CN105737943B - 具有减小的探针反射端的导波雷达物位计系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导波雷达物位计系统,包括:收发器,用于生成在具有中心频率的预定频率范围内的电磁发射信号;柔性单导体探针,所述柔性单导体探针具有连接至所述收发器的第一端,并且朝向物品延伸且进入到物品中至所述柔性单导体探针的第二端;以及探针准直部件,其附接至所述柔性单导体探针的第二端,用于保持柔性单导体探针从第一端至第二端基本上竖直地延伸。所述探针准直部件沿着比发射信号在中心频率处的波长的一半大的竖直距离呈现随着距柔性单导体探针的第一端的距离增加而增加的水平延伸。由此,改进了接近于罐底部处的填充物位的确定。
Description
技术领域
本发明涉及如下导波雷达物位计系统,该导波雷达物位计系统包括单导体探针以及用于保持柔性单导体探针基本上竖直地准直的探针准直部件。
背景技术
雷达物位计(RLG)系统广泛应用于确定罐中所容纳的物品的填充物位。通常借助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雷达物位计量,其中,在非接触式测量中,朝向罐中所容纳的物品辐射电磁信号,在接触式测量中,通过用作波导装置的传输线探针朝向物品引导电磁信号并将其导入物品中。探针通常被布置成从罐顶部朝向罐底部竖直延伸。在探针为柔性单导体探针的情况下,可以借助附接至柔性单导体探针的底端的配重将探针保持为基本上竖直。
电磁发射信号由收发器生成并通过探针朝向罐中物品的表面传播,并且由于发射信号在该表面处的反射而产生的电磁反射信号朝向收发器向回传播。
基于该发射信号和反射信号可以确定至物品表面的距离。
目前市场上的大部分雷达物位计系统或者是所谓的脉冲雷达物位计系统或者是基于发射扫频(调频)信号与该发射扫频信号在罐中所容纳的物品的表面处的反射之间的相位差的变化来确定距该表面的距离的系统,其中,所述脉冲雷达物位计系统基于发射脉冲与接收脉冲在表面处的反射之间的时间差来确定距物品表面的距离。后一类型的系统通常被称为FMCW(调频连续波)类型。通常用于GWR的脉冲系统使用以被称为TDR(时域反射技术)的方式处理的短DC脉冲(约1ns)序列。
在任何情况下,发射信号通常不仅在由罐空气与物品表面之间的界面构成的阻抗过渡处反射,而且在发射信号所遇到的若干其它阻抗过渡处反射。在GWR系统的情况下,一个这样的阻抗过渡通常发生在收发器与探针之间的连接处,并且另一这样的阻抗过渡发生在探针的底端处。探针的底端处的阻抗过渡可能使得难以精确地确定接近探针的底端处的填充物位。
发明内容
鉴于以上内容,本发明的总体目的是提供一种改进的导波雷达物位计系统,特别是用于在接近导波雷达物位计系统中所包括的探针的底端处的改进的填充物位确定的导波雷达物位计系统。
因而,根据本发明提供了一种导波雷达物位计系统,用于确定罐中所容纳的物品的填充物位,所述导波雷达物位计系统包括:收发器,用于生成、发射以及接收在具有中心频率的预定频率范围内的电磁信号;柔性单导体探针,所述柔性单导体探针具有连接至所述收发器的第一端,并且朝向所述物品延伸且进入所述物品中至所述柔性单导体探针的第二端,用于将来自所述收发器的电磁发射信号通过罐空气朝向所述物品的表面引导,以及朝向所述收发器返回由于所述发射信号在所述表面处的反射而产生的电磁表面反射信号;探针准直部件,其附接至所述柔性单导体探针的所述第二端,用于保持所述柔性单导体探针基本上竖直地从所述第一端延伸至所述第二端,所述探针准直部件沿着比所述中心频率处所述发射信号的波长的一半长的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增加而增加的水平延伸;以及处理电路,其连接至所述收发器,用于基于所述发射信号和所述表面反射信号来确定所述填充物位。
罐可以为能够容纳物品的任何容器或器皿。
“收发器”可以为能够发射和接收电磁信号的一个功能单元,或者可以为包括独立的发射器单元和接收器单元的系统。
柔性单导体探针可以包括线或线缆,并且可以基本上是易弯曲的。
本发明基于下述认识:可以使用如下导波雷达物位计系统来精确地测量填充物位的范围,该导波雷达物位计系统具有柔性单导体探针以及用于保持柔性单导体探针基本上笔直及竖直的探针准直部件;填充物位的范围可以通过如下方式增加:将探针准直部件成形为提供从探针的阻抗到探针准直部件的阻抗的逐渐阻抗过渡(在探针准直部件的成形部分之下,或者在成形部分的端部)。
此外,本发明人认识到这可以通过如下方式实现:构造导电的探针准直部件,使得探针准直部件沿着比发射信号的中心波长的一半长的竖直距离呈现随着距柔性探针的第一端的距离增加而增加的水平延伸。
这将提供在探针准直部件在物品的表面之上以及在探针准直部件浸没在介电常数约为2.25或更小的物品(例如石油)中时的平滑阻抗过渡。因此,与当前使用的探针准直部件(基本上圆柱形的配重)相比,在探针与探针准直部件之间的界面处的反射信号(回波)将被忽略,这继而意味着可以更精确地测量接近探针与探针准直部件之间的界面处的填充物位。
应当注意,上述竖直距离被指定为比在发射信号的中心频率处发射信号的波长的一半大。常用的TDR系统使用约为0.1~1GHz的频率范围,在该频率范围的中间处半个波长为30cm。在未来的GWR系统中可以使用略高的频率,将所述长度(中心波长的一半)减少至10~15cm,但是使用更高频率,沿GWR电线的损耗也将增加。
另一方面,现有的探针准直部件(基本上圆柱形的配重)有时沿约1cm的竖直距离呈现增加的水平延伸(截头圆锥形部分)。在现有的基本上圆柱形的配重的竖直包络表面与水平顶部表面之间的这样的倒角的目的主要是美观。这样的倒角对探针准直部件针对导波雷达物位计量可用的频率范围的电气性能实际上没有影响。
据本发明人所知,以前没有解决由于发射信号在探针与探针准直部件之间的界面处反射而产生的相对强的反射信号的问题,特别没有通过将探针准直部件配置成具有非常长(相对于现有的探针准直部件/配重)的包括增加的水平延伸的部分来解决该问题。
应当注意,探针准直部件未必关于竖直轴旋转对称(在将探针准直部件安装在罐中时)。例如,探针准直部件的横截面可以具有长轴和短轴。在实施方式中,探针准直部件甚至可以是基本上平坦的,例如由金属片制成。在这样的实施方式中,探针准直部件针对每个竖直位置呈现最大水平延伸,该最大水平延伸随着距柔性单导体探针的第一端的距离增加而增加。
为了提供期望的平滑阻抗过渡,在仍使得易于插入到大多数现有的通过罐顶的合适的开口同时,探针准直部件的水平延伸可以从与柔性单导体探针的直径基本上对应的第一水平延伸增加至小于或等于5cm的第二水平延伸。甚至更有利地,第二水平延伸可以小于比如3cm。
根据本发明的导波雷达物位计系统的各种实施方式,探针准直部件可以有利地具有比柔性单导体探针的总质量的一半大的质量。由此,柔性单导体探针可以被保持为伸展的(基本上直的)并且基本上竖直。甚至更有利地,从伸展和准直柔性单导体探针的角度来看,探针准直部件可以具有比柔性单导体探针的总质量大的质量。
此外,为了实现沿相对短的竖直距离的期望的平滑阻抗过渡,水平延伸可以有利地随着距柔性单导体探针的第一端的距离增加而指数级地增加。
根据各种实施方式,探针准直部件可以有利地包括基本上圆锥形的部分。对于探针准直部件的最大水平延伸与长度(竖直延伸)之间的期望关系,圆锥形的部分将提供每单位长度的最大质量。因此,具有基本上圆锥形的部分的探针准直部件的配置将能够以比探针准直部件的其他配置短的探针准直部件的总长度来提供平滑阻抗过渡与通过现有孔(相对小的直径/最大水平延伸)的易于插入的期望组合。
为了进一步优化探针准直部件在电气性能、易于插入、足够的质量与总长度之间的权衡,探针准直部件可以有利地包括在基本上圆锥形的部分之下的基本上圆柱形的部分。
更广泛地,探针准直部件可以有利地包括:第一部分,其沿着比中心频率处所述发射信号的波长的一半大的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增加而增加的水平延伸;以及第二部分,其比第一部分更远离柔性单导体探针的第一端,并且呈现基本上恒定的水平延伸。
在这些实施方式中,第一部分具有增加的水平延伸并且第二部分具有基本上恒定的水平延伸,这些实施方式是基于相对容易获得发射信号在第一部分与第二部分的界面处的足够小的反射的认识的。这些实施方式提供了在探针准直部件处大幅减少的反射与探针准直部件的长度(竖直延伸)之间有利的权衡,同时具有足够的质量保持柔性探针为笔直且竖直的并且使得能够插入通过罐顶的大多数现有的开口。
根据各种实施方式,探针准直部件可以包括容纳柔性单导体探针的一部分的竖直延伸的孔。
根据其它实施方式,探针准直部件可以包括:导电结构,所述导电结构具有相对于彼此形成角度的第一纵向延伸基本平坦部和第二纵向延伸基本平坦部;以及至少一个固定结构,所述至少一个固定结构将所述柔性单导体探针抵靠所述探针导电结构按压在所述角度内。
在这些实施方式中,探针准直部件可以基本上成形为具有增加的水平延伸的纵倾角。例如,可以切割平坦部以提供期望的增加的水平延伸。至少一个固定结构例如可以包括金属板和至少一个螺钉,该至少一个固定结构用于通过将至少一个螺钉拧到在纵倾角中形成的对应的螺孔中来将柔性单导体探针按压在金属板与纵倾角的内角之间。
根据另外的实施方式,探针准直部件可以包括多个柔性杆,每个柔性杆具有第一杆端和第二杆端,所述柔性杆中的每个柔性杆的第一杆端连接至所述柔性单导体探针,并且所述杆中的每个杆在所述探针准直部件的展开状态下沿偏离竖直方向的方向从所述第一杆端延伸以提供锥形探针准直部件,其中,所述杆中的至少一个杆能够暂时弯曲以将所述探针准直部件置于压缩状态,在所述压缩状态下,所述探针准直部件的最大水平延伸与所述展开状态下相比减小。
总之,本发明从而涉及一种导波雷达物位计系统,包括:收发器,用于生成在具有中心频率的预定频率范围内的电磁发射信号;柔性单导体探针,该柔性单导体探针具有连接至收发器的第一端,并且朝向物品延伸且进入物品中至柔性单导体探针的第二端;以及探针准直部件,该探针准直部件附接至柔性单导体探针的第二端,以保持柔性单导体探针从第一端至第二端基本上竖直地延伸。探针准直部件沿着比发射信号在中心频率处的波长的一半大的竖直距离呈现随着距柔性单导体探针的第一端的距离增加而增加的水平延伸。由此,改进了接近罐底部处的填充物位的确定。
附图说明
现在将参考示出本发明的示例性实施方式的附图来更详细地描述本发明的这些方面和其它方面,在附图中:
图1a示意性示出了包括根据本发明的实施方式的雷达物位计系统的示例性罐布置;
图1b为包括在图1a中的雷达物位计系统中的测量电子单元的示意性图示;
图2示意性示出了根据现有技术的探针准直部件;
图3示意性示出了使用具有图2中的探针准直部件的、图1a的雷达物位计系统所获得的示例性回波曲线图;
图4示意性示出了包括在根据本发明的第一实施方式的导波雷达物位计系统中的探针准直部件;
图5示意性示出了使用具有图4中的探针准直部件的、图1a的雷达物位计系统所获得的示例性回波曲线图;
图6示出了针对一些不同探针准直部件配置的、作为波数的函数的来自探针与探针准直部件之间的界面的反射;
图7示意性示出了探针准直部件的第一替代配置;
图8示意性示出了探针准直部件的第二替代配置;以及
图9a至图9b示意性示出了探针准直部件的第三替代配置。
具体实施方式
图1a示意性示出了包括罐布置17以及被示出为控制室的主机系统10的物位测量系统1。
罐布置17包括GWR(导波雷达)类型的雷达物位计2和具有管状安装结构13(常被称为“管嘴”)的罐4,其中,管状安装结构13从罐4的顶部基本上竖直地延伸。
雷达物位计2被安装用于测量罐4中所容纳的物品3的填充物位。雷达物位计2包括测量单元6以及单导体探针7形式的传播设备,单导体探针7从测量单元6通过管状安装结构13朝向物品3延伸并且进入物品3中。在图1a的示例性实施方式中,单导体探针7是具有第一端18和第二端19的线探针,第一端18连接至测量单元6,第二端19连接至具有配重8形式的探针准直部件以保持线笔直且竖直。探针准直部件8具有圆锥形的顶部和圆柱形的底部,其中该圆锥形的顶部具有与导波雷达物位计系统的发射信号的中心波长的至少一半对应的长度。以下将进一步描述探针准直部件8的各种配置。
通过对由探针7朝向物品3的表面11引导的发射信号ST和从表面11行进返回的反射信号SR进行分析,测量单元6可以确定参考位置(例如罐外部与罐内部之间的馈通装置)与物品3的表面11之间的距离,由此可以导出填充物位L。应当注意,尽管本文讨论了容纳单一物品3的罐4,然而还可以以类似的方式测量沿探针距任何物料界面的距离。
如图1b示意性所示的,测量单元6包括收发器(Tx/Rx)120、处理电路(μP)121、通信接口122以及用于与控制室10进行无线通信的通信天线123。
收发器被配置成生成、发射以及接收电磁信号;处理电路连接至收发器并且被配置成基于作为发射信号ST在物品3的表面11处的反射的所接收的电磁反射信号SR来确定物品3的填充物位L,以及通信接口连接至处理电路并且被配置成使得能够与主机系统10进行通信。在图1a的示例性实施方式中,雷达物位计2与主机系统10之间的通信被示为无线通信。可替代地,通信例如可以通过基于模拟和/或数字线的通信信道进行。例如,通信信道可以是双线制4-20mA回路并且可以通过在双线制4-20mA回路上提供与填充物位对应的特定电流来传送填充物位。也可以使用可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议(HART)通过这样的4-20mA回路来发送数字数据。此外,可以使用诸如Modbus或基金会现场总线的纯数字通信协议。
除了由发射信号在罐4中的物品3的表面11处反射而产生的上述表面反射信号之外,发射信号将在沿探针7遇到的其它阻抗过渡处被反射。对于对微波至少部分透明的物品(例如石油),发射信号ST的一部分将被引导通过物品3并且在物品3的表面11之下的一个或若干个阻抗间断面(阻抗级)处被反射。
对于罐中高处的填充物位,通常可以忽略来自容器中低处的阻抗间断面的回波信号,但是对于接近罐的底部处的填充物位,填充物位测量可能被这样的阻抗间断面干扰。
例如,本发明人注意到传统的探针准直部件(底部配重)可能限制精确地测量低部填充物位的可能性。现在将参照示出传统探针准直部件的示例的图2和示意性示出图2中的配置的示例性回波曲线的一部分的图3来对此进行描述。
图2示意性示出了附接至柔性单导体探针7的第二端19的传统底部配重21的示例。如图2示意性所示的,传统的底部配重21具有第一倒角部22a和第二倒角部22b,这主要出于美观原因以及便于加工底部配重21。倒角部22a、22b中的每一个的竖直延伸通常为大约1cm。底部配重21位于接近罐4的底部24处。
在图2中,物品3的表面11被示为接近于底部配重21。对于对微波相当透明的物品(例如石油),图3示意性示出了回波曲线的一部分。参照图3,回波曲线26包括:由于发射信号在物品3的表面11处的反射而产生的第一回波信号27;由于发射信号在探针7与底部配重21之间的界面处的阻抗间断面处的反射而产生的第二回波信号28;以及由于发射信号在底部配重21的底部表面30处的阻抗间断面处的反射而产生的第三回波信号29。
所有雷达物位计系统都具有有限的能力来将较接近的不同回波分开为彼此相距约20cm(某种程度上取决于雷达参数),因此图3中的回波簇示出降低的精确度。
从图3的回波曲线26显然可知,第一回波信号27和第二回波信号关于幅度可比较,并且可以容易地理解的是,很难或者可能甚至不可能精确地确定接近传统的底部配重21处的填充物位。
图4示意性示出了包括在根据本发明的实施方式的导波雷达物位计系统中的探针准直部件31的第一配置,并且图5示意性示出了针对图4中的配置的示例性回波曲线的一部分。
参照图4,探针准直部件31具有基本上圆锥形的上部33和基本上圆柱形的下部34。在上部33中,在发射信号ST的中心波长(在中心频率处的波长)的至少一半的竖直距离d1上探针准直部件31的水平延伸随着距探针7的第一端的距离增加而指数级地增加。对于传统TDR(时域反射技术)雷达物位计系统,竖直距离d1应当为至少约30cm,并且对于具有带宽为约1~2GHz的脉冲调制载波的导波雷达物位计系统或者具有相同带宽的FMCW型GWR,竖直距离d1应当为至少约10cm。
图4中的探针准直部件31的圆柱形的部分34的长度d2被选择成足以使探针7伸直并且保持探针7竖直地准直。对于线探针7的直径为6mm、长约10m以及探针准直部件31的上部33长约0.6m的示例性情况,圆柱形的部分34的长度约为0.5m可以给予探针准直部件31(由不锈钢制成)足以使线探针7伸直并且竖直准直的质量。
在探针准直部件31的足够长部33具有逐渐增加的水平延伸的情况下,可以去除或者至少大幅减少发射信号ST在探针7与探针准直部件31之间的界面处的反射。这示意性示出在图5中,图5示出了回波曲线36,回波曲线36包括由于发射信号在物品3的表面11处的反射而产生的第一回波信号37,以及由于发射信号在探针7与底部配重31之间的界面处的阻抗间断面处的反射而产生的第二回波信号38(与图3中的第三回波信号29对应)。与图3中的回波曲线26相比,显然图4中的探针准直部件31使得能够进行比使用图2中的传统的底部配重21能够进行的物位测量更接近罐的底部24的填充物位测量。
图4中的探针准直部件31的合适尺寸将取决于各种因素,包括例如发射信号ST的频率范围、线探针7的尺寸以及罐顶中的可用开口的尺寸。
图6示意性地示出了针对如下情况具有作为波数(=2π/λ,在1GHz处为21m-1)的函数的、探针准直部件31的顶部的反射因数的形式的仿真结果:基本上圆锥形的部分33的两个不同长度d1以及探针准直部件31的最大水平延伸D(在这种情况下为圆柱形部分34的直径)的两个不同值。
对于通常的传统TDR系统,需要对应于波数范围2~20m-1的频率范围。对于使用约1~2GHz频率范围的FMCW型GWR系统,需要约21~42m-1的波数范围。反射因数0.025(或-36dB)被标记为运输监护系统的最大可能物位。然而,该反射限制仅提供作为示例。还应当注意,除运输监护系统之外的其它应用可能对在探针7与探针准直部件31之间的界面处的最大反射因数具有相当少的严苛要求。对于1~2GHz的系统,长度d1=0.3m可能足以满足运输监护系统的严苛要求。
对于传统TDR系统(具有0.1~1GHz的近似频率范围),对于低频反射将增长,但是期望至少0.6m长的锥形部分33应当给出可接受的性能。
应当注意,探针准直部件的若干种替代配置是可行的。在图7、图8以及图9a~9b中分别示意性示出了三种这样的替代配置。
首先参照图7,在第一替代配置中,从顶部41至底部42探针准直部件40始终呈现逐渐增加的水平延伸。
图8示意性示出了第二替代配置,其中探针准直部件50包括中心杆51、第一柔性杆52以及第二柔性杆53。第一柔性杆52的第一杆端54a和第二柔性杆53的第一杆端55a附接至中心杆51。在图8中使用实线示出的展开状态下,第一柔性杆52沿偏离竖直方向的第一方向从第一柔性杆52的第一杆端54a延伸至第一柔性杆52的第二杆端54b,并且第二柔性杆53沿也偏离竖直方向的第二方向从第二柔性杆53的第一杆端55a延伸至第二柔性杆53的第二杆端55b。在展开状态下,探针准直部件50的水平延伸随着距第一探针端的竖直距离的增加而增加至展开的水平延伸De。
展开的水平延伸De提供了有效的阻抗匹配,但是可能过大而使得不能通过罐4的顶中的开口插入探针准直部件。因而在安装时,可以通过朝向中心杆51按压柔性杆52、柔性杆53而将图8中的探针准直部件50的最大水平延伸减小至压缩水平延伸Dc。在释放压力时,探针准直部件50回弹至伸展状态。
最后,现在将参照图9a~9b描述探针准直部件的第三配置。
首先参照图9a,探针准直部件60包括如下导电结构:该导电结构具有相对于彼此形成角度α的第一纵向延伸基本平坦部61和第二纵向延伸基本平坦部62。这些纵向部被成形为使得:探针准直部件60呈现具有随着距探针7的第一端的距离增加而逐渐增加的水平延伸的顶部63,以及具有基本上恒定的水平延伸的底部64。
图9a~9b中的探针准直部件60还包括许多紧固件66a~66c。如作为包括线A-A’的水平面的横截面示图的图9b最佳所示,每个紧固件包括板68和两个螺钉69a至69b以将探针7按压在板68与图9a~9b中的探针准直部件60的类纵倾角导电结构的内角之间。
本领域的普通技术人员认识到本发明决不限于上述优选实施方式。相反,在所附权利要求的范围内可以进行许多修改和变型。
Claims (11)
1.一种导波雷达物位计系统,用于确定罐中所容纳的物品的填充物位,所述导波雷达物位计系统包括:
收发器,用于生成、发射以及接收在具有中心频率的预定频率范围内的电磁信号;
柔性单导体探针,所述柔性单导体探针具有连接至所述收发器的第一端,并且朝向所述物品延伸且进入所述物品中至所述柔性单导体探针的第二端,用于将来自所述收发器的电磁发射信号通过罐空气朝向所述物品的表面引导,以及朝向所述收发器返回由于所述发射信号在所述表面处的反射而产生的电磁表面反射信号;
探针准直部件,其附接至所述柔性单导体探针的所述第二端,用于保持所述柔性单导体探针基本上竖直地从所述第一端延伸至所述第二端,
所述探针准直部件沿着比所述中心频率处所述发射信号的波长的一半长的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增加而增加的水平延伸;以及
处理电路,其连接至所述收发器,用于基于所述发射信号和所述表面反射信号来确定所述填充物位。
2.根据权利要求1所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件沿着大于10cm的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增加而增加的水平延伸。
3.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件的所述水平延伸从与所述柔性单导体探针的直径基本上对应的第一水平延伸增加至小于或等于5cm的第二水平延伸,以使得所述探针准直部件能够通过所述罐的顶部的开口插入。
4.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件具有比所述柔性单导体探针的总质量的一半大的质量。
5.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统,其中,所述水平延伸随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增加而指数级地增加。
6.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件包括基本上圆锥形的部分。
7.根据权利要求6所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件包括在所述基本上圆锥形的部分之下的基本上圆柱形的部分。
8.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件包括:
第一部分,其沿着比所述中心频率处所述发射信号的波长的一半大的竖直距离呈现随着距所述柔性单导体探针的所述第一端的距离增加而增加的所述水平延伸;以及
第二部分,其比所述第一部分更远离所述柔性单导体探针的所述第一端,并且呈现基本上恒定的水平延伸。
9.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件包括容纳所述柔性单导体探针的一部分的竖直延伸的孔。
10.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件包括:导电结构,所述导电结构具有相对于彼此形成角度的第一纵向延伸基本平坦部和第二纵向延伸基本平坦部;以及至少一个固定结构,所述至少一个固定结构将所述柔性单导体探针抵靠所述探针导电结构按压在所述角度内。
11.根据权利要求1或2所述的导波雷达物位计系统,其中,所述探针准直部件包括多个柔性杆,每个柔性杆具有第一杆端和第二杆端,
所述柔性杆中的每个柔性杆的第一杆端连接至所述柔性单导体探针,并且所述杆中的每个杆在所述探针准直部件的展开状态下沿偏离竖直方向的方向从所述第一杆端延伸以提供锥形探针准直部件,
其中,所述杆中的至少一个杆能够暂时弯曲以将所述探针准直部件置于压缩状态,在所述压缩状态下,所述探针准直部件的最大水平延伸与所述展开状态下相比减小。
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US10055519B2 (en) * | 2014-10-23 | 2018-08-21 | Honeywell International Inc. | Pulse shape change for interface determination |
GB201420938D0 (en) * | 2014-11-25 | 2015-01-07 | Welldata Subsurface Surveillance Systems Ltd | Monitoring structures |
US10444055B2 (en) * | 2015-09-11 | 2019-10-15 | Honeywell International Inc. | Apparatus and method to detect liquid material at the end of the waveguide in a guided wave radar system |
US10145939B2 (en) * | 2016-02-25 | 2018-12-04 | Honeywell International Inc. | Recursive multi-model echo curve simulation |
CN106197616B (zh) * | 2016-07-04 | 2019-02-15 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 泥浆罐液面稳态测量装置 |
US20180328771A1 (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-15 | Rosemount Tank Radar Ab | Pulsed radar level gauge system and method for reduced relative bandwidth |
DE102020132964A1 (de) * | 2020-12-10 | 2022-06-15 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Füllstandsmessvorrichtung und Verfahren zum in-line Kalibrieren und/oder Verifizieren einer Füllstandsmessvorrichtung |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101842669A (zh) * | 2007-11-13 | 2010-09-22 | 罗斯蒙特雷达液位股份公司 | 确定填充液位的系统和方法 |
CN202195856U (zh) * | 2011-07-14 | 2012-04-18 | 南京乌江化工有限公司 | 一种应用于雷达液位计的抗干扰装置 |
CN203274853U (zh) * | 2012-12-06 | 2013-11-06 | 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 | 导波雷达料位计系统和探针间隔元件 |
WO2014052577A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | Magnetrol International, Incorporated | Emulsion measurement and profiling system and method |
CN204373739U (zh) * | 2014-10-14 | 2015-06-03 | 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 | 具有减小的探针反射端的导波雷达物位计系统 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7334451B1 (en) * | 2005-05-20 | 2008-02-26 | K-Tek Corporation | Level meter threshold detection system |
US7450055B2 (en) * | 2006-02-22 | 2008-11-11 | Rosemount Tank Radar Ab | Coaxial connector in radar level gauge |
US7586435B1 (en) * | 2008-05-16 | 2009-09-08 | Rosemount Tank Radar Ab | Radar level gauge system using a waveguiding structure with periodically arranged reference impedance transitions |
US7741993B1 (en) * | 2009-07-28 | 2010-06-22 | Equistar Chemicals, Lp | Method for locating the surface of a polymer particle bed |
US9050573B2 (en) * | 2009-12-18 | 2015-06-09 | Total Research & Technology Feluy | Method for monitoring the level of an ethylene polymerization catalyst slurry |
EP2490040B1 (en) | 2011-02-17 | 2016-08-17 | Rosemount Tank Radar AB | Single conductor probe gwr system with reduced end of nozzle reflection |
US8963769B2 (en) * | 2012-10-16 | 2015-02-24 | Magnetrol International, Incorporated | Guided wave radar interface measurement medium identification |
US9151838B2 (en) * | 2012-11-02 | 2015-10-06 | Magnetrol International, Inc. | Ceramic probe rod support assembly |
US9291492B2 (en) * | 2013-03-12 | 2016-03-22 | Rosemount Tank Radar Ab | Tank feed through structure for a radar level gauge |
US20140326038A1 (en) * | 2013-05-01 | 2014-11-06 | Eric Fauveau | In Situ Calibration of a Level Measuring Device |
HUE039331T2 (hu) | 2013-12-16 | 2018-12-28 | Grieshaber Vega Kg | Súlyeszköz hullámvezetõhöz, egy szondaeszköz és eljárás súlyeszköz gyártására |
US9541443B2 (en) * | 2013-12-23 | 2017-01-10 | Rosemount Tank Radar Ab | Guided wave radar level gauging with probe retaining element |
US9518856B2 (en) * | 2014-03-28 | 2016-12-13 | Honeywell International Inc. | Threaded coupling device with nozzle for GWR measurements in non-metallic tanks |
US9841307B2 (en) * | 2014-09-30 | 2017-12-12 | Rosemount Inc. | Multivariable guided wave radar probe |
US9810568B2 (en) * | 2014-10-13 | 2017-11-07 | Honeywell International Inc. | Use of resilient seals for high temperature and/or high pressure sealing in a guided wave radar level measurement device |
US9638567B2 (en) * | 2014-10-14 | 2017-05-02 | Rosemount Tank Radar Ab | Radar level gauge with foldable probe |
-
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- 2014-10-14 US US14/513,538 patent/US9518858B2/en active Active
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-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101842669A (zh) * | 2007-11-13 | 2010-09-22 | 罗斯蒙特雷达液位股份公司 | 确定填充液位的系统和方法 |
CN202195856U (zh) * | 2011-07-14 | 2012-04-18 | 南京乌江化工有限公司 | 一种应用于雷达液位计的抗干扰装置 |
WO2014052577A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | Magnetrol International, Incorporated | Emulsion measurement and profiling system and method |
CN203274853U (zh) * | 2012-12-06 | 2013-11-06 | 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 | 导波雷达料位计系统和探针间隔元件 |
CN204373739U (zh) * | 2014-10-14 | 2015-06-03 | 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 | 具有减小的探针反射端的导波雷达物位计系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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