CN109579946A - 用于确定过程变量的方法和雷达料位计 - Google Patents

用于确定过程变量的方法和雷达料位计 Download PDF

Info

Publication number
CN109579946A
CN109579946A CN201810064757.5A CN201810064757A CN109579946A CN 109579946 A CN109579946 A CN 109579946A CN 201810064757 A CN201810064757 A CN 201810064757A CN 109579946 A CN109579946 A CN 109579946A
Authority
CN
China
Prior art keywords
echo
signal
tank
level gauge
tank signal
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.)
Granted
Application number
CN201810064757.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109579946B (zh
Inventor
乌尔班·布隆贝格
拉尔斯·奥韦·拉尔森
哈坎·德林
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.)
Rosemount Tank Radar AB
Original Assignee
Rosemount Tank Radar AB
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 Rosemount Tank Radar AB filed Critical Rosemount Tank Radar AB
Publication of CN109579946A publication Critical patent/CN109579946A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109579946B publication Critical patent/CN109579946B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating 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
    • G01F23/28—Indicating 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
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/003—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations
    • G01S7/006—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations using shared front-end circuitry, e.g. antennas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2921—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to one radar period
    • G01S7/2922—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to one radar period by using a controlled threshold
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/354—Extracting wanted echo-signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/18—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein range gates are used

Landscapes

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

Abstract

一种包括收发器电路系统的雷达料位计，该收发器电路系统被配置成获得储罐信号，该储罐信号包括表示表面回波的峰值以及由表面回波的附近的幻影回波引起的至少一个峰值。该料位计还包括：储罐信号滤波器，该储罐信号滤波器接收储罐信号作为输入并且提供回波阈值分布，该阈值分布具有与储罐信号中的一个峰值基本一致的至少一个局部最大值；以及处理电路系统，该处理电路系统被配置成使用回波阈值分布以忽略储罐信号中的与幻影反射相关联的峰值。因此，对储罐信号的滤波提供了与储罐信号中的(一个或多个)峰值对准的适应性阈值。通过在表面回波识别中使用该阈值，可以忽略在储罐信号中出现的至少一些幻影回波。

Description

用于确定过程变量的方法和雷达料位计
技术领域
本发明涉及用于确定过程变量的方法和雷达料位计，过程变量例如是储罐中的物品的填充料位。
背景技术
雷达料位计(RLG)适用于对容纳在储罐中的物品(诸如工艺流体、粒状化合物和其他材料)的例如填充料位的过程变量进行测量。
这样的雷达料位计的示例可以包括：用于发射和接收微波的收发器电路系统；被布置成朝向表面引导微波并且将被表面反射的微波返回至收发器的信号传播装置；以及被适配为基于由收发器发射和接收到的微波之间的关系来确定填充料位的处理电路系统。
存在用于执行雷达料位计的不同的原理，包括调频连续波(FMCW)和时域反射法(TDR)。基于FMCW的RLG将发射具有逐渐变化的频率的雷达扫描，并且将所接收到的信号与原始信号进行混合(零差混合)以形成频域储罐信号。基于TDR的RLG将发射非常短的脉冲(ns量级)的脉冲序列，并且在采样和保持电路中使用原始信号对所接收到的信号进行采样，由此形成时域储罐信号。
在这两种情况下，储罐信号将包括指示来自储罐的回波的一组峰值，并且这些峰值中之一与来自表面的回波相对应。
该处理被配置成识别并且通常还跟踪相关的回波，以便将表面回波与其他回波区分开，其他回波诸如是来自储罐中的结构的反射、双重反弹等。然后，可以使用表面回波来确定到表面的距离，并且因此确定填充料位。
然而，每个回波通常还会引起位于“实际”回波两侧的一系列较小的“幻影(ghost)”回波。这样的幻影回波可能是由RLG电子器件的缺陷引起的，并且可能干扰回波识别。例如，处理电路系统可能将幻影回波与实际回波混淆，并且花费计算资源来跟踪这些幻影回波。此外，当表面通过储罐中的结构时，即当在一段时间内表面回波非常接近来自反射结构的较强的回波或者与来自反射结构的较强的回波完全重合时，幻影回波可能降低性能。
发明内容
本发明的目的是缓解上述问题，并且提供一种具有降低幻影回波的负面影响的储罐信号处理的雷达料位计。
根据本发明的第一方面，通过用于确定储罐中的物品的过程变量的雷达料位计来实现该目的和其他目的，该料位计包括收发器电路系统，该收发器电路系统被配置成生成和发射电磁发射信号ST，接收从储罐反射的电磁返回信号，以及将返回信号与发射信号组合以形成储罐信号，该储罐信号包括表示来自储罐的内部的回波的多个峰值，其中一个峰值表示表面回波，并且至少一个峰值是由在表面回波的附近的幻影回波引起的。该料位计还包括：储罐信号滤波器，该储罐信号滤波器接收储罐信号作为输入并且提供回波阈值分布，该阈值分布具有与储罐信号中的一个峰值基本一致的至少一个局部最大值；以及处理电路系统，该处理电路系统被配置成将表面回波与储罐信号中的其他回波区分开，以及基于表面回波来确定过程变量，其中该处理电路系统被配置成使用回波阈值分布以忽略储罐信号中的与幻影反射相关联的峰值。
根据本发明的第二方面，通过用于确定储罐中的物品的过程变量的方法来实现该目的和其他目的，该方法包括以下步骤：生成电磁发射信号并且允许该电磁发射信号传播进入储罐中；接收由发射信号在储罐中的反射引起的电磁返回信号；将返回信号与发射信号组合以形成储罐信号，该储罐信号包括表示来自储罐的内部的回波的多个峰值，其中一个峰值表示表面回波，并且至少一个峰值是由在表面回波的附近的幻影回波引起的；对储罐信号进行滤波以提供回波阈值分布，阈值分布具有与储罐信号中的一个峰值基本一致的至少一个局部最大值；以及对储罐信号进行处理以将表面回波与其他回波区分开，并且基于表面回波来确定过程变量，其中在处理中使用回波阈值分布以忽略储罐信号中的与幻影回波相关联的峰值。
因此，对储罐信号的滤波提供了与储罐信号中的(一个或多个)峰值对准的适应性阈值。通过在表面回波识别中使用该阈值，可以忽略在储罐信号中出现的至少一些幻影回波。
如上所述，这样的幻影回波可能是由收发器电子器件的缺陷引起的，并且可能降低雷达料位计的性能。特别地，由于与表面回波相关联的幻影回波将呈现与表面回波的行为类型相同的类型的行为，因此当表面通过储罐中的引起干扰回波的结构时，这样的幻影回波可能会被误认为是表面回波。
与处理中采用的许多其他阈值(例如在CFAR处理中采用的信噪比阈值)相反，在已经识别储罐信号中的任何峰值之前采用根据本发明的滤波器。因此，本发明使得识别储罐信号中的较少的峰值，因此该处理需要较少的计算能力。
在特定实施方式中，对储罐信号的处理包括：识别一组回波，以及选择作为该组中的回波之一的表面回波。在这样的情况下，阈值分布用于减少组中的回波的数目，从而明显简化处理。
阈值分布可以具有连续的导数，即具有免于不连续和尖角的平滑形状。这样的阈值分布与现有技术的阈值是完全不同的，现有技术的阈值通常是单个恒定阈值或者一组不同的分段恒定的阈值。
滤波器可以包括一组可调参数，在特定实现方式中，该可调参数可以是基于已知要出现的幻影回波的特性来设定的。通过调整这些参数，滤波可以因此被特别地配置成有效地去除幻影回波。
本发明可以在非接触式RLG以及导波雷达料位计中实现，并且与FMCW处理以及时域反射法(TDR)相结合地实现。
附图说明
将参照示出本发明的当前优选实施方式的附图更详细地描述本发明。
图1a和图1b示意性地示出了适用于实现本发明的两种类型的雷达料位计。
图2是根据本发明的实施方式的图1a和图1b中的处理电路系统的示意性框图。
图3a和图3b示出了储罐信号的部分和阈值分布的相应部分。
图4a和图4b是指示随着时间的推移而跟踪的回波和到表面的距离的图。
图5a至图5f示出了与图4a的图中的六个不同时间点相对应的储罐信号。
具体实施方式
图1a至图1b示出了可以应用本发明的雷达料位计(RLG)1的两个示例。RLG 1安装在储罐2上，并且被布置成对例如储罐2中的两种材料4、5之间的界面的料位L的过程变量进行测量。通常，第一种材料是存储在储罐中的液体4，例如汽油，而第二种材料是储罐中的空气或者其他气氛5。在该情况下，界面简单地是物品的表面3。
雷达料位计1包括连接至处理电路系统7的收发器电路系统6。
收发器电路系统6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。收发器电路系统6的元件通常以硬件来实现，并且形成通常被称作微波单元的集成单元的部分。为了简单起见，在下面的描述中将收发器电路系统称作“收发器”。
处理电路系统7可以包括以硬件实现的模拟处理以及由存储在存储器中的并且由嵌入式处理器执行的软件模块实现的数字处理的组合。本发明不限于特定实现，并且可以设想被发现适合于实现本文描述的功能的任何实现方式。
收发器6电连接至合适的信号传播装置10，该信号传播装置10被布置成允许电磁信号朝向物品4的表面3传播，并且返回该电磁信号的来自储罐的反射。收发器6被配置成生成和发射通过信号传播装置朝向物品4的表面3传播的电磁发射信号ST。电磁返回信号SR由在表面3的反射引起的，并且由信号传播装置10返回并且馈送回至收发器6。
处理电路系统7被配置成通过分析发射信号ST和返回信号SR来确定在储罐的顶部的参考位置与表面3之间的距离。该处理通常包括生成储罐信号或者“回波曲线”，其包括表示来自所述储罐的内部的回波的多个峰值。其中一个峰值表示来自表面3的回波。
在频域储罐信号的情况下，信号的幅度被表示为频率的函数，其中频率与距参考位置的距离有关。在时域储罐信号的情况下，信号的幅度被表示为时间的函数，其中时间与距参考位置的距离有关。如下面将更详细地描述的，通过处理电路系统分析储罐信号来识别表面回波，并且基于储罐信号中的表面的位置来确定到表面的距离。基于所确定的到表面3的距离(通常被称为空距(ullage))和储罐5的已知尺寸，可以推导出例如储罐的填充料位L的过程变量。
RLG 1还包括接口8，该接口8用于将测量值传送到RLG的外部，并且可选地用于RLG的电力供给。例如，接口8可以是双线控制回路，例如4mA-20mA回路。接口8还可以包括串行数据总线，允许使用数字通信协议进行通信。可用的数字协议的示例包括HART、Modbus、过程现场总线(Profibus)和基金会现场总线(Foundation Fieldbus)。接口8还可以是采用例如无线HART的无线接口。
在图1a中，信号传播装置10是自由传播的定向天线11，并且RLG 1被称作非接触式雷达(NCR)料位计。有时将天线耦接至呈管的形式的波导结构(被称作“静止管”)，以便减少干扰并且确保平静的表面。
在图1b中，信号传播装置10是探针12，即延伸进入储罐的容纳物的传输线。在该情况下，发射信号和回波引号将沿着探针传播，直到它们被由表面3引起的阻抗不连续反射。具有探针的RLG有时被称作导波雷达(GWR)料位计。可以使用几种类型的探针，例如单线(Goubau类型)探针、同轴探针和双线探针。探针可以基本上是刚性的或者柔性的，并且它们可以由例如不锈钢的金属、例如PTFE的塑料或者其组合制成。
NRC料位计(例如在图1a中示出的NRC料位计)中的发射信号通常在GHz的范围内，例如大约6GHz或者26GHz，带宽为1GHz或几GHz。尽管还可以使用高频信号，但是GWR中(例如在图1b中示出的GWR)的发射信号通常是DC脉冲序列。
根据一种测量原理，发射信号是具有变化的频率的连续信号(调频连续波，FMCW)。基于FMCW的RLG将发射具有逐渐变化的频率的雷达扫描，并且将所接收到的信号与原始信号进行混合(零差混合)以形成频域储罐信号。该原理主要用于NCR料位计，但是也已提出了在GWR方面的应用。
根据另一测量原理，发射信号是具有ns量级的持续时间和MHz量级的重复频率的不同脉冲的序列。在被称作时域反射法(TDR)的处理中，在采样和保持电路中使用原始脉冲序列对返回信号进行采样，由此形成时域储罐信号。时域反射法通常用于GWR料位计，在该情况下，脉冲可以是DC脉冲。该原理还可以用于NCR料位计，在该情况下，脉冲需要进行频率调制以允许使用定向天线进行发射。
发射信号还可以是FMCW与脉冲信号的某种组合。例如，已提出了被称作多频脉冲波(MFPW)的原理。
转到图2，更详细地示出了处理电路系统7。
处理电路系统7包括回波跟踪模块21，该回波跟踪模块21被配置成接收储罐信号20并且识别储罐信号中的被认为是由反射引起的局部最大值(峰值)。回波跟踪模块进一步被配置成存储在连续测量之间所识别的回波的位置，引起对多个回波的跟踪。处理电路系统还可以包括S/N模块22，该S/N模块22连接至回波跟踪模块21，并且被配置成采用信噪比阈值以去除具有比该阈值低的信噪比的所识别的回波。作为这样的模块的示例是恒虚警率(CFAR)模块。料位检测模块23被连接以接收剩余的回波，并且被配置成确定跟踪的回波中的哪一个回波是由在表面的反射引起的(表面回波)。储罐信号中的所识别的表面回波的位置与到表面的距离相对应，到表面的距离继而可以被用于确定例如填充料位L的过程变量。
根据本发明的实施方式，处理电路系统还包括滤波器24，该滤波器24被连接以接收储罐信号并且基于该储罐信号来提供回波阈值分布25。滤波器24的输出连接至回波跟踪模块21，该回波跟踪模块21在这里被配置成使用阈值分布来忽略储罐信号中的与幻影反射相关联的峰值。
原则上，可以采用回波阈值分布来去除储罐信号的不超过回波阈值分布的所有部分，而保持其他部分不变。可替选地，简单地从储罐信号中减去回波阈值分布。使用回波阈值以去除或者衰减储罐信号中的幻影回波的其他方法也是可能的。
图3a和图3b示出了储罐信号20和相应的阈值分布25的两部分。储罐信号在这里被示为以米为单位的距离的函数。然而，如上所述，储罐信号最初可能是频率的函数(例如在FMCW系统中)或者时间的函数(例如在TDR系统中)。
如上所述，储罐信号包括与来自表面3的反射相对应的峰值31，这里位于大约17m。除了该表面回波以外，储罐信号可以还包括例如由储罐中的固定结构引起的几个其他回波，以及由在表面和/或储罐壁中多次反弹之后到达传播装置的反射引起的回波。在示出的情况下，存在于大约1.95m和2.55m处出现的两个这样的额外的回波32、33。储罐信号通常还包括与每个“实际”回波31、32、33相关联的一个或几个“幻影”回波34。幻影回波是由收发器电路系统中的缺陷引起的，并且通常对料位检测处理没有贡献。
从图3a、图3b可以看出，阈值分布25具有与储罐信号20的每个峰值31、32、33对准的局部最大值35，以及在这些局部最大值35的任一侧的通常衰减的水平。在示出的情况下，阈值分布25形成一系列钟形状，针对每个峰值31、32、33一个钟形状。
滤波器24可以用作具有低通特性的线性滤波器。为了将阈值分布中的最大值与原始储罐信号中的峰值对准，滤波器必须是非因果(non-causal)的。实现这样的滤波器的一种方法是在增大距离和减小距离的情况下(即两次)针对储罐信号中的峰值运行一阶IIR滤波器。
滤波器可以被参数化，例如包括表示幅值(作为峰值的比率)、在峰值以上的宽度和在峰值以下的宽度的参数。利用这些参数，阈值分布可以被选择为围绕每个峰值是对称的，或者是不对称的，例如在峰值的一侧降低较快。在特定实施方式中，可以基于关于幻影回波的特性的知识来设定这些参数，以便确保所得到的阈值分布超过围绕强峰的幻影回波。因此，可以通过回波跟踪模块取消在强峰的附近的幻影回波。
图4a示出了在逐渐增加具有引起反射的固定结构的储罐中的填充料位(减小到表面的距离)的情况下在回波跟踪模块21和料位检测模块23中的处理的结果。图5a至图5f示出了针对六个离散时间点t＝320s、t＝341s、t＝389s、t＝400s、t＝420s和t＝450s的相应的储罐信号20。
在图4a中，虚曲线41至45指示由回波跟踪模块21随着时间的推移而识别和跟踪的五个不同回波51至55，而实曲线46指示由料位检测模块23确定的随着时间的推移的所检测的表面距离。曲线41是表面回波51，曲线42是在表面回波稍微下面出现(即，距参考位置的距离更大)的幻影回波52，曲线43是由来自固定结构的反射引起的干扰回波53，曲线44是在干扰反射稍微上面出现(即，距参考位置的距离更小)的幻影回波54，以及曲线45是在干扰反射稍微下面出现(即，距参考位置的距离更大)的幻影回波55。应该注意的是，当表面超过固定结构时(在大约t＝375s)，被固定结构反射的信号将通过引起延迟的物品的层。因此，回波53似乎正在远离参考位置(增加距离)，因此是曲线43中“拐点”。
在t＝320s时(图5a)，表面回波51与干扰回波53可清晰区分。
在t＝341s时(图5b)，当表面回波51接近干扰回波53时，两个回波不再可区分，图4a示出了料位检测模块23如何将幻影回波52误认为是表面回波51。因此，表面距离曲线46与曲线42在一段时间内重合。
在t＝389s时(图5c)，表面回波51开始出现在干扰回波53的左侧，但是仍然不可区分。
在t＝400s时(图5d)，表面回波51再次可区分，并且料位检测模块23再次“发现”表面回波51。从此以后，表面距离曲线46与表面回波曲线41再次重合。
在t＝420s时(图5e)，表面回波与干扰回波53甚至更加分离，并且干扰回波53还由于其被浸没在物品4中而已经开始进一步远离。
在t＝450s时(图5f)，幻影回波52与干扰回波53也可清晰区分。
图4b示出了测量结果，但是这里回波跟踪模块21已经使用根据本发明的阈值分布来去除幻影回波52和54。因此，在图4b中，在图中仅存在回波曲线41和43以及(稍微不同的)所检测的表面距离47。因此，显著方便了回波跟踪模块21的处理。
由于没有幻影回波曲线42，因此表面距离曲线47在这里跟随表面回波曲线，直到大约375s，在大约375s料位检测模块23将干扰回波53误认为是表面回波51。还是在该情况下，直到大约400s料位检测模块23才再次“发现”表面回波51。
当比较表面距离曲线46(在图4a中)和47(在图4b中)时，显然与理论料位检测(即，直线)的偏差在图4a中比在图4b中显著更大。
本领域的技术人员意识到，本发明绝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形。例如，可以采用更复杂的滤波器函数来获得阈值分布。

Claims (16)

1.一种用于确定储罐(2)中的物品的过程变量的雷达料位计(1)，所述雷达料位计包括：
收发器电路系统(6)，所述收发器电路系统(6)被配置成：
-生成和发射电磁发射信号(ST)，
-接收从所述储罐反射的电磁返回信号，以及
-将所述返回信号(SR)与所述发射信号(ST)组合以形成储罐信号(20)，所述储罐信号包括表示来自所述储罐的内部的回波的多个峰值，所述峰值中之一(31)表示表面回波，并且至少一个峰值是由在所述表面回波的附近的幻影回波引起的；
储罐信号滤波器(24)，所述储罐信号滤波器(24)接收所述储罐信号作为输入并且提供回波阈值分布(25)，所述回波阈值分布具有与所述储罐信号中的所述峰值中之一(31)基本一致的至少一个局部最大值(35)；以及
处理电路系统(7)，所述处理电路系统(7)被配置成：
-将表面回波与所述储罐信号中的其他回波区分开，以及
-基于所述表面回波来确定所述过程变量，
其中，所述处理电路系统(7)被配置成使用所述回波阈值分布(25)以忽略所述储罐信号中的与幻影反射相关联的峰值。
2.根据权利要求1所述的雷达料位计，其中，所述处理电路系统(7)被配置成通过以下方式将所述表面回波与所述储罐信号中的其他回波区分开：
识别所述储罐信号中的一组回波，以及
选择作为所述组中的回波之一的所述表面回波，
其中，所述阈值分布用于减少所述组中的回波的数目。
3.根据权利要求1所述的雷达料位计，其中，所述回波阈值分布具有连续的导数。
4.根据权利要求1所述的雷达料位计，其中，所述滤波器包括一组可调参数，并且其中，所述可调参数是基于在所述雷达料位计中出现的幻影回波的特性来设定的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达料位计，还包括连接至所述收发器电路系统的定向天线，所述定向天线意在被安装在所述储罐的顶部以朝向所述表面发射所述发射信号。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达料位计，还包括连接至所述收发器电路系统的传输线探针，所述传输线探针意在悬挂在所述储罐中并且延伸超过所述表面。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达料位计，其中，所述储罐信号是频域信号。
8.根据权利要求7所述的雷达料位计，其中，所述发射信号是调频连续波FMCW。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达料位计，其中，所述发射信号是不同脉冲的序列，并且所述储罐信号是时域信号。
10.一种用于确定储罐(2)中的物品的过程变量的方法，包括以下步骤：
生成电磁发射信号并且允许所述电磁发射信号传播进入所述储罐中，
接收由所述发射信号在所述储罐中的反射引起的电磁返回信号，
将所述返回信号(SR)与所述发射信号(ST)组合以形成储罐信号，所述储罐信号包括表示来自所述储罐的内部的回波的多个峰值，所述峰值中之一(31)表示表面回波，并且至少一个峰值是由所述表面回波的附近的幻影回波引起的，
对所述储罐信号(20)进行滤波以提供回波阈值分布(25)，所述回波阈值分布具有与所述储罐信号中的所述峰值中之一基本一致的至少一个局部最大值(35)，以及
处理所述储罐信号(20)以将所述表面回波(31)与其他回波区分开，并且基于所述表面回波来确定所述过程变量，
其中，在所述处理中使用所述回波阈值分布(25)以忽略所述储罐信号中的与所述幻影回波相关联的峰值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，处理所述储罐信号的步骤包括：
识别一组回波，以及
选择作为所述组中的回波之一的所述表面回波，
其中，所述回波阈值分布用于减少所述组中的回波的数目。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述回波阈值分布具有连续的导数。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，对所述储罐信号进行滤波的步骤包括采用具有一组可调参数的滤波器(24)，并且其中，所述可调参数是基于在特定雷达料位计中出现的幻影回波的特性来设定的。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述储罐信号是频域信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述发射信号是调频连续波FMCW。
16.根据权利要求10至13中的任一项所述的方法，其中，所述发射信号是不同脉冲的序列，并且所述储罐信号是时域信号。
CN201810064757.5A 2017-09-29 2018-01-23 用于确定过程变量的方法和雷达料位计 Active CN109579946B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/720,054 2017-09-29
US15/720,054 US10775221B2 (en) 2017-09-29 2017-09-29 Adaptive echo threshold

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109579946A true CN109579946A (zh) 2019-04-05
CN109579946B CN109579946B (zh) 2022-08-02

Family

ID=63708387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810064757.5A Active CN109579946B (zh) 2017-09-29 2018-01-23 用于确定过程变量的方法和雷达料位计

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10775221B2 (zh)
EP (1) EP3688420B1 (zh)
CN (1) CN109579946B (zh)
WO (1) WO2019063651A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017123529A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur Ermittlung des Füllstandes eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes
JP7014041B2 (ja) * 2018-05-11 2022-02-01 株式会社デンソー レーダ装置
WO2020103009A1 (zh) * 2018-11-21 2020-05-28 深圳市大疆创新科技有限公司 一种微波雷达和无人飞行器
US11821977B2 (en) * 2019-07-10 2023-11-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Target detection and tracking for feature extraction
CN112097861B (zh) * 2020-09-11 2024-05-31 北京妙思特仪表有限公司 阈值电压确定方法、装置及磁致伸缩液位计
US12055655B2 (en) * 2021-06-24 2024-08-06 Intel Corporation Signal-to-noise ratio range consistency check for radar ghost target detection
CN115683284B (zh) * 2022-12-29 2023-05-26 浙江和达科技股份有限公司 一种抑制虚假回波的方法及液位测量系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1668898A (zh) * 2002-07-19 2005-09-14 Vega格里沙贝两合公司 确定填充高度回波和错误回波的期望范围的方法和设备
CN1894562A (zh) * 2003-12-17 2007-01-10 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于优化脉冲回波方法中的发射的方法和装置
US20100307251A1 (en) * 2007-09-20 2010-12-09 Roland Welle Detailfunction Based Measurement
CN102047082A (zh) * 2008-04-30 2011-05-04 罗斯蒙特雷达液位股份公司 确定雷达物位计系统的干扰回波分布的方法
US8931339B2 (en) * 2001-07-27 2015-01-13 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for evaluating the measurement signals of a propagation-time based measurement device
CN104729626A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 具有探针保持元件的导波雷达物位计量
CN105607051A (zh) * 2014-11-18 2016-05-25 西门子公司 用于测定fmcw测距装置与目标之间距离的方法
EP3067711A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-14 Honeywell International Inc. Apparatus and method for adjusting guided wave radar pulse width to optimize measurements
CN107101695A (zh) * 2016-02-01 2017-08-29 Vega格里沙贝两合公司 在使用雷达传感器测量物位时确定和显示最佳材料厚度的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60117150A (ja) 1983-11-30 1985-06-24 Aloka Co Ltd 超音波送受波装置
DE4218303C1 (de) 1992-06-03 1994-03-03 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren und Anordnung zur Abstandsmessung nach dem Impulslaufzeitprinzip
DE19723978C2 (de) 1997-06-06 1999-03-25 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren zur Messung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter nach dem Radarprinzip
GB2369015A (en) 2000-11-09 2002-05-15 Sony Uk Ltd Receiver that uses guard signals to estimate synchronisation position
US6456231B1 (en) 2001-06-01 2002-09-24 Mcewan Technologies, Llc Radar sensor having a CFAR detector
US7304687B2 (en) 2004-12-07 2007-12-04 Sony Taiwan Limited Ghost cancellation system using wavelet processed ghost cancellation reference signal
US7551122B1 (en) * 2007-12-06 2009-06-23 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system and method providing a signal indicative of process reliability
DE102013107847A1 (de) * 2013-07-23 2015-01-29 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Ermittlung und Überwachung des Füllstands eines Mediums in einem Behälter nach einem Laufzeitmessverfahren

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8931339B2 (en) * 2001-07-27 2015-01-13 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for evaluating the measurement signals of a propagation-time based measurement device
CN1668898A (zh) * 2002-07-19 2005-09-14 Vega格里沙贝两合公司 确定填充高度回波和错误回波的期望范围的方法和设备
CN1894562A (zh) * 2003-12-17 2007-01-10 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于优化脉冲回波方法中的发射的方法和装置
US20100307251A1 (en) * 2007-09-20 2010-12-09 Roland Welle Detailfunction Based Measurement
CN102047082A (zh) * 2008-04-30 2011-05-04 罗斯蒙特雷达液位股份公司 确定雷达物位计系统的干扰回波分布的方法
CN104729626A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 罗斯蒙特储罐雷达股份公司 具有探针保持元件的导波雷达物位计量
CN105607051A (zh) * 2014-11-18 2016-05-25 西门子公司 用于测定fmcw测距装置与目标之间距离的方法
EP3067711A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-14 Honeywell International Inc. Apparatus and method for adjusting guided wave radar pulse width to optimize measurements
CN107101695A (zh) * 2016-02-01 2017-08-29 Vega格里沙贝两合公司 在使用雷达传感器测量物位时确定和显示最佳材料厚度的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190101430A1 (en) 2019-04-04
EP3688420A1 (en) 2020-08-05
CN109579946B (zh) 2022-08-02
US10775221B2 (en) 2020-09-15
EP3688420B1 (en) 2023-07-19
WO2019063651A1 (en) 2019-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109579946A (zh) 用于确定过程变量的方法和雷达料位计
KR102331741B1 (ko) 자가진단 fmcw 레이더 레벨 게이지
US9081087B2 (en) Method for ascertaining and/or evaluating fill-state of a container containing at least one medium
EP2359102B1 (en) System and method for filling level determination
US7284425B2 (en) Radar level gauge system
US20070046528A1 (en) Processing of tank signal in radar level gauge system
US7542866B1 (en) Threshold setting for a radar level transmitter
US20080129583A1 (en) Radar level detector
WO2006068604A1 (en) A radar level gauge system
CN109724671B (zh) 用于界面测量的雷达物位计系统和方法
CN111213039B (zh) 用于确定容器中填充材料的填充水平的方法
CN113108866A (zh) 导波雷达物位计和用于控制导波雷达物位计的方法
CN109579945B (zh) 用于确定过程变量的雷达物位计和方法
US20170268921A1 (en) Method and apparatus for detecting the level of a medium
US11747187B2 (en) Method for generating a masking curve for a fill state measuring device
US20210172786A1 (en) Fill level measuring device
WO2002025227A1 (en) Improved threshold setting for a radar level transmitter
EP3959490A1 (en) Pulsed rlg with improved resistance to signal disturbance

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