CN1330946C - 用于探测紧密接近的物质界面的微波级变送器 - Google Patents

Abstract

公开的是一种方法，用于探测微波级变送器(10)产生的波形(40)中的双波峰脉冲(60)的存在，它用来探测和在容器(12)中与物质相关的第一种和第二种物质界面(18，20)。当第一种和第二种物质(18，20)紧密地相互邻近时，波形(40)产生了双波峰脉冲(60)。双波峰脉冲(60)包括从第一种和第二种物质界面(18，20)各自反射的重叠的第一个和第二个接收波脉冲(44，46)。当探测到了和第一个接收波脉冲(44)相关的第一个波峰点(62)和波谷时，该方法判断波形(40)是否包括双波峰脉冲(60)。还公开了有界面探测模块(32)的微波级变送器，该模块设置成使用本发明的方法来探测波形(40)中双波峰脉冲(60)的存在。

Description

用于探测紧密接近的物质界面的微波级变送器

技术领域

本发明涉及一种用于工业过程控制中的变送器，以测量存储容器，例如罐体中的物质的水平面。具体地说，本发明涉及一种微波级变送器，它能够检测被一小段距离分离开的物质界面。

背景技术

微波级变送器用于工业过程控制中，通过向在容器中的物质发射微波脉冲，以测量容器中物质的水平面。微波脉冲由容器中的物质反射，并产生容器的返回剖面或者产生波形。波形表示作为时间函数的微波脉冲的反射的幅度值。波形的峰值表示与在容器中的不连续处反射的微波部分相对应的接收的波形脉冲。这些不连续处可以包括各种物质界面，如在容器中物质表面的空气—物质界面，液—液界面，如水面上的油层，气—固界面，以及固—固界面。一旦相对于参考时间定位，建立了在微波中的接收波脉冲或者波形中峰值的相应时间定位，这些物质界面的位置或水平面就可以使用共用时间域反射计(TDR)原理来确定。

接收波脉冲的时间定位的探测一般地包括分析波形其超过阈值的波峰。典型地，通过沿着波形的定位开始和结束点来探测单一接收波脉冲，而波形穿过了阈值。然而，当接收波脉冲重叠到包含多于一个接收波脉冲的开始和结束点上时，这种方法就不能够探测到对应于多个物质界面的多个接收波脉冲。这种重叠可以归因于物质界面的紧密邻近性。包括这种重叠脉冲的这部分波形定义为双峰值脉冲。这种典型方法仅能探测接收波脉冲的时间定位，该接收波脉冲对应于有足够远的距离的物质界面，以使波形不包括双波峰脉冲。

一种探测双波峰脉冲的重叠接收电波探测器波脉冲的可能的方法在美国Berger等人的专利No.5,969,666中公开了。在Berger中公开的方法最初定位波形或回波剖面的最大值，然后及时地向后搜索，以定位各种最大与最小的斜率。最大与最小的斜率用于分辨双波峰的重叠接收波脉冲(在Berger中称为双尖峰信号)。除了精深计算之外，在Berger中公开的方法总是假设波形包括了双波峰脉冲。结果是，即使当双波峰脉冲不在波形中出现，在Berger中公开的方法也将不必要地进行搜索重叠接收电波探测器波脉冲。

发明内容

提供一种用于在微波级变送器中探测双波峰脉冲存在的方法和装置。当在波形中检测到与第一个接收波脉冲峰值相关的第一个波峰点和波谷两者时，可以确定接收波脉冲包括双波峰脉冲。在一方面，微波级变送器包括界面探测模块，该模块设置成使用上述方法来在波形中探测双波峰脉冲的存在。

附图说明

图1是简化的图表，显示了与本发明的实施例一致的微波级变送器和处理工厂中的一个容器相连。

图2是根据本发明的一个实施例的微波级变送器的简化方框图。

图3和图4是由根据本发明的实施例的微波级变送器产生的波形。

图5是包含在圆圈A中的图4的部分放大图。

图6-9是描述由根据本发明的各种实施例的微波级变送器所执行方法的流程图。

图10a-b是一个简化的图表，显示了根据本发明的实施例的微波级变送器和处理工厂中的一个容器相连。

具体实施方式

本发明涉及一种微波级变送器，可用于计算物质的水平面，如计算装在容器中的液体或固体的水平面。正如下文将要详细描述的，本发明的微波级变送器能够探测或者区分互相紧密接近的物质的多个物质界面。这些物质界面可以处在物质的表面，在第一种物质和空气之间，以及在第一种物质和第二种物质之间。例如，物质界面可以位于：空气和第一种液体之间；泡末和第一种液体之间；第一种和第二种液体之间；液体和固体之间；以及第一种和第二种固体之间。本发明的这一方面允许微波级变送器计算装在容器中的多种物质的水平面的微小差别。

图1所示的是本发明的微波级变送器的工作环境，一般将这个变送器标为10。微波级变送器10可以安装在容器12上，微波级变送器10是在第一种和第二种处理物质上方的。第一种物质界面18位于第一种物质14的表面。第二种物质的界面20位于第一种物质界面14和第二种物质界面16之间的接合处。微波级变送器10和发射微波脉冲到第一种和第二种物质14，16中的无线电探测器天线22相连接。微波脉冲的一部分在处于第一种和第二种物质界面18，20的不连续处反射。这些微波脉冲的反射部分由微波级变送器10接收作为接收波脉冲，接收波脉冲形成了容器12中物质的回波剖面。微波级变送器10更多地设置成根据回波剖面，使用已知时间域反射计(TDR)原理来计算第一种和第二种物质界面18，20。

电波探测器天线22的一个实施例是如图1所示的波导22a，它延伸到第一种和第二种物质14，16中。微波脉冲沿着波导22a传播到第一个和第二种物质14，16中，及部分微波脉冲沿着波导22a在第一种和第二种物质界面18，20的不连续处被反射回来。波导22a是双导线传输线，它更可取地是在底端短路端接。在本技术领域的普通技术人员应知波导22a的多种等效形式可以和微波级变送器一起使用，如同轴传输线或者探测针。电波探测器天线22的附加的实施例包括如图10a和10b所示的喇叭形辐射器22b和杆状天线22c。每个喇叭形辐射器22b和杆状天线22c发射微波脉冲到容器中。

再参考图1，控制室一般地从微波级变送器10进行远程定位。控制室24可以从微波级变送器10通过两线控制环26来控制及接收信息。控制环26可以是一个用做标准4-20毫安的模拟环路，或者是一个根据数字通讯协议如FOUNDATION^TM Fieldbus或Profibus相一致的数字环，或者是一个将数字信号重叠在一个模拟信号上的组合环，例如基于可设地址总线远程传感器(HART)的环路。另外，微波级变送器10可以是低功率变送器，其完全由通过控制环26接收的能源来提供电源。

图2所示的是微波级变送器10的一个实施例的简化方框图，微波级变送器10包括脉冲产生器28，脉冲接收器30，界面探测模块32，以及水平面计算模块34。脉冲产生器28和脉冲接收器30通过方向偶合器36电耦合到被描述为波导22a的电波探测器天线22。脉冲产生器28用于通过方向偶合器36传输微波脉冲到电波探测器天线22并将微波脉冲传输到第一种和第二种物质14，16中。脉冲接收器30设置成接收与容器12中不连续处反射的微波脉冲部分相对应的反射波脉冲，以产生包含反射波脉冲的幅度的回波剖面图，将其作为通过脉冲接收器30接收的时间函数。脉冲接收器30还设置成过滤回波剖面以产生波形40，正如图3所示。

如图3所示，波形40包括基准脉冲42，第一个接收波脉冲44，以及第二个接收波脉冲46。基准脉冲42典型地代表了微波脉冲通过脉冲产生器28传输到容器12的时间点。基准脉冲42可以用做基准时间定位，从基准时间定位可以测量第一个和第二个接收波脉冲44，46往返的时间(即，从变送器10到各个第一个和第二个物质界面18，20然后返回到变送器)。

一般地，界面探测模块32(图2)设置成从脉冲接收器30中接收波形40，并探测基准脉冲42的时间定位与第一个和第二个接收波脉冲44，46。由界面探测模块32使用的探测接收波脉冲的时间定位方法将会在下文中更详细地讨论。一旦探测到接收波脉冲44，46的时间定位，它们就会作为界面探测信息提供给水平面计算模块34。

水平面计算模块34使用界面探测信息，该信息包括接收波脉冲42，44，46的时间定位，以给第一个和第二个接收波44，46建立往返的时间，以及使用已知的TDR原理计算与从微波级变送器10到第一种和第二种物质界面18，20之间距离相对应的高度D1和D2(图2)。水平面计算模块34产生了与第一种和第二种物质界面18，20相关的输出信号，该输出信号可以通过控制环26由控制室24接收，正如先前所述。

关于水平面计算模块34产生的信息可以进行附加的计算，以判断容器12内的第一种和第二种物质14，16的体积。例如，第一种物质14的体积可以通过第一种物质的高度D3和容器12的面积相乘来确定(如图2)。高度D3通过从D2中减去D1得到。相似地，第二种物质16的体积可以通过将距离D2和微波级变送器10到容器12底部距离之间的差值与容器12的面积相乘来确定。在本领域的普通技术人员将会知道容器12还有其他的形状而不仅仅是图1和图2描述的形状，并且虽然用于确定高度D1和D2第一种和第二种物质14，16的体积其方程的复杂性可能会增加，这些值仍然可以很容易的确定。如在控制室24中，这些计算可以通过微波级和变送器10或者通过位于微波级变送器10内部的电子处理装置实现。

界面探测模块32一般设置成探测包含在波形40中的基准脉冲42，第一个接收脉冲44，及第二个接收脉冲波46的时间定位。先讨论用于界面探测模块32的一般方法，然后是讨论用于探测当第一个和第二个接收波脉冲44，46相互之间很接近时的探测方法。

如图3所示，用于探测基准脉冲42与第一个和第二个接收波脉冲44，46的界面探测模块32使用了一般方法，该一般方法的实施例使用了分别对应与每一个接收波脉冲42，44，46的阈值幅度。这些阈值典型地设置成与要探测的接收波脉冲的预期幅度一致，若波形40穿过阈值，那么可以假设对应于阈值的接收脉冲波是存在的。基准阈值TF定义成探测基准脉冲42，第一个阈值T1定义成探测第一个接收波脉冲44，以及第二个阈值T1定义成探测第二个接收波脉冲46。由于第一个和第二个接收波脉冲44，46可由它们的时间定位来区分，阈值T1和T2可以设置成同样的幅度。基准脉冲42可以由界面探测模块32来探测，而界面探测模块32是通过对应于波形40穿过或者至少与基准阈值TF相交的时间定位的定位点48和50来探测的。相似地，第一个接收波脉冲44可以由波形40穿过或至少与第一个阈值T1相交的定位点52和54来探测，以及第二个接收波脉冲46可以由波形40穿过或至少与第二个阈值T2相交的定位点56和58来探测。

在一个实施例中，界面探测模块32使用脉冲42，44，46的波峰值来形成它们的时间定位。例如，第一个接收波脉冲44的时间定位可以由搜索而形成，因为波峰值(绝对值)波形40到达点52和54之间。在另一个实施例中，界面探测模块32通过计算波形40穿过相应阈值的点之间的中点，探测接收波脉冲42，44，及46的时间定位。因此，界面探测模块32的这个实施例将会选出点52和54之间的中点作为第一个接收波脉冲44的时间定位。

上述讨论的一般方法取决于通过判断波形40穿过第一个和第二个阈值T1和T2的点来定位第一个和第二个接收波脉冲44，46的能力。当第一个和第二个物质界面18，20之间的距离减少时，相应的第一个和第二个接收波脉冲44和46开始重叠。当第一个和第二个接收波脉冲44，46重叠到包含第一个和第二个接收波脉冲44，46的点52和54上时，或者，换句话来说，如图4和5所示，当波形40包含双波峰脉冲60时，一般的方法就不能够探测第一个和第二个物质界面18，20。

如图4所示，双波峰脉冲60定义为波形40的一部分，这部分位于第一个阈值T1之上并包含了第一个和第二个接收波脉冲44，46两者的波峰。图5所示的是图4圆圈A内的这部分的放大视图。双波峰脉冲60由波形40穿过第一个阈值T1的点52(开始点)和54(终结点)来进一步定义。如图5所示，波形40的双波峰脉冲60定义成有第一个波峰点62，波谷64，以及第二个波峰点66。第一个波峰点62与第一个接收波脉冲44的时间定位相关以及与相应的第一种物质的界面18相关。第二个波峰点66与第二个接收波脉冲46的时间定位相关以及与相应的第二种物质的界面20相关。波谷64位于第一个和第二个波峰点62，66之间并且在第一个阈值T1之上。

如图5所示，在双波峰脉冲60的一个实施例中，第一个波峰点62定义为波形40上的一个点，它在开始点52之后，波形40的斜率符号改变的位置，在其之后，波形40的幅度按照超过前面波形40的连续斜率符号变化的的噪声容限N的量来改变。识别波谷64的一种算法是沿着波形查找一个点，它在第一个峰值点62之后并在波形40的第一个阈值T1之上，在该点处，斜率符号改变，在其后，波形40的幅度改变量为超过前面波形40的连续斜率符号变化的噪声容限N的量来改变。

现在参考图6所示的流程图，界面探测模块32使用的一般方法是探测波形40的双波峰脉冲60的存在，并设立将要讨论的第一个和第二个接收波脉冲44，46的时间定位。在步骤70中，在从脉冲接收器30中接收了波形40之后，在步骤72中，界面探测模块32探测开始点42，在该点处波形40至少与阈值T1相交。在步骤74中，界面探测模块探测如上所定义的波形40的第一个波峰62。在步骤76中，界面探测模块32试图探测波形40的波谷64。如果波形40没有包含双波峰脉冲60，即如图3所述的波形40中的脉冲，界面探测模块32将不探测波谷64。在种情况下，波形40不会包含双波峰脉冲60，并且界面探测模块32将继续查找与步骤78中讨论的上述一般方法一致的第二个接收脉冲波46。另一方面，由界面探测模块32进行的对波谷的探测表明了双波峰脉冲60的存在。在那种情况下，界面探测模块32探测第二个峰值点66，如步骤80所述。

由脉冲接收器30产生的波形40最好由数字采样组成，每个数字采样具有幅度和特定的时间定位。在图7所示的流程图中，示出了界面探测模块32所使用的一个实施例用以探测第一个峰值点62。在步骤82中，选择来自于与开始点52相关的数据点的下一个数据点。界面探测模块32并不需要顺序地分析每个数据点。相反，由界面探测模块32选出的“下一个”数据点可以是远离在先选择的数据点的若干个数据点或者是若干个数据点的平均，以便减少由界面探测模块32进行的处理程序。

在步骤84中，界面探测模块32判断波形40是否经过了斜率符号变化。当波形40的当前的斜率从正变到负，从负变到正，正变到零或负变到零时，发生波形40的斜率符号变化。如图5所示的波形40的例子中，波形40的斜率在开始点是正的，且界面探测模块32将会查找波形40的斜率符号变到负的变化。界面探测模块32通过用当前选出的数据点和先前选出的数据点之间的幅度差值除以它们之间的时间，计算出波形40的当前斜率。然后计算出的斜率和先前的斜率计算相比较。换句话来说，界面探测模块32保存了波形40历史，并将波形40的当前斜率和步骤84中波形40的在先斜率相比较。如果界面探测模块32没有探测到40的斜率符号变化，那么这种方法返回到步骤82中，选出要进行分析的波形40的下一个数据点，并且波形40的斜率和方法继续。

如果在步骤84中检测到了斜率的符号变化，这种方法转到步骤86，在该步骤先前选择的数据点波形40被标记出或作为可能的第一个波峰点62，且方法进行到步骤88。在另一个实施例中，当前选出的数据点设置为可能的第一个波峰点62。在步骤88中，界面探测模块32判断当前选出的数据点电平(幅度)是否落在第一个阈值T1的下面。如果是落在下面，那么仅探测出一单个的接收波脉冲44，  波形40没有包含双波峰脉冲60，如步骤90所述。然后，界面探测模块32可以按一般方法继续，以便探测第二个接收波脉冲46。如果当前选出的数据点的电平是在第一个阈值T1之上，那么界面探测模块32就要判断是否其已经超过了噪声容限N(图5)。噪声容限N用于考虑噪声可能会对波形40的形状产生的影响，以及用于防止由界面探测模块32探测到的假的斜率符号变化。在步骤92中，界面探测模块32将噪声容限N和当前选出的数据点的电平和步骤86中设置的可能的第一个波峰点62的电平之间的差相比较。在步骤94中，如果噪声容限N已经被超过了，那么在步骤86中设置可能的第一个波峰点62变成真实的第一个波峰点62，它的时间定位可由电平计算模块34用于判断第一个接收波脉冲44的时间定位。接着方法返回到图6中的步骤76。在步骤92中，如果噪声容限N没有被超过，方法进行到步骤96，其中由界面探测模块32选出下一个数据点。因此，步骤88和92用于探测第一个波峰特征数据点，该点表示选出的数据点是否是单一接收波脉冲，第一个接收波脉冲，或噪声。

在步骤98中，界面探测模块32判断波形40是否经过了与步骤84描述的方式相同的方式进行的连续斜率符号变化。如果没有探测到连续的斜率符号变化，方法返回到步骤88，并如前所述的那样继续。如果在步骤98中探测到了连续的斜率符号变化，方法返回到步骤82，在该步骤中，界面探测模块32选出另一个数据点，且该方法继续。

图6中描述的方法的步骤的一个实施例如图8的流程图所示。在这个实施例中，这种方法继续，以分析跟随来自步骤74的第一个波峰点62的探测的波形40的数据点，并判断波形40是否落在了表明仅存在第一个接收波脉冲44的第一个阈值T1之下，或是经过了表明波形40包含双波峰脉冲60的在第一个阈值T1之上的斜率符号变化。通过在从步骤74中先前选出数据点之后选择波形40的一个数据点，步骤76的这一实施例开始于步骤100。在步骤102中，界面探测模块32判断选出的数据点的电平或幅度是否在第一个阈值T1之下。如果选出的数据点的电平或幅度在第一个阈值T1之下，波形40就不会包含双波峰脉冲60，且界面探测模块32可以继续使用上述讨论的一般方法来探测第二个接收波脉冲46。如果选出的数据点的噪声不在第一个阈值T1之下，方法转到步骤106，并且界面探测模块32判断波形40是否已经经过了斜率符号变化。如果在步骤106中，界面探测模块32没有探测到斜率符号变化，方法返回到步骤100，在其中选出了波形40的下一个数据点且该方法继续进行。如果在步骤106中，探测到斜率符号变化，方法进行到步骤108，在该步骤中，先前选出的数据点设置为可能的波谷64。

方法接下来转到步骤110，其中通过将噪声容限N与当前数据点和步骤108中设置的可能的波谷64之间的差进行比较，界面探测模块32判断噪声容限N(图5)是否已经被超过了。如果噪声容限N被超过了，那么波形40包含有双波峰脉冲60，而且在步骤112中，将在步骤108中设置为可能的波谷64的数据点设置为波谷64，并且方法返回到步骤80(图6)。步骤110和102用于判断选出的数据点是否是一波谷特征数据点，该点具有表示波谷64或噪声的幅度。如果当前数据点没有超过噪声容限N，方法进行到步骤114。在步骤116，当前选出的数据点与先前选出的数据点相比较，以判断波形40是否经过了连续的斜率符号变化。在步骤116中如果没有探测到连续的斜率符号变化，方法返回到步骤110，并如前面所述的那样继续进行。如果在步骤116，界面探测模块32探测到连续的斜率符号变化，方法返回到步骤100并重新开始。

再参考图6，如果由于第一个波峰点62与波谷64的存在或探测，界面探测模块32判断波形40包括双波峰脉冲60，那么界面探测模块32可以查找第二个波峰点66，如步骤82所述。步骤80的一个实施例如图9的流程图所示。在这个实施例中，在步骤118，界面探测模块32通过选择跟随在从步骤76中先前选出的数据点之后的波形40的数据点开始工作。在步骤120中，界面探测模块32判断波形40是否经过了斜率的符号变化。在步骤120中，如果探测到了斜率的符号变化，这种方法转到步骤122，其中先前选择的数据点设置成可能的第二个波峰点66。

步骤80的这个实施例的描述是设第一个和第二个阈值T1，T2设置成同样的幅度。然而，如果第一个和第二个阈值T1，T2是不同的，方法将会要求将可能的第二个波峰点66的幅度和第二个阈值T2相比较的这一附加的步骤。

接下来，在步骤124，界面探测模块32判断当前选出的数据点是否具有低于第二个阈值T2的幅度。如果这个数据点具有的幅度在第二个阈值T2之下，那么就探测了第二个接收波脉冲46，如步骤126所述。如果选出的数据点的电平超过了第二个阈值T2，在步骤128，界面探测模块32判断是否已经超过了噪声容限N(图5)。在步骤130，如果已经超过了噪声容限N(图5)，那么在步骤122中设置的可能的第二个波峰点可以设置成真实的第二个波峰点66，并能用于第二个接收波脉冲46的时间定位。在步骤128，如果噪声容限N没有被超过，如步骤132所示，界面探测模块32选择波形40的下一个数据点，在步骤134，界面探测模块32判断波形40是否经过了连续的斜率符号变化。在步骤134中如果没有探测到连续的斜率符号变化，则方法返回到步骤124，并继续如上所述的步骤。在步骤134中如果探测到连续的斜率符号变化，方法步骤118继续进行。

使用上述的方法，通过探测第一个波峰点62和波谷64，界面探测模块32可以探测波形40中双波峰脉冲的存在。如果界面探测模块32探测到了波形40中的双波峰脉冲，界面探测模块32继续分析波形40的第二个波峰点66。然而，如果界面探测模块32没有探测到双波峰脉冲，也就是，没有探测到波谷64，界面探测模块32可以使用一般的接收波脉冲探测方法，继续查找其它的接收波脉冲，如第二个接收波脉冲46。在这种方式中，界面探测模块32避免为了不存在或不可探测的第二个波峰点66而过度分析波形40。

与本发明的一个实施例一致，界面探测模块32使用波峰点62，66的时间定位作为接收波脉冲44，46的时间定位。因此，这些时间定位可以由水平面计算模块34使用，以计算相应的第一种和第二种物质界面18，20的水平面。

在本发明的另一个实施例中，界面探测模块32选择在第一个波峰点62侧面的波形40的至少一对数字采样。这对数字采样最好是每一个与第一个波峰点62间隔相等数量的数字采样。接着，第一个波峰点62和这对数字采样配合定位出第一条抛物线。最后，第一个接收波脉冲44的时间定位设在第一条抛物线斜率为0的时间定位的地方。第二个接收波脉冲46的时间定位可以相同的方式设立。首先，界面探测模块32选择一对位于第二个波峰点66侧面的数字采样，并且，最好它们各自与第二个波峰点66的间距是相等数量的数字采样，其次，第二个波峰点66和侧面数字采样配合定位出第二条抛物线。第二个接收波脉冲46的时间定位由界面探测模块32设置为第二条抛物线斜率为0的时间定位的地方。界面探测模块32的这个实施例可以对第一个和第二个接收波脉冲44，46的时间定位以及对应的第一个和第二个物质界面18，20做出更精确的探测。

虽然参考优选实施例描述了本发明，在本领域的普通技术人员应认识到在形式和细节上的修改并没有脱离本发明的精髓和范围。

Claims (35)

1.一种探测波形中产生的双波峰脉冲的方法，该波形由用于探测容器中物质界面的微波级变送器的脉冲接收器产生，双波峰脉冲包括从第一种和第二种物质界面各自反射的第一个和第二个接收波脉冲的重叠，这种方法包括步骤：

(a)探测对应于第一个接收波脉冲的波形的第一个波峰点；由此可以使用第一个波峰点计算第一种物质的界面的水平面；并且

(b)探测幅度不在第一个阈值之下的波形的波谷，其中第一个波峰点和波谷的探测表明了波形包括一个双波峰脉冲。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在波形包含双波峰脉冲时探测对应于第二个接收波脉冲的第二个波峰点，由此可以使用第二个波峰点计算第二种物质的界面的水平面。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

波形包括定义为沿着波形的点的开始点，所述波形具有至少满足与第一个接收波脉冲相对应的第一个阈值的幅度；

第一个峰值点定义为位于在开始点之后的一位置，在该位置波形的斜率符号变化，在该位置之后，波形幅度按超过前面的波形斜率符号变化的噪声容限的数量改变，其中第一个波峰点和第一种物质的界面相关。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于波谷定义为位于第一波峰点之后波形的的一位置，在该位置斜率符号变化，以及该位置之后，波形的幅度按超过前面的波形斜率符号变化的噪声容限的数量改变。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

波形由数据点组成，每个数据点具有幅度和时间定位；且

探测步骤(a)包括：

(i)选择波形的一个开始数据点，该波形具有至少满足第一个阈值的幅度；

(ii)逐次比较波形的数据点，以探测可表示第一个波峰点的斜率符号变化；以及

(iii)设置一个可能的第一个波峰点作为斜率符号变化的时间定位；以及

(iv)逐次分析在可能的第一个波峰点之后的波形数据点，以便找到第一个波峰特征数据点，第一个波峰特征数据点具有表示可能的第一个波峰点与单个接收波脉冲、第一个接收波脉冲以及噪声之一相关的幅度，其中当第一个波峰点与第一个接收波脉冲相关时，波形可能包含双波峰脉冲。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于当第一个波峰特征数据点具有的幅度在前面的波形的斜率符号变化的第一个阈值之下时，可能的第一个波峰点与单个接收波脉冲相关。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于当可能的第一个波峰点的幅度和第一个波峰特征数据点的幅度之间的差值超过了噪声容限时，可能的第一个波峰点与第一个接收波脉冲相关。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于当可能的第一个波峰点的幅度和第一个波峰特征数据点的幅度之间的差值没有超过噪声容限时，可能的第一个波峰点和噪声相关，且第一个波峰特征数据点和波形的斜率符号变化相关。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于探测步骤(b)包括：

(i)当第一个波峰点和第一个接收波脉冲相关时，从第一个波峰特征数据点开始，逐次分析波形的数据点，以探测波形变化的一个斜率符号，及落在第一个阈值之下的波形的幅度；

(ii)在与波形变化的斜率符号相干的时间定位上设置一个可能的波谷点；且

(iii)逐次分析可能的波谷点之后的波形数据点，以便于找到一个波谷特征数据点，波谷特征数据点具有表示可能的波谷点与波谷和噪声之一相关的一幅度。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于当可能的波谷点的幅度和波谷特征数据点的幅度之间的差值超过了噪声容限时，可能的波谷点与波谷相关。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于当可能的波谷点的幅度和波谷特征数据点的幅度之间的差值没有超过噪声容限时，可能的波谷点与噪声相关。

12.一种探测波形中双波峰脉冲与双波峰脉冲的第一个和第二个重叠的接收波脉冲的时间定位的方法，波形由用于探测容器中物质水平面的微波级变送器的脉冲接收器产生，第一个和第二个接收波脉冲分别对应于第一种和第二种物质界面，这种方法包括步骤：

(a)探测波形的开始点，该波形具有至少满足对应于第一个接收波脉冲的第一个阈值的幅度；

(b)在开始点之后，沿波形探测第一波峰点，在第一波峰点处波形的斜率符号改变，其后波形幅度按照超过前面的波形斜率符号变化的噪声容限的数量改变，其中第一个波峰点和第一种物质界面的时间定位相关；

(c)在第一个波峰点之后，沿波形探测幅度不在第一个阈值之下的波谷，在波谷处波形的斜率符号改变，其后波形的幅度按照超过前面的波形斜率符号变化的噪声容限的数量改变，其中第一个波峰点和波谷的存在表明波形包含双波峰脉冲；以及

(d)在波谷之后沿着波形探测第二个波峰点，该第二波峰点和第二种物质界面的时间定位相关，由此第一种和第二种物质的界面的水平面可以通过使用第一个和第二个波峰点而分别计算出来。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于探测步骤(d)包括在波谷之后沿着波形定位一个点，在该点处波形的斜率符号变化而且波形幅度达到了最大值。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于探测步骤(d)包括在波谷之后，沿波形定位一个点，在该点处波形斜率符号变化，其后，波形的幅度按照超过前面的波形斜率符号变化的噪声容限的数量改变。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于第二个波峰点具有至少满足第二个阈值的幅度。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于：

波形由数字采样组成，每个数字采样具有一个幅度；且

该方法还包括：

至少选择在第一个波峰点侧面的第一对数字采样；

将第一对数字采样和第一个波峰点配合成第一抛物线；以及

探测第一个精确波峰点，在第一个精确波峰点处第一抛物线具有零斜率，其中第一个精确波峰点和第一种物质的界面的时间定位相关。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于还包括：

至少选择在第二个波峰点侧面的第二对数字采样；

将第二对数字采样和第二个波峰点配合成第二抛物线；以及

探测第二个精确波峰点，在第二个精确波峰点处第二抛物线具有零斜率，其中第二个精确波峰点和第二种物质的界面的时间定位相关。

18.如权利要求12所述的方法，其特征在于还包括使用第一个和第二个波峰计算第一种和第二种物质界面的水平面。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于还包括发送一个输出信号，该信号表示第一种物质和第二种物质界面的高度。

20.一种用于判断容器中第一种和第二种物质水平面的微波级变送器，第一种和第二种物质的水平面分别对应于第一种和第二种物质的界面，微波级变送器包括：

脉冲产生器，其适于使用电波探测器天线将微波脉冲发送到第一种和第二种物质中；

脉冲接收器，其与电波探测器天线电耦合并用于产生波形；

界面探测模块，用于探测具有分别与第一种和第二种物质界面对应的第一和第二重叠接收波脉冲的波形中的双波峰脉冲，界面探测模块适于：

探测与第一个接收波脉冲相对应的波形的第一个波峰点；且

探测幅度不在第一个阈值之下的波形的波谷，其中第一个波峰点和波谷的探测表示波形包含双波峰脉冲；

当波形包含双波峰脉冲时，探测与第二物质界面有关的第二波峰点；且

当波形包含双波峰脉冲时，产生与第一个和第二个波峰点相关的界面探测信息；且

水平面计算模块，其与界面探测模块耦合，并适用于使用界面探测信息计算第一种和第二种物质界面的水平面。

21.如权利要求20所述的微波级变送器，其特征在于电波探测器天线是从由喇叭形辐射器，杆状天线，和探测针组成的组中选出的。

22.如权利要求20所述的微波级变送器，其特征在于水平面计算模块包括一个水平面输出信号，该信号表明了第一种和第二种物质界面的水平面。

23.如权利要求22所述的微波级变送器，其特征在于还包括双线控制环，其与微波级变送器电耦合并适用于接收输出信号。

24.如权利要求20所述的微波级变送器，其特征在于还包括与微波级变送器电耦合的双线控制环及控制室，其中微波级变送器由控制环供电。

25.如权利要求24所述的微波级变送器，其特征在于微波级变送器设置成通过控制环和控制室通信。

26.如权利要求25所述的微波级变送器，其特征在于微波级变送器使用4-20毫安的模拟信号和数字信号之一与控制室通信。

27.如权利要求26所述的微波级变送器，其特征在于数字信号是和可设地址总线远程传感器，FOUNDATION^TM fieldbus，以及Profibus通讯协议之一相一致的。

28.如权利要求20所述的微波级变送器，其特征在于：

波形包括作为沿着波形的点定义的开始点，所述波形具有至少满足与第一个接收波脉冲相对应的第一个阈值的幅度；

第一个峰值点定义为位于在开始点之后的一位置，在该位置波形的斜率符号变化，在该位置之后，波形幅度按超过前面的波形斜率符号变化的噪声容限的数量改变，其中第一个波峰点和第一种物质的界面相关。

29.如权利要求20所述的微波级变送器，其特征在于

波谷定义为位于第一波峰点之后波形的一位置，在该位置斜率符号变化，以及该位置之后，波形的幅度按超过前面的波形斜率符号变化的噪声容限的数量改变。

30.如权利要求20所述的微波级变送器，其特征在于第二个波峰点定义为在波谷之后，在波形的斜率符号变化而且波形的幅度达到最大值的位置。

31.如权利要求20所述的微波级变送器，其特征在于第二个波峰点定义为在波谷之后的一位置，在该位置波形的斜率符号变化，其后波形的幅度按照超过前面的波形斜率符号变化的噪声容限的数量变化。

32.如权利要求20所述的微波级变送器，其特征在于第二个波峰点具有至少满足第二个阈值的幅度。

33.一种探测波形中产生的双波峰脉冲的界面探测装置，该波形由用于探测容器中物质水平面的微波级变送器的脉冲接收器产生，双波峰脉冲包括从第一种和第二种物质界面各自反射的重叠的第一个和第二个接收波脉冲，这种界面探测装置包括：

装置，用于探测对应于第一个接收波脉冲和第一种物质界面的第一个波峰点，由此可以使用第一个波峰点计算第一种物质界面的水平面；以及

装置，用于探测幅度不在第一个阈值之下的波谷，其中第一个波峰点和波谷的探测表示波形包括双波峰脉冲。

34.如权利要求33所述的装置，其特征在于包括当波形包括双波峰脉冲时，探测第二个波峰点的装置，其中第二个波峰点与第二个接收波脉冲和第二种物质界面相关，由此可以使用第二个波峰点计算第二种物质界面的位置。

35.如权利要求34所述的装置，其特征在于包括分别使用第一个和第二个波峰点计算第一种和第二种物质界面的位置的装置。

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