CN112067083A - 具有带本质安全输出的防爆外壳的导波雷达物位计 - Google Patents

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莱夫·尼尔森
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Abstract

本发明涉及具有带本质安全输出的防爆外壳的导波雷达物位计，导波雷达物位计包括具有本质安全(IS)输出的防爆外壳、具有连接至IS输出的第一端子和连接至外壳地电势的第二端子的电阻器以及连接至IS输出的传输线探头。该外壳包围雷达物位计(RLG)电路和具有浮动地电势的微波单元、以及连接在微波单元与IS输出之间的隔直电容器组。微波单元包括差分接收器，该差分接收器具有经由隔直电容器组连接至IS输出的第一端子以及经由隔直电容器组连接至外壳地电势的第二端子，第一端子与第二端子之间的电压形成至差分接收器的输入信号。

Description

具有带本质安全输出的防爆外壳的导波雷达物位计
技术领域
本发明涉及一种具有带本质安全(例如Ex-ia)连接的防爆(例如Ex-d)隔室的雷达物位计。在导波雷达(GWR)物位计中，特别需要这样的具有IS连接的防爆隔室。
背景技术
雷达物位计(RLG)系统广泛用于确定罐中包含的产品的填充物位。雷达物位测定通常通过非接触式测量或者通过接触式测量(通常称为导波雷达(GWR))来执行，通过非接触式测量，电磁信号朝向罐中包含的产品辐射，通过接触式测量，由用作波导的探头朝向产品引导电磁信号并且将电磁信号引导到产品中。探头通常被布置成从罐的顶部向底部竖直延伸。探头也可以被布置在测量管(所谓的腔室)中，测量管被连接至罐的外壁并且与罐的内部处于流体连接。
发射的电磁信号在产品的表面处被反射，并且反射的信号由包括在雷达物位计系统中的接收器或收发器接收。基于发射的信号和反射的信号，可以确定到产品的表面的距离。
通常基于电磁信号的发射与电磁信号在罐中的气体与包含在罐中的产品之间的分界面中的反射的接收之间的时间来确定到产品的表面的距离。为了确定产品的实际填充物位，基于上述时间和电磁信号的传播速度确定从参考位置到表面的距离。
当今市场上的大多数雷达物位计系统都是基于脉冲的发射和脉冲在产品的表面处的反射的接收之间的时间差来确定到罐中包含的产品的表面的距离的所谓的脉冲雷达物位计系统，或者是基于发射的频率调制信号与发射的频率调制信号在表面处的反射之间的相位差来确定到表面的距离的系统。前一种类型的系统通常称为时域反射计(TDR)系统，并且在US 6,801,157中提供了示例。后一种类型的系统通常被称为FMCW(频率调制连续波)系统。
在某些应用中，RLG用于危险环境中，例如与装有易燃易爆气体和液体的罐连接。在这样的应用中，RLG必须被设计为避免点燃爆炸。
对于非接触式RLG，即通过定向天线的方式发射电磁信号的RLG，可以通过微波窗将RLG与罐内部隔开。因此，对于这样的RLG，将RLG放置在防爆外壳(称为Ex-d外壳)中就足够了。然而，对于探头延伸到罐内部中的导波雷达(GWR)，防爆是不足够的，因此GWR物位计通常被设计为本质安全。当电路是“本质安全”时，电路中可用的电能和热能被限制，使得即使在最坏的情况下，也不会发生危险环境(爆炸性气体或灰尘)的点燃。对于IS概念的详细信息，参阅2012年9月25日检索的Cooper Crouse Hinds的“AN9003-A Users Guide toIntrinsic Safety”。本质安全规范的示例为IEC 610079-0和IEC 610079-11。
在一些应用中，防爆外壳需要设置有本质安全输出(IS输出)。这样的设计的一种直接方法是使外壳中的电路接地至外壳地。然而，使外壳中的电路连接至“浮动”地，即独立于外壳地的地电势，是有利的。这要求阻挡由地电势的差异引起的任何直流分量。这样的解决方案的一个问题是在接收信号的同时仍保持令人满意的信噪比，并且符合电磁兼容性(EMC)要求。
发明内容
本发明的目的是通过防爆外壳的IS输出来提供改进的信号的接收。
根据本发明的第一方面，通过用于确定罐中产品的填充物位的导波雷达物位计来实现该目的和其他目的，该物位计包括：外壳，其提供防爆保护以及电连接至外壳地电势；外壳壁中的防爆第一信号通道，第一信号通道被配置成连接至外部电源；外壳壁中的防爆第二信号通道，第二信号通道提供本质安全(IS)输出；电阻器，其具有连接至IS输出的第一端子和连接至外壳地电势的第二端子；传输线探头，其连接至IS输出，该探头适于引导微波发射信号朝向产品以及返回微波发射信号从产品表面的反射。外壳包围雷达物位计(RLG)电路；连接至IS输出的微波单元，微波单元被配置成生成并发射微波发射信号ST以及接收从罐反射的微波返回信号SR，RLG电路和微波单元具有独立于外壳地电势的浮动地电势；以及连接在微波单元与IS输出之间的隔直电容器组，隔直电容器用于阻挡任何DC分量。微波单元包括：脉冲发生器，其具有经由隔直电容器组连接至IS输出的第一端子和经由该隔直电容器组连接至外壳地电势的第二端子；以及差分接收器，其具有经由该隔直电容器组连接至IS输出的第一端子以及经由该隔直电容器组连接至外壳地电势的第二端子，第一端子与第二端子之间的电压形成至差分接收器的输入信号。
此处的“浮动”意指浮动地电势独立于外壳地电势。当然，“独立”一词应当解释为与现实情况有关。实现这样的独立性的一种方法是将浮动屏障与外壳壁电分离(galvanically separate)。然而，完全的电分离可能不是必要的，例如，通过隔直电容器的泄漏电流通常可以忽略。
根据本发明，高频单元包括差分接收器，该差分接收器具有——经由隔直电容器——连接至IS输出和外壳地电势的端子。因此，布置成使浮动地与机壳地分开的隔直电容器包括沿“信号线”(至IS输出的线)的至少一对隔直电容器和沿“接地线”(至外壳地电势的线)的至少一对隔直电容器。这种差分设计提供了更大的灵活性来应对与MEC和信噪比有关的挑战。
为了与同轴罐壁馈通形成匹配，从而避免内部反射，在信号线与接地线之间连接电阻器(通常为50欧姆)。当隔直电容器被放置在该电阻器的探头侧(通常是这种情况)时，它们必须相对大(在1nF级)，以确保令人满意的匹配。
根据本发明的实施方式，该隔直电容器组包括：串联连接在脉冲发生器的第一端子与电阻器的第一端子之间的第一对隔直电容器；串联连接在脉冲发生器的第二端子与电阻器的第二端子之间的第二对隔直电容器；串联连接在差分接收器的第一端子与电阻器的第一端子之间的第三对隔直电容器；以及串联连接在差分接收器的第二端与电阻器的第二端子之间的第四对隔直电容器。
利用这种设计，将隔直电容器放置在匹配电阻器的“内侧”(即，在接收器侧)，并在信号线和接地线分开之后分别连接至脉冲发生器和接收器。通过在这四条线上布置隔直电容器，每对隔直电容器分别“面对”脉冲发生器和接收器的较大阻抗，并且可以使用显著较小的电容器。作为示例，脉冲发生器通常具有大约500欧姆的阻抗，并且“面对”脉冲发生器的电容可以减小至100pF(即串联的两个200pF电容器)。接收器甚至可以具有较高的阻抗，以允许将电容减小至20pF(即串联的两个40pF电容器)。
差分接收器可以包括：第一阻抗增加电路，其被连接以增加第一端子的输入阻抗；以及第二阻抗增加电路，其被连接以增加第二端子的输入阻抗。
这样的阻抗增加电路用于甚至进一步增加差分接收器的输入阻抗，从而甚至进一步减小沿连接至接收器的信号线和接地线的所需电容。
然而，差分接收器的增加的输入阻抗也具有其他的单独的优势。例如，由于信号的衰减较小，因此高输入阻抗确保接收信号的低失配以及提高的信噪比。
在某些应用中，RLG电路与本质安全要求不兼容，并且物位计然后可能包括连接在RLG电路与微波单元之间的电屏障，该电屏障阻止与IS要求不兼容的能量或电压到达微波单元。
布置在非IS电路与IS电路之间的这种电屏障被称为IS屏障，并且用于“钳位”关于电压和电流的各个信号。常规IS屏障包括：用于防止显著的电涌的熔断器、用于限制电压的齐纳二极管(通常是并联的三个)以及用于限制电流的电阻器。
注意，在共同未决(并且目前未公开)的专利申请PCT/EP2018/086257中公开了使用浮动地IS屏障的防爆外壳的IS输出。
存在RLG电路可能不符合IS要求的多个原因。例如，RLG电路可以包括至少一个能量存储装置，该至少一个能量存储装置在施加于该能量存储装置的电压下具有与IS要求不兼容的能量存储容量。当RLG连接至受限的电源例如电池或双线控制回路时，通常需要这种能量存储装置以为测量扫描间歇地提供足够的能量。
注意，IS屏障不能处理由微波单元中的收发器发射和接收的高频信号(例如，在GHz区域中)，因此IS屏障必须放置在微波单元的上游。
对于脉冲雷达物位测定，发射信号是脉冲串，每个脉冲具有ns级的持续时间和MHz级的脉冲重复频率。在这种情况下，屏障将电力从RLG电路连接至微波单元，并将时间扩展的罐信号从微波单元连接至RLG电路。
通常，RLG电路包括频率发生器，频率发生器被配置成生成第一重复频率Tx和第二重复频率Rx，第一重复频率Tx限定发射信号的脉冲重复频率，第二重复频率Rx用于执行返回信号SR的时域反射计采样。在这种情况下，屏障将来自RLG电路的Rx和Tx时钟信号连接至微波单元。
可以通过将频率发生器(例如，双振荡器定时电路、延迟锁定环、DLL或锁相环、PLL)布置在屏障的下游来减少通过屏障的信号的数量。在这种情况下，时钟信号在微波单元侧生成，并且不需要通过屏障。这种方法的缺点是，频率发生器需要更多的电力，因此导致跨屏障的较大电压降。这样的电压降增加了操作RLG所需的最小电压，有时称为“启动电压(lift-off voltage)”。在电力是受限资源的许多应用中(例如由双线控制回路或内部电池供电的RLG)，此电压是重要的设计参数。
附图说明
将参照附图更详细地描述本发明，附图示出了本发明的当前优选实施方式。
图1示意性地示出了导波雷达物位计。
图2示出了图1中的物位计的防爆外壳中的电路和浮动IS屏障的框图。
图3示出了根据本发明实施方式的图2中的微波单元的示意性电路图。
图4示出了根据本发明实施方式的阻抗增加电路的连接。
具体实施方式
现在将参照脉冲雷达物位计公开本发明的实施方式。在雷达物位测量的上下文下，脉冲系统基于脉冲的发射与其在产品的表面处的反射的接收之间的时间差(飞行时间)来确定到罐中包含的产品表面的距离。大多数脉冲雷达物位计系统采用时域反射计(TDR)，该时域反射计提供对(极短的)飞行时间的时间扩展。这种TDR雷达物位计系统生成具有第一脉冲重复频率Tx的发射脉冲串和具有与发射的脉冲重复频率相差已知的频率差Δf的第二脉冲重复频率Rx的参考脉冲串。该频率差Δf通常在Hz或数十Hz的范围内。
发射脉冲串由传播装置朝向罐中包含的产品的表面发射，并且接收反射信号并用参考脉冲串对反射信号采样。在本公开内容中，传播装置是传输线探头，并且该物位计被称为“导波雷达”(GWR)物位计。
在测量扫描开始时，发射信号和参考信号同步以具有相同的相位。由于频率差，在测量扫描期间，发射信号与参考信号之间的相位差将逐渐增大。反射信号的这种逐渐偏移的时间采样将提供反射脉冲的飞行时间的时间扩展版本，根据该时间扩展版本可以确定到罐中包含的产品的表面的距离。
图1示意性地示出了导波脉冲雷达物位计(RLG)1，其被布置成测量到罐5中的两种(或更多种)材料3、4之间的分界面2的距离。通常，第一材料3是存储在罐中的产品，例如液体诸如汽油，而第二材料4是空气或者某种其他气体。在那种情况下，RLG将使得能够检测到罐中内容物3的表面2的距离，并根据该距离确定填充物位L。
罐5设置有确保RLG 1处于相对于罐5的底部固定的测量位置的紧固结构6。RLG 1包括允许信号传输到罐中以及从罐中传出的馈通结构7。馈通结构7可以布置成提供工艺密封，能够承受温度、压力以及罐中包含的任何化学物质。
RLG 1还包括传输线探头8，该传输线探头8布置成允许发射信号ST朝向表面2传播，并且返回由于发射信号在产品3的表面2处的反射而产生的反射信号SR。探头8经由馈通结构7连接至收发器(参见图2)，并且从RLG 1延伸至罐5的底部。沿探头8发射的电磁波将被罐中材料之间的任何分界面2反射，并且该反射将经由馈通结构7传输回收发器。探头可以是例如同轴线探头、双线探头或者单线探头(也称为表面波导)。
外壳10被固定至馈通结构7，并且容纳RLG 1的电气部件。外壳10在此处被设计成满足例如IEC 60079-1中规定的“防爆”壳体的要求。参照图2，将更详细地描述包围在外壳10中的电路。
外壳10连接至外壳地电势9。第一(防爆)信号通道11提供对信号/电力电路12的外部访问，该信号/电力电路12被配置成接收操作电力并允许传送RLG 1外部的测量数据。在所示出的示例中，信号通道11和信号/电力电路12提供两线接口，并且可以连接至例如4mA-20mA控制回路13。回路中的电流可以对应于模拟测量值(例如指示填充物位L)。替选地，可以使用适当的协议诸如HART跨两线回路发送数字数据。
接口11、12连接至电力管理电路14，该电力管理电路14被配置成接收电力并将电力分配至外壳10中的电路。电力管理电路可以连接至能量存储装置15例如电容器，能量存储装置被配置成存储能量，使得超过可从接口11、12获得的电力的电力间歇地可用。当使用电流受限的两线控制回路时，这特别有用。电力管理电路14然后可以“清除”紧接着的操作不需要的可用电力，并将其存储在能量存储装置15中。然后可以在测量扫描期间使用该存储的能量。
外壳10还包围用于生成Tx频率脉冲串和Rx频率脉冲串的频率发生器16。作为示例，合适的Tx和Rx频率在0.5MHz–10Mhz范围中，通常为1MHz-2MHz。Tx通常大于Rx，尽管相反的关系也是可能的。关键方面是TX频率与Rx频率之间的差异，该差异必须比Tx频率和Rx频率小几个数量级。作为示例，尽管较大的差异频率也可以与该技术兼容，但是差异频率在Hz级、小于15Hz。
外壳还包围用于基于数字TDR信号确定距离的处理电路17。为了确定罐中的处理变量(通常是表面2的物位L)，电路17设置有用于分析TDR信号的软件。处理电路可以包括微处理器(MCU)、用于存储程序代码的FLASH存储器、用于存储预编程参数的ROM(例如，EEPROM)和用于存储可变参数的RAM。
图2中的右边是高频(HF)单元20，其包括用于生成、发射和接收微波信号并且还用于对返回信号进行采样以获得时间扩展的TDR信号的各种电路。HF单元20连接至用作IS输出27的第二(防爆)信号通道，探头8经由罐馈通件7连接至该IS输出27。
更具体地，HF单元包括收发器电路，该收发器电路包括脉冲发生器21，脉冲发生器21被配置成生成具有等于Tx频率的脉冲重复频率的脉冲串形式的发射信号。脉冲可以是DC脉冲，或者可以由载波频率调制。载波频率可以是GHz级，例如16GHz或25GHz。为了能够测量物位计1与表面2之间的相对短的距离，脉冲的持续时间可以是ns级，例如，大约2ns或比2ns短。脉冲可以具有mW或μW级的平均功率水平。
收发器电路还包括：接收器22，其被配置成接收反射的返回信号SR；以及采样电路23，其被配置成以等于Rx频率的采样频率对返回信号SR进行采样，以提供时间扩展的罐信号。时间扩展的罐信号，也称为时域反射计(TDR)信号。
收发器电路还包括耦接装置(未示出)，该耦接装置允许收发器将发射信号发射至探头8，同时从探头8接收反射信号。耦接装置可以是某种定向耦接器、环行器或固态开关。
此处，HF单元20还包括A/D转换器24，以将TDR信号A/D转换成将由电路17处理的数字TDR信号。
与延伸至罐5中的探头8电连接的输出27需要是本质安全的。在一些应用中，左边的包括电力管理电路14、频率发生器16和处理电路17的RLG电路也符合本质安全的相关要求。然而，在一些应用中，RLG电路不满足IS要求。例如，如所提及的，RLG电路可以包括能量存储装置15，该能量存储装置15被配置成存储由电力管理电路14提供的能量以定期地允许增加的电力消耗。如果是这种情况(如所示出的示例)，则电屏障25布置在RLG电路14、16、17与HF单元20之间，使得RLG电路14、16、17与HF单元20之间的所有电信号通过屏障25连接。
本质安全(IS)的国际标准的示例是IEC 60079-0和IEC 60079-11，在此通过引用并入本文中。这些标准利用三个保护级别‘ia’、‘ib’和‘ic’，这三个保护级别试图平衡存在爆炸性环境的可能性与能够点燃情况发生的可能性。级别‘ia’提供最高级别的保护并且通常被认为对于在最危险的位置(区域0)中使用是足够安全的，这是因为在安全性的评估中考虑了两种“故障”的可能性和1.5的安全系数。级别‘ib’——其在一个故障并且安全系数为1.5的情况下是足够安全的——在不太频繁危险的区域(区域1)中使用时被认为是安全的，并且级别‘ic’——其是在“正常操作中”以单位安全系数评估的——在不频繁危险的区域(区域2)中通常是可接受的。
屏障25被配置成“钳位”关于电压和电流的各个信号，使得提供给HF单元20的信号符合本质安全的相关要求。例如，该屏障可以确保信号符合上述的Ex-ia要求。因此，屏障25基本上用作根据IEC60079-11标准的“安全分流”，并且输出27然后可以被称为Ex-ia连接或者“相关联的Ex-ia输出”。此处，它被简称为IS输出27。
屏障设计本身可以是已知的，并且可以包括(对于通过屏障连接的每个信号)用于防止显著的电涌的熔断器、用于限制电压的齐纳二极管以及用于限制电流的电阻器。可选地，熔断器26不必设置在屏障25中，而是可以直接位于第一信号通道11内侧，如图2所示。
齐纳二极管优选是高速开关、低二极管电容(Cd)二极管。作为示例，二极管电容(Cd)可以小于十pF，并且优选地仅为几pF。为了实现跨线路的期望电压，通常需要多个串联的齐纳二极管，例如三个或四个。同样为了防止反电压，第二系列的一个或若干齐纳二极管的应该与第一系列反并联连接，以形成完整的电压钳位。为了符合规定，通常三个冗余的钳位被并联放置。
在所示的示例中，存在通过屏障25连接的四个信号。具体地，来自电力管理电路14的电力信号以及来自频率发生器16的Tx和Rx信号连接至HF单元20，而TDR信号从HF单元20连接至处理电路17。其他信号是可能的。
为了减少通过屏障25的信号的数量，并因此降低屏障25的复杂性，频率发生器16可以移动至屏障25的右侧(探头侧)。这种方法的潜在缺点是较多的电力需要通过屏障25，导致跨屏障25的较大电压降，从而导致较高的“启动”电压。类似的权衡适用于A/D转换器24，其在此已经被指示在屏障的探头侧(在HF单元20中)，但是也可以被放置在左侧。
重要的是要注意，屏障25不接地，即，不与外壳地电势9连接。因此，在屏障地电势19相对于外壳地电势9浮动的意义上，屏障被称为“浮动”屏障。结果，屏障地电势19与探头电势之间的变化可能引起HF单元20与探头8之间的电压中的DC分量。
出于该原因，在HF单元20与信号通道27之间布置DC隔直布置28。DC隔直布置28包括一个或若干个隔直电容器29，用于阻挡提供给探头8的信号中的任何DC分量。该DC隔直布置通过阻挡例如源自电源的DC信号和低频信号(例如U＝250V，f<60Hz)来补充屏障25的箝位。
如上所述，在图2和图3中，电屏障的熔断器26在此紧接着位于第一信号通道11内侧，即在与电源(例如，两线总线13)的连接处。这样的设计可能是实用的，但也意味着熔断器不能防止在熔断器下游产生的电流到达屏障中的安全部件。特别地，在发生错误的情况下，位于熔断器与安全部件之间的电容可以存储能量并且生成可能损坏屏障中的安全部件的大电流。当如图2和图3中那样放置熔断器时，可能因此需要例如使用附加的齐纳二极管来箝位布置在熔断器与安全部件之间的电容。
替选地，熔断器26可以紧接着设置在屏障25中的安全部件之前。在这种情况下，每个信号需要一个熔断器，因此在所示的示例中需要四个熔断器。在这种情况下，不需要对上游电容进行附加的箝位。然而，图4中的熔断器不能阻止电流通过(浮动)屏障接地19。因此，可以在屏障25与外壳地电势9之间设置附加的隔直电容器组。
图3中更详细地示出了微波单元20中的电路。
脉冲发生器21具有两个输出端子31a、31b。第一端子31a经由隔直电容器组28电连接至IS输出27，而第二端子31b经由该隔直电容器组28连接至外壳地电势9。脉冲发生器21也连接至浮动屏障地电势19。
根据本发明，接收器是具有两个输入端子32a、32b的差分接收器22。第一端子32a经由隔直电容器组28电连接至IS输出27，而第二端子32b经由隔直电容器组28连接至外壳地电势9。这两个端子之间的电压形成至接收器22的输入信号。接收器22还连接至浮动屏障地电势19。
如上所述，隔直电容器组28形成屏障地电势19与外壳地电势9之间的边界。在所示出的实施方式中，隔直电容器组28包括四对电容器33a、33b、33c、33d。具体地，第一对隔直电容器33a串联连接在脉冲发生器的第一端子31a与电阻器30的第一端子30a(连接至IS输出27)之间，第二对隔直电容器33b串联连接在脉冲发生器的第二端子31b与电阻器30的第二端子30b(连接至外壳地电势9)之间，第三对隔直电容器33c串联连接在差分接收器的第一端子32a与电阻器30的第一端子30a之间，以及第四对隔直电容器33d串联连接在差分接收器的第二端子32b与电阻器30的第二端子30b之间。
由于电容器连接在电阻器30的RLG侧，因此它们可以布置在四条不同的线上，而不是仅两条线上。此外，耦接电容器将满足更大的阻抗。
每对隔直电容器所需的电容将取决于相应端子的输入阻抗。作为示例，脉冲发生器21可以具有大约500欧姆的输入阻抗(包括二极管34a和34b)，并且“面对”脉冲发生器的适当电容可以是大约100pF(即，串联的两个200pF的隔直电容器29a)。如下面将讨论的，差分接收器22可以具有甚至更高的输入阻抗，并且“面对”脉冲发生器的适当电容可以是大约20pF(即，串联的两个40pF的隔直电容器29b)。
如上所述，由于若干原因，希望增加差分接收器的输入阻抗。出于该目的，如图4所示，第一阻抗增加电路41a可以连接在差分接收器22的第一端子32a与第三对隔直电容器33c之间，并且第二阻抗增加电路41b可以连接在差分接收器22的第二端子32b与第四对隔直电容器33d之间。图4中的阻抗增加电路是本领域已知的所谓射极跟随器。也可以使用其他电路，例如达林顿(Darlington)、MOS等。
本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述优选实施方式。相反，在所附权利要求书的范围内可以进行许多修改和变化。例如，除了上述那些以外，附加的或不同的安全部件可以包括在屏障中。

Claims (15)

1.一种用于确定罐中的产品的填充物位的导波雷达物位计，所述物位计包括：
外壳(10)，其提供防爆保护并且电连接至外壳地电势(9)，
在所述外壳的壁中的防爆第一信号通道(11)，所述第一信号通道被配置成连接至外部电源，
在所述外壳的壁中的防爆第二信号通道，所述第二信号通道提供本质安全IS输出(27)，
电阻器(30)，其具有连接至所述IS输出(27)的第一端子(30a)和连接至所述外壳地电势(9)的第二端子(30b)，
传输线探头(8)，其连接至所述IS输出，所述探头适于引导微波发射信号朝向所述产品以及返回所述微波发射信号从所述产品的表面的反射，
其中，所述外壳(10)包围：
雷达物位计RLG电路(14、15、16、17)，
微波单元(20)，其连接至所述IS输出(27)，所述微波单元被配置成生成并发射微波发射信号ST以及接收从所述罐反射的微波返回信号SR，
所述RLG电路(14、15、16、17)和所述微波单元(20)具有独立于所述外壳地电势(9)的浮动地电势(19)，以及
隔直电容器组(28)，其连接在所述微波单元(20)与所述IS输出(27)之间，所述隔直电容器用于阻挡任何DC分量，
其中，所述微波单元(20)包括：
脉冲发生器(21)，其具有经由所述隔直电容器组连接至所述IS输出(27)的第一端子(31a)和经由所述隔直电容器组连接至所述外壳地电势(9)的第二端子(31b)，以及
差分接收器(22)，其具有经由所述隔直电容器组连接至所述IS输出(27)的第一端子(32a)和经由所述隔直电容器组连接至所述外壳地电势(9)的第二端子(32b)，所述第一端子与所述第二端子之间的电压形成至所述差分接收器(22)的输入信号。
2.根据权利要求1所述的雷达物位计，其中，所述隔直电容器组(28)包括：
第一对隔直电容器(33a)，其串联连接在所述脉冲发生器的所述第一端子(31a)与所述电阻器(30)的所述第一端子(30a)之间，
第二对隔直电容器(33b)，其串联连接在所述脉冲发生器的所述第二端子(31b)与所述电阻器(30)的所述第二端子(30b)之间，
第三对隔直电容器(33c)，其串联连接在所述差分接收器的所述第一端子(32a)与所述电阻器(30)的所述第一端子(30a)之间，以及
第四对隔直电容器(33d)，其串联连接在所述差分接收器的所述第二端子(32b)与所述电阻器(30)的所述第二端子(30b)之间。
3.根据权利要求1或2所述的雷达物位计，其中，所述差分接收器(22)包括：
第一阻抗增加电路(41a)，其连接以增加所述第一端子(32a)的输入阻抗，以及
第二阻抗增加电路(41b)，其连接以增加所述第二端子(32b)的输入阻抗。
4.根据权利要求3所述的雷达物位计，其中，每个阻抗增加电路(41a，41b)包括射极跟随器。
5.根据前述权利要求之一所述的雷达物位计，其中，所述RLG电路(14、15、16、17)与本质安全要求不兼容，并且所述雷达物位计还包括连接在所述RLG电路(14、15、16、17)与所述微波单元(20)之间的电屏障(25)，所述电屏障防止与IS要求不兼容的能量或电压到达所述微波单元(20)。
6.根据权利要求5所述的雷达物位计，其中，所述RLG电路包括至少一个能量存储装置(15)，所述至少一个能量存储装置在施加至所述能量存储装置的电压下具有与IS要求不兼容的能量存储容量。
7.根据权利要求5或6所述的雷达物位计，其中，对于通过所述屏障连接的每个信号，所述电屏障(25)包括连接在所述信号与屏障地之间的至少一个齐纳二极管，以将电压限制到期望的范围。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的雷达物位计，其中，对于通过所述屏障连接的每个信号，所述电屏障(25)包括用于防止显著的电涌的串联连接的熔断器(26)和用于将电流限制到期望的范围的串联连接的电阻器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的雷达物位计，其中，所述RLG电路包括：
处理电路(17)，其被配置成基于所述发射信号与所述返回信号之间的关系来确定参考位置与所述产品的表面之间的距离，以及
信号/电力电路(12)，其被配置成接收操作电力以及传送测量数据。
10.根据权利要求9所述的雷达物位计，其中，所述脉冲发生器(21)生成并发射电磁发射信号ST，并且其中，所述差分接收器(22)接收从所述罐反射的电磁返回信号SR。
11.根据权利要求10所述的雷达物位计，其中，所述发射信号是脉冲串，每个脉冲具有纳秒级的持续时间和兆赫兹级的脉冲重复频率。
12.根据权利要求11所述的雷达物位计，其中，所述RLG电路包括频率发生器(16)，所述频率发生器被配置成生成限定所述脉冲发生器的所述脉冲重复频率的第一重复频率Tx和用于执行所述返回信号SR的时域反射计采样的第二重复频率Rx。
13.根据前述权利要求中任一项所述的雷达物位计，还包括连接在所述浮动地电势与所述外壳地电势之间的附加的隔直电容器组。
14.根据前述权利要求中任一项所述的雷达物位计，其中，所述本质安全输出(27)适于确保传输通过所述第一信号通道的高频能量符合IEC 60079-0的条款6.6.1中限定的要求，或者其中，所述本质安全输出(27)符合IEC 60079-11的Ex-ia要求。
15.根据前述权利要求中任一项所述的雷达物位计，其中，所述隔室以及所述第一信号通道和所述第二信号通道符合IEC 60079-1的Ex-d要求。
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