CN104280095B - 雷达料位计和测试雷达料位计的方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雷达料位计和测试雷达料位计的方法以及系统，该雷达料位计包括设置在罐中的已知基准反射器料位处的基准反射器。该雷达料位计在填充料位测量状态与验证测试状态之间可控。在验证测试状态下，雷达料位计被配置成基于由电磁发射信号在基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定第一验证料位；基于由电磁发射信号在产品的表面处的反射而产生的表面回波来确定第二验证料位；提供第一验证料位和第二验证料位以使得能够至少基于第一验证料位、已知基准反射器料位以及第二验证料位来确定验证测试结果。

Description

雷达料位计和测试雷达料位计的方法以及系统

技术领域

本发明涉及一种雷达料位计、用于雷达料位计的验证测试的方法以及包括这种雷达料位计的料位测量系统。

背景技术

雷达料位计广泛用于测量容纳在罐中的产品的填充料位。雷达料位计量一般借助于非接触式测量或通常被称为导波雷达（GWR）的接触式测量来执行，其中，在非接触式测量中，向罐中所容纳的产品辐射所发射的电磁信号，在接触式测量中，通过用作波导的探针将所发射的电磁信号导向产品并导入产品中。

发射的电磁信号在产品的表面处被反射，并且反射信号被雷达料位计中所包括的接收器或收发器接收。基于发射信号和反射信号，可以确定距产品表面的距离。

更具体地，通常基于电磁信号的发射与该电磁信号在罐中的空气与罐中所容纳的产品之间的界面处的反射的接收之间的时间来确定距产品表面的距离。为了确定产品的实际填充料位，基于上述时间和电磁信号沿探针的传播速度来确定从基准位置到该表面的距离。

雷达料位计通常被分类为脉冲式系统或FMCW系统。在脉冲式系统中，向产品的表面发射脉冲，基于到达该表面并返回雷达料位计的脉冲的飞行时间来确定距该表面的距离。在FMCW系统中，向该表面发射具有变化频率的信号，基于发射的信号与同时接收到的信号之间的频率（和/或相位）差确定该距离。还存在所谓的脉冲式FMCW系统。

在一些情况下，雷达料位计用于雷达料位计的故障会导致危险情形的应用。

例如，具有防溢出功能的雷达料位计必须非常可靠。

采取各种措施以确保雷达料位计尤其是具有防溢出功能的雷达料位计的可靠性，从而降低危险情形如溢出的风险。例如，可以设计雷达料位计和其他重要装置以实现由国际标准IEC/EN61508定义的特定安全完整性等级（SIL）。根据该标准，安全相关系统可以实现针对从SIL1到SIL4的不同安全完整性等级的需要，其中，SIL4表示最高安全完整性等级，SIL1表示最低安全完整性等级。

系统的SIL分级与要求失效概率有关，该要求失效概率又是故障率和验证测试之间的时间的函数。为了保持特定SIL分级，有必要以根据该SIL分级指定的定期间隔执行验证测试。例如，需要每年执行验证测试。

验证测试通常由SIL分级系统的制造商指定，并且适当执行验证测试是系统的用户的责任。

对于具有防溢出能力的雷达料位计，许多制造商指定在验证测试中应当包括所谓的两点验证检查。在两点验证检查中，执行并验证两个不同填充料位的测量。理想地，这两个不同的填充料位应当相距较远，即，一个料位靠近罐的底部，一个料位靠近罐的顶部。

该过程会花费很多时间并需要人员参与泵送和测量。此外，故意将罐中的产品的料位升高至高料位可能实际上使潜在的危险溢出状况的风险增加。

发明内容

鉴于现有技术的上述及其他缺点，本发明的总体目的是提供改进的雷达料位计和用于包括雷达料位计的填充料位测量系统的验证测试的方法。

因此，根据本发明的第一方面，提供一种用于对确定罐中的产品的填充料位的填充料位测量系统进行验证测试的方法，该填充料位测量系统包括：雷达料位计，其具有设置在产品的表面以上的已知基准反射器料位处的基准反射器；以及主机系统，其接收来自雷达料位计的测量信号；其中，该方法包括以下步骤：由雷达料位计向罐中的产品的表面发射多个电磁发射信号；由雷达料位计接收多个电磁反射信号，每个电磁反射信号包括由电磁发射信号中的相应电磁发射信号在其遇到的阻抗不连续处的反射而产生的多个回波；基于由电磁发射信号之一在基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波确定第一验证料位；基于由电磁发射信号之一在产品的表面处的反射而产生的表面回波确定第二验证料位；以及至少基于第一验证料位、已知基准反射器料位以及第二验证料位来确定验证测试结果。

该罐可以是任何能够容纳产品的容器或器皿，并且可以是金属的，或者部分地或全部为非金属的，其可以是开放的、半开放的或封闭的。

第一验证料位可以有利地基于由若干电磁发射信号在基准反射器处的反射而产生的若干基准反射器回波来确定。这可以提高第一验证料位的确定的准确度。类似地，第二验证料位可以有利地基于由若干电磁发射信号在产品的表面处的反射而产生的若干表面回波来确定。

已知基准反射器料位可以有利地通过与雷达料位计的安装一起执行的一次或若干次料位测量来确定。或者，已知基准反射器料位可以通过与雷达料位的安装一起物理测量基准反射器的位置来确定（或者如果基准反射器的安装较晚发生，则与基准反射器的安装一起进行）。

已知基准反射器料位可以例如存储在雷达料位计中和/或保存在参考文档中。

另外，可以基于同一测量来确定第一验证料位和第二验证料位。或者，可以基于不同的测量来确定第一验证料位和第二验证料位。

本发明基于如下实现：可以通过将设置在产品表面以上的已知位置处的基准反射器用于验证测量之一，来执行包括两点验证检查的验证测试，而不需要改变填充料位。

因此，可以验证雷达料位计进行准确测量的能力，并且可以确定雷达料位计识别和测量产品的表面的能力。另外，由于填充料位不需要为了待执行的两点验证检查而改变，这可以以相对短的时间段并且以最少的操作者参与来实现。

确定第二验证料位的步骤可以有利地包括以下步骤：识别基准反射器回波；确定将基准反射器回波排除在外的一组表面回波候选；将该组表面回波候选中的一个表面回波候选指定为表面回波。

在各种实施方式中，根据本发明的方法还可以包括以下步骤：在不使用雷达料位计的情况下确定填充料位。在这种实施方式中，验证测试结果还可以基于填充料位。

填充料位可以通过使用另外的填充料位确定方法、使用另外的雷达料位计或使用另外的测量通道来确定，其中该另外的测量通道与待经历两点验证检查的雷达料位计共用传播装置（辐射天线或探针）。后一种配置可以被称为2合1配置。

另外的填充料位确定方法可以例如为通过所谓的手检（hand dipping）的人工测量，或者可以基于来自其它传感器如流传感器、压力传感器、超声波料位传感器等的输入来确定填充料位。

可以有利地基于第一料位与已知基准反射器料位之间的第一差以及第二验证料位与填充料位之间的第二差来确定验证测试结果。

成功的验证测试结果的标准可以取决于各种因素，例如基准值——即已知基准反射器料位和填充料位——的准确度。

根据一个实施方式，如果第一差与第一验证料位之间的比值小于第一阈值并且第二差与第二验证料位之间的比值小于第二阈值，则验证测试结果可以被确定为肯定性的（positive），其中，第一阈值基本上小于第二阈值。

因为可以以高准确度确定已知基准反射器料位，可以要求第一验证料位接近已知基准反射器料位。取决于用于确定用作与第二验证料位比较的基准的填充料位的方法或设备，测量的准确度可能相当低。

通过以这种方式适应不同验证料位的需要，提供高质量的两点验证检查，其中，设置苛刻要求以便不发生由于基准测量的不准确而导致的否定性的（negative）的验证测试结果。

在上下文中，“肯定性的”验证测试结果应当被理解为指装置通过了该验证测试。

例如，第一阈值可以小于第二阈值的一半。

根据各种实施方式，基准反射器可以设置在处于或高于罐的高料位警报界限处，该方法还可以包括以下步骤：基于由电磁发射信号之一在基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定验证测试填充料位；以及向主机系统提供指示验证测试填充料位的信号。

除了测试雷达料位计的性能之外，重要的是定期测试填充料位测量系统的其它部件，例如主机系统或紧急关闭系统的安全相关部件。

测试高料位警报（和/或超高料位警报）尤其重要，其应当确保如果罐中的产品的料位升高至罐的高料位警报界限以上，则提供警告或警报。

测试溢出检测（或高料位警报）系统的所有部件——从罐处的传感器到在远程位置如控制室中的警告/警报装置——的一种方式为：故意将罐中的产品的料位升高至高料位警报界限以上的料位。这显然不是期望的，因为这中断了罐的工作，花费时间，并且伴随有由于人为失误导致溢出的风险以及将人和环境暴露给产品蒸气的风险。

通过本发明的实施方式，可以实现溢出检测系统的所有部件的可靠检查而不需要升高罐中的产品的料位。替代地，雷达料位计被从料位测量状态控制到高料位警报测试状态。在高料位警报测试状态下，雷达料位计识别基准反射器回波，将基准反射器回波指定为表面回波并且向主机系统提供指示与基准反射器的料位对应的填充料位的信号。然后可以监视主机系统对表示处于或高于高料位警报界限处的填充料位的信号的反应。该结果与填充料位实际升高情况下的结果相同。

在执行测试之后，可以将雷达料位计控制回料位测量状态，在该料位测量状态下，从被考虑用于确定填充料位的一组表面回波候选中排除掉基准反射器回波。

应当注意，可以在不同于上面进一步描述的两点验证检查过程的时间点执行验证测试过程的该部分（高料位警报测试）。

根据本发明的第二方面，提供用于确定罐中的产品的填充料位的雷达料位计，该雷达料位计包括：收发器，用于生成、发射和接收电磁信号；基准反射器，其被设置在产品的表面以上的已知基准反射器料位处；传播装置，其连接至收发器并被设置成：向罐中的产品传播来自收发器的多个电磁发射信号，并使多个电磁反射信号返回收发器，每个电磁反射信号包括由电磁发射信号中的相应电磁发射信号在其遇到的阻抗不连续处的反射而产生的多个回波；以及处理电路，用于根据由电磁发射信号之一在产品的表面处的反射而产生的表面回波来确定填充料位，其中，雷达料位计在填充料位测量状态与验证测试状态之间可控，并且其中，在验证测试状态下，处理电路被配置成：基于由电磁发射信号之一在基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定第一验证料位；基于由电磁发射信号之一在产品表面处的反射而产生的表面回波来确定第二填充料位；以及提供第一验证料位和第二验证料位以使得能够至少基于第一验证料位、已知基准反射器料位和第二验证料位来确定验证测试结果。

“收发器”可以是能够发射和接收电磁信号的一个功能单元，或者可以是包括单独的发射器单元和接收器单元的系统。

处理电路可以被设置作为单独的装置或作为单个装置，以及可以通过硬件、软件或其组合来实现。

为了提供具有最小人工干预的可靠验证测试，基准反射器可以有利地在填充料位测量状态下和验证测试状态下被基本上相同地设置和配置。

在根据本发明的雷达料位计的各个实施方式中，基准反射器可以有利地附接至传播装置。通过该配置，可以提供合适的基准反射器回波而不需要穿过罐顶的附加通孔等。

在传播装置为辐射天线例如喇叭形天线或抛物面天线的实施方式中，基准反射器可以有利地被设置为悬挂在分别附接至喇叭形或抛物面反射器的边缘的线上的重物。

在使用所谓的静止管的实施方式中，基准反射器可以例如被设置为设置在静止管内部的针或其它导电结构。

在使用传输线探针作为传播装置的GWR系统中，基准反射器可以被设置为夹持在传输线探针周围的导电结构。这对于使用单引线探针（有时被称为高保（Goubau）线）的GWR系统尤其方便。

在包括传输线探针形式的传播装置的GWR系统中，基准反射器可以有利地包括：第一部件和第二部件，被设置成基本上一起围绕传输线探针；以及至少一个可松开紧固件，被设置成连接第一部件与第二部件使得传输线探针被夹持在第一部件与第二部件之间。

基准反射器可以有利地包括位于传输线探针的第一侧的第一可松开紧固件和位于传输线探针的与第一侧相反的第二侧的第二可松开紧固件，第二可松开紧固件沿与传输线探针的纵向延伸平行的方向相对于第一可松开紧固件偏移。第一可松开紧固件和第二可松开紧固件可以有利地为螺钉，其可以在其头部以下各自具有部分无螺纹的杆部。

另外，根据本发明的各个实施方式的雷达料位计可以有利地被包括在填充料位测量系统中，该填充料位测量系统还包括接收来自雷达料位计的测量信号的主机系统。

针对雷达料位计系统的模拟输出接口，填充料位可以作为4mA至20mA之间的电流进行传送。高料位警报界限可以对应于该范围内的电流。或者，高料位警报界限可以设置在雷达料位计处，雷达料位计因此可以被配置成以警报电流例如21.75mA（4mA至20mA范围之外的电流）来通知溢出状况。

在许多领域的应用中，提供数字通信链接。这将提供传送呈现的工作条件的若干指示的可能性。例如，警报和所确定的填充料位可以彼此独立地传送。

根据各个实施方式，填充料位测量还可以包括被设置成测量罐中的产品的填充料位的附加填充料位测量装置。

本发明的第二方面的实施方式以及通过本发明的第二方面获得的效果与上述本发明的第一方面大体上相似。

总之，本发明提供了包括设置在罐中的已知基准反射器料位处的基准反射器的雷达料位计。雷达料位计在填充料位测量状态与验证测试状态之间可控。在验证测试状态下，雷达料位计被配置成基于由电磁发射信号在基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定第一验证料位；基于由电磁发射信号在产品的表面处的反射而产生的表面回波来确定第二验证料位；以及提供第一验证料位和第二验证料位以使得能够至少基于第一验证料位、已知基准反射器料位和第二验证料位来确定验证测试结果。

在创新性方法中，以下特征可以被单独包括或以组合的形式被包括以实现进一步的优点：确定所述第二验证料位的所述步骤还包括将所述基准反射器永久地设置在基准反射器位置的步骤；仅当所述第一验证料位与所述已知基准反射器料位之间的差小于第一阈值时，所述测试结果被确定为肯定性的；仅当所述第二验证料位满足基于先前表面回波测量的预定的料位标准时，所述测试结果被确定为肯定性的；在所述雷达料位计的外部确定所述测试结果。

在创新性方法中，以下特征可以单独被包括或以组合的形式被包括以实现进一步的优点：通过选自以下的手段来确定罐中的产品的填充料位的进一步的方法步骤：功能上独立于所述雷达料位计的第二雷达料位计、超声波料位计、浮子式料位计、基于所述产品的流的料位测量、基于所述产品的压力的料位测量、基于所述产品的电容的料位测量、人工料位测量过程如手检，其中，所述测试结果还基于所述第二验证料位与所述填充料位之间的关系。

在创新性方法中，以下特征可以被单独包括或以组合的形式被包括以实现进一步的优点：仅当所述第一差小于第一阈值并且所述第二差小于第二阈值时，所述测试结果被确定为肯定性的；仅当所述第一差与所述第一验证料位之间的比值小于第三阈值并且所述第二差与所述第二验证料位之间的比值小于第四阈值时，所述测试结果被确定为肯定性的；仅当所述基准反射器回波的幅度处于预定的第一幅度范围内时，所述测试结果被确定为肯定性的；仅当所述表面回波的幅度大于所述基准反射器回波的幅度时，所述测试结果被确定为肯定性的。

在创新性方法中，以下特征可以被单独包括或以组合的形式被包括以实现进一步的优点：所述雷达料位计还能够被控制以在填充料位测量状态或系统验证测试状态下工作；所述方法还包括以下步骤：在所述雷达料位计中基于所述表面回波确定所述产品的填充料位；从所述雷达料位计向所述主机系统提供指示所述填充料位的信号；作为至所述雷达料位计的输入接收系统验证测试启动命令；响应于所述系统验证测试启动命令控制所述雷达料位计进入所述验证测试状态；以及在向所述主机系统提供了指示所述验证测试填充料位的信号之后，控制所述雷达料位计退出所述系统验证测试状态。

在创新性方法中，以下特征可以被单独包括或以组合的形式被包括以实现进一步的优点：经由所述主机系统或经由位于所述雷达料位计上的操作者输入装置来发出所述系统验证测试命令的进一步的方法步骤。

在创新性雷达料位计中，以下特征可以被单独包括或以组合的形式被包括以实现进一步的优点：所述辐射天线选自抛物面天线、喇叭形天线和静止管馈线天线，其中，所述辐射天线具有用于安装基准反射器组件的基准反射器附件，所述基准反射器组件包括伸长且横向柔性的悬置构件，该悬置构件在上端耦接至所述基准反射器附件，并且在下端耦接至具有滴落（drip-off）特性的反射器表面和用于定向所述反射器表面的重物，其中，所述辐射天线与所述基准反射器表面之间的距离可调。

附图说明

现在将参照示出了本发明的当前优选实施方式的附图来详细地描述本发明的这些方面以及其它方面，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的第一实施方式的填充料位测量系统，包括雷达料位计和主机系统；

图2是图1中的雷达料位计中包括的基准反射器的分解立体图；

图3示意性地示出了根据本发明的第二实施方式的填充料位测量系统，包括雷达料位计和主机系统；

图4是示出根据本发明的方法的示例实施方式的流程图；以及

图5a至图5e是示出了图4的流程图中的相应步骤的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的第一实施方式的料位测量系统1。图1中的料位测量装置1包括GWR（导波雷达）型的雷达料位计2和被示为控制室的主机系统10。

雷达料位计2被安装以测量容纳在罐4中的产品3的填充料位。雷达料位计2包括测量单元6和传播装置，该传播装置具有从测量单元6向产品3延伸并进入到产品3中的传输线探针7的形式。在图1的示例实施方式中，传输线探针7为单引线探针，其具有附接在其端部处的重物8以保持线探针直且竖直。雷达料位计2还包括附接至传输线探针7并处于基准反射器料位L_RR处的基准反射器9。

测量单元6包括（图1中未示出）收发器、处理电路以及通信接口。

收发器被配置成生成、发射和接收电磁信号，处理电路连接至收发器并被配置成基于作为发射信号在产品3的表面11处的反射的接收电磁信号的飞行时间来确定产品3的填充料位L_S，通信接口连接至处理电路并被配置使得能够与主机系统10进行通信。在图1的示例实施方式中，雷达料位计2与主机系统10之间的通信被表示为无线通信。或者，通信可以例如发生在基于模拟线和/或数字线的通信通道上。例如，通信通道可以为双线4-20mA环路，可以通过在双线4-20mA环路上提供对应于填充料位的特定电流来传送该填充料位。还可以使用HART协议在这样的4-20mA环路上发送数字数据。

当雷达料位计2工作时，其向产品3的表面11发射电磁发射信号S_T。由传输线探针7导引电磁发射信号S_T，当发射信号S_T遇到阻抗转变时，发射信号的功率的一部分被反射回雷达料位计2的测量单元6，作为具有与从测量单元6到阻抗转变处（再返回测量单元6）的距离相对应的飞行时间的回波。

可以（与发射信号S_T一起）使用来自电磁信号S_T遇到的不同的阻抗转变处的回波以形成回波曲线13。图1中的回波曲线13从上到下包括：与收发器与传输线探针之间的连接处的阻抗转变对应的基准回波15、由基准反射器9处的反射产生的基准反射器回波16、由产品3的表面11处的反射产生的表面回波17以及由传输线探针7的端部处的反射产生的探针端部回波18。

通过识别和分析回波曲线13中的不同回波，例如可以确定基准反射器料位L_RR和填充料位L_S。

如以下将更加详细描述的，图1中的雷达料位计6被配置使得填充料位测量系统1的操作者能够执行雷达料位计6本身的可靠验证测试以及填充料位测量系统1整体的可靠验证测试。

现在将参照图2描述图1中的基准反射器9的示例配置。

由图2可见，基准反射器9包括第一部件20a和第二部件20b。如图2中示意性示出的，第一部件20a和第二部件20b各自具有用于容纳线探针7的基本上半圆柱形的槽21a和21b。槽21a和21b的尺寸被设置为具有以下深度：当第一部件20a与第二部件20b被通过可松开紧固件的作用拉在一起时，线探针7被夹持在第一部件20a与第二部件20b之间，此处可松开紧固件为螺钉22a和22b。如图2所述，基准反射器9被配置成使得螺钉22a和22b设置在线探针7的相对两侧并且沿线探针7的纵向延伸相对彼此偏移。另外，螺钉具有部分无螺纹的杆部，使得第一部件20a与第二部件20b通过螺钉充分紧地拉在一起。

现在将参照图3描述根据本发明的填充料位测量系统1的第二实施方式。图3所示的填充料位测量系统1的实施方式与参照图1描述的实施方式的不同之处在于：图3中的雷达料位计30为被设置成测量存储罐31（而不是图1中示意性示出的“处理罐”）中的产品3的填充料位的自由辐射雷达料位计30。

雷达料位计30包括测量单元6、抛物面天线32形式的传播装置以及包括反射面的基准反射器33。基准反射器33还包括悬挂在附接至抛物面天线32的边缘的柔性线34上的金属重物。该重物的功能是实现反射面的合适定向，优选地总体上垂直于天线32的中央纵向轴。相似的反射器布置、结构和功能适用于与喇叭形天线、静止管（still pipe）馈线和其它天线相组合。

由图3可见，罐31装备有可以用于确定填充料位L_S的附加雷达料位计50。如果雷达料位计30包括两个独立的测量通道则可以使用所谓的2合1解决方案，有效地使得两个雷达料位计共用同一天线。

此外，罐31包括使得能够进入罐31内部的检查舱口51，其用于使得能够进行例如用于人工确定填充料位L_S的手检。

现在将参照图4中的流程图和图5a至图5e中的图示来描述根据本发明的方法的示例性实施方式。

在第一步骤100中，雷达料位计30基于由电磁发射信号S_T在基准反射器33处的反射而产生的基准发射器回波40来确定第一验证料位。

在下一步骤101中，将在步骤100中确定的第一验证料位与使用雷达料位计30先前确定的已知基准反射器料位L_RR进行比较。在将基准反射器33添加至现有的雷达料位计30的情况下，可以有利地在安装雷达料位计30时或安装基准反射器33时确定已知基准反射器料位L_RR。

可以通过人工测量例如使用卷尺等验证由雷达料位计30确定的已知基准反射器料位L_RR。

在随后的步骤102中，由雷达料位计30基于由电磁发射信号S_T在产品的表面11处的反射而产生的表面回波41来确定第二验证料位。

之后，在步骤103中，在不需要使用正在经历验证测试的雷达料位计30的情况下确定填充料位L_S。取决于罐31的配置，存在不同方式来确定填充料位L_S。

图5d中的示例性罐31装备有可以用于确定填充料位L_S的附加雷达料位计50。如果雷达料位计30包括两个独立的测量通道，则也可以使用所谓的2合1解决方案，有效地使得两个雷达料位计共用同一天线。

也可以例如通过经由检查舱口51或其它部件进入罐31内部进行手检来人工确定填充料位L_S。

将在不使用被测试的雷达料位计30的情况下确定的填充料位L_S与第二验证料位进行比较。

在步骤104中，确定在步骤100至步骤103执行的两点验证检查的结果是否为肯定性的。该确定可以通过如下方式执行：关于阈值估计在步骤100和步骤102中确定的验证料位与相应基准料位（分别为已知基准反射器料位L_RR和填充料位L_S）之间的差，其中该阈值考虑到相应基准料位的确定的准确度。例如，尤其当使用手检确定填充料位L_S的情况下，对第一验证料位（基于基准反射器回波40）的要求比对第二验证料位的要求更严格。

如果两点验证测试被确定为否定性的，这应当受到注意，并且应当进一步调查导致否定性的结果的原因。可能的原因例如可以包括测试过程期间发生的错误、系统中的不正确设置以及装备故障。

如果两点验证测试被确定为肯定性的，则该方法可以进行至步骤105，在步骤105中执行溢出检测系统的进一步验证测试。

在正常工作中，雷达料位计30保持跟踪基准反射器回波40并从一组表面回波候选中排除掉该回波，其中表面回波41是基于一组选择标准来从该组表面回波候选中选出的。然而，在步骤105中所执行的过程中，在接收到执行溢出检测验证测试的命令之后，雷达料位计30被控制以替代地输出基准反射器料位L_RR作为验证测试填充料位。

在使用4-20mA环路用于从雷达料位计30向主机系统10提供测量值的填充料位测量系统中，填充料位可以作为4mA至20mA之间的电流被传送。因为在图5a至图5e的实施方式中基准反射器料位L_RR处于或高于高料位警报界限，基准反射器料位L_RR在填充料位范围之外。取决于雷达料位计30的设置，从而验证测试填充料位可以由正常操作电流范围之外的警报电流如21.75mA表示。

许多填充料位测量系统具有数字通信能力以代替上述模拟通信或作为上述模拟通信的补充。在这种填充料位测量系统中，验证测试填充料位可以作为表示填充料位和/或使用警报指示的数字信号来报告。

不管由雷达料位计30提供哪种信号，该信号可以由主机系统10接收并在该端进行处理。因为在这种情况下由雷达料位计30报告的验证测试填充料位在针对填充料位测量系统设置的高料位警报界限处或之上，所以主机系统10将向操作者提供警告或警报，如图5e示意性地表示的屏上的警告图像55。

应当指出，步骤105可以紧接在先前的步骤之后发生，或者在更晚的时间点发生。

在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，不定冠词“a”和“an”不排除复数的情况。在彼此不同的从属权利要求中记述了特定措施的这一事实并不表示这些措施的组合不可以被有利地使用。

Claims (35)

1.一种用于测试布置在容纳产品的罐处的雷达料位计的方法，所述雷达料位计包括基准反射器，所述基准反射器布置在已知基准反射器料位处，其中，所述方法包括以下步骤：

向所述罐中的所述产品的表面发射多个电磁发射信号；

接收多个电磁反射信号，每个电磁反射信号包括由所述电磁发射信号中的相应电磁发射信号在其遇到的阻抗不连续处的反射而产生的若干回波；

基于由所述电磁发射信号之一在所述基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定第一验证料位；

基于由所述电磁发射信号之一在所述产品的所述表面处的反射而产生的表面回波来确定第二验证料位；

通过选自包括以下的集合的手段确定所述罐中的所述产品的填充料位：功能上独立于所述雷达料位计的第二雷达料位计、超声波料位计、浮子式料位计、基于所述产品的流的料位测量、基于所述产品的压力的料位测量、基于所述产品的电容的料位测量以及人工料位测量过程，以及

基于所述第一验证料位与所述已知基准反射器料位之间的关系以及所述第二验证料位与所述填充料位之间的关系，来确定测试结果，

其中，所述测试结果仅在以下情况下被确定为肯定性的：

所述第一验证料位与所述已知基准反射器料位之间的第一差小于第一阈值并且所述第二验证料位与所述填充料位之间的第二差小于第二阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一验证料位的所述步骤包括以下步骤：

识别所述基准反射器回波；以及

暂时指定所述基准反射器回波作为所述表面回波。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述第二验证料位的所述步骤还包括以下步骤：

识别所述基准反射器回波；

确定将所述基准反射器回波排除在外的一组表面回波候选；以及

将所述一组表面回波候选中的一个表面回波候选指定为所述表面回波。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述第二验证料位的所述步骤还包括以下步骤：

将所述基准反射器永久地设置在基准反射器位置处。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试结果是在所述雷达料位计的外部确定的。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述测试结果仅在以下情况下被确定为肯定性的：

所述第一差与所述第一验证料位之间的比值小于第三阈值；并且

所述第二差与所述第二验证料位之间的比值小于第四阈值。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一阈值小于所述第二阈值的一半。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

当所述罐被所述产品填充到所述基准反射器料位以上的第一料位时：

使用所述雷达料位计确定第一填充料位；

在不使用所述雷达料位计的情况下确定第一基准填充料位；当所述罐被所述产品填充到所述基准反射器料位以下的第二料位时：

使用所述雷达料位计确定第二填充料位；

在不使用所述雷达料位计的情况下确定第二基准填充料位；以及

基于所述第一填充料位与所述第一基准填充料位之间的关系以及所述第二填充料位与所述第二基准填充料位之间的关系来确定测试结果。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

确定所述基准反射器回波的幅度；以及

确定所述表面回波的幅度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述测试结果仅在以下情况下被确定为肯定性的：

所述基准反射器回波的所述幅度在预定的第一幅度范围内。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述测试结果仅在以下情况下被确定为肯定性的：

所述表面回波的所述幅度大于所述基准反射器回波的所述幅度。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，基于同一电磁发射信号的反射来确定所述第一验证料位和所述第二验证料位。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，基于不同电磁发射信号的反射来确定所述第一验证料位和所述第二验证料位。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，在包括于所述雷达料位计中的存储器中存储所述已知基准反射器料位。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基准反射器设置在所述罐的高料位警报界限处或之上，并且所述方法还包括以下步骤：

基于由所述电磁发射信号之一在所述基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定验证测试填充料位；以及

向所述雷达料位计外部的主机系统提供指示所述验证测试填充料位的信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述雷达料位计还能够被控制以在填充料位测量状态或系统验证测试状态下工作，所述方法还包括以下步骤：

在所述雷达料位计中基于所述表面回波确定所述产品的填充料位；

从所述雷达料位计向所述主机系统提供指示所述填充料位的信号；

接收系统验证测试启动命令作为所述雷达料位计的输入；

响应于所述系统验证测试启动命令，控制所述雷达料位计进入所述系统验证测试状态；以及

在向所述主机系统提供了指示所述验证测试填充料位的所述信号之后，控制所述雷达料位计退出所述系统验证测试状态。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括以下步骤：

经由所述主机系统或经由位于所述雷达料位计处的操作者输入装置，发出所述系统验证测试启动命令。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述填充料位测量状态下确定所述填充料位的所述步骤包括以下步骤：

从所述若干回波中排除掉所述基准反射器回波；以及

在所述若干回波的剩余的回波中识别所述表面回波。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，确定所述验证测试填充料位的所述步骤还包括以下步骤：

识别所述基准反射器回波；以及

暂时将所述基准反射器回波指定为所述表面回波。

21.根据权利要求17所述的方法，还包括以下步骤：

在进入所述系统验证测试状态预定时间后，控制所述雷达料位计退出所述系统验证测试状态。

22.根据权利要求17所述的方法，还包括以下步骤：

当所述雷达料位计处于所述系统验证测试状态时确定所述填充料位；以及

如果所述填充料位与所述高料位警报界限之间的差小于阈值，则控制所述雷达料位计返回所述填充料位测量状态。

23.根据权利要求17所述的方法，其中，所述雷达料位计在预定时间段之后被控制返回所述填充料位测量状态。

24.一种填充料位测量系统，其包括主机系统和耦接至所述主机系统的雷达料位计，所述雷达料位计用于确定罐中的产品的填充料位，所述雷达料位计包括：

收发器，用于生成、发射和接收电磁信号；

基准反射器，其被设置在处于或高于所述罐的高料位警报界限处的已知基准反射器料位处；

传播装置，其连接至所述收发器，并被设置成：向所述罐中的所述产品传播来自所述收发器的多个电磁发射信号；以及使多个电磁反射信号返回至所述收发器，每个所述电磁反射信号包括由所述电磁发射信号中的相应电磁发射信号在其遇到的阻抗不连续处的反射而产生的若干回波；以及

处理电路，用于基于由所述电磁发射信号之一在所述产品的表面处的反射而产生的表面回波来确定所述填充料位；

其中，所述雷达料位计在填充料位测量状态与验证测试状态之间可控，并且

其中，在所述验证测试状态下，所述处理电路被配置成：

基于由所述电磁发射信号之一在所述基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定验证测试填充料位；以及

向所述主机系统提供指示所述验证测试填充料位的信号，

其中，在所述填充料位测量状态下，所述处理电路被配置成：

基于由所述电磁发射信号之一在所述产品的所述表面处的反射而产生的所述表面回波来确定所述产品的填充料位；

向所述主机系统提供指示所述填充料位的信号；

作为至所述雷达料位计的输入接收系统验证测试启动命令；

响应于所述系统验证测试启动命令控制所述雷达料位计进入所述验证测试状态；以及

在所述雷达料位计处于所述验证测试状态时确定所述验证测试填充料位，

其中，所述主机系统被配置成如果所述验证测试填充料位与所述高料位警报界限之间的差小于阈值，则控制所述雷达料位计返回所述填充料位测量状态。

25.根据权利要求24所述的填充料位测量系统，其中，所述基准反射器附接至所述传播装置。

26.根据权利要求24所述的填充料位测量系统，其中，所述传播装置为传输线探针。

27.根据权利要求26所述的填充料位测量系统，其中，所述基准反射器包括：

第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件被设置成一起围绕所述传输线探针；以及

至少一个可松开紧固件，被设置成以这样的方式把所述第一部件接合到所述第二部件：所述传输线探针被夹持在所述第一部件与所述第二部件之间。

28.根据权利要求27所述的填充料位测量系统，

其中，所述基准反射器包括位于所述传输线探针的第一侧的第一可松开紧固件和位于所述传输线探针的与所述第一侧相反的第二侧的第二可松开紧固件，

所述第二可松开紧固件沿与所述传输线探针的纵向延伸平行的方向相对于所述第一可松开紧固件偏移。

29.根据权利要求28所述的填充料位测量系统，

其中，所述第一可松开紧固件和所述第二可松开紧固件包括螺钉，当所述基准反射器被组装上时，所述螺钉的头朝向同一方向。

30.根据权利要求24所述的填充料位测量系统，其中，所述传播装置为辐射天线。

31.根据权利要求30所述的填充料位测量系统，其中，所述辐射天线选自包含抛物面天线、喇叭形天线和静止管馈线天线的集合，其中，所述辐射天线具有用于安装基准反射器组件的基准反射器附件，所述基准反射器组件包括伸长且横向柔性的悬置构件，该悬置构件在上端耦接至所述基准反射器附件，在下端耦接至具有滴落特性的反射器表面以及用于定向所述反射器表面的重物，其中，所述辐射天线与所述基准反射器表面之间的距离可调。

32.根据权利要求24所述的填充料位测量系统，还包括附加填充料位测量装置，被设置成测量所述罐中的产品的填充料位。

33.一种用于测试布置在容纳产品的罐处的雷达料位计的方法，所述雷达料位计包括基准反射器，所述基准反射器布置在已知基准反射器料位处，其中，所述方法包括以下步骤：

向所述罐中的所述产品的表面发射多个电磁发射信号；

接收多个电磁反射信号，每个电磁反射信号包括由所述电磁发射信号中的相应电磁发射信号在其遇到的阻抗不连续处的反射而产生的若干回波；

基于由所述电磁发射信号之一在所述基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定第一验证料位；

基于由所述电磁发射信号之一在所述产品的所述表面处的反射而产生的表面回波来确定第二验证料位；以及

基于所述第一验证料位与所述已知基准反射器料位之间的关系以及所述第二验证料位，来确定测试结果，

其中，所述方法还包括以下步骤：

通过选自包含以下的集合的手段确定所述罐中的所述产品的填充料位：功能上独立于所述雷达料位计的第二雷达料位计、超声波料位计、浮子式料位计、基于所述产品的流的料位测量、基于所述产品的压力的料位测量、基于所述产品的电容的料位测量以及人工料位测量过程；

其中，所述测试结果还基于所述第二验证料位与所述填充料位之间的关系，

其中，基于所述第一验证料位与所述已知基准反射器料位之间的第一差以及所述第二验证料位与所述填充料位之间的第二差来确定所述测试结果。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述人工料位测量过程包括手检。

35.一种用于测试布置在容纳产品的罐处的雷达料位计的方法，所述雷达料位计包括基准反射器，所述基准反射器布置在处于或高于所述罐的高料位警报界限处的已知基准反射器料位处，其中所述方法包括以下步骤：

向所述罐中的所述产品的表面发射多个电磁发射信号；

接收多个电磁反射信号，每个电磁反射信号包括由所述电磁发射信号中的相应电磁发射信号在其遇到的阻抗不连续处的反射而产生的若干回波；

基于由所述电磁发射信号之一在所述基准反射器处的反射而产生的基准反射器回波来确定验证测试填充料位；以及

向所述雷达料位计外部的主机系统提供指示所述验证测试填充料位的信号，

其中，所述雷达料位计还能够被控制以在填充料位测量状态或系统验证测试状态下工作，所述方法还包括以下步骤：

在所述雷达料位计中基于由所述电磁发射信号之一在所述产品的所述表面处的反射而产生的表面回波来确定所述产品的填充料位；

从所述雷达料位计向所述主机系统提供指示所述填充料位的信号；

接收系统验证测试启动命令作为所述雷达料位计的输入；

响应于所述系统验证测试启动命令，控制所述雷达料位计进入所述系统验证测试状态；以及

在向所述主机系统提供了指示所述验证测试填充料位的所述信号之后，控制所述雷达料位计退出所述系统验证测试状态，

其中，所述方法还包括以下步骤：

当所述雷达料位计处于所述系统验证测试状态时确定所述验证测试填充料位；以及

如果所述验证测试填充料位与所述高料位警报界限之间的差小于阈值，则控制所述雷达料位计返回所述填充料位测量状态。

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