CN107305977A - 反射靶板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反射靶板(13；113)。该反射靶板(13；113)安装在料箱(1)的浮顶(3)上，用于确保从雷达物位计朝浮顶发射的雷达信号的令人满意的反射。该板包括多个伸长的槽(16)，每个槽(16)由两个平坦的彼此面对的雷达反射表面(17)形成，所述表面的法线彼此垂直。伸长的槽的第一集合(15a)具有纵轴沿第一方向延伸的槽，并且伸长的槽的第二集合(15b)具有纵轴沿第二方向延伸的槽，第一方向与第二方向相互垂直。该靶板充分地反射圆极化雷达并且将同样地反射线极化雷达，而与板的旋转无关。由于板的定向变得不太关键，这有助于安装。

Description

反射靶板

技术领域

本发明涉及用于浮顶的意在与雷达物位计结合使用的雷达反射器或靶板。

背景技术

针对存储在大料箱中的某些产品，期望减少存储在料箱中的产品与周围大气的接触。在这种情况下，料箱可以设置有布置成浮在产品的表面上的盖。该盖通常被称为“浮顶”，并且该料箱被称为“浮顶料箱”。

雷达物位计(RLG)越来越频繁地用于测量这样的浮顶的物位和位置。RLG可以采用线极化或圆极化。为了提供使雷达反射令人满意的固定的靶，通常在顶上布置有被称为靶板的平坦雷达反射器。平坦靶板需要对准，使得雷达波束将直接并且笔直地碰撞。因此，在例如由于相对于料箱的内壁的摩擦而使浮顶倾斜的情况下，来自这样的平坦靶板的返回信号将变弱。常规的平坦靶板的另一问题是，常规的平坦靶板对雨及雪十分敏感，这会使RLG的操作劣化。

一个替代的解决方案是使用角反射器，该角反射器在倾斜时也会提供笔直的反射。然而，角反射器需要布置在雷达的正下方，并且任何的未对准将使功能劣化。为了避免这样的问题，角反射器需要被制造成相对大，使得角反射器昂贵且庞大。

例如在US 8,040,274中公开的靶板的又一示例是弯折以形成平行槽的反射材料板，使得面对槽的表面形成90度的角度。进入这样的槽的任何辐射将被反射两次并且沿相反方向返回。然而，如果极化场与槽的取向成一定角度，则反射会变得更弱。换言之，如果浮顶绕一个轴而倾斜，则板将进行补偿，但是如果浮顶绕其他轴倾斜，则信号强度会下降。

根据上文，清楚的是，不能获得用于确保来自浮顶的充分的雷达反射的完全令人满意的解决方案。特别地，常规的解决方案不适于圆极化雷达物位计，并且也未提供线极化雷达物位计的最佳性能。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于对浮顶进行雷达物位检测的改进的靶板。具体地，目的是提供适用于圆极化雷达和线极化雷达的靶板。

根据本发明的一方面，这些和其他目的通过在板平面中具有主延伸部的反射靶板来实现，所述板意在安装在料箱的浮顶上、在布置在料箱上的非接触式雷达物位计下方并且板平面与从雷达物位计发射的雷达信号的传播的总体方向正交，以便确保从雷达物位计朝浮顶发射的雷达信号的令人满意的反射。该靶板包括形成在板的反射面上的多个伸长的槽，每个槽由两个平坦的彼此面对的雷达反射表面形成，每个反射表面与板平面形成基本上45度的角度并且两个表面的法线彼此基本垂直。多个伸长的槽包括纵轴沿第一方向延伸的伸长的槽的第一集合以及纵轴沿第二方向延伸的伸长的槽的第二集合，第一方向与第二方向彼此基本上垂直，使得在使用中，从雷达物位计发射的并且入射到槽中的雷达信号在两个相对的雷达反射表面中被反射并且朝雷达物位计返回。

在本申请中，结合角度的表达“基本上”意在表示两度或更小的可能角度偏差。换言之，“基本上垂直”表示在88度至92度的范围内的角度。

因为彼此面对的两个反射表面均相对于板平面形成45度的角度并且法线彼此垂直，所以每个槽具有与其纵向正交的基本为直角的V形截面。这确保了进入槽的任何辐射沿与其来的方向相同的方向反射返回，也就是说，反射180度，即使槽绕其纵轴倾斜的情况下也是如此。“入射到槽中”在此意指以在板平面的法线的45度内的角度入射。

板包括这样的以它们彼此正交的纵轴而定向的槽的事实具有若干显著的优点。

首先，圆极化雷达将被充分地反射，由此降低了损耗。例如，与使用线极化雷达相比，9dB的损耗可以被认为是足够的。

另外，以相同的方式反射线极化雷达，而与板的旋转无关。由于板的定向变得不太关键，这有助于安装。

此外，如果在操作期间浮顶以及因此靶板的倾斜发生变化，则大部分传输的信号仍将以180度返回，再次降低了损耗。

伸长的槽的每个集合可以包括彼此平行的多个槽。在简单的情况下，集合中的所有槽彼此平行，使得所有槽沿两个垂直方向中的一个方向延伸。

根据一些实施方式，每个槽由两个伸长的平坦的带形成，所述两个平坦的带沿着彼此布置并且相对于彼此成直角。当槽平行时，相邻的带可以彼此连接，以形成在两个槽之间延伸的脊。由于可以通过使例如金属的材料的板弯折来制造一个脊，因此这进一步简化了制造。

根据一些实施方式，靶板具有四个象限，槽的第一集合包括布置在两个相对象限中的两组平行的槽，并且槽的第二集合包括布置在剩余的两个象限中的两组平行的槽。

靶板可以通过多个基本相同的模块来机械地形成，每个模块包括多个平行的槽。通过根据沿两个垂直方向的槽而定向的相同模块来设计靶板，制造、运输和处理将变得容易和高效。相同模块可以现场组装。这还使得可以通过将若干模块安装在一起来形成非常大的靶板，并且由此允许非常长的测量范围。

每个槽可以在两个平坦表面之间具有开口，开口允许例如雪及雨的排出。为了进一步改进排水，每个平坦表面可以具有促进从表面排水的材料的涂层。一种这样的材料可以是聚四氟乙烯。

为了避免物位计功能的劣化，板平面中所有这样的排水开口的组合表面面积优选地小于板的总表面面积的20％。

附图说明

将参考附图来更详细地描述本发明，附图示出了本发明的当前优选的实施方式。

图1示出了具有覆盖料箱中的产品的浮顶的存储料箱的透视图；

图2a和图2b示意性地示出了脊的一个集合的反射；

图3a是根据本发明的第一实施方式的靶板；

图3b是根据本发明的第二实施方式的靶板；

图4a是用于形成图3a中的靶板的模块；

图4b是用于形成图3b中的靶板的模块；

具体实施方式

图1示出了例如用于存储液体石油产品的存储料箱1。该料箱可以相对大，并且直径通常为约10米。为了防止或减少产品2的蒸发，料箱1设置有所谓的浮顶3，即，搁置(浮)在产品表面上的盖。减少蒸发的重要性不仅在于经济原因，而且在于安全原因，这是因为石油蒸气会造成火灾及爆炸危险。

随着产品物位的改变，浮顶将上下移动。浮顶通常设置有腿4，当料箱是空的(或接近空的)时，腿4支承顶3并且防止顶直接搁置在料箱底部上。浮顶3可以设置有密封边缘5以便更进一步减少蒸发。当顶3在料箱中上下移动时，边缘5还用于引导顶3。

在所示的示例中，雷达物位计10被布置成测量料箱中的填充物位。雷达物位计在此是非接触式雷达，其适于以自由传播的波的形式发射电磁辐射并且从产品表面接收这些波的反射。具有蒸馏管6的形式的波引导结构被布置成将波导向产品表面，并且顶因此设置有孔7，以允许蒸馏管6通过。在一些情况下，蒸馏管6还针对浮顶提供具体沿旋转方向的另外引导。

在一些情况下，还期望测量浮顶3的位置。为此，在料箱1中布置有另外的雷达物位计11。在所示的情况下，这个RLG安装在支承结构12中，该支承结构12安装在料箱的内侧壁上并且向料箱中延伸一定距离。

与RLG 10类似，RLG 11是非接触式雷达，并且适于发射具有自由传播的波(具有线极化或圆极化)的形式的电磁辐射并且从浮顶接收这些波的反射。虽然通常由金属制成的浮顶通常反射电磁辐射，但是该反射可能弱并且由若干不稳定的回波组成，这使得难以进行处理以建立至浮顶的距离。因此，为了获得能够进行处理以确定至料箱顶的距离的令人满意的反射，在RLG 11下方布置靶板或反射器板13，以便提供所发射的波的可区别的反射。雷达反射靶板13布置在相对于由RLG 11发射的雷达信号的传播的总体方向成法向的平面中。在典型的情况下，该总体方向基本上是竖直的，并且因此板13被水平地布置。为了进一步有助于区别来自靶板13的反射与来自浮顶自身的任何反射，靶板13可以布置在支承件14上，使其与浮顶的上表面隔开一定距离。这个距离可以为约0.5米。

要注意的是，浮顶在操作期间可能倾斜，并且可能变得相对于水平面而倾斜。这样的倾斜存在若干原因，包括风、在顶上聚集的雪，以及会导致不均匀的移动的顶与料箱的内壁之间的摩擦。

图3a示出了根据本发明的实施方式的靶板。在靶板的意在面对雷达物位计11的反射面上，靶板13具有平行槽16的不同的集合15a和集合15b，集合15a和集合15b中的每一个具有反射电磁辐射的两个内表面17。表面17被定向成彼此成直角(90度)，使得与槽16的纵向正交的截面呈直角V形。第一集合15a中的槽16垂直于另一集合15b中的槽16。

表面17可以形成在例如金属的雷达反射材料的带上。在典型的实施方式中，所述带的宽度为约8cm至12cm，使得槽为约5cm至8cm深。

集合15a和集合15b中的每一个的效果是将辐射反射180度，在浮顶(和因此的板)倾斜的情况下也是如此。针对线极化的辐射，在图2a和图2b中示出了原理。在图2a中，板13被布置成使得槽16对准极化方向并且在与入射辐射正交的平面中延伸，使得每个反射表面17相对于入射辐射形成45度的角度。每个反射表面将使辐射反射90度，并且沿相反方向使辐射返回。在图2b中，板13相对于该正交而倾斜。因此，第一反射将大于90度，同时，第二反射将小于90度。同样，该辐射沿相反方向返回。

通过确保靶板13具有沿两个垂直方向延伸的槽，线极化的微波将令人满意地被反射，而不考虑倾斜。此外，圆极化的微波将令人满意地被反射。

返回至图3a，在此通过弯折例如金属的适当材料的矩形板来形成槽，以形成具有沿弯折部20而相接的两个面19的伸长的脊18。弯折是90度，使得两个脊18可以沿彼此而布置以在两个脊18之间形成槽16。

在所示的示例中，脊18被布置成彼此相距一定距离，也就是说，脊18在槽16的两个脊之间形成的谷中不会相接。替代地，形成沿整个槽16而延伸的开口21。该开口21可以用于使雨水或雪能够通过，以避免反射的劣化。

为了进一步促进这样的排水，面17的表面可以涂覆有防水涂层，例如，聚四氟乙烯。要注意的是，另外进行涂覆或者另外向板13提供暗色(例如，黑色)是有利的。暗色将增加日光的热吸收，由此促进了冰和雪的融化。

为了排水的目的，每个开口通常为几厘米宽。作为示例，每个开口可以为约3cm宽。如果上文所提及的槽为约6cm深，则这将导致板的总表面面积的约20％实际打开。这样的比例将不会削弱雷达物位计的功能。

为了避免通过开口的雷达信号的干扰反射，在靶板13的下方可以布置有用于抑制微波的反射的结构。这样的结构可以包括微波吸收表面或者用于沿不同方向使微波重新定向的反射结构。这样的反射抑制结构在本领域中是已知的。该反射抑制结构可以与板13结合，或者设置成分离元件。在EP 1242794中公开了这样的结构的示例，在此通过引用来进行合并。

多个这样的脊18以期望的图案布置在框架22上。在图3a中，相等长度的脊18安装在正方形框架22上。脊18(和由此的槽16)长度相等，并且布置在平行脊的组中，平行脊中的每一个覆盖正方形的一个象限。在这样的一组平行脊18的每个面上安装单个金属带23，以形成最外面的槽的最外面的面。

还通过将脊118安装在正方形框架121上来形成图3b中的靶板113，并且此外，正方形的每个象限的脊(和槽)均平行。然而，在这种情况下，脊118跨象限而对角地定向，使得中心的脊118a由较短的脊118b包围。在象限的两个相对角处布置有形成最外面的槽的最外面的面的三角形端件123。相邻的象限的两个这样的端件可以可选地由一个弯折的金属件形成。

可选地，图3a和图3b中所示的靶板13和靶板113可以由如图4a和图4b所示的相同的模块25和模块125形成。通过将四个如图4a中的模块组合，可以形成如图3a中的靶板13。当然，通过使用更多的模块，可以形成较大的板，同时保持了本发明的原理。

根据本发明的靶板通常可以具有约平方米级的表面面积。作为示例，一个正方形模块的边可以为60cm。通过组合四个这样的模块，可以形成1.2m(以平方计，1.44平方米)的靶板。通过组合九个模块，可以形成1.8m(以平方计，3.24平方米)的靶板。

本领域的技术人员会意识到本发明决不限于上文所描述的优选的实施方式。相反地，在所附权利要求的范围内，许多修改和变型是可能的。例如，槽可以以不同的方式来形成，例如，通过将单个金属板折叠多次来形成槽。可不需要针对雨及雪的开口，或者可以以不同的方式来形成所述开口，例如，可以通过切割来形成开口或者另外在槽的谷中形成开口。

Claims (16)

1.一种反射靶板，所述反射靶板在板平面中具有主延伸部，所述板意在安装在料箱的浮顶上、在布置在所述料箱上的非接触式雷达物位计的下方并且所述板平面与从所述雷达物位计发射的雷达信号的传播的总体方向正交，以便确保从所述物位计朝所述浮顶发射的所述雷达信号的令人满意的反射，所述板包括：

形成在所述板的反射面上的多个伸长的槽，每个槽由两个平坦的、彼此面对的雷达反射表面形成，每个反射表面与所述板平面形成基本上45度的角度，并且所述两个表面的法线彼此基本上垂直，

其中，所述多个伸长的槽包括纵轴沿第一方向延伸的伸长的槽的第一集合以及纵轴沿第二方向延伸的伸长的槽的第二集合，所述第一方向与所述第二方向彼此基本上垂直，使得在使用中，从所述雷达物位计发射的并且入射到所述槽中的雷达信号在两个相对的雷达反射表面中被反射并且朝所述雷达物位计返回。

2.根据权利要求1所述的反射靶板，其中，伸长的槽的每个集合包括彼此平行的多个槽。

3.根据权利要求1所述的反射靶板，其中，每个槽由沿着彼此布置的两个伸长的平坦带形成。

4.根据权利要求3所述的反射靶板，其中，相邻的平行的槽的相邻的带彼此连接以形成脊。

5.根据权利要求4所述的反射靶板，其中，通过使板沿弯折线弯折来形成每个脊，使得所述板形成两个相邻的带。

6.根据权利要求1所述的反射靶板，其中，所述靶板由多个基本上相同的模块机械地形成，每个模块包括多个平行的槽。

7.根据权利要求6所述的反射靶板，其中，每个所述模块具有正方形覆盖区域。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的反射靶板，其中，集合中的所有的槽平行并且长度相等。

9.根据权利要求1至7中的任一项所述的反射靶板，其中，所述靶板具有四个象限，并且其中，所述槽的第一集合包括布置在所述靶板的两个相对的象限中的两组平行的槽，并且其中，所述槽的第二集合包括布置在所述靶板的剩余两个象限中的两组平行的槽。

10.根据权利要求9所述的反射靶板，其中，所述靶板由四个基本上相同的模块机械地形成，每个模块包括在所述的平行的槽的组中的一个组中所有的槽。

11.根据权利要求10所述的反射靶板，其中，每个所述模块具有正方形覆盖区域。

12.根据权利要求11所述的反射靶板，其中，在一个模块中的所有槽平行于所述正方形模块的一个边延伸。

13.根据权利要求1至7中的任一项所述的反射靶板，其中，每个槽在两个平坦表面之间具有开口，所述开口允许雪及雨的排出。

14.根据权利要求13所述的反射靶板，其中，在所述板平面中所述开口的组合的表面面积小于所述板的总表面面积的20％。

15.根据权利要求13所述的反射靶板，还包括布置在所述开口下方的用于抑制微波反射的结构，使得在使用中通过所述开口的任何微波不会朝所述雷达物位计反射返回。

16.根据权利要求13所述的反射靶板，其中，每个平坦表面具有由促进从所述表面排出的材料构成的涂层。