CN203981532U

CN203981532U - 用于确定容器中的介质的密度的系统

Info

Publication number: CN203981532U
Application number: CN201420134616.3U
Authority: CN
Inventors: 奥洛夫·爱德华松
Original assignee: Rosemount Tank Radar AB
Current assignee: Rosemount Tank Radar AB
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: EP3087368A1; CN104729957B; WO2015097039A1; CN104729957A; US20150177163A1; KR20160102195A; EP3087368B1; US9410904B2

Abstract

公开了一种用于确定容器中的非导电介质的密度的系统，其中，介质的介电常数与密度之间的关系是已知的。该系统包括收发器和波导，波导朝向介质延伸并且延伸进入介质中。该系统还包括沿着波导设置的第一微波谐振器。第一微波谐振器具有谐振频率，并且被布置成反射沿着波导引导的信号的在频域内的一部分，该谐振频率根据已知关系而取决于谐振器周围的介质的介电常数。该系统还包括处理电路，该处理电路连接到收发器，并且被配置成基于接收反射信号而确定谐振频率并基于谐振频率而确定第一微波谐振器的位置处的介质的密度。

Description

用于确定容器中的介质的密度的系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于使用电磁波来确定容器（tank）中的介质的密度的系统。

背景技术

雷达物位计广泛用于测量容器中所包含的产品的过程变量，诸如填充物位（filling level）、温度、压力等。雷达物位测量一般借助于非接触测量来执行，由此电磁信号朝向容器中所包含的产品辐射，或者借助于通常称为导波雷达（GWR）的接触测量来执行，由此电磁信号由用作波导的探针引导朝向产品。该探针一般从容器的顶部到底部垂直布置。电磁信号随后在产品的表面处被反射，并且所反射的信号由雷达物位计系统中包括的接收器或收发器来接收。基于所发送的信号和所反射的信号，可以确定距产品的表面的距离。

在许多应用中，还期望能够测量容器中的产品的密度以便进一步改进密闭输送（custody transfer）期间的准确度。由于在密闭输送期间所输送的量大，小测量误差将引起大的经济成本。另一期望是调查密度的可能垂直分层。在用于液化气（LNG、LPG等）的容器中，这样的分层可能产生不稳定的状况。需要在不同高度的大量密度测量来提供该信息。

WO2006084263公开了一种用于感测、监测和评估用在流体系统中的流体的特性的系统。具体地，机械谐振器布置在流体系统内的多个位置处。可以根据外部信号来主动地激励机械谐振器，并且来自谐振器的响应可以用于确定例如其中设置了谐振器的产品的密度。机械谐振器被规定为在kHz至MHz的范围内进行谐振，并且被配置为以谐振频率振动以确定流体系统中的特性的音叉。

然而，机械谐振器对污染非常敏感，即，如果污染物附着于音叉型谐振器，则谐振器的谐振频率可能由于谐振器的附加质量而改变，这进而会导致流体的特性的错误确定。因此，期望提供一种用于确定保持在容器中的产品的特性的改进系统。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型的一般目的是提供一种用于确定容器中的产品的密度的改进系统。另一目的是还利用该改进系统测量填充物位，从而提供一种用于测量至少两个过程变量的系统。

根据本实用新型，提供了一种用于确定容器中的非导电介质的密度的系统，其中，介质的介电常数与密度之间的关系是已知的。该系统包括：收发器，生成、发送和接收包括预定频率范围内的频率的微波电磁信号；以及波导，连接到收发器并朝向介质延伸且延伸到该介质中，并且被布置成朝向容器内的介质引导发送电磁信号且将该发送电磁信号引导到容器内的介质中，以及返回由发送电磁信号的反射得到的电磁信号。该系统还包括第一微波谐振器，该第一微波谐振器具有谐振频率并且反射与围绕谐振频率的第一带宽对应的频率，第一带宽比频率范围小并且在该频率范围内，并且该谐振频率根据已知关系而取决于谐振器周围的介质的介电常数。第一微波谐振器布置在沿着波导的位置处，并且当沿着波导引导电磁信号时反射与第一带宽对应的电磁信号的在频域内的部分。存在处理电路，该处理电路连接到收发器并且基于已由第一微波谐振器反射的接收信号的反射部分而确定谐振频率，该处理电路还基于谐振频率而确定第一微波谐振器的位置处的介质的密度。

“收发器”可以是能够生成、发送和接收微波电磁信号的一个功能单元，或者可以是包括分开的发送器单元和接收器单元的系统。收发器能够生成并发送可在谐振器的谐振频率是预期的预定频率范围内步进或扫过的微波电磁信号。

在本申请的上下文中，波导被设计用于引导电磁信号。可使用多种类型的波导，例如，单线（古博（Goubau）型或索莫菲尔德（Sommerfeld）型）探针和双线探针。探针可基本上是刚性的或柔性的，并且它们可由诸如不锈钢的金属、诸如PTFE的塑料或者其组合制成。

容器可以是能够包含产品的任意贮存器（container）或器皿（vessel），并且可以是金属的或者部分或全部是非金属的、是开放的、半开放的或者封闭的。对于包含LNG（液化天然气，例如，甲烷）或LPG（液化石油气，例如，丙烷、丁烷等）的容器中的一些应用，由于在一些情况下LNG在-163℃下被运输或者在LPG的情况下外壳承受诸如15bar至20bar的高压，因此容器具有良好的温度绝缘。

微波谐振器应被理解为位于沿着波导的任意位置处，以使得当信号通过谐振器的位置时沿着探针传播的信号的一部分被反射。微波谐振器具有谐振频率，该谐振频率具有第一带宽，该第一带宽比频率范围小并且在该频率范围内。由于第一带宽比频率范围小并且在该频率范围内，应理解，第一带宽包括频率的一部分，即，在频率范围内的一系列频率。谐振频率根据已知关系而取决于微波谐振器周围的介质的介电常数应被理解为，由于设计（即，形状和形式）、测试和/或先前计算，因此微波谐振器被配置成在已知的介电常数下呈现已知的谐振频率。该已知的谐振频率可以是介电常数的函数，即，存在连续已知关系，或者已知足够数量的离散数据点以使得所有谐振频率可适合于根据周围介质的介电常数的值的相应数据点。因而，通过确定谐振频率，可以确定介电常数。对于许多情况，如果谐振频率随介电常数增加而减小，例如，根据周围介质的介电常数的平方根倒数而变化的谐振频率，则这是有利的。

通过布置成当由波导引导信号时反射与第一带宽对应的在频域内的信号的部分，应理解，微波谐振器耦合到波导并且沿着波导通过谐振器的发送信号将激励该谐振器。微波谐振器与波导之间的耦合弱以便使得第一带宽（即，谐振器的带宽）小，并且同时使得微波谐振器能够反射第一带宽内的信号的部分。可以激励微波谐振器的第一带宽可以被估计为f₀/Q，f₀是谐振频率并且Q是包括与波导的耦合的微波谐振器的Q值。低电阻损耗和与波导的弱耦合将提供高Q值，例如，1000或更高。如果信号包括远离取决于微波谐振器周围的介质的介电常数的实际谐振频率的一个或多个频率，则该信号将仅引起微波谐振器的小激励，并且当通过微波谐振器时微波谐振器将对沿着波导引导的信号有可忽略的影响。包括较接近微波谐振器的谐振频率的频率的信号（诸如包括第一带宽内的一个或多个频率的信号）将引起较大激励，并因而将对通过微波谐振器的信号有较高影响。谐振器的较大激励将使得从信号“取得”更多功率，并且信号的一部分因此将因微波谐振器中的损耗而被吸收。剩余的未被吸收的信号将被划分成两个部分，即朝向收发器被引导回去的反射部分和沿着波导继续的发送部分。信号的发送部分可由于阻抗转变而被进一步反射远离收发器，并且该反射的部分将在谐振器留下一些功率之后第二次返回到收发器。

微波谐振器优选地被设计为具有高Q值，即，谐振频率与一半功率带宽之间的关系。来自这样的微波谐振器的反射包括在窄频带（例如，第一带宽）内，并因而容易地与由阻抗转变（诸如保持在容器中的产品的表面，这样的表面反射宽频带的信号）得到的反射区分开。优选地，高Q值要求微波谐振器的一些或全部零件由良好导体制成或者镀有诸如金的导电材料。此外，例如液体的周围介质优选地具有低介电损耗（诸如tanδ<0.001）以提供窄带谐振。

到达收发器的信号的反射部分将包括第一带宽的频率，从而指示谐振频率。因此，与浸入非导电介质中的微波谐振器相比，容器中的介质的表面之上的微波谐振器具有不同的反射谐振频率。

可以假设，特定材料的介电常数具有与材料密度的已知关系，因此可以通过确定介电常数来得出密度。此外，通过适当地设计微波谐振器，可以在理论上确定谐振频率和与该微波谐振器接触的材料的介电常数之间的关系，从而提供谐振频率与密度之间的已知关系。因此，提供了通过确定微波谐振器的谐振频率来测量密度的可能性。例如与机械谐振器相比的优点在于不存在移动零件，这将使得根据本实用新型的系统更稳健并且可能减轻对于维护的需要。

处理电路连接到收发器并且基于包括微波谐振器的谐振频率的指示的接收反射电磁信号而确定微波谐振器的谐振频率，该指示通常是接收电磁信号的反射部分。此外，处理电路基于微波谐振器的谐振频率与非导电介质的介电常数之间的已知关系而确定微波谐振器的位置处的介质的密度。可以例如在相关温度间隔内在理论上估计材料的介电常数与密度之间的关系，或者可根据经验学习而得知该关系。

存在大量本实用新型的典型应用，其中，运输非导电介质，例如，LNG（在低温下储存的甲烷或乙烷）或LPG（通常在压力下储存的丙烷、丁烷等），但是也可以测量具有低介电损耗的其它碳氢化合物或液体。

因此，本实用新型基于如下实现：可以通过使用微波谐振器来确定系统中的产品的密度，该微波谐振器被配置成使得该微波谐振器具有取决于微波谐振器所浸入的介质的密度的谐振频率。谐振频率将取决于微波谐振器周围的介质的介电常数，并且要利用本实用新型测量的非导电介质的介电常数取决于密度。因而，可以准确地确定产品的密度。

根据本实用新型的一个实施例，频率范围比所述第一带宽至少大两倍。为了有利于区分由来自微波谐振器的第一带宽中包括的频率的反射得到的窄带反射与沿着波导的其它反射，频率范围优选地较大，并且比第一带宽至少大两倍。频率范围也可比第一带宽大两倍，诸如大一个量级或者甚至大两个或三个量级，以进一步区分反射部分。

根据本实用新型的另一实施例，第一带宽可为大约1MHz或更小。大约1MHz或更小的量级的带宽将提供具有强反射的窄带反射。较小的带宽（例如，0.5MHz或更小）还可有利于确定谐振频率。然而，较小的带宽还将需要较高的Q值用于微波谐振器。因此，期望较小的带宽，但是还将需要具有较高Q值的微波谐振器。

根据本实用新型的另一实施例，介质可以是低粘度液体。低粘度液体将容易地围绕微波谐振器流动、包围和填充微波谐振器，并因而影响密度测量。

根据本实用新型的一个实施例，微波谐振器可在包围微波谐振器的介质的较低介电常数下具有较高谐振频率。通过将微波谐振器配置为在较低介电常数下呈现较高谐振频率，实际的意图和目的是，由于容器大气具有接近1的介电常数，因此保证了当谐振器为空（即，由容器大气填充）时表现出最高谐振频率。

根据本实用新型的一个实施例，微波谐振器可布置在距波导的一定距离处以使得当到达谐振器的位置时沿着波导传播的信号的一部分被反射。沿着波导传播的电磁信号将具有径向扩展，该径向扩展具有取决于信号的强度和频率的范围。信号的径向扩展意味着，当对象在径向扩展的范围内时信号将遇到干扰。因此，通过将微波谐振器布置在一定距离处，可减小微波谐振器引起的干扰，同时信号的径向扩展将允许激励微波谐振器并且在距波导的一定距离处反射信号的一部分。因此，微波谐振器可以电容性地耦合到波导，或者作为替选，微波谐振器可以电感性地耦合到波导。通过将微波谐振器电容性地或电感性地耦合到波导，不需要物理接触来使得微波谐振器能够反射沿波导行进的电磁信号的部分。因此，需要数量减少的部件，此外，将不存在来自例如连接波导和微波谐振器的配线的干扰。

根据本实用新型的一个实施例，系统还包括支撑结构，该支撑结构布置在波导附近并且基本上平行于波导延伸，其中，微波谐振器布置在该支撑结构上。将微波谐振器布置在支撑结构上允许微波谐振器与波导机械地解耦，从而当为系统选择或设计波导时不会增加任何额外的考虑。

根据本实用新型的另一实施例，系统还可包括多个保持元件，这多个保持元件关于容器的内部布置在固定位置处并且沿着波导间隔开，其中，多个保持元件中的每一个均被布置成维持波导与微波谐振器之间的预定最小距离。通过保持微波谐振器与波导之间的预定最小距离，在它们之间不会发生接触，因此不会发生损坏或相互作用。此外，该距离将确定波导与微波谐振器之间的电容性耦合的强度。因此，预定最小距离可被设置为确定强电容性耦合，同时最小化由微波谐振器引起的干扰。因此，所述多个保持元件中的至少一个可附接到支撑结构。

例如，用于低温甲烷（LNG）的容器一般在其中间具有垂直“塔”，其中附接了泵、物位测量系统、用于温度和压力的传感器等。塔与容器一样高（30m至45m），因此是非常高且稳定的构造。在大浪期间，容器内的移动液体对塔和其上的所有零件呈现非常大的力。波导可沿着这样的塔安装。根据如何构造波导，沿着波导可能需要诸如上述保持元件的附件以便使其稳定并保证波导不会破裂。本实用新型使用的微波谐振器然后可利用与波导的某种电耦合而附接到塔（优选地靠近波导的附接点）。替选地，微波谐振器被设计为可以由波导本身支撑的相当细的装置。

根据本实用新型的一个实施例，微波谐振器可包括管状壳体，该管状壳体具有开放端、封闭端和固定附接到封闭端的内杆（inner rod）。内杆沿着壳体的中心轴从封闭端朝向开放端延伸。此外，内杆可具有25mm至40mm的范围内的长度。此外，管状壳体可比内杆长，使得内杆不会从管状壳体的开放端延伸出来。管状壳体可以是圆筒状的，并且管状壳体可具有10mm至20mm的范围内的内径。给定尺寸将导致谐振器在填充有电介质时具有大约在2GHz至2.5GHz的范围内的谐振频率。微波谐振器可基本上水平排列，或者微波谐振器可基本上垂直排列而使得开放端布置成指向向下方向。根据本实用新型的各个实施例，微波谐振器可包括管状壳体中直径小于4mm的孔。孔将允许周围液体更快地进入和离开，从而填充微波谐振器。由于这样小的孔（即，小于波长的十分之一）将对测量具有非常小的可忽略影响，因此孔的小尺寸将使得它们能够执行该功能而不会干扰测量。

根据本实用新型的另一实施例，系统还可包括填充物位确定电路，该填充物位确定电路基于发送信号与在容器中的介质的表面处反射的接收反射电磁信号之间的飞行时间（time-of-flight）而确定容器中的介质的填充物位。用于测量密度的系统还可有利地用于检测并确定容器中的介质的填充物位，从而提供了用于测量密度和填充物位两者的系统。与必须使用两个分开的系统相比，提供组合测量系统可降低成本。此外，与对于两个分开的测量系统相比，将减小进入容器的通道数量，从而减轻了关于长时间且麻烦的安装处理的客户关注并且降低了容器的复杂度。

根据本实用新型的一个实施例，系统还可包括第二微波谐振器，该第二微波谐振器具有第二谐振频率并且反射与围绕第二谐振频率的第二带宽对应的频率。第二带宽小于频率范围并且在频率范围内，第二谐振频率与第一微波谐振器的谐振频率分离，并且根据已知关系而取决于第二微波谐振器周围的介质的介电常数。第二微波谐振器布置在沿着波导偏离第一微波谐振器的位置处，并且当沿着波导引导电磁信号时反射与第二带宽对应的频域内的部分。处理电路还基于已由第二微波谐振器反射的接收信号的反射部分而确定第二谐振频率，并且基于第二谐振频率而确定第二微波谐振器的位置处的介质的密度。对于保持在容器中的一些产品，可发生形成具有不同密度的产品层的分层，这在密闭输送期间可能降低准确度，或者甚至当分层的层的位置发生快速改变时带来风险。因此，沿着波导的若干个位置处的密度的测量提供了增加的准确度和更安全的系统。

根据本实用新型的另一实施例，第一微波谐振器可在具有已知介电常数范围的产品中具有第一谐振频率范围，并且第二微波谐振器在具有已知介电常数范围的产品中具有第二谐振频率范围。第一谐振频率范围与第二谐振频率范围不重叠。

已知介电常数范围可以是例如已知在特定情形下发生的对于容器中的介质的不同密度的介电常数的范围。根据谐振频率范围，应理解，由于所述微波谐振器周围的介质的介电常数变化，因此第一谐振频率和第二谐振频率在该频率范围内是变化的。因此，将第一谐振频率范围与第二谐振频率范围分离以使得它们不重叠将确保每个谐振频率（即，第一谐振频率和第二谐振频率）是可检测的并且不会彼此干扰。由于彼此不干扰，应理解，信号的反射部分在实际上属于第二微波谐振器时不可能被误解为属于第一微波谐振器，并且反之亦然。

因此，如果系统包括多于两个谐振器，则所有谐振器被配置有不同的谐振频率以使得能够清楚地区分这些谐振频率，并且当这些谐振器填充有非导电介质时，谐振将在已知频带内，例如，2GHz至3GHz。当微波谐振器为空时，它们可具有较高的谐振。例如，当微波谐振器在介质的表面之上并且填充有容器大气时，谐振频率可高大约40%。根据系统的应用，这些“空”谐振频率可能可测量或者可能不可测量，例如，在安全关注非常重要的应用中，非浸入状态的验证或信息可用于确保填充物位低于特定微波谐振器。如果同一系统正用于物位测量，即，填充物位确定，则可使用较低频带（例如，1GHz至2GHz）来进行物位测量，并且根据该分离，在物位测量与密度测量之间不会发生干扰。

根据本实用新型的各个实施例，发送电磁信号的频率可在1GHz至3GHz的范围内。提供在与微波谐振器反射信号的频率范围的带宽相比相对大的频率范围内扩展的电磁信号允许容易地检测反射频率，这是由于这些反射频率容易地被区分为电磁信号的反射部分。因此，与电磁信号的频谱的剩余部分相比，反射频率是容易检测的。此外，与信号的频率范围的子范围对应的部分可用于确定密度，并且另一部分可用于如上所述那样确定填充物位。

根据本实用新型的一个实施例，非导电介质可以是液化石油气（LPG）或液化天然气（LNG）。LPG和LNG均是在海运容器中运输的非导电介质，其中，用于密闭输送操作的填充物位以及因此还有密度测量是用于确定密闭输送的准确度的重要考虑。

在学习所附权利要求和以下描述时，本实用新型的另外的特征和优点将变得明显。本领域技术人员认识到，在不背离本实用新型的范围的情况下，本实用新型的不同特征可被组合以得到与以下描述的实施例不同的实施例。

附图说明

现在将参照示出本实用新型的实施例的附图而更详细地描述本实用新型的这个和其它方面。

图1是根据本实用新型的实施例的系统的示意图；

图2是包括在图1的系统中的测量电子单元的详细视图；

图3A至图3E是适合于实现本实用新型的微波谐振器的实施例的示意图；

图4是适合于实现本实用新型的实施例的系统的示意图；

图5A示意性地示出了来自两个微波谐振器的反射；

图5B示意性地示出了来自微波谐振器的反射；

图6A示意性地示出了根据本实用新型的各个实施例的接收反射电磁信号；

图6B示出了密度、介电常数与谐振频率之间的已知关系的示例；

图7是概述用于确定密度和填充物位的方法的一般步骤的流程图；以及

图8A至图8D是关于波导与微波谐振器之间的附接或布置的实施例的示意图。

具体实施方式

在本描述中，主要参照具有作为单线波导（诸如索莫菲尔德探针或古博探针）的波导的系统描述了本实用新型的实施例。单线波导通常具有4mm至6mm的直径并且由不锈钢制成。然而，可结合本实用新型使用任何波导，诸如蒸馏管（still pipe）、传输线、双线探针或同轴探针。此外，在以下描述中，主要参照能够确定密度和填充物位的系统来描述本实用新型的实施例。此外，注意，可根据雷达物位测量的不同原理（即，如使用步进式或至少采样的FMCW的调频连续波扫描（FMCW）或者时域反射计扫描（TDR））生成从电子单元发送的电磁信号。

图1示意性地示出了根据本实用新型的实施例的用于确定容器102中的非导电介质的密度的系统100。系统100包括连接到波导108的测量电子单元110。系统100设置在容器102上，容器102部分填充有要测量的产品104，产品104是非导电介质。通过分析由波导108朝向产品104的表面114引导的发送信号S_T和从表面114传回的反射信号S_R，测量电子单元110通常可以确定参考位置（诸如容器顶）与产品104的表面114之间的距离，由此可以推出填充物位。应注意，尽管在这里讨论了包含单个产品104的容器102，但是可以以类似方式测量沿着波导距任何材料界面的距离。例如，FMCW测量将提供雷达物位计的相对高的测量灵敏度，从而当在容器中存在干扰对象时也能够得到可靠测量结果。此外，由波导108朝向表面114引导的发送信号ST通常具有在1GHz至3GHz之间的2GHz的带宽，其中，例如1GHz至2GHz可用于物位测量，并且2GHz至3GHz可用于密度测量。对于少量的微波谐振器，范围可减小到例如1GHz至2.3GHz。然而，可以使用全部带宽同时用于两种测量。

系统100还包括在支撑结构106上沿着波导108布置的微波谐振器112，支撑结构106布置在波导108附近并且基本上平行于波导108延伸。微波谐振器112具有与微波谐振器112周围的介质（在该情况下为容器102中的产品104）的介电常数具有已知关系的谐振频率。对于微波谐振器112周围的介质，应理解，微波谐振器112浸入介质中，并且介质因而还填充微波谐振器112的内部。沿着波导108行进的信号将具有取决于信号的强度和频率的径向延伸。因此，微波谐振器112布置在距波导108的一定距离处，并且例如电容性地或电感性地耦合到波导108，以便能够反射信号的与微波谐振器112的谐振频率对应的部分。微波谐振器112将以相应的谐振频率谐振并且反射沿着波导108行进的电磁信号的在频域内的部分。电磁信号的反射部分将由测量电子单元110来检测，从而指示微波谐振器112的谐振频率。通过得知谐振频率与介电常数之间的关系，可根据谐振频率确定介电常数。因此，通过得知介电常数与密度之间的关系，测量电子单元110确定微波谐振器112的位置处的密度。稍后进一步描述和讨论这些已知关系。发送信号S_T可用于将物位测量与密度测量进行结合，或者发送信号可交替用于密度测量和物位测量以便分别有效地测量它们。同样地，包括在提供信号并且确定密度和/或物位的测量电子单元110中的硬件对于两种测量而言可以是相同或分开的单元。如之前所述，密度测量和物位测量也可在频率上分开，即，在不同的频率范围内执行测量。

如图2所示，测量电子单元110包括被配置成生成、发送和接收微波范围内的电磁信号的收发器204，收发器204经由连接线206连接到波导108。注意，波导108可选地直接连接到收发器204，或者经由诸如同轴电缆的适当信号连接而连接。测量电子单元110还包括处理电路208，处理电路208连接到收发器204以控制收发器204以及处理收发器204接收的信号，从而确定例如微波谐振器112的位置处的密度和/或容器102中的产品104的填充物位。处理电路208还连接到存储器214，存储器214存储系统100的操作所需的任何软件并且还提供在操作期间使用的RAM。

处理电路208还可连接到外部通信线路210以经由接口212进行模拟和/或数字通信。作为示例，通信接口212与外部控制站（未示出）之间的通信可以由双线接口来提供，该双线接口具有将测量结果发送到控制站以及接收用于系统100的操作的电力的组合功能。这样的双线接口可提供大致恒定的电力，并且可以使用诸如Fieldbus Foundation、HART或Profibus的数字协议来将测量结果叠加在电力电压上。替选地，根据主要测量结果来调节线路中的电流。这样的接口的示例是4mA至20mA的工业环（industrial loop），其中，根据测量结果而在4mA与20mA之间调节电流。替选地，系统100可使用例如无线HART协议与控制站进行无线通信，并且使用具有电池的本地电源（未示出）或提取（scavenge）能量的装置来进行自主操作。

这里，接口212包括电力管理电路，该电力管理电路包括用于在微波单元停用的时段期间储存电力的电力储存装置（未示出），从而使得在收发器204启用的时段期间（即，在测量期间）的功耗较高。利用这样的电力管理，可实现低的平均功耗，同时仍允许较高功耗的短时段。电力储存装置（未示出）可包括电容器，并且可能受空间要求以及固有安全要求（当系统100布置在具有爆炸性或可燃性物品的容器的危险区域中时应用）限制。

尽管在图2中被示为分开的块，但是收发器204、处理电路208、存储器和接口212中的若干个可设置在同一电路板上或者甚至在同一电路中。

尽管收发器204的元件通常以硬件来实现并且构成通常称为微波电路的集成单元的一部分，但是处理电路208的至少一些部分通常由软件模块来实现，这些软件模块由嵌入式处理器来执行。本实用新型不限于该特定实现，并且可想到被发现适合于实现这里描述的功能的任何实施方式。

现在参照图3A至图3E，示出了适合于用在本实用新型中的微波谐振器300、310、320、340、360的五个实施例。应注意，微波谐振器300、310、320、340、360仅表示非穷举数量的实施例，本领域技术人员基于所示的示例可以想到适合于本实用新型的其它实施例或所示实施例的变型。

在图3A中，示出了水平排列的微波谐振器300，微波谐振器300具有纵向轴延伸，优选地具有朝向开口的小倾斜以使得材料（液体）不留在微波谐振器300中。图3A中的微波谐振器300包括具有管状形状（即，圆筒形状）的壳体302，存在管状壳体的开放端308和封闭端306。为了进一步易于微波谐振器300中的液体的排放和填充，孔309设置在壳体302上，孔309较小，优选地具有小于4mm的直径。适合于给定应用的直径是根据谐振器的直径和谐振频率来确定的。孔应该充分小以使得其不会影响谐振器的特性，并且应小于谐振频率的波长。此外，微波谐振器300包括内杆304，内杆304固定于封闭端306并且在管状壳体302内从封闭端306朝向开放端308延伸。在使用中，内杆304将用作接收天线，因此内杆304的长度以及包围和填充微波谐振器300、310的介质的介电常数确定微波谐振器300、310的谐振频率。开放端308将具有在频率范围内分布的能量的微波范围内的电磁信号电容性地耦合到内杆304。壳体302将比内杆304延伸得更远，从而确保内杆304是基本上非辐射的，即，其不构成辐射天线。内杆304的一种适合长度是15mm至40mm，于是，壳体302具有长出10mm的典型长度。越短的内杆304提供越高的谐振频率，而越长的内杆304提供越低的谐振频率。此外，壳体302的直径将确定带宽多大，即，微波谐振器300、310可反射沿着波导行进的电磁信号的相当大的部分的范围围绕谐振频率延伸多远。壳体302的10mm至25mm的典型内径将对应于围绕谐振频率的大约1MHz的带宽，越小的直径将提供越小的带宽，并且反之亦然。内杆304的直径将为壳体302的内径的大约30%至40%，并且对于以上给定的范围，直径因此将为大约5mm。注意，微波谐振器302的开放端308将包括谐振频率和围绕谐振频率的带宽中的频率的来自波导108的信号电容性地耦合到微波谐振器。因此，在典型情况下，微波谐振器302将在使得开放端308朝向波导108的情况下、在与波导108相距5mm至10mm的距离处定向，因而微波谐振器302与内杆304之间的非导电介质将用作电容元件（即，电容器）。因此，该电容的大小将根据谐振器302与波导108之间的距离和谐振器302与波导108之间的非导电介质的介电常数两者来确定。所得到的适当电容可以是大约0.01pF至1pF。

图3B示出了根据上述原理的微波谐振器310的另一实施例。微波谐振器310包括具有管状形状的壳体312，与之前的实施例相比，壳体312具有作为非闭合环的环形形状。壳体312还包括封闭端316和开放端318。此外，微波谐振器310包括内杆314，内杆314固定于封闭端316并且在管状壳体312内从封闭端316朝向开放端318延伸。微波谐振器310的功能基本上与上述微波谐振器300相同，即，与频率的对应关系相同。差别在于形成非闭合环的环形形状，从而实现了微波谐振器310的替选位置、定位或布置。

图3C示出了微波谐振器320的实施例，其与谐振器300和310的不同之处在于电感性地耦合到波导108。微波谐振器320是垂直布置的并且具有壳体328，壳体328具有管状形状（即，圆筒形状），存在位于下端的管状壳体的开放端和位于开放端的上方的封闭端326。为了进一步易于微波谐振器320中的液体的排放和填充，孔332设置在壳体328上。孔332相对小，优选地具有小于4mm的直径。小直径将允许孔对测量具有可忽略的影响，同时对微波谐振器320的排放和填充是有益的。此外，谐振器320包括内杆324，内杆324固定于封闭端326并且在管状壳体328内从封闭端326朝向开放端延伸。在使用中，内杆324将用作接收天线，并且微波谐振器320的部件的尺寸和功能与上述微波谐振器300、310的功能类似。微波谐振器320的主要差别在于通过在壳体328的侧壁中设置开口（这里为缝隙330的形式）来实现的电感性耦合。因此，通过在波导108附近垂直地布置微波谐振器320，包括谐振频率或围绕谐振频率的带宽内的频率的信号可与波导108电感性地耦合，波导108与内杆324平行。因此，尽管谐振频率和带宽取决于对于电容性耦合的微波谐振器300、310相同的因素，但是电感性耦合的强度将主要取决于缝隙330（即，内杆324可通过其与波导108电磁耦合的窗）的大小和内杆324与波导108之间的距离。缝隙330的大小可例如通过增加缝隙330围绕圆周延伸的距离或者高度（例如，缝隙330沿着垂直纵轴所开口的距离）来控制。

图3D示出了这里为圆筒形贮存器340的形式的微波谐振器。该贮存器包括存在开口（这里为缝隙344的形式）的端板342。为了使得贮存器344所浸入的介质填充贮存器，贮存器340还包括孔346。孔346具有与先前讨论的孔309类似的尺寸和功能，例如，孔346有助于贮存器340的排放和填充，并且其比贮存器340的谐振频率的波长小得多。缝隙344将使得贮存器340能够在缝隙344面向波导108的情况下布置在距波导108的一定距离处，并且将沿着波导引导的信号电感性地耦合到贮存器340。为了提供大约2GHz的谐振频率，贮存器340将大约至少8cm长并且还具有大约至少8cm的直径。具有大约13cm的长度和直径的贮存器340将例如为TE011模式提供高Q值。

图3E示出了微波谐振器，这里为矩形贮存器360的形式。该贮存器包括存在开口（这里为缝隙364的形式）的端板362。以与对于贮存器340相同的方式，对于尺寸和功能，贮存器360也包括孔366。在使用中，缝隙364将在一定距离处面向波导108，并且将沿着波导引导的信号电感性地耦合到贮存器360中。为了提供大约2GHz的谐振频率，可以使得贮存器360大约至少4cm长、7cm宽且7cm高。沿着穿过端板的轴定义长度。然而，还可以使用本领域技术人员公知的其它类型的电磁谐振器。

图4示出了本实用新型的另一实施例，其中，测量电子单元110安装在容器102的顶部。该容器包含具有表面114的产品104，可执行测量以例如提供密度和/或填充物位，并由此为操作者或所有者提供容器102内的产品104的量的信息。系统400包括波导108，图4所示的波导108还包括波导端元件402。波导108优选地延伸测量期望的填充物位所需的距离以进入容器中。因此，波导108可延伸并且机械连接到（即，附接到）容器102的底部以得到机械稳定性和始终测量到容器102的底部的填充物位的能力。替选地，例如，如探针端元件402所示的，波导108不是牢固地附接到底部，并且探针端元件402可替代地是用于稳定探针108的重物。

系统400还包括支撑结构106。在支撑结构上，沿着波导108在不同高度布置了三个微波谐振器404、406、408。第一微波谐振器404位于距测量电子单元110最远之处，第二微波谐振器406位于第一微波谐振器与第三微波谐振器408之间，第三微波谐振器408位于距测量电子单元110最近之处。此外，在图4中，第一微波谐振器404和第二微波谐振器406位于表面114以下，而第三微波谐振器408位于表面114之上。支撑结构106还包括保持元件410，保持元件410用于确保波导108和微波谐振器404、406、408相隔至少预定距离和根据保持元件的设计确定的最大距离。图4所示的三个微波谐振器404、406、408中的每一个均具有在对于容器中的要测量的产品104或环境的任何预期介电常数下与任何其它微波谐振器的谐振频率不重叠的谐振频率范围。

在图5A中，示出了包括水平轴上的频率和垂直轴上的幅度的示意绘图的曲线图。例如在图3A和图3C中所描述的两个微波谐振器的示例响应被示为所指示的峰值502、503、504、508、509、510。峰值502、503、504、508、509、510具有高斯分布，以指示存在围绕大约1MHz或更小的谐振频率的范围（即，带宽），在该范围内，微波谐振器反射包括带宽内的频率的电磁信号的部分。

此外，在与微波谐振器周围的介质的介电常数的预期值对应的典型操作条件下两个微波谐振器的谐振频率的范围由范围506和512来表示。因此，与范围506内的峰值504对应的第一谐振器的最高频率通常将在微波谐振器正好浸入要测量的产品的表面114之下时实现。第一谐振器的最低频率将对应于范围506内的峰值502，并且通常会在容器102是满的并且谐振器在容器102的底部位于具有最高压力且因而具有最高介质密度的点处的情况下实现。相同原理适用于第二谐振器的在峰值508处的最低频率和在峰值510处的最高频率，这两个峰值均在范围512内。

如果谐振器位于产品的表面114之上，则其将具有比范围506、512高并且在范围506、512之外的谐振频率。为了对此进行说明，第一谐振器将在表面之上由介电常数接近1的容器大气包围，并且将具有由峰值503表示的高谐振频率。当浸入介质中时，谐振频率将相应地具有范围506内的谐振频率。箭头507表示峰值503与范围506之间的距离。根据相同原理，第二微波谐振器将在表面之上，具有与峰值509对应的谐振频率，第二微波谐振器一旦浸入介质中峰值509就将减小到范围512内。箭头513表示峰值509与范围512之间的距离。

注意，谐振频率范围506、512分开，并因而在要测量的产品的任何预期介电常数（即，密度）下不重叠。因此，密度在每个微波谐振器的位置处将是可测量的，此外，微波谐振器不相互干扰。由于不相互干扰，应理解，信号的反射部分不可能在实际上属于第二微波谐振器时被误解为属于第一微波谐振器，并且反之亦然。

为了进一步阐明该原理，图5B基本上示出了如下情形：例如，当正填充空的容器时，表面114从微波谐振器之下上升到微波谐振器之上。首先，示例性微波谐振器在表面114之上并且因而填充有介电常数接近1的容器大气，从而呈现出由峰值515示出的谐振频率。然后，表面114随着以产品104填充容器而上升。其次，在填充期间的特定时间点，表面114将到达微波谐振器之上并且微波谐振器将浸入产品中。微波谐振器的谐振频率然后将下移到由指示关于产品的最低谐振频率520和最高谐振频率522的边界表示的谐振频率范围内。用于本实用新型的典型产品（诸如LNG和LPG）一般将在较高的密度下具有较高的介电常数。较高的密度通常将在容器中压力较高的向下较远处发现。然而，可能发生如之前所述分层。因此，随着填充动作继续，谐振频率从谐振频率范围内的由峰值516表示的高值朝向由峰值514表示的较低谐振频率变化。距离518示出了与密度改变对应的谐振频率偏移。注意，峰值514不对应于谐振频率范围内的最低可能谐振频率。因此，容器的进一步填充或加压可进一步减小谐振频率。

作为示例，浸入的谐振器可具有2.1GHz至2.7GHz内的谐振频率，其中，每个谐振器具有0.04GHz的谐振频率范围，并且微波谐振器的谐振频率范围彼此间隔开0.05GHz至0.1GHz。以上将提供当在表面之上时（即，由容器大气填充时）具有高于3GHz的谐振频率的微波谐振器。因此，可在1GHz至2GHz执行填充物位测量，可在2GHz至3GHz执行容器中的产品的密度测量，并且系统还可通过发送高于3GHz的信号来确定微波谐振器是否为空。因此，密度测量和填充物位测量可分开进行。然而，还可以减小微波谐振器的谐振频率以在1GHz至2GHz下测量密度。

在图6A中，示出了包括频率范围的接收电磁信号的强度与频率的示意绘图，该频率范围包括对于给定配置的所有可能谐振频率。注意，谐振频率f_r处的反射对应于微波谐振器以谐振频率和带宽（即，围绕谐振频率的范围）反射信号的一部分。因此，由于微波谐振器将反射该信号的一部分，因此可以在谐振频率处以及在谐振频率附近看到信号强度的峰值。

图6B示意性地示出了第一曲线图600以及还有第二曲线图610，第一曲线图600示出了微波谐振器的谐振频率与介电常数的关系曲线，第二曲线图610示出了非导电介质的介电常数与密度之间的关系。如第一绘图600所示，根据微波谐振器的构造、设计和/或理论计算而得知谐振频率与介电常数之间的关系，因此，第一谐振频率ω_res1根据谐振频率与介电常数之间的已知关系而对应于第一介电常数ε₁，并且第二谐振频率ω_res2将对应于第二介电常数ε₂。此外，第一介电常数ε₁于是将根据第二绘图610所示的介电常数与密度的已知关系而对应于介质的第一密度ρ₁，并且第二介电常数将对应于介质的第二密度ρ₂。介质的介电常数与密度之间的关系可通过函数来描述，或者可已知为通过经验学习得到的查找表中的离散值，在任意情况下，通过图6B中的所述联系来理解从确定谐振频率到确定密度的转变。应注意，绘图中所绘制的曲线仅用于说明目的，在这里大部分被示出为线性的。然而，介电常数与谐振频率之间的关系可对于不同的材料而不同，诸如谐振频率与介电常数的平方根成反比。因此，一般原理适用于任何关系，并且不限于所示出的关系。为了提供示例，谐振频率将随图3A所示的微波谐振器的介电常数的平方根的倒数而变化。因此，假设介质的介电常数为2，与微波谐振器在表面之上时相比，微波谐振器的谐振频率在浸入介质中时将相差大约30%。

在图7中，示出了用于确定密度的方法的一般步骤的流程图。首先，在步骤S1中，在收发器204中生成微波范围内的电磁信号，所生成的信号具有在频率范围内分布的能量。所生成的信号还包括微波谐振器112或者系统中包括的谐振器404、406、408的谐振频率。

其次，在步骤S2中，将电磁信号沿着波导108从所述收发器204朝向容器102中保持的产品的表面114发送。在步骤S3中，收发器204接收由微波谐振器112对发送电磁信号的反射而得到的电磁信号。

然后，在步骤S4中，连接到收发器204的处理电路208检测已由至少一个微波谐振器112反射的接收电磁信号的一部分。信号的反射部分对应于作为在反射时刻微波谐振器112的谐振频率的频率。

在步骤S5中，基于指示微波谐振器112的谐振频率（其从而指示周围介质的介电常数）的反射部分，确定在表面114在微波谐振器112之上的情况下介质（即，产品）在微波谐振器112的位置处的密度。密度的确定基于产品的介电常数与密度之间的已知关系。

然后，可选地，在步骤S6中，可根据通常的飞行时间技术（诸如FMCW或TDR）来确定容器中保持的产品的填充物位，在这里没有进一步详述这些飞行时间技术，但是这对于本领域技术人员来说是公知的。

该方法还可例如包括：将接收电磁信号的反射部分与在微波谐振器112的特定条件下已知的谐振频率相关联，以验证信号的反射部分是微波谐振器112的反射结果。在特定条件下已知的谐振频率可例如是当容器为空并且由常见容器大气填充时在安装系统之后进行的测量，容器大气于是将包围微波谐振器112。因此，提供了由介电常数非常接近1（在标准温度和压力（STP）下空气的介电常数是1.0006，并且在STP下例如甲烷的介电常数是1.0008）的介质包围的微波谐振器112的谐振频率的测量，并且该测量可用于将信号的反射部分与系统400、100中包括的每个微波谐振器112相关联。此外，还可在安装系统之后直接对从微波谐振器112到波导108的预定距离进行调谐。然后，将生成信号并沿着波导发送该信号，并且根据之前所述的关联而检测谐振频率，然而，反射量将取决于微波谐振器112到波导108的距离，因而，布置得距波导108过远的微波谐振器将不能反射足够的信号，而布置得距波导108较近的微波谐振器112将反射足够部分的信号。然而，布置得距波导108过近的微波谐振器112将吸收过多的信号，并且围绕谐振频率的带宽也将变大。因此，对于布置得距波导108过近的微波谐振器112，随着带宽越大，与来自阻抗变换（诸如容器中的介质的表面）的反射相比，变得更难以区分来自微波谐振器112的反射以及难以根据微波谐振器112反射的信号的接收部分而确定谐振频率。因此，通过在安装之后执行测试，可对波导108与微波谐振器112之间的预定距离进行调谐以便对系统进行优化。应注意，适当距离将取决于大量因素（诸如，所使用的波导的类型和大小、产品、信号的强度以及更多），因而，距离的手动调谐可以是一种对系统进行调谐的简单方式。

现在参照图8A至8D，示出了如何在波导108附近附接或布置微波谐振器的示例

在图8A中，电容性耦合的谐振器802紧邻波导108布置。存在支撑结构，这里示为一般金属架子（metal scaffolding）806。在架子806上，存在由大约1mm至2mm厚的两个PTFE板构成的两个保持元件804。谐振器802保持在两个板804之间，以便将其布置在距波导的预定距离处。预定距离可以是例如10mm或更小，以在谐振器802的开放端与波导108之间提供适当的电容性耦合。

在图8B中，与图8A相反，存在布置在距波导的距离812处的电感性耦合谐振器810。沿着波导108引导的信号通过缝隙将电感性地耦合到如上所述的谐振器810的内杆。距离812和缝隙的大小将确定耦合的强度，当谐振器810布置在一定距离处时，10mm或更小或者甚至低至5mm或更小的距离可以是适当的。尽管没有明确示出，但是架子和PTFE板可例如用于保持谐振器810与波导108之间的距离812。

对于其纵轴与波导平行的电感性耦合的谐振器810，还存在如图8C所示的直接将其附接到波导的可能性。可使用夹持元件（这里示为带820）。带可由金属或塑料或者结合LPG或LNG所使用的能够承受低温的任何其它适当材料制成。然后，可使得缝隙大小更小以便在内杆将更靠近波导108时调谐耦合强度。如图8C中直接附接到波导108的谐振器810可引起不必要的宽带反射（例如，全频率的反射）。因此，在图8D中，存在如图8C中所布置的微波谐振器810，然而，该布置现在还包括大小为阶梯式或斜坡式（这里示为锥体830）。优选地由金属制成的锥体830将减少通过将谐振器810直接附接到波导108而引起的宽带反射。宽带反射的减少是由于如下原因导致的：波导108的表观厚度的斜坡式或阶梯式取代厚度的突然增加而引起小的阻抗变换，厚度的突然增加将引起阻抗突然增加并因而引起沿着波导108引导的信号的宽带反射。

尽管附图可能示出了方法步骤的特定顺序，但是步骤的顺序可与所描绘的顺序不同。此外，可同时地或部分同时地执行两个或更多个步骤。这样的变型将取决于所选择的软件和硬件以及设计者选择。所有这样的变型都在本公开的范围内。同样地，可以利用具有基于规则的逻辑和其它逻辑的标准编程技术来完成软件实现，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和判定步骤。另外，尽管已参照本实用新型的具体示例性实施例描述了本实用新型，但是对于本领域技术人员而言，许多不同的变更、修改等将变得明显。例如，图3D和图3E所示的谐振器没有被示为附接或布置在探针附近。然而，本领域技术人员将容易地理解，还可根据所给出的示例来布置这些谐振器以沿着波导布置微波谐振器。根据附图、公开内容和所附权利要求的学习，本领域技术人员在实践要求保护的实用新型时可以理解和实现所公开的实施例的变型。此外，在所附权利要求中，术语“包括”没有排除其它要素或步骤，并且不定冠词“一个”（“a”或“an”）不排除多个。

Claims

1.一种用于确定容器(102)中的非导电介质(104)的密度的系统(100)，其中，所述介质的介电常数与密度之间的关系是已知的，所述系统包括：

收发器(204)，生成、发送和接收包括预定频率范围内的频率的微波电磁信号；

波导(108)，连接到所述收发器(204)并且朝向所述介质延伸且延伸到所述介质中，所述波导被布置成朝向所述容器(102)内的所述介质引导发送电磁信号且将所述发送电磁信号引导到所述介质中，并且返回由所述发送电磁信号的反射得到的电磁信号；

其特征在于，所述系统还包括：

第一微波谐振器(112)，具有谐振频率并且反射与围绕所述谐振频率的第一带宽对应的频率，所述第一带宽小于所述频率范围并且在所述频率范围内，所述谐振频率根据已知关系而取决于所述谐振器(112)周围的介质的介电常数；

其中，所述第一微波谐振器(112)布置在沿着所述波导(108)的位置处，并且当沿着所述波导引导所述电磁信号时反射与所述第一带宽对应的电磁信号的在频域内的部分；以及

处理电路(208)，连接到所述收发器(204)并且基于已由所述第一微波谐振器(112)反射的接收信号的反射部分而确定所述谐振频率，

所述处理电路进一步基于所述谐振频率而确定所述第一微波谐振器(112)的位置处的所述介质的密度。

2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述频率范围比所述第一带宽至少大两倍。

3.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述第一带宽是1MHz或更小。

4.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述介质是低粘度液体。

5.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述微波谐振器在所述微波谐振器周围的所述介质的较低介电常数下具有较高谐振频率。

6.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述微波谐振器(112)布置在距所述波导(108)的一定距离处以使得沿着所述波导(108)传播的所述信号的一部分当到达所述谐振器(112)的位置时被反射。

7.根据权利要求6所述的系统(100)，其中，所述微波谐振器(112)电容性地耦合到所述波导(108)。

8.根据权利要求6所述的系统(100)，其中，所述微波谐振器(112)电感性地耦合到所述波导(108)。

9.根据权利要求1所述的系统(100)，还包括：

支撑结构(106)，布置在所述波导附近并且基本上平行于所述波导延伸，其中，所述微波谐振器布置在所述支撑结构上。

10.根据权利要求9所述的系统(400)，还包括多个保持元件(410)，所述多个保持元件(410)关于所述容器的内部布置在固定位置处并且沿着所述波导间隔开，其中，所述多个保持元件(410)中的每一个均被布置成维持所述波导(108)与所述微波谐振器(404、406、408)之间的预定最小距离。

11.根据权利要求10所述的系统(400)，其中，所述多个保持元件(410)中的至少一个附接到所述支撑结构(106)。

12.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述微波谐振器包括：管状壳体，具有开放端、封闭端和固定附接到所述封闭端的内杆，并且沿着所述壳体的中心轴从所述封闭端朝向所述开放端延伸。

13.根据权利要求12所述的系统(100)，其中，所述内杆具有15mm至40mm的范围内的长度。

14.根据权利要求12所述的系统(100)，其中，所述管状壳体比所述内杆长，以使得所述内杆不会从所述管状壳体的所述开放端延伸出来。

15.根据权利要求12所述的系统(100)，其中，所述管状壳体具有10mm至25mm的范围内的内径。

16.根据权利要求12所述的系统(100)，其中，所述微波谐振器(112)基本上水平排列。

17.根据权利要求12所述的系统(100)，其中，所述微波谐振器(112)基本上垂直排列而使得所述开放端指向向下方向布置。

18.根据权利要求1所述的系统(100)，还包括：填充物位确定电路，基于所述发送信号与在所述容器中的所述介质的表面处反射的接收反射电磁信号之间的飞行时间而确定所述容器中的产品的填充物位。

19.根据权利要求1所述的系统(400)，还包括：

第二微波谐振器(406、408)，具有第二谐振频率并且反射与围绕所述第二谐振频率的第二带宽对应的频率，所述第二带宽比所述频率范围小并且在所述频率范围内，所述第二谐振频率与所述第一微波谐振器(404)的谐振频率分离，并且根据已知关系而取决于所述第二微波谐振器(406、408)周围的介质的介电常数；

其中，所述第二微波谐振器(406、408)布置在沿着所述波导(108)偏离所述第一微波谐振器(404)的位置，并且当沿着所述波导引导所述电磁信号时反射与所述第二带宽对应的电磁信号的在频域内的部分；以及

所述处理电路进一步基于已由所述第二微波谐振器(406、408)反射的接收信号的反射部分而确定所述第二谐振频率，并且基于所述第二谐振频率而确定所述第二微波谐振器(406、408)的位置处的所述介质的密度。

20.根据权利要求19所述的系统(400)，其中，所述第一微波谐振器在具有已知介电常数范围的产品中具有第一谐振频率范围；并且所述第二微波谐振器在具有所述已知介电常数范围的所述产品中具有第二谐振频率范围；其中，所述第一谐振频率范围与所述第二谐振频率范围不重叠。

21.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述发送电磁信号的频率在1GHz至3GHz的范围内。

22.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述非导电介质是液化石油气或液化天然气。