CN108139260B - 测量位于容器中的填充物质的料位的方法 - Google Patents

测量位于容器中的填充物质的料位的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108139260B
CN108139260B CN201680052809.6A CN201680052809A CN108139260B CN 108139260 B CN108139260 B CN 108139260B CN 201680052809 A CN201680052809 A CN 201680052809A CN 108139260 B CN108139260 B CN 108139260B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave
pulse
travel time
repetition frequency
microwave pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680052809.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108139260A (zh
Inventor
托马斯·布洛特
彼得·克勒费尔
迈克·魏斯哈尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ndele J And Hauser European Two Cos
Original Assignee
Ndele J And Hauser European Two Cos
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ndele J And Hauser European Two Cos filed Critical Ndele J And Hauser European Two Cos
Publication of CN108139260A publication Critical patent/CN108139260A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108139260B publication Critical patent/CN108139260B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/12Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the pulse-recurrence frequency is varied to provide a desired time relationship between the transmission of a pulse and the receipt of the echo of a preceding pulse
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种测量位于容器(2)中的填充物质的料位(L)的方法,该方法基于脉冲雷达方法。根据本发明的方法以如下事实为特征:微波脉冲的重复频率(fpuls)不是恒定的,而是相反,以下述方式根据行进时间(t)来控制:重复频率(fpuls)在行进时间(t)变得更短的情况下增加,并且在行进时间(t)变得更长的情况下减小。根据本发明,料位(L)因此不是基于测量到的行进时间(t),而是相反,是基于所得到的重复频率(fpuls)来确定的。因此,本发明提供了一种用于料位测量的基于脉冲雷达的方法,相较于典型脉冲雷达方法和FMCW方法,基于脉冲雷达的方法可以以降低的电路复杂性来实施。这是由于仅仅需要记录重复频率来进行料位测量这一事实。与典型脉冲雷达方法不同,既不需要复杂的模拟评估电路,也不需要高度精确的时间测量。同样,不存在复杂的数字数据处理——诸如进行料位测量所需要的基于FMCW的方法。

Description

测量位于容器中的填充物质的料位的方法
技术领域
本发明涉及一种通过微波脉冲测量位于容器中的填充物质的料位的方法,并且涉及一种适合执行这种方法的料位测量装置。
背景技术
在自动化技术中,尤其是在过程自动化技术中,通常应用用于记录和/或影响过程变量的现场装置。用于记录过程变量的现场装置是传感器,该传感器集成在例如料位测量装置、流量测量装置、压力和温度测量装置、pH和氧化还原电位测量装置、导电率测量装置等中,其记录对应的过程变量、料位、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电位和导电率。用于影响过程变量的现场装置是致动器,诸如,例如,阀门或者泵,经由其可以改变管段中的液体的流量或者容器中的料位。提到的现场装置在原则上是在过程附近应用并且递送或者处理过程相关信息的所有装置。结合本发明,术语“现场装置”因此也指远程I/O、无线电适配器并且一般而言是在现场级别下设置的电子组件。大量这种现场装置由公司Endress+Hauser生产和销售。
非接触式测量方法越来越多地用于料位测量,因为它们是鲁棒的和易于维护的。进一步的优点是它们进行无级测量的能力。此处,根据脉冲行进时间原理工作的特殊的基于雷达的测量方法已经普及。在也被称为脉冲雷达的这种测量方法的情况下,按照预定义重复频率,例如,按照1MHz至2MHz的量级、以及千兆赫兹范围内的本征频率来周期性地向填充物质发送短微波脉冲。然后,在取决于容器中的行进路径的行进时间之后接收短微波脉冲在发送和接收系统的方向上反射回的信号部分。
然而,由于脉冲按照光速的高传播速度,需要与在电路方面的复杂统计数据结合的非常快并且非常复杂的计数器,因为行进时间在纳秒至微秒的范围内很小。例如,在专利DE 10 2004 035757B3中描述了根据这种原理运行的料位测量装置。
为了能够省略相当复杂的计数器,可以通过对接收到的信号进行取样来执行反射信号的时间扩展。因此,接收到的信号的时间扩展在高达105的因数下是有效的。以这种方式,可以大大减少对计数器的需求。
这种时间扩展方法同时代表在基于脉冲雷达的料位测量领域内的标准方法。例如,在公开EP 1 324 067 A2中描述的对应方法。如能够从该公开案了解到的,随后,通常经由低通滤波器和模数转换器对所得到的信号进行调整并且将其馈送给评估单元。基于所得到的信号来确定微波脉冲的行进时间。然而,这种方法的缺点是其复杂的电路系统,在该复杂的电路系统的情况下,最重要的是,时间扩展和对包络曲线的评估是相当大的。
发明内容
因此,本发明的目的是提供了一种用于料位测量的基于雷达的方法,其可以利用不太复杂的电路系统来实施。
本发明通过借助微波脉冲测量位于容器中的填充物质的料位的方法来实现此目的。该方法包括如下方法步骤:
朝向填充物质发送微波脉冲,
微波脉冲在填充物质的表面被反射,
在取决于料位的行进时间之后接收反射的微波脉冲。
在这种情况下,按照重复频率来周期性地重复本方法的方法步骤,其中,以下述方式来根据行进时间控制重复频率:重复频率在行进时间变得更短的情况下增加,并且在行进时间变得更长的情况下减小。根据重复频率来确定料位。
与典型脉冲雷达方法相反,在本发明的方法的情况下,不基于测量到的行进时间而是基于所得到的发送微波脉冲的重复频率来确定料位。根据本发明,通过借助于最后接收到的微波脉冲触发微波脉冲的发送来设置重复频率。由此,产生仅仅需要记录重复频率来进行料位测量这一优点。与典型脉冲雷达方法不同,既不需要高度精确的时间测量,也不需要复杂的模拟评估电路。同样,可以省略复杂的数字数据处理,诸如在基于FM的方法的情况下执行料位测量所需的复杂的数字数据处理。
在第一实施例中,重复频率与行进时间的倒数成正比。以这种方式,在接收到在填充物质的表面被反射的上个微波脉冲时,在没有时间延迟的情况下触发微波脉冲的发送。在料位测量装置内的信号行进时间被忽视的程度上,在该实施例的情况下直接从与传播速度相乘的确定的频率的倒数确定距离。
可替代地,重复频率与行进时间和预定义时间延迟的总和的倒数成比例。以这种方式,可以掩蔽料位测量装置的近程。因此,可以掩蔽来自于此的扰动回波。在这种情况下,被掩蔽的近程的深度取决于时间延迟的长度。
以本发明方法的有利形式,为了开始测量或者针对在预定的最大时间间隔内没有接收到在填充物质的表面被反射的微波脉冲的情况,朝向填充物质发送启动微波脉冲。以这种方式,防止测量在这种情况下停止。因此,同样在没有接收到微波脉冲的情况下,启动附加微波脉冲的触发。
另外,有利的是补充检查接收到的微波脉冲是否是在填充物质的表面被反射的微波脉冲。这通过确定接收到的微波脉冲的信号强度来完成。在这种情况下,当信号强度超出预定义范围时,滤除接收到的微波脉冲。例如,可以通过一次或者多次校准测量来确定该预定义范围,在该情况下,例如在完全空的或者完全满的容器的情况下测量信号强度。
而且,在本方法的实施例的附加形式中,可以检查接收到的微波脉冲是否是在填充物质的表面被反射的微波脉冲,
其中,
在朝向填充物质发送第一微波脉冲的同时发送第二微波脉冲,
第二微波脉冲在填充物质的表面被反射,
在取决于料位的行进时间之后接收反射的微波脉冲,
将第二微波脉冲的行进时间与第一微波脉冲的行进时间进行比较。
在这种情况下,当第二微波脉冲的行进时间不与第一微波脉冲的行进时间大体上对应时,滤除接收到的微波脉冲。例如,待滤波的这种微波脉冲可能由容器内的扰动体或者通过多回波引起。对应滤波防止了因为这种微波脉冲而确定不正确的料位值。
为了在强烈反射的微波脉冲的情况下抑制过驱动并且为了在微弱反射的微波脉冲的情况下确保足够的信号强度,另外有利的是以下述方式来放大待发送的微波脉冲和/或反射的微波脉冲:在重复频率变得更低的情况下增加放大,并且在重复频率变得更高的情况下减小放大。而且,这种类型的控制有助于减小料位测量装置的功耗。尤其在对爆炸安全有非常高的要求的过程自动化中的现场装置的情况下这是有重大关系的,从而强烈限制了最大允许功耗。因此,这种有利类型的放大可以因此例如明确地确保料位测量装置遵循根据有关标准系列EN60079-0:2009防爆规定。
另外,本发明的目的通过用于执行根据前述权利要求中至少一项所述的方法的料位测量装置来实现。为此,料位测量装置包括:
脉冲产生单元,该脉冲产生单元用于产生微波脉冲,
至少一个天线单元,该至少一个天线单元用于发送和/或接收微波脉冲,
检测器单元,该检测器单元用于检测反射的微波脉冲,
触发器,该触发器用于根据行进时间来对脉冲产生单元进行定时触发,以及
评估单元,该评估单元用于确定重复频率。
有利地,料位测量装置进一步包括调制单元,该调制单元将脉冲产生单元的触发延迟一延迟时间。通过调制单元,可以掩蔽近程,其中,近程的深度符合时间延迟的长度。在这种情况下,时间延迟可以是预定义时间延迟。然而,调制单元也可以基于以延迟时间的形式掩蔽发送周期内的呈接收到的信号的形式的某些时间段。技术上,可以通过线部分的对数连接或者通过数字转换按照模拟的方式来实施预定义时间延迟。
可替代地,可以通过基于触发电路(flip-flop)的电路或者基于脉冲门的电路来实施调制单元。这使得能够定时衰减或者完全掩蔽从天线单元4接收到的接收信号。
为了启动脉冲产生单元的触发,料位测量装置以进一步的实施例形式包括初始触发器。为了开始测量或者针对在预定的最大时间间隔内没有接收到在填充物质的表面被反射的微波脉冲的情况,其用于朝向填充物质发送启动微波脉冲。
在料位测量装置的实施例的附加有利形式中,提供了至少一个滤波器单元,该滤波器单元根据之前描述的方法中的一种来测试接收到的微波脉冲是否是在填充物质的表面被反射的微波脉冲。以这种方式,根据本发明方法来防止因为还未通过在填充物质的表面被反射而引起的接收到的微波脉冲而确定错误的料位值。
为了改进对接收到的微波脉冲的检测,另外有利的是料位测量装置包括至少一个放大器,该放大器用于放大待发送的微波脉冲和/或反射的微波脉冲。在这种情况下,特别有利的是,放大器以下述方法来放大反射的微波脉冲:在重复频率变得更低的情况下增加放大,并且在重复频率变得更高的情况下减小放大。以这种方式,当接收到的微波脉冲因为高料位而被非常强烈地反射时,可以抑制接收到的微波脉冲的过驱动。同样,这在低料位并且因此微弱地反射的微波脉冲的情况下确保了足够的信号强度。
附图说明
现在将基于附图来阐释本发明,附图如下示出:
图1是本发明的料位测量装置的框图,
图2是框图的详细部分,
图3是具有调制单元的扩展料位测量装置,
图4是调制单元的实施例的模拟形式,
图5a是调制单元的数字实施例,
图5b是调制单元的第二数字实施例,
图6是具有两个天线的扩展料位测量装置,
图7是具有放大器的扩展料位测量装置,
图8是具有数字延迟单元的扩展料位测量装置,
图9是数字延迟单元的另一变型,
图10是具有两个天线的扩展料位测量装置,以及
图11是具有补充放大器的扩展料位测量装置。
具体实施方式
基于示出了本发明的料位测量装置的框图的图1,下面将阐释用于测量位于容器1中的填充物质2的料位L的本发明方法的操作。
将料位测量装置定位在图1的图示中高于容器1的底部的预定义高度I处。通过料位测量装置,通过天线单元4按照重复频率fpuls朝向填充物质2发送微波脉冲。经由脉冲产生单元3来激发微波脉冲,并且经由双工器将微波脉冲引入天线单元4中,在该天线单元4中,朝向填充物质2辐射微波脉冲。
诸如从脉冲雷达的现有技术了解到,脉冲产生单元3由两个部分构成:脉冲发生器3a和高频发生器3b,其优选地具有低品质因数。在这种情况下,微波脉冲的时间长度由脉冲发生器3a——例如,脉冲缩短器或者单稳多谐振荡器——来控制。在这种情况下,考虑到响应时间进行控制,这由品质因数造成。微波脉冲在GHz范围内的本征频率由高频发生器3b——例如,耿氏效应或者半导体反射振荡器——固定。脉冲发生器3a的触发由触发器6控制,因此,微波脉冲的触发时间由触发器6控制。在填充物质2的表面的反射之后,在取决于填充物质的料位的行进时间t之后,在天线4处检测微波脉冲,并且经由双工器将微波脉冲引入滤波器单元10中。
针对图1所示的实施例的示例可替代地,除了在发送方向和接收方向上运行的单个天线之外,天线单元4还可以是用于分开发送和接收的两个独立天线。在这种情况下,不需要双工器来将发送的微波脉冲和反射的微波脉冲隔离。
滤波器单元10用于对从天线单元4接收到的微波脉冲进行滤波,然而,该微波脉冲不是由在填充物质2的表面被反射而引起的,而是例如由容器1内的扰动体或者由多回波引起的。例如,滤波可以基于如下情况:仅具有在预定义范围内的信号强度的微波脉冲不被滤波。例如,可以通过一次或者多次校准测量来确定该预定义范围,在该一次或者多次校准测量的情况下,例如在定义的料位的情况下测量信号强度。在滤波之后,通过触发了触发器6的检测单元5来记录微波脉冲。
基于微波脉冲的反馈触发——在该情况下,根据本发明,接收到的微波脉冲触发之后的微波脉冲——以下述方式根据行进时间t调整重复频率fpuls:重复频率fpuls在行进时间t变得更短的情况下增加,并且在行进时间t变得更长的情况下减小。以这种方式,仅仅需要通过使用评估单元7确定得到的重复频率fpuls来确定料位L。在图1所示的本发明的料位测量装置的实施例的情况下,在不存在相关的电路内部行进时间延迟的程度上,由于直接反馈,重复频率fpuls与行进时间t的倒数成比例。
图2详细说明了图1的框图的部分。示出了用于实施检测器单元5、评估单元7和初始触发器9的有利电路选项。
检测器单元5由整流二极管D1和下游的低通滤波器构成,其中,低通滤波器由两个串联的电阻器R1、R2和两个接地电容器C1和C2构成。
初始触发器9被实现为具有两个电容器C3、C4、二极管D2和非门G1,并与脉冲发生器3a并联连接。在这种情况下,在没有接收到在填充物质的表面被反射的微波脉冲并且因此中断循环传输的情况下,二极管D2和电容器用于重新开始测量。
图2所示的评估单元7由低通滤波器构成,该低通滤波器包括接地电容器C5和位于输出路径中的两个电阻R3、R4。输出信号Vout的所得到的直流电压值由此与重复频率fpuls成比例,从而可以将离散料位L与输出信号Vout相关联。
图3示出了图1所示的料位测量装置的扩展实施例。扩展涉及调制单元8,其设置在检测器单元5与触发器6之间的信号路径中。调制单元8将触发器6的触发延迟一延迟时间tdelay。针对将延迟时间tdelay设置为预定义值的情况,可以通过对数地添加的线部分按照模拟方式或者基于数字转换来构建调制单元8。在这种情况下,重复频率fpuls与行进时间t和延迟时间tdelay的总和的倒数成比例。
在通过调制单元8没有纯延时但是应该根据发送周期内的时间来设置接收到的信号的掩蔽的程度上,这同样可能按照模拟或者数字方式受到调制单元8的影响。根据接收到的信号的时间的掩蔽实现了对来自料位测量装置的近程的扰动回波的掩蔽,除了反射的微波脉冲之外,该接收到的信号还包括扰动回波。在这种情况下,近程的深度由延迟时间tdelay的值定义。
图4示出了适合于此的调制单元8的模拟电路实施例。此处所示的电路是基于三个晶体管T21、T22、T23的级联,其中,经由输入电阻器将接收到的信号引入输入晶体管T23的基极或者栅极。通过电阻器R29两端的模拟直流电压Vtune来调谐延迟时间tdelay,因此,设置变容二极管D21的输出上的对应电位。在这种情况下,电容器C21用于将该电位与电路的剩余部分隔绝。针对延迟时间tdelay不可配置但是由电路预设的情况下,这可以经由电容器的对应尺寸而发生。在这种情况下,变容二极管D21被分流或者省略,并且电阻器R29不存在。
为了使高脉冲频率fpuls正确,有利的是,晶体管T21、T22、T23是离散双极型晶体管,因为离散双极型晶体管通常具有比MOS-FET晶体管更快的响应时间。
针对模拟实施方式可替代地,根据时间对接收到的信号进行的掩蔽也可以在数字的基础上执行。在图5a和图5b中示出了适合于此的调制单元8的两个实施例。
在图5a所示的电路的情况下,掩蔽经由开关S11发生,该开关S11由触发电路FF切换。在这种情况下,触发电路的输入信号S、R由接收到的信号和延迟了tdelay的接收到的信号形成。
在图5b所示的调制单元8的变型的情况下,接收到的信号的掩蔽是通过将接收到的信号通过晶体管T11拉到接地来完成的。在这种情况下,对晶体管T11的控制是经由脉冲门而发生的,该脉冲门的输入由接收到的信号和延迟了tdelay的接收信号供应。
图5a和图5b所示的用于对接收到的信号进行掩蔽的变型确保了接收到的信号具有离散值电压水平。这指的是在调制单元8之前对接收到的信号进行对应数字化,如图6所示。
图7至图9示出了调制单元8的实施例的示例,在调制单元8的情况下,对接收的信号的数字化由位于上游的门电路执行。在这种情况下,门电路由触发电路FF1、两个开关S1、S3、与门A1、电位器R2和电容器C2构成。
根据开关S1的切换位置,可以通过接收到的信号或者参考脉冲来触发触发电路FF1(在所示的切换位置中,通过接收到的信号进行触发)。可以通过调整电位器R2来影响触发电路FF1的可变死区时间。
实际时间延迟tdelay由电阻器R1和电容器C1的放电曲线设置。在这种情况下,经由电阻器R1和电容器C1来对接收到的信号进行放电,直到电平低于预定义阈值。
在图7所示的实施例的情况下,通过级联构造来实现时间延迟tdelay。类似于第一触发电路FF1、开关S2、电阻器R1和电容器C1,第二触发电路FF2、进一步的RC单元R3、C3和进一步的开关S4具有相同的功能。
除了图7所示的用于通过RC单元R1、C1和S2、以及R3、C3和S4来实施时间延迟的变型之外,还可以通过数字计数器来实现时间延迟tdelay,如图8所示。在这种情况下,在由触发电路FF1检测到接收到的信号之后,与门振荡器打开并且计数到预定计数器读数。在接收到该计数器值时,通过计数器产生重置信号,从而重置触发电路。
在图9中示出了用于实施时间延迟tdelay的第三变型。在这种变型的情况下,应用在ns区域中延迟的延迟线Δt,例如,适合于此的逻辑IC或者声延迟线。在接收到的信号被第一触发电路FF1接收之后,在第一触发电路的输出Q上产生信号,其中,其延迟了延迟线Δt。在时间延迟tdelay过去之后,操作第二触发电路并且针对两个触发电路FF1、FF2产生重置信号。
图10示出了图1所示的料位测量装置的扩展实施例。与图1所示的构造相反,天线单元4包括两个发送和接收天线,该两个发送和接收天线经由两个双工器与脉冲产生单元3分开操作。在该实施例的情况下,通过两个天线接收到的接收信号在滤波器单元10中由与逻辑滤波。以这种方式,同样可以实现扰动回波的抑制。这通过使用附加第二天线来产生,该附加第二天线用于在朝向填充物质发送第一微波脉冲的同时发送第二微波脉冲。在这种情况下,当第二微波脉冲的行进时间tref大体上不与第一微波脉冲的行进时间t对应时,通过与逻辑滤除接收到的微波脉冲。
为了使这种变形的效果最大化,按照天线记录尽可能不同的辐射区域的方式来定向天线单元的两个天线。以这种方式,还实现了,天线除了从填充物质2的表面反射的微波脉冲之外,不接收相同的扰动回波。结果,通过滤波器单元10的与逻辑门来滤除扰动。基于该措施,图10所示的实施例在扰动回波方面提高了料位测量装置的鲁棒性。
图11所示的本发明的料位测量装置的实施例的特征是设置在检测器单元5与触发器6之间的接收路径中的附加放大器11。在这种情况下,基于重复频率fpuls来控制放大A。有利地,以下述方式来控制放大器11:在重复频率变fpuls得更低的情况下增加放大A,并且在重复频率变fpuls得更高的情况下减小放大A。尤其是在短距离或者强烈反射表面的情况下,可能有利的是,按照放大器11具有信号衰减效应的方式来设置放大。从本发明的意义上说,自然也可以将平均控制的放大器设置在发送路径中。
当接收到的微波脉冲例如因为高料位而被非常强烈地反射时,相应控制的放大器11可以抑制接收到的微波脉冲的过驱动。同样,因此,在低料位和对应的微弱反射的微波脉冲的情况下,确保接收到的信号的足够信号强度。总的来说,这种类型的控制也有助于减小料位测量装置的功耗。在对爆炸安全有非常高的要求的过程自动化中的现场装置的情况下这尤其是相关的,从而强烈限制了最大允许功耗。
元件符号列表
1 容器
2 填充物质
3 脉冲产生单元
4 天线单元
5 检测器单元
6 触发器
7 评估单元
8 调制单元
9 初始触发器
10 滤波器单元
11 放大器
fpuls 重复频率
L 料位
t行进时间
tdelay 时间延迟
tref 行进时间

Claims (13)

1.一种借助微波脉冲来测量位于容器(1 )中的填充物质的料位(L)的方法,包括以下方法步骤:
-朝向所述填充物质(2)发送微波脉冲,
-所述微波脉冲在所述填充物质(2)的表面被反射,
-在取决于所述料位(L)的行进时间(t)之后接收反射的微波脉冲,
其中,按照重复频率(fpuls)来周期性地重复所述方法步骤,
其中,以下述方式来根据行进时间(t)控制所述重复频率(fpuls):重复频率(fpuls)在行进时间(t)变得更短的情况下增加,并且在行进时间(t)变得更长的情况下减小,以及
其中,基于所述重复频率(fpuls)来确定料位(L)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述重复频率(fpuls)与行进时间(t)的倒数成比例。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述重复频率(fpuls)与行进时间(t)和延迟时间(tdelay)的总和的倒数成比例。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法,其中,为了开始测量或者针对在预定的最大时间间隔(Δtmax)内没有接收到在所述填充物质(2)的表面被反射的微波脉冲的情况,朝向所述填充物质(2)发送启动微波脉冲。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,检查接收到的微波脉冲是否是在所述填充物质(2)的表面被反射的微波脉冲,其中
-确定接收到的微波脉冲的信号强度,
其中,当所述信号强度超出预定义范围时,滤除接收到的微波脉冲。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,检查接收到的微波脉冲是否是在所述填充物质(2)的表面被反射的微波脉冲,其中
-在朝向所述填充物质(2)发送第一微波脉冲的同时发送第二微波脉冲,
-所述第二微波脉冲在所述填充物质(2)的表面被反射,
-在取决于所述料位(L)的行进时间(tref)之后接收反射的第二微波脉冲,
-将所述第二微波脉冲的行进时间(tref)与所述第一微波脉冲的行进时间(t)进行比较,
其中,针对所述第二微波脉冲的行进时间(tref)不与所述第一微波脉冲的行进时间(t)大体上对应的情况,滤除接收到的微波脉冲。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,以下述方式来放大待发送的微波脉冲和/或接收到的微波脉冲:在所述重复频率(fpuls)变得更低的情况下增加放大(A),并且在所述重复频率(fpuls)变得更高的情况下减小所述放大(A)。
8.一种用于执行根据前述权利要求中任意一项所述的方法的料位测量装置,所述料位测量装置包括:
-脉冲产生单元(3),所述脉冲产生单元(3)用于产生微波脉冲,
-至少一个天线单元(4),所述至少一个天线单元(4)用于发送和/或接收微波脉冲,
-检测器单元(5),所述检测器单元(5)用于检测反射的微波脉冲,
-触发器(6),所述触发器(6)用于根据行进时间(t)来对所述脉冲产生单元(3)进行定时触发,以及
-评估单元(7),所述评估单元(7)用于确定所述重复频率(fpuls)。
9.根据权利要求8所述的料位测量装置,所述料位测量装置进一步包括:
-调制单元(8),所述调制单元(8)按延迟时间(tdelay)来延迟所述脉冲产生单元(3)的触发。
10.根据权利要求8或者9所述的料位测量装置,所述料位测量装置进一步包括:
-初始触发器(9),所述初始触发器(9)用于启动所述脉冲产生单元(3)的触发。
11.根据权利要求8或者9所述的料位测量装置,其中,设置至少一个滤波器单元(10),所述滤波器单元(10)根据权利要求5和/或6所述的方法来测试接收到的微波脉冲是否是在所述填充物质(2)的表面被反射的微波脉冲。
12.根据权利要求8或者9所述的料位测量装置,所述料位测量装置进一步包括:
-至少一个放大器(11),所述放大器(11)用于对待发送的脉冲微波和/或接收到的脉冲微波进行放大(A)。
13.根据权利要求12所述的料位测量装置,其中,所述放大器(11)以下述方法来放大反射的微波脉冲:在重复频率(fpuls)变得更低的情况下增加所述放大(A),并且在重复频率(fpuls)变得更高的情况下减小所述放大(A)。
CN201680052809.6A 2015-09-14 2016-06-22 测量位于容器中的填充物质的料位的方法 Active CN108139260B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015115462.5 2015-09-14
DE102015115462.5A DE102015115462A1 (de) 2015-09-14 2015-09-14 Verfahren zur Messung des Füllstands eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes
PCT/EP2016/064362 WO2017045788A1 (de) 2015-09-14 2016-06-22 Verfahren zur messung des füllstands eines in einem behälter befindlichen füllgutes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108139260A CN108139260A (zh) 2018-06-08
CN108139260B true CN108139260B (zh) 2019-12-31

Family

ID=56194481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680052809.6A Active CN108139260B (zh) 2015-09-14 2016-06-22 测量位于容器中的填充物质的料位的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180209835A1 (zh)
EP (1) EP3350552B1 (zh)
CN (1) CN108139260B (zh)
DE (1) DE102015115462A1 (zh)
WO (1) WO2017045788A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018123429A1 (de) 2018-09-24 2020-03-26 Endress+Hauser SE+Co. KG Füllstandsmessgerät
WO2020125977A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 Rosemount Tank Radar Ab Proof test of radar level gauge system
DE102018132870A1 (de) * 2018-12-19 2020-06-25 Endress+Hauser SE+Co. KG Füllstandsmessgerät
DE102019102142A1 (de) 2019-01-29 2020-07-30 Endress+Hauser SE+Co. KG Messgerät
CN110879092B (zh) * 2019-11-29 2020-12-01 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种液位监控电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087978A (en) * 1998-05-05 2000-07-11 Endress + Hauser Gmbh + Co. Level measuring device operating with microwave
US7284425B2 (en) * 2004-12-23 2007-10-23 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system
CN101825486A (zh) * 2009-03-02 2010-09-08 Vega格里沙贝两合公司 通过评估回波曲线测量料位
CN104520682A (zh) * 2012-08-03 2015-04-15 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定和/或监测容器中的介质的料位的方法
CN104685327A (zh) * 2012-09-26 2015-06-03 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 料位测量设备

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5233352A (en) * 1992-05-08 1993-08-03 Cournane Thomas C Level measurement using autocorrelation
DE19949992C2 (de) * 1999-10-15 2002-08-29 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Verfahren zur Erhöhung der Störfestigkeit eines Zeitbereichsreflektometers
DE10007187A1 (de) * 2000-02-17 2001-08-23 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter
DE10164030A1 (de) 2001-12-28 2003-07-17 Grieshaber Vega Kg Verfahren und Schaltungsanordnung zum Messen der Entfernung eines Gegenstandes
DE10360711A1 (de) * 2003-12-19 2005-07-14 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Füllstandsmeßgerät und Verfahren zur Füllstandsmessung und -überwachung
DE102004035757B3 (de) 2004-07-23 2006-05-04 imko Intelligente Micromodule Köhler GmbH Anordnung zur Bestimmung der Höhe eines Flüssigkeitsstandes
US9024806B2 (en) * 2012-05-10 2015-05-05 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge with MCU timing circuit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087978A (en) * 1998-05-05 2000-07-11 Endress + Hauser Gmbh + Co. Level measuring device operating with microwave
EP0955527B1 (de) * 1998-05-05 2007-06-27 Endress + Hauser GmbH + Co. KG Mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmessgerät
US7284425B2 (en) * 2004-12-23 2007-10-23 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system
CN101825486A (zh) * 2009-03-02 2010-09-08 Vega格里沙贝两合公司 通过评估回波曲线测量料位
CN104520682A (zh) * 2012-08-03 2015-04-15 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定和/或监测容器中的介质的料位的方法
CN104685327A (zh) * 2012-09-26 2015-06-03 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 料位测量设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP3350552B1 (de) 2019-05-22
DE102015115462A1 (de) 2017-03-16
WO2017045788A1 (de) 2017-03-23
EP3350552A1 (de) 2018-07-25
CN108139260A (zh) 2018-06-08
US20180209835A1 (en) 2018-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108139260B (zh) 测量位于容器中的填充物质的料位的方法
EP3077777B1 (en) Multi-mode pulsed radar providing automatic transmit pulse signal control
US8264401B1 (en) Micro-radar, micro-radar sensor nodes, networks and systems
CN109115304B (zh) 具有自动频率调节功能的填充物位雷达装置
US7864100B2 (en) Self-referencing radar pulse detector
US6087978A (en) Level measuring device operating with microwave
US6531977B2 (en) Pulse center detector for radars and reflectometers
US7379016B1 (en) Carrier phase detection system for radar sensors
CN105793677A (zh) 具有多个波形的自适应雷达系统
US7889120B2 (en) Pulsed radar level detection system using pulse dithering to eliminate inaccuracies caused by tank rattle
US7482971B2 (en) Time-of-flight-ranging system and method for calibrating such a system
US11796636B2 (en) Radar front end with RF oscillator monitoring
CN108431557B (zh) 用于确定位于容器中的填充物质的料位的方法
JP2018179874A (ja) レーダ信号処理器及びレーダシステム
CN105793726B (zh) 具有用于uwb雷达的可编程增益的接收器
US20140253367A1 (en) Circuit Arrangement
JP2006329690A (ja) パルスレーダ装置
US7139220B2 (en) Dynamic filter tuning for pulse-echo ranging systems
RU2273862C1 (ru) Рециркуляционный радиовысотомер
US20080117096A1 (en) Device for Distance Measurement with the Aid of Electromagnetic Waves
US3543270A (en) Radar altimeter
JP2005207839A (ja) 物体検出装置
JP2009210384A (ja) 等価時間サンプリングパルスレーダ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant