показали, что реализация изобретения позволяет создать изделие, имеющее, по сравнению с уровнемером фирмы "SAAB TANK CONTROL ", следующие преимущества:
- меньшую стоимость (5000 $ вместо 10000 $);
- меньшую массу (11 кг вместо 25 кг); - пониженное энергопотребление (40 Вт вместо 80 Вт).The calculations and prototyping showed that the implementation of the invention allows you to create a product that has, in comparison with the level gauge company "SAAB TANK CONTROL", the following advantages:
- lower cost ($ 5,000 instead of $ 10,000);
- less weight (11 kg instead of 25 kg); - reduced power consumption (40 watts instead of 80 watts).
При создании радиолокационных средств измерения уровня жидких и сыпучих веществ в резервуарах необходимо учитывать следующие факторы:
- допустимая погрешность измерения лежит в пределах (1...10) мм, что примерно на порядок меньше чем в радиовысотомерах малых высот;
- отражающая поверхность практически близка к зеркальной, и поэтому флюктуации отраженного сигнала по амплитуде фактически отсутствуют;
- скорость изменения уровня в резервуарах очень мала и обычно не превышает 1-2 мм/с, что позволяет увеличить, по сравнению с радиовысотомерами, время единичного замера в десятки и даже сотни раз.When creating radar tools for measuring the level of liquid and granular substances in tanks, the following factors must be considered:
- the permissible measurement error lies within (1 ... 10) mm, which is approximately an order of magnitude smaller than in low-altitude radio altimeters;
- the reflecting surface is almost close to the mirror, and therefore the fluctuations of the reflected signal in amplitude are virtually absent;
- the rate of change in the level in the tanks is very low and usually does not exceed 1-2 mm / s, which allows to increase, in comparison with radio altimeters, the time of a single measurement by tens or even hundreds of times.
Учет перечисленных факторов при решении поставленной задачи позволяет прийти к выводу, что в основу радиолокационного уровнемера может быть положен простейший рециркулятор, содержащий:
- генератор старт-импульса;
- схему ИЛИ;
- передатчик;
- антенный блок;
- приемник;
- формирователь импульсов;
- устройство задержки;
- измеритель периода рециркуляции.Taking these factors into account when solving this problem allows us to conclude that the simplest recirculator containing:
- start-pulse generator;
- OR scheme;
- transmitter;
- antenna unit;
- receiver;
- pulse shaper;
- delay device;
- a meter for the recirculation period.
Но, как уже отмечалось выше, такой простейший рециркулятор имеет существенный недостаток - большую приборную погрешность, обусловленную нестабильностью задержки сигналов во внутренних цепях устройства. Основная составляющая этой погрешности обусловлена воздействием климатических факторов и старением отдельных элементов устройства, то есть сравнительно медленно действующими причинами. But, as noted above, such a simple recirculator has a significant drawback - a large instrument error due to the instability of the delay of signals in the internal circuits of the device. The main component of this error is due to the influence of climatic factors and the aging of individual elements of the device, that is, relatively slowly acting causes.
В предлагаемом устройстве последняя проблема решается путем разбиения цикла единичного замера на два этапа - измерение периода рециркуляции при работе устройства по опорному отраженному сигналу, формируемому специальным отражателем, расстояние до которого известно, и измерение периода рециркуляции при работе по информационному сигналу, отраженному от поверхности вещества, загруженного в резервуар. В дальнейшем при вычислении значения уровня загрузки резервуара значение периода рециркуляции, определенное на 1%-ом этапе, вычитается из значения, полученного на втором этапе, что и позволяет исключить влияние медленно меняющихся факторов на приборную погрешность и в конечном счете на погрешность измерения уровня. In the proposed device, the last problem is solved by dividing the cycle of a single measurement into two stages - measuring the recirculation period when the device is operating on the reference reflected signal generated by a special reflector, the distance to which is known, and measuring the recirculation period when working on the information signal reflected from the surface of the substance, loaded into the tank. Further, when calculating the value of the reservoir loading level, the value of the recirculation period determined at the 1% stage is subtracted from the value obtained at the second stage, which allows us to exclude the influence of slowly changing factors on the instrument error and, ultimately, on the level measurement error.
Для решения указанной процедуры в устройство введены отражатель опорного сигнала, канал селекции отраженных импульсов, состоящий из линии задержки с двумя отводами, коммутатора задержанных импульсов, формирователя селекторных импульсов, селектора и второй линии задержки, процессорный блок и селектированный автоматический регулятор усиления приемника (САРУ). To solve this procedure, a reference signal reflector, a reflected pulse selection channel, consisting of a delay line with two taps, a delayed pulse commutator, a selector pulse shaper, a selector and a second delay line, a processor unit and a selected automatic receiver gain control (SARU) are introduced into the device.
Отражатель опорного сигнала устанавливается на заранее известном расстоянии в зоне диаграммы направленности антенного блока и должен обеспечивать формирование отраженного (опорного) сигнала достаточной мощности. В качестве отражателя опорного сигнала, в частности, может быть использована, например, диэлектрическая крышка антенного блока либо любой другой конструктивный элемент, расположенный в зоне диаграммы направленности антенного блока либо в любом месте антенно-фидерного тракта, если при этом обеспечивается достаточная мощность отраженного импульса и требуемая стабильность его задержки относительно момента излучения зондирующего сигнала антенной. The reflector of the reference signal is installed at a predetermined distance in the area of the radiation pattern of the antenna unit and must ensure the formation of a reflected (reference) signal of sufficient power. As a reflector of the reference signal, in particular, for example, the dielectric cover of the antenna unit or any other structural element located in the area of the radiation pattern of the antenna unit or anywhere in the antenna-feeder path can be used, if this provides sufficient reflected pulse power and the required stability of its delay relative to the moment of radiation of the probe signal by the antenna.
Канал селекции отраженных импульсов. Входным элементом канала является линия задержки с двумя отводами. На вход этой линии задержки подается импульс запуска передатчика, снимаемый со схемы ИЛИ, а величины задержек выбираются так, чтобы имелась возможность по команде с процессорного блока обеспечить работу рециркулятора либо по опорному сигналу, либо по информационному сигналу, отраженному от поверхности вещества, загруженного в резервуар. Отводы этой линии задержки подключены к входам коммутатора задержанных импульсов, выход которого соединен с входом формирователя селекторных импульсов, а управляемый вход - с управляющим выходом процессорного блока. Выход формирователя селекторных импульсов соединен со входом управления селектора, сигнальный вход которого подключен к выходу приемника, а выход соединен с входом формирователя импульсов и входом селектированного автоматического регулятора усиления приемника (САРУ). Выход схемы САРУ подключен к входу управления усилением приемника. Channel selection of reflected pulses. The input element of the channel is a delay line with two taps. A transmitter start pulse, taken from the OR circuit, is applied to the input of this delay line, and the delay values are selected so that it is possible, upon command from the processor unit, to provide the recirculator operation either by a reference signal or by an information signal reflected from the surface of the substance loaded into the tank . The taps of this delay line are connected to the inputs of the delayed pulse switch, the output of which is connected to the input of the selector pulse shaper, and the controlled input is connected to the control output of the processor unit. The output of the pulse shaper is connected to the control input of the selector, the signal input of which is connected to the output of the receiver, and the output is connected to the input of the pulse shaper and the input of the selected automatic gain control of the receiver (SARU). The output of the SARU circuit is connected to the receiver gain control input.
Вход процессорного блока подключен к выходу устройства задержки, управляющий выход соединен с входом управления коммутатора задержанных импульсов, а выход его является выходом уровнемера. The input of the processor unit is connected to the output of the delay device, the control output is connected to the control input of the delayed pulse switch, and its output is the output of the level gauge.
На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого уровнемера, на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу, причем диаграммы на фиг. 2 соответствуют режиму рециркуляции по опорному сигналу, а на фиг. 3 - режиму рециркуляции по информационному сигналу. In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive level gauge, in FIG. 2 and 3 are timing diagrams explaining its operation, the diagrams in FIG. 2 correspond to the recirculation mode according to the reference signal, and in FIG. 3 - recirculation mode for the information signal.
Уровнемер содержит генератор старт-импульсов 1, контур рециркуляции, состоящий из схемы ИЛИ 2, передатчика 3, антенного блока 4, приемника 5, формирователя импульсов 6 и устройства задержки 7, отражатель опорного сигнала 8, канал селекции отраженных импульсов, состоящий из первой линии задержки с двумя отводами 9, коммутатора задержанных импульсов 10, формирователя селекторных импульсов 11, селектора 12 и второй линии задержки 13, селектированный автоматический регулятор усиления приемника (САРУ) 14 и процессорный блок 15. The level gauge contains a start pulse generator 1, a recirculation circuit, consisting of an
Назначение генератора старт-импульсов 1 - обеспечить начало процесса рециркуляции после включения устройства и в случаях срыва этого процесса по каким-либо причинам. Он может быть выполнен, например, по схеме мультивибратора или блокинг-генератора с самовозбуждением. Генератор должен иметь собственный период повторения импульсов больше максимально возможного периода рециркуляции. В этом случае исключается возможность появления на его выходе импульсов, когда идет нормальный процесс рециркуляции, так как выходные импульсы рециркулятора поступают на его сбросовый вход и каждый раз приводят его в исходное состояние. The purpose of the start pulse generator 1 is to provide the beginning of the recycling process after turning on the device and in cases of failure of this process for any reason. It can be performed, for example, according to the scheme of a multivibrator or a blocking generator with self-excitation. The generator must have its own pulse repetition period greater than the maximum possible recirculation period. In this case, the possibility of the appearance of pulses at its output is excluded when the normal recirculation process is underway, since the output pulses of the recirculator arrive at its discharge input and each time bring it to its original state.
Схема ИЛИ 2 имеет два входа и обеспечивает прохождение любого импульса, поступающего на эти входы, на запуск передатчика 3. The OR 2 circuit has two inputs and ensures the passage of any pulse arriving at these inputs to start the
Приемопередатчик состоит из передатчика 3, антенного блока 4 и приемника 5. Общим для этих устройств является требование их достаточной широкополосности, так как для обеспечения требуемой точности и измерения малых дальностей (от нескольких десятков сантиметров до нескольких десятков метров) длительность рабочих импульсов должна быть не более нескольких наносекунд /2/. The transceiver consists of a
Формирователь импульсов 6 должен формировать импульсы заданной амплитуды и длительности при появлении на его входе импульсов, превышающих его пороговый уровень Uпфи. (диаграмма "г", фиг. 2 и 3).The pulse shaper 6 must generate pulses of a given amplitude and duration when pulses appear at its input that exceed its threshold level U pfi. (diagram "g", Fig. 2 and 3).
Устройство задержки 7 предназначено для ограничения максимальной частоты повторения импульсов рециркуляции до разумной величины. Устройство, например, может быть выполнено в виде двух последовательно включенных мультивибраторов на микросхемах 533АГ3. The delay device 7 is designed to limit the maximum repetition rate of the recirculation pulses to a reasonable value. The device, for example, can be made in the form of two series-connected multivibrators on 533AG3 microcircuits.
Линия задержки с двумя отводами может быть выполнена на отрезках коаксиальных кабелей, а коммутатор задержанных импульсов 10 - на микросхеме 100ЛМ105. The delay line with two taps can be performed on segments of coaxial cables, and the delayed pulse switch 10 - on the chip 100LM105.
В качестве формирователя селекторных импульсов 11 может быть использован триггер на микросхеме 100ТМ131, на вход установки единицы которого поступают импульсы с коммутатора 10. Поскольку выход формирователя селекторных импульсов соединен со стробирующим входом селектора 12, то последний переходит в состояние, позволяющее прохождение импульсов с выхода приемника 5 на вход формирователя импульсов 6. Сброс в нуль формирователя селекторных импульсов 11 осуществляется импульсом с выхода формирователя импульсов 6, задержанного на требуемую величину в линии задержки 13, которая также может быть выполнена на отрезке коаксиального кабеля. As a shaper of selector pulses 11, a trigger on a chip 100ТМ131 can be used, the unit of which receives pulses from the switch 10. Since the output of the shaper of selector pulses is connected to the gate input of the selector 12, the latter goes into a state that allows the passage of pulses from the output of receiver 5 to the input of the pulse shaper 6. Reset to zero of the shaper of the pulse pulses 11 is carried out by a pulse from the output of the pulse shaper 6, delayed by the desired value well in the delay line 13, which may also be performed on a segment of coaxial cable.
Величина задержки 
Селектор 12, входные части формирователя импульсов 6 и селектированного автоматического регулятора усиления 14, определяющие соответствующие пороги срабатывания, могут быть собраны на двух микросхемах 597СА1А, на входы сравнения аналоговых величин которых подаются требуемые значения порогов Uпфи и UпФРУ и, соответственно, выходное напряжение приемника 5, а на стробирующие входы - селектирующий импульс с выхода формирователя 11.The selector 12, the input parts of the pulse shaper 6 and the selected automatic gain control 14, which determine the corresponding response thresholds, can be assembled on two 597CA1A microcircuits, the analog values of which are supplied with the required threshold values U PFI and U PFRU and, accordingly, the output voltage of the receiver 5, and to the gate inputs, a selection pulse from the output of the driver 11.
Процессорный блок 15 выполняет две функции:
- формирование команды периодической коммутации задержки селекторных импульсов, или, что одно и то же, команды переключения режимов работы рециркулятора по информационному сигналу и по опорному сигналу;
- вычисление и формирование выходной информации.The processor unit 15 performs two functions:
- the formation of the periodic switching delay command of the selector pulses, or, which is one and the same thing, the commands for switching the recirculator operation modes by the information signal and by the reference signal;
- calculation and formation of output information.
Процесс единичного замера состоит из двух этапов: замера периода рециркуляции в режиме работы по информационному сигналу и замера периода рециркуляции в режиме работы по опорному сигналу и последующих вычислений измеряемого уровня по следующим правилам:
Y* Hмах -H* (3)
где H* и Y* - соответственно оценки по результатам единичного измерения расстояния от плоскости раскрыва антенн до поверхности вещества в резервуаре и уровня загрузки резервуара;
Hмах - расстояние от днища резервуара до плоскости раскрыва антенн;
TЭ - период повторения эталонных меток времени;
C - скорость света;
α - коэффициент замедления распространения радиоволн в данной среде или волноводе;
N - число периодов рециркуляции, используемых в процессе единичного измерения, его значения;
τ″ВН - среднее значение задержки сигналов во внутренних цепях рециркулятора в режиме работы по информационному сигналу;
τ′ВН - среднее значение задержки сигналов во внутренних цепях рециркулятора в режиме работы по опорному сигналу;
Ни - истинное значение расстояния от плоскости раскрыва антенн до поверхности вещества в резервуаре;
Но - расстояние от плоскости раскрыва антенн до отражателя опорного сигнала;
Хцни, Хцно - значения периода рециркуляции, выраженное в единицах, относительно периода эталонных меток времени Тэ соответственно в режимах работы по информационному сигналу и опорному сигналу.The single measurement process consists of two stages: measuring the recirculation period in the operating mode according to the information signal and measuring the recirculation period in the operating mode according to the reference signal and subsequent calculations of the measured level according to the following rules:
Y * H max -H * (3)
where H * and Y * are, respectively, estimates based on the results of a single measurement of the distance from the aperture plane of the antennas to the surface of the substance in the tank and the level of loading of the tank;
H max - the distance from the bottom of the tank to the aperture plane of the antennas;
T E - the repetition period of the reference time stamps;
C is the speed of light;
α is the coefficient of deceleration of propagation of radio waves in a given medium or waveguide;
N is the number of recirculation periods used in the process of a single measurement, its value;
τ ″ VN - the average value of the delay of the signals in the internal circuits of the recirculator in the mode of operation of the information signal;
τ ′ VN is the average value of the signal delay in the internal circuits of the recirculator in the operating mode by the reference signal;
H and - the true value of the distance from the aperture plane of the antennas to the surface of the substance in the tank;
H about - the distance from the aperture plane of the antennas to the reflector of the reference signal;
X val , X val - values of the recirculation period, expressed in units, relative to the period of the reference time marks T e, respectively, in the operating modes for the information signal and the reference signal.
Согласно принципа измерения периода рециркуляции очевидно, что величина Хцни может принимать только целочисленные значения и, следовательно, можно записать
где Нк - шаг квантования по дальности.According to the measuring principle of the recirculation period obvious that the value x SIC can only take integer values, and hence we can write
where H k is the range quantization step.
Вычитая (1) из (4), получаем
отсюда имеем
или
где Fэ - частота генератора эталонных меток времени.Subtracting (1) from (4), we obtain
from here we have
or
where F e - frequency generator reference time stamps.
Выражение (6) позволяет определить требуемое значение числа N из условия заданных значений Fэ и Hк.Expression (6) allows you to determine the desired value of the number N from the conditions of the given values of F e and H to .
Необходимо отметить, что хотя для измерения периодов рециркуляции используются N периодов, команда переключения режимов работы рециркулятора должна формироваться через N+ΔN периодов. Увеличение числа периодов нахождения рециркулятора в каждом режиме рециркуляции на величину ΔN необходимо для исключения влияния переходных процессов в устройстве после момента переключения режимов. It should be noted that although N periods are used to measure recirculation periods, the command for switching the recirculator operation modes should be generated in N + ΔN periods. An increase in the number of periods the recirculator is in each recirculation mode by ΔN is necessary to exclude the influence of transients in the device after switching modes.
Процессорный блок может быть выполнен на базе микропроцессоров АТ89С51/24Р1 или AT89S8251/24P1. The processor unit can be made on the basis of microprocessors AT89C51 / 24P1 or AT89S8251 / 24P1.
Работает предлагаемый уровнемер следующим образом: после включения устройства генератор старт-импульсов 1 вырабатывает импульс (диаграмма "а" фиг. 2 и 3),который через схему ИЛИ 2 (диаграмма "б") поступает па запуск передатчика 3 и вход линии задержки с двумя отводами 9 канала селекции отраженных импульсов. Радиоимпульс "в" передатчика 3 поступает в антенный блок 4, излучается в направлении поверхности вещества в резервуаре, а отраженные импульсы от отражателя опорного сигнала и поверхности вещества принимаются антенным блоком и затем поступают на вход приемника 5. На выходе приемника имеем последовательность видеоимпульсов:
- ВИп, соответствующий сигналу передатчика, пролезающему на вход приемника по паразитным каналам связи;
-ВИо и ВИс, соответствующие отражениям сигнала от отражателя опорного сигнала и поверхности вещества в резервуаре (диаграмма "г" фиг. 2 и 3).The proposed level gauge works as follows: after turning on the device, the start pulse generator 1 generates a pulse (diagram a) of Figs. 2 and 3), which, through the OR circuit 2 (diagram b), receives the start of
- VIP, corresponding to the signal of the transmitter crawling to the input of the receiver through spurious communication channels;
-VIO and VIS, corresponding to the reflections of the signal from the reflector of the reference signal and the surface of the substance in the tank (diagram "g" of Fig. 2 and 3).
Через селектор 12 в зависимости от режима работы рециркулятора, определенного командой, поданной из процессорного блока 15 на коммутатор 10, проходит либо импульс, отраженный от поверхности вещества в резервуаре, либо опорный сигнал. При этом автоматический регулятор усиления приемника 14 обеспечивает поддержание отселектированного импульса на заданном уровне UпАРУ (диаграмма "г" фиг. 2 и 3). Either a pulse reflected from the surface of the substance in the tank or a reference signal passes through the selector 12, depending on the operating mode of the recirculator determined by the command from the processor unit 15 to the switch 10. In this case, the automatic gain control of the receiver 14 ensures that the selected pulse is maintained at a given level of UARP (diagram "g" of Figs. 2 and 3).
Формирователь импульсов 6, порог срабатывания UпФИ которого заведомо меньше амплитуды отселектированного импульса, вырабатывает импульс (диаграмма "е" фиг. 2 и 3), поступающий через устройство задержки 7 (диаграмма "и" фиг. 2 и 3) и схему ИЛИ 2 на запуск передатчика, в результате в устройстве возникает режим рециркуляции по соответствующему сигналу. Одновременно импульс с формирователя 6 через линию задержки 13 поступает на сбросовый вход формирователя селекторных импульсов (диаграммы "ж" и "д" фиг. 2 и 3). The pulse shaper 6, the response threshold of which is obviously lower than the amplitude of the detected pulse, generates a pulse (diagram "e" of Figs. 2 and 3), which arrives through a delay device 7 (diagram "and" Fig. 2 and 3) and an OR
Импульс с устройства задержки подается также на сбросовый вход генератора старт-импульсов 1, предотвращая тем самым его срабатывание до тех пор, пока в устройстве поддерживается режим рециркуляции, и на вход процессорного блока 15. The pulse from the delay device is also fed to the discharge input of the start pulse generator 1, thereby preventing it from tripping until the device supports recirculation mode, and to the input of the processor unit 15.
В процессорном блоке 15 производятся соответствующие вычисления, формирование выходной информации в заданной форме, а также формирование управляющей команды, обеспечивающей переключение режимов рециркуляции через каждые N+ΔN периодов. При этом каждый раз, после переключения измерителя из одного режима рециркуляции в другой, процесс вычисления начинается только после завершения ΔN периодов, что, как уже отмечалось, необходимо для исключения влияния переходных процессов на результат вычислений. In the processor unit 15, the corresponding calculations are performed, the formation of the output information in a given form, as well as the formation of a control command that switches the recirculation modes every N + ΔN periods. Moreover, each time, after switching the meter from one recirculation mode to another, the calculation process begins only after the completion of ΔN periods, which, as already noted, is necessary to exclude the influence of transients on the calculation result.
Таким образом, в предложенном техническом решении в результате определения величины внутренней задержки сигналов в кольце рециркуляции и процессе каждого единичного замера и использования этой информации при вычислении измеряемого уровня достигнуто значительное повышение точности. Thus, in the proposed technical solution, as a result of determining the amount of internal delay of the signals in the recirculation ring and the process of each single measurement and using this information in calculating the measured level, a significant increase in accuracy was achieved.
Источники информации
1. "Сертификат утверждения типа средств измерения Р N39", уровнемеров радарных RTG2920, RTG2930, RTG2940, RTG2960, изготовленных фирмой "SAAB TANK CONTROL", Швеция, который зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под N 13490-92 9 декабря 1992 г.Sources of information
1. "Type approval certificate for measuring instruments P N39", radar level gauges RTG2920, RTG2930, RTG2940, RTG2960 manufactured by SAAB TANK CONTROL, Sweden, which is registered in the State Register of Measuring Instruments under N 13490-92 on December 9, 1992
2. В.А.Викторов, Б.В.Лункин, А.С.Совлуков. "Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин". М., "Наука", 1973, с. 72, с. 150, с. 132. 2. V.A. Viktorov, B.V. Lunkin, A.S. Sovlukov. "High-frequency method for measuring non-electric quantities." M., "Science", 1973, p. 72, p. 150, p. 132.
3. "Радиолокационные системы летательных аппаратов" Под pед. П.С.Давыдова. М., "Транспорт", 1977, с.220. 3. "Radar systems of aircraft" Ed. P.S.Davydova. M., "Transport", 1977, p. 220.
4. Л.А.Моругин. "Импульсные устройства с запаздывающей обратной связью". М., "Советское радио", 1961, с. 172. 4. L.A. Morugin. "Impulse devices with delayed feedback." M., "Soviet Radio", 1961, p. 172.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000117976A RU2176382C1 (en) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | Radar pulse recirculation level indicator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000117976A RU2176382C1 (en) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | Radar pulse recirculation level indicator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2176382C1 true RU2176382C1 (en) | 2001-11-27 |
| RU2000117976A RU2000117976A (en) | 2002-07-27 |
Family
ID=20237485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000117976A RU2176382C1 (en) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | Radar pulse recirculation level indicator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2176382C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7486226B2 (en) | 2006-09-07 | 2009-02-03 | Rosemount Tank Radar Ab | Device and a method for accurate radar level gauging |
| RU2663279C1 (en) * | 2013-11-12 | 2018-08-03 | Роузмаунт Танк Радар Аб | Radar level gauge system and reflector arrangement |
-
2000
- 2000-07-05 RU RU2000117976A patent/RU2176382C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7486226B2 (en) | 2006-09-07 | 2009-02-03 | Rosemount Tank Radar Ab | Device and a method for accurate radar level gauging |
| RU2663279C1 (en) * | 2013-11-12 | 2018-08-03 | Роузмаунт Танк Радар Аб | Radar level gauge system and reflector arrangement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2640427C (en) | Radar liquid level detection using stepped frequency pulses | |
| EP1770409B1 (en) | Time-of-flight-ranging system and method for calibrating such a system | |
| US8044844B2 (en) | Pulsed radar level gauge system and method for energy efficient filling level determination | |
| EP2748566B1 (en) | Radar level gauging with detection of moving surface | |
| US9488717B1 (en) | Micro-radar, micro-radar sensor nodes, networks and systems | |
| CN103017866B (en) | Using the multifrequency pulse ripple radar levelmeter amount apart from approximation | |
| US9024806B2 (en) | Radar level gauge with MCU timing circuit | |
| US9612147B2 (en) | Radar level gauge system with multiple receiver branches | |
| JP3148737B2 (en) | Method of measuring filling level of filling in container by radar | |
| US20070103333A1 (en) | Method for determining fill level on the basis of travel time of a high-frequency measuring signal | |
| US6644114B1 (en) | Direct PWM reflectometer | |
| US4245221A (en) | FM-CW Radar ranging system with automatic calibration | |
| JPH06507028A (en) | Programmable fiber optic delay line and radar target simulation system including it | |
| CN105987739B (en) | Radar level gauge amount | |
| US4590477A (en) | Automatic calibration system for distance measurement receivers | |
| CA2425250A1 (en) | Time-base generator with self-compensating control loop | |
| US4153366A (en) | Rangefinding system | |
| RU2014109546A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE TANK FILLING LEVEL | |
| US6679115B2 (en) | Apparatus for determining the filling level of a product in a container | |
| US9031811B2 (en) | System and method for pulse-echo ranging | |
| CN108431557B (en) | Method for determining the fill level of a filling material in a container | |
| US3544996A (en) | Radar system incorporating calibration means | |
| US20130057425A1 (en) | Pulsed level gauge system with controllable delay path through selected number of delay cells | |
| RU2176382C1 (en) | Radar pulse recirculation level indicator | |
| US6930632B2 (en) | Method and device for determining the level of a filling in a container |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090706 |