CN1276240C - 雷达天线 - Google Patents

Abstract

用于发射和接收雷达波(4)的雷达天线(1)，用于测量密封于一个容器内的流体的表面高度，其中所述雷达天线(1)放置于流体表面(3a)上方且基本上向下指向所述表面，以及通过计算在所述雷达波中包含的信号的发射和接收之间的时滞确定所述高度，其中所述雷达天线(1)有一个用于发射和接收所述雷达波的前表面(1a)，其中天线的所述表面(1a)，其中所述板在所述天线前表面(1a)和流体表面(3a)之间有一个板表面(1b)，而且所述板表面(1b)以一个相对于水平面H大于0°的预定角度α放置，由此借助重力流掉出现在所述板表面(1b)上的流体。

Description

雷达天线

技术领域

本发明涉及用于在测量流体表面高度时发射/接收雷达波的雷达天线，其中流体容纳于一个容器(tank)中，例如在转炉炉身(vessel)上、在加工厂或在炼油厂的容器中。更具体地讲，本发明的目的在于最小化来自流体，例如在雷达天线上凝结的水，的干扰。

背景技术

当借助雷达及其所附的雷达天线测量流体表面高度时，可能存在不同的流体，因此流体会吸收或阻止雷达波的传播，其中所述流体容纳于一个容器中，例如在转炉炉身上、在加工厂或在炼油厂的容器中。

通过借助属于现有技术的平面天线进行高度测量，雷达波以与平面天线的平面成直角的方式从平面天线的雷达波发射元件，例如补片(patch)，发射出去。

发明内容

本发明的目的是解决上面提及的一些问题。

根据本发明，这里提供一种雷达天线，用于发射和接收雷达波以便测量密封于一个容器内的流体的表面高度，其中所述雷达天线放置于流体的表面上方且向下指向所述表面，基于从雷达天线发射和从流体表面反射回来的所述雷达波确定所述高度，其中所述雷达天线具有一个前表面，所述雷达波在操作中由此前表面离开天线并在被流体表面反射时雷达波接近该前表面，其特征在于：所述的雷达天线为在前表面上放置有一个板的平面天线，其中所述板在所述天线前表面和流体表面之间有一个板表面，而且所述板表面以一个相对于水平面大于0°的预定角度α放置，由此借助重力流掉出现在所述板表面上的流体。

通过提供一种用于在测量容纳于一个容器内，例如转炉炉身上的容器内或在炼油厂的容器内的流体高度时发射和接收雷达波的雷达天线，在雷达波的发射路径上的天线和流体之间放置一块板，以及通过将所述板的表面相对于水平面倾斜一个角度面向流体放置，这隐含在表面出现的流体，例如凝结水，借助重力从表面流掉。所述板优选直接放置在平面天线的表面上。

附图说明

下面参考附图在实施例中进一步描述本发明：

图1示出了一个容器的侧面示意图，其一个侧壁被去除以使能够更清楚地示意该容器的内部结构，而且在该容器的顶部放置一个雷达天线；

图2示出了根据本发明的装置的一个可选实施例的示意图；

图3示出了从根据图1的雷达天线下部所见的示意图，其中天线包括排列成一种图案的补片；

图4示出了一个容器的侧面示意图，其一个侧壁被去除以使能够更清楚地示意该容器的内部结构，而且在该容器的一个侧壁放置一个雷达天线。

具体实施方式

附图中雷达天线由1表示，容器由2表示，该容器内封装有流体3。在优选实施例中，雷达天线1放置于顶部2a上并且向下指向流体3。当雷达天线发射雷达波4时，这些雷达波被流体3反射，由此根据现有技术可确定流体表面3a的高度。雷达天线1有一个前表面1a，雷达波由此表面发射。在前表面1a放置一块基本上平的板。在一个优选实施例中，所述板被连接到并放置于雷达天线的前表面1a上。所述板的表面1b以与水平面H成一个角度α放置，以便流体3的各部分或由于容器的移动被向上抛向天线，或凝结于所述板的表面1b的凝结流体3a，通常为凝结水，能够借助重力从所述板的表面1b或雷达波基本上穿过的所述板的表面1b的一部分流掉。因此，雷达波4将以基本上未受干扰的状态穿过所述板的表面1b，例如没有功率损失或方向或相位偏移。α角的幅度大于一个预定值，由此所述值在大约10°左右而且至少大于1°±1°。在该优选实施例中该角度在10°与45°之间，而且优选为约15°。诸如粘性油等具有高粘附力的流体比诸如水等具有低粘附力的流体需要一个更大的α角，以使流体沿板的表面1b流动。制造所述板的材料同样也影响到流体的粘附能力。

参见图4，在一个可选实施例中，雷达天线放置在容器壁上并因此指向流体的表面3a。

参见图3，在雷达天线处有若干适合于发射雷达波4的补片。补片5放置成一种图案，例如以具有预定间隔的行和列放置。这些补片适合于馈送以微波，由此每一行的补片，例如行5a，获得一个相对于其它行的补片，例如行5b、5c、5d和5e，的相移馈送。参见图1，当基本上所有行相互之间对应一个预定雷达波长部分相位偏移时，自雷达天线发射的雷达波的最高能量将以一个不同于常规的方向指向表面1b。由此尽管雷达天线1的表面1a以及由此补片5以相对于水平面H成角度α放置，具有高能量含量的雷达波4能被收集到雷达波瓣4并基本上被直接定向到容器内的流体3。在一个可选实施例中，补片5被现有技术已知的插槽替代或与插槽结合，由此也以根据如上所述的图案放置插槽。

因此，大的α角使得流体从平面1b更快速的移动，但同时要求行5a、5b、5c、5d和5e之间相移更大以使雷达波瓣4a以垂直角度命中流体的表面3a。

根据所描述的实施例的雷达天线1是平面天线。平面天线被定义为这样一种天线：其中的所有单元，包括有源的和寄生的，均在一个面内。按照规定，平面阵列天线提供一个大的孔径而且可通过改变天线的每个单元的相对相位用于定向波束控制。根据本发明使用的平面天线的表面优选具有一个基本上平的面1a。

参见图2，在一个可选实施例中，放置前表面1a离开平面1b一个距离。作为一个例子，平面1b包含在对雷达波4透明的板1b’中，由此所述板放置在容器2a的顶部并由此构成容器2的一部分。这样，雷达天线1能更有利地在容器的顶部2a处封装于雷达外罩6内，这可防止湿气和其它流体从外部到达雷达天线1。在这个实施例中，其他类型的雷达天线也是适合的，例如喇叭式天线或抛物线天线。根据图2的该实施例不是优选的，因为其在保护雷达天线和板之间的空间防止污染和污物上存在问题。其必须完全密封以防止周围环境的影响。

不应认为本发明仅限于上面所描述的实施例，而是可在权利要求书的范围内变化。

附图标记列表

1     雷达天线

1a    前表面

1b    平面

1b′  板

2     容器

2a    容器顶

3     流体

3a    流体表面

4     雷达波

4a    雷达波瓣

5     补片

6     雷达外罩

α    角度

H     水平面

Claims (11)

1.一种雷达天线(1)，用于发射和接收雷达波(4)以便测量密封于一个容器内的流体的表面高度，其中所述雷达天线(1)放置于流体的表面(3a)上方且向下指向所述表面，根据从雷达天线(1)发射和从流体表面(3a)反射回来的所述雷达波确定所述高度，其中所述雷达天线(1)具有一个前表面(1a)，所述雷达波在操作中由此前表面离开天线(1)并在被流体表面(3a)反射时雷达波接近该前表面，

其特征在于：所述的雷达天线(1)为在前表面(1a)上放置有一个板的平面天线，其中所述板在所述天线前表面(1a)和流体表面(3a)之间有一个板表面(1b)，而且所述板表面(1b)以一个相对于水平面(H)大于0°的预定角度α放置，由此借助重力流掉出现在所述板表面(1b)上的流体。

2.根据权利要求1所述的雷达天线，其特征在于，所述的预定角度α的值大于2°。

3.根据权利要求1所述的雷达天线，其特征在于，所述的预定角度α的值大于10°。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的雷达天线，其特征在于，所述预定角度α的值小于45°。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的雷达天线，其特征在于，所述的板的表面(1b)是平面。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的雷达天线，其特征在于，所述预定角度α的值小于45°，而且其中所述板的表面(1b)是平面。

7.根据权利要求1所述的雷达天线，其特征在于，所述的板是容器顶部的一部分。

8.根据权利要求1所述的雷达天线，其特征在于，所述的平面天线(1)包括排列成行的若干补片(5)，所述天线(1)的前表面(1a)以相对于水平面(H)成所述角度α放置，所述板为所述天线前表面上的一个平面平行层，用于根据α角的值以预定方式借助于所述补片的每一行(5a，5b，5c，5d，5e)的雷达波的相移生成垂直指向所述流体的所述表面(3a)的雷达波瓣。

9.根据权利要求8所述的雷达天线，其特征在于，所述的预定角度α的值大于2°。

10.根据权利要求8所述的雷达天线，其特征在于，所述的预定角度α的值大于10°。

11.根据权利要求8-10中任一项的雷达天线，其特征在于，所述的预定角度α的值小于45°。

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