CN1639549A - 液位测量系统中的天线馈线 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种用于将多于一个微波信号馈送到同一个天线单元的液位测量系统。微波信号可通过一个可检测的特性来彼此区分。微波信号经由功能上相互独立的信道分布。测量系统包括馈电装置(6)，它有至少两个波导部件(6a、6b、6c)，每个波导部件通过信号传输线接收上述波导信号中的一个信号，所述传输线用于将微波信号传送到波导部件(6a、6b、6c)，在波导部件互连处还包括一个对于每个波导部件(6a、6b、6c)共有的输出口(7)。

Description

液位测量系统中的天线馈线
技术领域
本发明涉及一种用于在雷达液位测量系统中将微波信号从不同微波信道馈送到天线单元的装置。此外本发明还介绍了一种用于实现上述馈送的方法。
背景技术
在现有技术中已知通过雷达液位计测量储存在油箱中的介质液位。这种装置在文献US 4 665 403中公开。当测量油箱中介质的液位时，要求液位必须被控制到满足安全限制。因此例如一定要安装一个或两个独立的溢出报警器。用户还可能希望在测量数值中得到冗余值，则必需安装多于一个测量系统，这也要求至少两个完全独立的液位计。
公开文本PCT/SE00/01291(D1)公开了一种用于测量油箱中介质液位的装置和方法，其中多于一个雷达信道用于获得上述液位的测量数值，在此，在上述信道中测量的液位数值是彼此独立地获得的。这通过使用至少两个微波信号来实现，其中所述微波信号分布在独立的信道中并输送到相同的天线单元，由此至少两个信号用来彼此独立地测量液位。上述微波信号通过可检测的特性来区分。
由于对于满足安全、环境法规和要求的安全限制，完全相互分开地测量油箱中介质的液位是有必要的。为了使测量可以具有故障保险，使用两个或更多个独立的测量工具是有必要的。
发明内容
本发明的目的是，说明通过利用如D1中所述的雷达液位测量仪来实现一种故障保险系统并根据发明进行改良。
本发明的一方面是提供一种具有装置独立要求特征的装置。
本发明的另一方面是提供一种按照方法独立要求的方法。
通过使用如权利要求书中所述的装置和方法，能够设置分开的雷达测量信道，在功能上独立地提供独立的或冗余的液位测量。馈电装置的这种设置提供了用于获得功能独立性的廉价和有效的解决方案。
通过使用如权利要求书中所述的装置和方法，还将能够设置在分开的雷达测量信道中分布的微波信号彼此电流绝缘。波导是导电的。因此，通常当两个或更多个微波信号在同轴线上分配给波导时，上述波导将会使上述的同轴线(电缆)外部短路，由此，分布某个第一微波信号的信道并不完全与分布第二微波信号的信道在电流上独立和相分离。在这里信道具有所有电子装置的特性，包括微波发射机和接收机，它需要产生、传送、分布和接收上述的第一或第二微波信号到微波波导。用于本发明各方面的微波信号是可区分的。这可以通过产生用于不同信道的、具有例如不同极化、不同调制、不同频率或发生时间的微波信号来设置。
在使用相同的天线器件时，在使用两个或更多个源自不同微波信道的微波信号中，其重要任务是寻找一个合适的部件，这里叫作组合器，它可以接收电信号，也就是说在这种情况下，微波信号通过某种传输线，例如同轴电缆，分布到该部件，并且把这些信号转换成微波，以便在一波导装置中将其分配到天线装置。通过使用在权利要求中限定的装置和方法能够完成这项任务。能够利用所述装置，从不同电缆接收进入的微波信号，将电信号转换成波，并且保持信道彼此电流绝缘地发送独立的微波信号。
通过本发明各方面达到的一个重要目的是，对于油箱中介质液位受到完全控制需要的所有测量装置中，能够只使用一个雷达仪器装置。雷达装置可以设有两个或更多个微波信道，将微波信号分布到组合器并将微波传送到唯一的一个天线器件。由于各信道是电流独立的，并可以使彼此电流绝缘成为可能，由此能够实现对于故障保险测量的各种权限要求，这反过来也意味着冗余的测量装置将是多余的，并且单独安装的溢出报警器也是不必要的。对于两个或更多天线功能，通过使用基本相同的天线器件，在油箱顶部只需要一个开口，至少用于液位测量目的，并且在两个或更多信道中仍具有独立的测量功能。通过多于两个信道，使用一个包含两个或更多天线功能的器件(hardware)，液位测量的可行性是没有限制的，因为天线器件是机械装置并且由于所有实际理由是可靠安全的。天线功能的任何退化，例如由油箱中介质对天线的污染，可以被仪器检测到并且导致警报条件。
术语“电流(galvanically)”是如其通常的解释那样被使用的，由此表明两个对象在直流范围内是彼此电流绝缘的。
附图说明
图1表示一个微波液位测量装置，它有3个雷达信道和一个用于对天线进行馈电的组合器；
图2表示一个雷达信道的电子装置和一个空间上分开的组合器以及壳体底部；
图3表示一个用作在权利要求书中所述装置的实例的组合器；
图4表示图3中的组合器的从另外一个角度看的透视图。
具体实施方式
下面借助于附图描述多个实施例。
在图1a中示出一个完整的雷达液位测量仪1的外壳2。所述外壳可以由金属合金、塑料或者其他合适用于外壳的材料制成。由测量仪中雷达信道的发送器产生的微波通过波导输出装置3被输出。在图1b中，外壳的顶部被去除，只留下外壳底部2b是可见的。在外壳内部，如在此实例中，示出了用于三个不同的雷达液位测量信道4a、4b、4c的电子电路板一个叠一个地安装。这些电路通过电绝缘片5相互电隔离和绝缘，所述绝缘片嵌入在每个雷达信道电路板4a、4b、4c之间以及最下面的电路板与外壳2之间。绝缘片可以省略。在外壳底部2b的内部有一个组合器6。组合器6位于外壳的底部，用于接收来自雷达信道的4a、4b、4c的微波信号和用于将微波信号作为电波通过天线馈电波导7输出，天线(未示出)通过馈电波导进行馈电。这在图2中示出。还示出一个用于天线，比如喇叭式天线的固定装置8。附图中所示的组合器是一个所谓的具有已知绝缘特性的绕杆接头(turnstile junction)(参见A.F.Harwey：“微波工程”，教育出版社1966，特别是第119-120页)并且在所示实例中的组合器6有用于三个不同雷达信道的三个接头。这些接头作为同轴连接器10a、10b、10c来表示。每个连接器安装在一个波导部件6a、6b、6c上，其中每个波导部件有一个向一侧的开口并且在这一侧彼此联合，使得波导部件6a、6b、6c具有一个共同的输出口，在这种情况下它是由天线馈电波导7形成的。每个波导部件信道的另一侧是封闭的。组合器要被固定到外壳2底部的设计为平的表面11上，由此所述平的表面11形成各导波部件信道的前壁。波导部件的内部在图4中示出，这里示出4个波导部件6a、6b、6c、6d，它们都具有矩形的横截面，其中示出所有四个波导部件向同一个空间开口，在它们的中心设置有一个锥体12，用于波导部件6a、6b、6c、6d之间的阻抗匹配和用于达到所要求的典型绝缘特性。如在所描述的实例中，第四波导部件6d没有被使用。它填充有形状匹配的由微波吸收材料制成的波导终端器9。在图4中，可以看到波导部件在组合器6的可拆除部分中有三个壁。在组合器6安装并固定在与平的表面11上时，才增加了矩形波导的第四个壁。
微波信号通过例如在图3中所示的探头提供给组合器6。探头设置成同轴连接器10a，这里每一个信道都设有这样一个连接器。上述的连接器转送来自其中一个雷达信道的微波信号，并且通过连接器10a的电缆信号中心部件把信号引入到波导部件6a的组合器6中，在此，上述的中心部件通过开口13进入波导部件6a，由此微波转换成波导6a内的波形。由于信号提供给连接器10a的同轴电缆装备有屏蔽层，它也被称为信号地线，根据发明的一个方面，在信号地线与组合器6铸件之间设有电绝缘。这个电绝缘利用电绝缘垫圈14来设置。垫圈14是由云母制成的。由于连接器10a与铸件电绝缘并因此不能直接固定到铸件上，连接器通过夹紧装置15保持就位。该夹紧装置是由电绝缘材料制成的，例如塑料。夹紧装置通过固定装置16，例如螺钉、柳钉或类似物固定到连接器6上。夹紧装置15包围连接器的插口，由此连接器可以稳固地固定就位。
至组合器16的其他雷达信道微波信号的接头以上述相同的方式制成。
如本领域技术人员所能推导出的那样，本发明各部件能以不同的方式制成并且仍然完成同样的功能。上述类型的组合器可以用具有类似功能和特别是具有波导信道间的绝缘特性的其他任何微波混合部件来代替。同轴电缆可以由其他标准的微波传输线，例如印刷的共平面形波导制成。存在相应的选择方案用于实现电流绝缘。

Claims (19)

1.在液位测量系统中用于将至少两个可区分的微波信号馈送到同一个天线单元的装置，其中，所述各微波信号被分配在功能上相互独立的各信道上，其特征在于，所述装置包括一个馈电装置(6)，后者具有：
-至少两个波导部件(6a、6b、6c)，上述每一个波导通过一个信号引导器接收上述微波信号中的一个信号，其中信号引导器用于将微波信号转送到波导部件(6a、6b、6c)；以及
-一个波导输出口(7)，它为上述波导部件(6a、6b、6c)所共有；
其中，上述的波导输出口(7)位于波导部件互连处，用于从上述输出口(7)将上述可区分的微波馈送给上述天线单元。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在至少两个波导部件(6a、6b、6c)之间存在微波信号绝缘。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，上述波导部件和上述波导输出口被设置用来通过上述微波信号绝缘提供上述信道的功能独立性。
4.如权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，上述信号引导器中的至少一个与其各自的波导部件电流绝缘。
5.如权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所有的信号引导部件都与各自的波导部件(6a、6b、6c)电流绝缘。
6.如权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，不同信道中的微波信号可通过各信道的信号的不同极化来区分。
7.如权利要求1-6之一所述的装置，其特征在于，不同信道中的微波信号可通过各信道的信号的不同调制来区分。
8.如权利要求1-7之一所述的装置，其特征在于，不同信道中的微波信号可通过各信道的信号的不同频率来区分。
9.如权利要求1-8之一所述的装置，其特征在于，不同信道中的微波信号可通过在时间上分开的各信道的信号来区分。
10.如权利要求1-9之一所述的装置，其特征在于，至少两个波导部件(6a、6b、6c)相对于彼此是相互垂直地设置的。
11.如权利要求1-10之一所述的装置，其特征在于，输出口(7)相对于波导部件(6a、6b、6c)垂直地设置。
12.如权利要求1-11之一所述的装置，其特征在于，上述波导部件和上述波导输出口由绕杆接头构成，用于提供上述信道的功能独立性。
13.如权利要求1-12之一所述的装置，其特征在于，输出口(7)构成为波导，它直接与天线单元连接。
14.如权利要求1-13之一所述的装置，其特征在于，微波信号通过同轴线输送给馈电装置(6)，并且通过同轴连接器(10a、10b、10c)连接在波导部件上。
15.如权利要求1-14之一所述的装置，其特征在于，把微波信号分配给上述馈电装置(6)的信号引导器通过电流绝缘的垫圈(14)与各自的波导部件(6a、6b、6c)电流绝缘。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，垫圈(14)是云母垫圈。
17.如权利要求14-16之一所述的装置，其特征在于，连接器通过不导电的夹紧装置(15)固定就位。
18.在液位测量系统中用于将至少两个可区分的微波信号馈送给相同天线器件的方法，其中所述微波信号分配在分开的各信道中，该方法包括以下步骤：
-为每个微波信号提供一个波导部件(6a、6b、6c)；
-通过与该信号相关的信号引导器将每个微波信号转送到一个相关的波导部件(6a、6b、6c)；
-将上述信号引导器的所有部件与上述相关的波导部件(6a、6b、6c)电流绝缘；以及
-将来自每个波导部件(6a、6b、6c)的信号通过所有波导部件共有的输出口(7)传送给天线器件。
19.如权利要求18所述的方法，包括将上述各信道彼此电流绝缘的步骤。
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