CN207798207U - 用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统 - Google Patents

用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统 Download PDF

Info

Publication number
CN207798207U
CN207798207U CN201721221196.2U CN201721221196U CN207798207U CN 207798207 U CN207798207 U CN 207798207U CN 201721221196 U CN201721221196 U CN 201721221196U CN 207798207 U CN207798207 U CN 207798207U
Authority
CN
China
Prior art keywords
spacer
signal
probe
conductor
level gauge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201721221196.2U
Other languages
English (en)
Inventor
奥洛夫·爱德华松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rosemount Tank Radar AB
Original Assignee
Rosemount Tank Radar AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rosemount Tank Radar AB filed Critical Rosemount Tank Radar AB
Application granted granted Critical
Publication of CN207798207U publication Critical patent/CN207798207U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统，包括：收发器；多导体探针，包括一起从上部探针端延伸至下部探针端的第一探针导体和第二探针导体；沿着多导体探针分布的多个间隔件装置；以及用于确定填充料位的处理电路系统。多个间隔件装置中的每个间隔件装置包括：第一间隔件构件，被配置成将发射信号反射为具有第一幅度的第一间隔件反射信号；和第二间隔件构件，被配置成将发射信号反射为具有第二幅度的第二间隔件反射信号。第一间隔件构件和第二间隔件构件沿着多导体探针被布置成使得：第一间隔件反射信号和第二间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号的幅度低于第一幅度和第二幅度中的每个幅度。

Description

用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统
技术领域
本实用新型涉及具有低反射间隔件装置的雷达料位计系统，并且更具体地涉及具有探针和多个间隔件或间隔件装置的雷达料位计系统，该探针包括第一探针导体和第二探针导体，并且多个间隔件或间隔件装置用于控制第一探针导体与第二探针导体之间的位置关系。
背景技术
雷达料位计(RLG)系统广泛用于确定储罐中的填充料位。电磁发射信号由收发器生成并且朝向储罐中的物品的表面传播，并且该收发器接收由发射信号在表面处的反射所产生的电磁反射信号。
基于发射信号和反射信号，可以确定距物品的表面的距离。
现今市场上的大多数雷达料位计系统是所谓的脉冲雷达料位计系统，该脉冲雷达料位计系统基于脉冲的发射与脉冲在物品的表面处的反射的接收之间的时间差来确定距储罐中的物品的表面的距离；或者是下述系统，该系统基于发射的调频信号与该调频信号在表面处的反射之间的频率差来确定距表面的距离。后一类型的系统通常被称为FMCW(调频连续波)类型。
雷达料位计量通常借助于非接触式测量来执行，其中，朝向储罐中的物品辐射电磁信号；或者借助于接触式测量来执行，其通常被称为导波雷达(GWR)，其中，通过用作波导的探针将电磁信号朝向物品引导并且将电磁信号引导至物品中。探针通常被布置成从储罐的顶部朝向底部竖直延伸。
对于导波雷达料位计系统，例如取决于储罐中的物品的特性或储罐中的环境，可以使用不同种类的探针。在一些雷达料位计系统中，可以期望使用包括第一探针导体和第二探针导体的探针。可以设置间隔件以控制第一探针导体与第二探针导体之间的位置关系，例如，以防止第一探针导体与第二探针导体之间接触。
对于“正常”应用(排除例如高温高压-HTHP应用)，使用发射信号具有相对低的频率(例如大约0.1GHz-1GHz)的常规脉冲雷达料位计系统，已知的间隔件配置呈现相对低的反射，并且因此可以在不显著影响填充料位测量的情况下进行使用。这样的已知的间隔件配置可以例如包括由低反射材料、如PTFE制成的间隔件。然而，对于HTHP应用，可能不可以(或者至少不期望)使用由PTFE制成的间隔件，而陶瓷间隔件可能是优选的。然而，陶瓷间隔件呈现较强的反射，这可能对测量质量不利。在US 2008/0078244中描述了这样的陶瓷间隔件的示例。
此外，可以期望使用更高频率(例如1GHz-2GHz)的发射信号，这可能使测量对间隔件反射显著更敏感，因此，即使使用由低反射材料(例如PTFE)制成的间隔件也可能会干扰填充料位测量。
因此，将期望提供具有包括第一探针导体和第二探针导体的探针的改进的导波雷达料位计系统，特别是提供具有较小的来自间隔件的干扰的导波雷达料位计系统，该间隔件被布置成控制第一探针导体与第二探针导体之间的位置关系。
实用新型内容
鉴于上述内容，本实用新型的一般目的是提供一种具有包括第一探针导体和第二探针导体的探针的改进的导波雷达料位计系统，特别是提供一种具有较小的来自间隔件的干扰的导波雷达料位计系统，该间隔件被布置成控制第一探针导体与第二探针导体之间的位置关系。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统，该雷达料位计系统包括：收发器，其用于生成、发射和接收具有频带内的中心频率的电磁信号；多导体探针，其电耦接至收发器，并且被布置和配置成将来自收发器的电磁发射信号朝向储罐中的物品引导并且将电磁发射信号引导至物品中，并且将由发射信号在物品的表面处的反射所产生的电磁表面回波信号朝向收发器返回，多导体探针包括一起从上部探针端延伸至下部探针端的第一探针导体和第二探针导体；沿着探针分布的多个间隔件，其用于控制第一探针导体与第二探针导体之间的位置关系；以及处理电路系统，其用于基于发射信号和表面回波信号来确定填充料位，其中，多个间隔件中的每个间隔件被配置成允许流体沿着多导体探针流过间隔件，以及其中，多个间隔件中的每个间隔件具有沿着探针的间隔件延伸范围，该间隔件延伸范围与发射信号在中心频率处的波长的至少四分之一对应。
根据本实用新型的第二方面，提供了一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统，该雷达料位计系统包括：收发器，其用于生成、发射和接收具有频带内的中心频率的电磁信号；多导体探针，其电耦接至收发器，并且被布置和配置成将来自收发器的电磁发射信号朝向储罐中的物品引导并且将该电磁发射信号引导至物品中，并且将由发射信号在物品的表面处的反射所产生的电磁表面回波信号朝向收发器返回，多导体探针包括一起从上部探针端延伸至下部探针端的第一探针导体和第二探针导体；沿着探针分布的多个间隔件装置，其用于控制第一探针导体与第二探针导体之间的位置关系；以及处理电路系统，其用于基于发射信号和表面回波信号来确定填充料位，其中，多个间隔件中的每个间隔件被配置成允许流体沿着多导体探针流过间隔件，以及其中，多个间隔件装置中的每个间隔件装置包括：第一间隔件构件，其被配置成将发射信号反射为在中心频率下具有第一幅度的第一间隔件反射信号；以及第二间隔件构件，其被配置成将发射信号反射为在中心频率下具有第二幅度的第二间隔件反射信号，其中，第一间隔件构件和第二间隔件构件沿着探针被布置成使得第一间隔件反射信号和第二间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号在中心频率下的幅度低于第一幅度和第二幅度中的每个幅度。
储罐可以是能够容纳物品的任何容器或器皿。
“收发器”可以是能够发射和接收电磁信号的一个功能单元，或者可以是包括分离的发射器单元和接收器单元的系统。
有利地，多导体探针可以沿着整个多导体探针从第一探针端至第二探针端呈现在约25Ω至约150Ω的范围内的探针阻抗。
第一探针导体和第二探针导体中的每个探针导体可以基本上是刚性的或柔性的，并且可以由金属、如不锈钢制成。
在实施方式中，第一探针导体可以是信号导体并且第二探针导体可以是完全地或部分地包围信号导体的屏蔽导体。在这样的实施方式中，屏蔽导体可以由金属、如不锈钢制成。为了要求高的应用中的鲁棒性，屏蔽导体的金属厚度可以是至少0.5mm，优选地至少1.0mm。
此外，屏蔽导体的横截面轮廓可以是圆形或多边形。
本实用新型基于以下实现：间隔件或间隔件装置可以被形成为使得来自间隔件或间隔件装置的不同部分的反射相互作用以在相关频率范围内提供较低的总反射。这可以拓展具有适当的机械性质和/或热性质的更多种类的间隔件材料、如陶瓷的使用。此外，由于根据本实用新型的实施方式的间隔件或间隔件装置可以被调节至有利于FMCW感测的频率范围，因此可以促进所谓的FMCW技术在具有双导体探针的导波雷达系统中的使用。
总之，因此本实用新型涉及雷达料位计系统，该雷达料位计系统包括：收发器；多导体探针，其包括一起从上部探针端延伸至下部探针端的第一探针导体和第二探针导体；沿着多导体探针分布的多个间隔件装置；以及用于确定填充料位的处理电路系统。多个间隔件装置中的每个间隔件装置包括：第一间隔件构件，其被配置成将发射信号反射为具有第一幅度的第一间隔件反射信号；以及第二间隔件构件，其被配置成将发射信号反射为具有第二幅度的第二间隔件反射信号。第一间隔件构件和第二间隔件构件沿着多导体探针被布置成使得第一间隔件反射信号和第二间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号的幅度低于第一幅度和第二幅度中的每个幅度。
附图说明
现在将参照示出本实用新型的示例性实施方式的附图来更详细地描述本实用新型的这些方面和其他方面，在附图中：
图1示意性地示出了包括根据本实用新型的实施方式的雷达料位计系统的示例性储罐装置；
图2是包括在图1中的雷达料位计系统中的测量单元的示意图；
图3是根据本实用新型的实施方式的雷达料位计系统的示意性框图；
图4示意性地示出了由根据本实用新型的实施方式的雷达料位计系统中的收发器发射的发射信号的示例；
图5是示出由发射信号产生的中频信号的图；
图6A示意性地示出了图1中的雷达料位计系统的探针配置的第一示例，其中，每个间隔件装置具有三个间隔件构件；
图6B是图6A中的探针配置的间隔件区域的放大视图；
图6C是从图6B中的间隔件区域的上方观察的视图；
图7A至图7E示意性地示出了图1中的雷达料位计系统的探针配置的第二示例，其中，每个间隔件装置具有三个间隔件构件；
图8A至图8B示意性地示出了图1中的雷达料位计系统的探针配置的第三示例，其中，每个间隔件装置具有四个间隔件构件；
图9是示出针对具有不同数目的间隔件构件的不同配置的仿真的间隔件装置反射的图；
图10A至图10F示意性地示出了图1中的雷达料位计系统的探针配置的第四示例，其中，每个间隔件沿着探针延伸中心频率波长的至少四分之一；以及
图11是示出针对图10A至图10F中的间隔件配置的仿真的间隔件反射的图。
具体实施方式
在本详细描述中，主要参考FMCW型雷达料位计系统来讨论本实用新型的各种实施方式。
应当注意的是，这绝不限制本实用新型的范围，本实用新型的范围还涵盖脉冲雷达料位计系统。
图1示意性地示出了料位测量系统1，该料位测量系统1包括根据本实用新型的示例性实施方式的雷达料位计系统2和被示为控制室的主系统10。
在储罐4处安装有GWR(导波雷达)型的雷达料位计系统2，该储罐4具有基本上从储罐4的顶部竖直延伸的管状安装结构13(通常被称为“喷嘴”)。
雷达料位计系统2被安装以测量储罐4中的物品3的填充料位。雷达料位计系统2包括测量单元6和探针7形式的传播设备，探针7从测量单元6通过管状安装结构13朝向物品3延伸并且延伸至物品3中。在图1 的示例性实施方式中，探针7是纵向开口的双导体探针。下面将进一步更详细地描述探针7的配置。
通过分析由探针7朝向物品3的表面11引导的发射信号ST和从表面11返回的反射信号SR，测量单元6可以确定储罐4中的物品3的填充料位。应当注意的是，尽管在本文中论述了容纳单个物品3的储罐4，但是可以类似的方式测量沿着探针距任何材料界面的距离。
现在将参照图2中的示意性框图来更详细地描述图1中的雷达料位计系统。
使用根据本实用新型的各种实施方式的雷达料位计系统，基于相位调制的发射信号与表面反射信号之间的相位差来确定飞行时间。这种类型的测量方案通常被称为FMCW(调频连续波)。
参照图2中的示意性框图，图1中的雷达料位计系统2的测量单元6 包括：收发器17、测量控制单元(MCU)19、无线通信控制单元(WCU) 21、通信天线23以及能量储存设备，例如电池25。
如图2示意性地示出的，MCU 19控制收发器17以生成、发射和接收电磁信号。发射信号传送至探针7，并且接收信号从探针7传送至收发器17。
MCU 19基于发射信号ST与反射信号SR之间的相位差来确定储罐4 中的物品3的填充料位。将填充料位从MCU 19经由WCU 21通过通信天线23提供给诸如控制中心的外部设备。有利地，雷达料位计系统2可以根据所谓的WirelessHART通信协议(IEC 62591)进行配置。
虽然测量单元6被示出为包括能量储存设备25并且包括用于允许无线通信的设备(例如WCU 21和通信天线23)，但是应当理解的是，可以不同的方式、例如通过通信线路(例如4mA-20mA线路)来提供电力供应和通信。
局部能量储存设备不必仅包括电池，而是可以替选地或组合地，包括电容器或超级电容器。
现在将参照图3中的示意性框图来更详细地描述图1中的雷达料位计系统2。
现在参照图3，图3示出了图2中的收发器17和MCU 19的更详细的框图。
此处，收发器17包括由阶梯信号发生器28驱动的微波源27，该阶梯信号发生器28继而由形成MCU 19的一部分的定时电路系统29控制。微波源27经由功率分配器31连接至探针7。功率分配器31被布置成将来自探针7的返回信号连接至混频器33，混频器33还被连接成接收来自微波源27的信号。混频器输出连接至低通滤波器35和放大器37。
此处，除了上面提到的定时电路系统29之外，处理电路系统19还包括采样器39，该采样器39被配置成接收由混频器33输出、经低通滤波器35低通滤波并且经放大器37放大的中频信号SIF，并且对该中频信号 SIF进行采样。采样器39可以例如包括与A/D转换器组合的采样保持电路或者被实现为西格玛-德尔塔转换器(sigma-delta converter)。采样器39由定时电路系统控制以与发射信号ST同步。MCU 19还包括信号处理器 41、存储器43以及料位确定器47。
虽然收发器17的元件通常以硬件实现，并且该元件形成通常被称为微波单元的集成单元的一部分，MCU 19的至少一些部分通常可以通过由嵌入式处理器执行的软件模块来实现。本实用新型不限于该特定实现方式，并且可以考虑被发现适于实现本文中所描述的功能的任何实现方式。
参照图3，定时电路系统29经由阶梯信号发生器28来控制微波源27 以形成发射信号ST。参照图4，以具有许多离散且相互不同的频率fn的时间序列f0-fN的形式来提供发射信号ST。如图4示意性地示出的，离散且相互不同的频率f0-fN限定带宽B。在该特定示例中，在频率上相邻的频率在时间序列中也相邻，但情况不一定如此。可替选地，可以任意但是已知的顺序来输出离散且相互不同的频率。
反射信号SR由发射信号ST在阻抗不连续处(包括图1中指示的表面 11)的反射产生。由于从雷达料位计系统到不同的阻抗不连续处并且返回的飞行时间，反射信号SR将是发射信号ST的延迟副本，其中，从不同的阻抗不连续处反射的反射信号SR的部分与发射信号ST相比将呈现不同的相位差。此外，相位差将随着发射的离散频率fn的变化而逐步地变化。
通过在混频器33中对发射信号ST和反射信号SR进行组合来形成中频信号SIF。图5示意性地示出了中频信号SIF。
如果已经使用了具有连续变化的频率的发射信号，则中频信号会是连续信号，该连续信号针对与发射信号遇到的不同的阻抗不连续处对应的每个飞行时间包括一个频率分量。
由于发射信号ST替代地是离散频率fn的序列，因此相位差将逐步地变化，这意味着中频信号SIF将是分段恒定的，其中，各个恒定部分的持续时间与发射信号ST的不同频率fn的发射的持续时间相同。这在图5中示意性地示出。
信号处理器41对已经通过图3中的采样器39采样的中频信号SIF进行处理，以确定指示候选表面回波的数据组。首先使用例如FFT(快速傅里叶变换)将图5的中频信号SIF从时域变换至频域。在中频信号SIF变换至频域之后，将产生的频谱变换为回波曲线，该回波曲线由料位确定器47使用以确定储罐4中的物品3的填充料位。
现在将参照图6A来描述包括在图1中的雷达料位计系统2中的探针 7的第一示例性配置。如图6A示意性地示出的，探针7包括第一探针导体49和第二探针导体51。如图6A所示，第二探针导体51具有沿着探针 7的一部分延伸的纵向开口53。探针7还包括布置在沿着探针7间隔开的间隔件区域57a至57c中的多个间隔件装置55a至55c。下面将参照图6B 和图6C来更详细地描述这些间隔件装置55a至55c的示例。
现在参照图6B，图6B是探针7的第一间隔区域57a的放大视图，间隔件装置55a包括此处为第一陶瓷销59a、第二陶瓷销59b和第三陶瓷销 59c的形式的第一间隔件构件、第二隔器构件和第三隔器构件，并且第二探针导体51包括此处为第二探针导体51中的第一组孔61a、第二组孔61b 和第三组孔61c的形式的第一间隔件保持结构、第二间隔件保持结构和第三间隔件保持结构，此处第二探针导体51是屏蔽导体(为了避免使附图凌乱，在图6B和图6C中，每组孔中仅一个孔由附图标记指示)。
另外参照图6C，图6C是从第一间隔件区域57a的上方观察的视图，第一间隔件构件59a、第二间隔件构件59b以及第三间隔件构件59c中的每个间隔件构件包括头部63、体部65以及末端67。为了避免使附图凌乱，在图6C中，仅针对第一间隔件构件59b用附图标记指示每个间隔件构件的这些部分。如图6C示意性地示出的，间隔件构件59b的末端67包括径向突出体69。为了将间隔件构件59b附接至屏蔽导体51(限制间隔件构件59b相对于屏蔽导体的移动)，孔61b可以被配置成使得包括末端67 的径向突出体69的间隔件构件59b仅能够以一种旋转状态穿过孔61b，从而使得间隔件构件59b能够通过围绕其纵向轴线旋转而被锁定在适当位置。当然，对于第一间隔件构件59a和第三间隔件构件59c也是如此。
从图6B和图6C可以清楚看到，在间隔件区域57a中，间隔件保持结构61a至61c因此与其相应的间隔件构件59a至59c配合以将间隔件构件59a至59c附接至第二探针导体51，以控制第一探针导体49与第二探针导体51之间的位置关系。此外，在该示例性实施方式中，间隔件装置55a至55c因此被配置成使得间隔件构件59a至59c与第一探针导体49 之间仅存在最小接触。
在间隔件装置55a至55c中的每个间隔件装置中，第一间隔件构件 59a被配置成将发射信号反射为在发射信号的中心频率下具有第一幅度的第一间隔件反射信号。第二间隔件构件59b被配置成将发射信号反射为在发射信号的中心频率下具有第二幅度的第二间隔件反射信号。沿着探针 7布置在第一间隔件构件59a与第二间隔件构件59b之间的第三间隔件构件59c被配置成将发射信号反射为在发射信号的中心频率下具有第三幅度的第三间隔件反射信号。第三幅度高于第一幅度和第二幅度。在图6A 至图6C的示例实施方式中，第三间隔件构件59c与第一间隔件构件59a 和第二间隔件构件59b相比具有更大的横向尺寸(例如直径)。
第一间隔件构件、第二间隔件构件以及第三间隔件构件沿着探针被布置成使得第一间隔件反射信号、第二间隔件反射信号和第三间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号在中心频率下的幅度低于第三幅度。特别地，在该示例配置中，在第一间隔件构件59a与第三间隔件构件59c之间沿着探针7的距离可以是发射信号在该发射信号的中心频率处的波长的大约四分之一。在第二间隔件构件59b 与第三间隔件构件59c之间沿着探针7的距离可以和在第一间隔件构件 59a与第三间隔件构件59c之间沿着探针7的距离大致相同。
在图6A至图6C示意性地示出的示例配置中，第一间隔件构件59a 至第三间隔件构件59c中的每个间隔件构件与第一探针导体49和第二探针导体51接触。应当注意的是，情况可能不一定如此，而是至少一个间隔件构件、如第三间隔件构件59c可以被配置成控制第一探针导体49与第二探针导体51之间的位置关系，而至少一个另外的间隔件构件、如第一间隔件构件59a和第二间隔件构件59b可以与第一探针导体49和第二探针导体51中的仅一个机械接触。
现在将参照图7A来描述包括在图1中的雷达料位计系统2中的探针 7的第二示例配置。如图7A示意性地示出的，探针7包括第一探针导体 49和第二探针导体51。如在图6A至图6C中的第一示例配置中那样的，图7A中的探针7也包括布置在沿着探针7间隔开的间隔件区域57a至57c 中的多个间隔件装置55a至55c。下面将参照图7B至图7E来更详细地描述这些间隔件装置55a至55c的示例。
现在参照图7B，图7B是探针7的第一间隔件区域57a的放大视图，间隔件装置55a包括此处为第一陶瓷销59a、第二陶瓷销59b和第三陶瓷销59c的形式的第一间隔件构件、第二间隔件构件和第三间隔件构件，并且第二探针导体51包括此处为第二探针导体51中的第一孔61a、第二孔 61b和第三孔61c的形式的第一间隔件保持结构、第二间隔件保持结构和第三间隔件保持结构，此处第二探针导体51是屏蔽导体。
另外参照图7C，图7C是从第一间隔件区域57a的上方观察的视图，第一间隔件构件59a、第二间隔件构件59b和第三间隔件构件59c中的每个间隔件构件包括头部63a至63c、体部65a至65c以及末端67a至67c。如图7C示意性地示出的，间隔件构件59a至59c中的每个间隔件构件通过相应的孔61a至61c插入第二探针导体中，使得间隔件构件59a至59c 的末端67a至67c对第一探针导体49与第二探针导体51之间的位置关系进行控制。
在间隔件装置55a至55c的每个间隔件装置中，第一间隔件构件59a 被配置成将发射信号反射为在发射信号的中心频率下具有第一幅度的第一间隔件反射信号。第二间隔件构件59b被配置成将发射信号反射为在发射信号的中心频率下具有第二幅度的第二间隔件反射信号。沿着探针7 布置在第一间隔件构件59a与第二间隔件构件59b之间的第三间隔件构件 59c被配置成将发射信号反射为在发射信号的中心频率下具有第三幅度的第三间隔件反射信号。第三幅度高于第一幅度和第二幅度。在该特定示例配置中，第三间隔件构件59c与第一间隔件构件59a和第二间隔件构件 59b相比具有更大的截面积。
第一间隔件构件59a、第二间隔件构件59b以及第三间隔件构件59c 沿着探针被布置成使得第一间隔件反射信号、第二间隔件反射信号和第三间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号在中心频率下的幅度低于第三幅度。特别地，在该示例配置中，在第一间隔件构件59a与第三间隔件构件59c之间沿着探针7的距离可以是发射信号在该发射信号的中心频率处的波长的大约四分之一。在第二间隔件构件59b与第三间隔件构件59c之间沿着探针7的距离可以和在第一间隔件构件59a与第三间隔件构件59c之间沿着探针7的距离大致相同。
可以各种方式使间隔件构件59a至59c相对于第一探针导体49和第二探针导体51保持在适当位置。图7D示意性地示出了对于第一间隔件构件59a和第二间隔件构件59b实现这种布置的一种示例配置，而图7E 示意性地示出对于第三间隔件构件59c实现这种布置的一种示例配置。如图7D和图7E示意性地示出的，间隔件构件59a至59c的体部65a至65c 是非旋转对称的。借助于安装孔61a至61c的相应配置，间隔件构件59a 至59c可以插入其相应的安装孔61a至61c中，就像钥匙插入钥匙孔一样。当间隔件构件59a至59c已经完全插入时，如由间隔件构件59a至59c中的每个间隔件构件的头部63a至63c所限定的，可以将间隔件构件旋转四分之一转，从而限制间隔件构件59a至59c相对于第二探针导体51的轴向移动。
在图7A至图7E示意性地示出的示例配置中，第一间隔件构件59a 至第三间隔件构件59c中的每个间隔件构件的末端67a至67c与第一探针导体49接触。应当注意的是，情况可能不一定如此，而是至少一个间隔件构件、如第三间隔件构件59c可以被配置成控制第一探针导体49与第二探针导体51之间的位置关系，而至少一个另外的间隔件构件、如第一间隔件构件59a和第二间隔件构件59b可以仅与第二探针导体51机械接触。
现在将参照图8A和图8B来描述包括在图1中的雷达料位计系统2 中的探针7的第三示例配置，图8B是图8A的探针沿图8A中的截面A-A' 的横截面图。如图8A示意性地示出的，示例探针7是包括第一探针导体 49和第二探针导体51的所谓的双线探针。图8A中的探针7还包括沿着探针7间隔开的多个间隔件装置55a至55b。
如图8A为了避免使附图凌乱而仅针对第一间隔件装置55a示意性地示出的，每个间隔件装置55a包括第一间隔件构件59a、第二间隔件构件 59b、第三间隔件构件59c以及第四间隔件构件59d。在该特定示例中，每个间隔件装置55a由第一间隔件部分69a和第二间隔件部分69b构成。如图8A所示，第一间隔件部分69a和第二间隔件部分69b可以基本上相同，并且以相反的纵向取向布置。
此外，如图8B示意性地示出的，间隔件部分69a至69b可以由导电材料71制成。适当地，间隔件部分69a至69b可以由金属、如不锈钢制成。为了防止第一探针导体49与第二探针导体51短路，间隔件部分69a 至69b中的每个间隔件部分还包括设置在导电材料71与第一探针导体49 之间的非导电套筒73a以及设置在导电材料71与第二探针导体51之间的非导电套筒73b。
与常规的间隔件相比，沿着第一探针导体49和第二探针导体51适当地间隔开的至少第一间隔件构件和第二间隔件构件的提供可以至少在发射信号的频带内显著地减少来自间隔件装置55a至55b中的每个间隔件装置的反射。图9中的图示出了针对具有不同数目的间隔件构件的不同配置的仿真的间隔件装置反射。在图9中，第一曲线75是在具有由陶瓷材料制成的单个间隔件构件的情况下的仿真的反射系数。第二曲线77是针对具有两个间隔件构件的间隔件装置的仿真的反射系数，这两个间隔件构件具有相同的单独反射系数(individual reflection factor)并且沿着探针7 间隔开发射信号在中心频率处的波长的大约四分之一。第三曲线79是针对具有三个间隔件构件的间隔件装置的仿真的反射系数，其中间隔件构件之间相距发射信号在中心频率处的波长的大约四分之一，其中，中间的间隔件构件的单独反射系数高于顶部隔器构件和底部隔器构件的单独反射系数。第四曲线81是针对具有四个间隔件构件的间隔件装置的仿真的反射系数，其中间隔件构件之间相距发射信号在中心频率处的波长的大约四分之一，其中，两个中间的间隔件构件的单独反射系数高于顶部隔器构件和底部隔器构件的单独反射系数。
从图9可以看出，此处单个间隔件构件产生大约0.2(约-14dB)的反射系数，反射系数大致随频率线性变化。对于两个间隔件构件，在中心频率处的反射低但是带宽相当窄(约14％)。三个间隔件构件(其中，中间的间隔件构件具有大约0.2的单独反射系数)呈现了较好的带宽(53％)，而对于四个间隔件构件，上述带宽为80％或者是0.9GHz至2.1GHz。带宽被选择成呈现小于-29dB的反射。这是有用的值，因为油具有0.2(或 -14dB)的反射系数，而非常轻的碳氢化合物(例如液态天然气)可以具有-21dB的反射系数。应当理解的是，带宽和该带宽内的最大反射是互相关联的并且可以进行优化。在实践中大约三个或四个间隔件构件可以是有利的，然而更多的点将会改善(＝降低)反射和/或增加带宽。
图10A至图10F示意性地示出了图1中的雷达料位计系统的探针配置的第四示例，其中，每个间隔件83(图10A至图10F仅示出了一个间隔件)沿着探针7延伸中心频率波长的至少四分之一。图10A是具有第一探针导体49和第二探针导体51的探针7的侧视图。在该示例中，探针 7是同轴探针，第一探针导体49是中心导体并且第二探针导体51是屏蔽导体。在图10A中，第二探针导体51被示出为部分敞开以使得能够观察间隔件83。图10B是沿图10A的截面A-A'的横截面图，图10C是沿图 10A的截面B-B'的横截面图，图10D是沿图10A的截面C-C'的横截面图，图10E是沿图10A的截面D-D'的横截面图，以及图10F是沿图10A的截面E-E'的横截面图。
间隔件83的阻抗在间隔件延伸范围内变化。在图10A至图10F的示例间隔件配置中，阻抗从间隔件83的顶端85处的相对较高的阻抗基本上连续地变化至间隔件83的中心处的最小阻抗，然后基本上连续地变化回到间隔件83的底端87处的相对较高的阻抗。在该示例配置中，从图10B 至图10F可以看出，通过沿着间隔件83改变横向尺寸来实现阻抗在间隔件延伸范围内的这种基本上连续的变化。
如图10A至图10F示意性地示出的，间隔件83围绕第一探针导体49 螺旋缠绕。在该示例配置中，间隔件83围绕第一探针导体螺旋缠绕少于一个完整的绕转，这便于将间隔件83安装在第一探针导体49上。
图11是示出针对图10A至图10F中的间隔件配置的仿真的间隔件反射的图。在图11中，曲线89示出了针对图10A至图10F中的示例间隔件配置83的反射行为。
本领域技术人员会认识到，本实用新型绝不限于上述优选的实施方式。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。

Claims (25)

1.一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统，所述雷达料位计系统的特征在于包括：
收发器，其用于生成、发射和接收具有频带内的中心频率的电磁信号；
多导体探针，其电耦接至所述收发器，并且被布置和配置成：将来自所述收发器的电磁发射信号朝向所述储罐中的物品引导并将所述电磁发射信号引导至所述物品中，并且将由所述发射信号在所述物品的表面处的反射所产生的电磁表面回波信号朝向所述收发器返回，所述多导体探针包括一起从上部探针端延伸至下部探针端的第一探针导体和第二探针导体；
沿着所述多导体探针分布的多个间隔件，其用于控制所述第一探针导体与所述第二探针导体之间的位置关系；以及
处理电路系统，其用于基于所述发射信号和所述表面回波信号来确定所述填充料位，
其中，所述多个间隔件中的每个间隔件被配置成允许流体沿着所述多导体探针流过所述间隔件，以及
其中，所述多个间隔件中的每个间隔件具有沿着所述多导体探针的间隔件延伸范围，所述间隔件延伸范围与所述发射信号在所述中心频率处的波长的至少四分之一对应。
2.根据权利要求1所述的雷达料位计系统，其特征在于，沿着所述多导体探针的所述间隔件延伸范围与所述发射信号在所述中心频率处的波长的至少一半对应。
3.根据权利要求1或2所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述多个间隔件中的每个间隔件被配置成使得：所述多导体探针的阻抗在所述间隔件延伸范围内变化。
4.根据权利要求3所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述多个间隔件中的每个间隔件被配置成使得：所述多导体探针在所述间隔件延伸范围内呈现具有第一阻抗的第一探针部、具有第二阻抗的第二探针部以及在所述第一探针部与所述第二探针部之间的具有第三阻抗的第三探针部，所述第三阻抗低于所述第一阻抗和所述第二阻抗。
5.根据权利要求3所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述阻抗在所述间隔件延伸范围内基本上连续地变化。
6.根据权利要求5所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述多个间隔件中的每个间隔件围绕所述第一探针导体螺旋缠绕。
7.根据权利要求6所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述多个间隔件中的每个间隔件围绕所述第一探针导体螺旋缠绕少于一个完整的绕转。
8.根据权利要求1或2所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述多个间隔件中的每个间隔件包括：
第一间隔件部，其被配置成将所述发射信号反射为在所述中心频率下具有第一幅度的第一间隔件反射信号；以及
第二间隔件部，其被配置成将所述发射信号反射为在所述中心频率下具有第二幅度的第二间隔件反射信号，
其中，所述第一间隔件部和所述第二间隔件部沿着所述多导体探针被布置成使得：所述第一间隔件反射信号和所述第二间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号在所述中心频率下的幅度低于所述第一幅度和所述第二幅度中的每个幅度。
9.根据权利要求8所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述第一间隔件部和所述第二间隔件部中的至少一个与所述第一探针导体和所述第二探针导体机械接触，以局部地控制所述第一探针导体与所述第二探针导体之间的所述位置关系。
10.根据权利要求8所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述多个间隔件中的每个间隔件还包括：
在所述第一间隔件部与所述第二间隔件部之间的第三间隔件部，所述第三间隔件部被配置成将所述发射信号反射为在所述中心频率下具有第三幅度的第三间隔件反射信号，所述第三幅度高于所述第一幅度和所述第二幅度，
其中，所述第一间隔件部、所述第二间隔件部以及所述第三间隔件部沿着所述多导体探针被布置成使得：所述第一间隔件反射信号、所述第二间隔件反射信号以及所述第三间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号在所述中心频率下的幅度低于所述第三幅度。
11.根据权利要求10所述的雷达料位计系统，其特征在于，至少所述第三间隔件部与所述第一探针导体和所述第二探针导体机械接触，以局部地控制所述第一探针导体与所述第二探针导体之间的所述位置关系。
12.根据权利要求11所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述第一间隔件部和所述第二间隔件部中的每个间隔件部仅部分地在所述第一探针导体与所述第二探针导体之间延伸。
13.根据权利要求1或2所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述第二探针导体至少部分地环绕所述第一探针导体。
14.根据权利要求1或2所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述中心频率在0.5GHz至3GHz的范围内。
15.根据权利要求1或2所述的雷达料位计系统，其特征在于：
所述发射信号被调制成呈现时变频率；
所述收发器包括用于将所述发射信号和所述表面回波信号进行混频以形成中频信号的混频器；以及
所述处理电路系统被配置成基于所述中频信号来确定所述填充料位。
16.一种用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统，所述雷达料位计系统的特征在于包括：
收发器，其用于生成、发射和接收具有频带内的中心频率的电磁信号；
多导体探针，其电耦接至所述收发器，并且被布置和配置成：将来自所述收发器的电磁发射信号朝向所述储罐中的物品引导并将所述电磁发射信号引导至所述物品中，并且将由所述发射信号在所述物品的表面处的反射所产生的电磁表面回波信号朝向所述收发器返回，所述多导体探针包括一起从上部探针端延伸至下部探针端的第一探针导体和第二探针导体；
沿着所述多导体探针分布的多个间隔件装置，其用于控制所述第一探针导体与所述第二探针导体之间的位置关系；以及
处理电路系统，其用于基于所述发射信号和所述表面回波信号来确定所述填充料位，
其中，所述多个间隔件装置中的每个间隔件装置被配置成允许流体沿着所述多导体探针流过所述间隔件装置，以及
其中，所述多个间隔件装置中的每个间隔件装置包括：
第一间隔件构件，其被配置成将所述发射信号反射为在所述中心频率下具有第一幅度的第一间隔件反射信号；以及
第二间隔件构件，其被配置成将所述发射信号反射为在所述中心频率下具有第二幅度的第二间隔件反射信号，
其中，所述第一间隔件构件和所述第二间隔件构件沿着所述多导体探针被布置成使得：所述第一间隔件反射信号和所述第二间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号在所述中心频率下的幅度低于所述第一幅度和所述第二幅度中的每个幅度。
17.根据权利要求16所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述第一间隔件构件和所述第二间隔件构件中的至少一个与所述第一探针导体和所述第二探针导体机械接触，以局部地控制所述第一探针导体与所述第二探针导体之间的所述位置关系。
18.根据权利要求16或17所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述多个间隔件装置中的每个间隔件装置还包括：
在所述第一间隔件构件与所述第二间隔件构件之间的沿着所述多导体探针的第三间隔件构件，所述第三间隔件构件被配置成将所述发射信号反射为在所述中心频率下具有第三幅度的第三间隔件反射信号，所述第三幅度高于所述第一幅度和所述第二幅度，
其中，所述第一间隔件构件、所述第二间隔件构件以及所述第三间隔件构件沿着所述多导体探针被布置成使得：所述第一间隔件反射信号、所述第二间隔件反射信号以及所述第三间隔件反射信号相互作用以提供组合的间隔件反射信号，该组合的间隔件反射信号在所述中心频率下的幅度低于所述第三幅度。
19.根据权利要求18所述的雷达料位计系统，其特征在于，至少所述第三间隔件构件与所述第一探针导体和所述第二探针导体机械接触，以局部地控制所述第一探针导体与所述第二探针导体之间的所述位置关系。
20.根据权利要求19所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述第一间隔件构件和所述第二间隔件构件中的每个间隔件构件仅部分地在所述第一探针导体与所述第二探针导体之间延伸。
21.根据权利要求16所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述第二探针导体至少部分地环绕所述第一探针导体。
22.根据权利要求16所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述多个间隔件装置中的每个间隔件装置具有沿着所述多导体探针的间隔件延伸范围，所述间隔件延伸范围与所述发射信号在所述中心频率处的波长的至少四分之一对应。
23.根据权利要求22所述的雷达料位计系统，其特征在于，沿着所述多导体探针的所述间隔件延伸范围与所述发射信号在所述中心频率处的波长的至少一半对应。
24.根据权利要求16或17所述的雷达料位计系统，其特征在于，所述中心频率在0.5GHz至3GHz的范围内。
25.根据权利要求16或17所述的雷达料位计系统，其特征在于：
所述发射信号被调制成呈现时变频率；
所述收发器包括用于将所述发射信号和所述表面回波信号进行混频以形成中频信号的混频器；以及
所述处理电路系统被配置成基于所述中频信号来确定所述填充料位。
CN201721221196.2U 2017-07-05 2017-09-21 用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统 Active CN207798207U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/641,702 2017-07-05
US15/641,702 US10591344B2 (en) 2017-07-05 2017-07-05 Radar level gauge system with low reflection spacer arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN207798207U true CN207798207U (zh) 2018-08-31

Family

ID=62486511

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201721221196.2U Active CN207798207U (zh) 2017-07-05 2017-09-21 用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统
CN201710860417.9A Active CN109211354B (zh) 2017-07-05 2017-09-21 具有低反射间隔件装置的雷达料位计系统

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710860417.9A Active CN109211354B (zh) 2017-07-05 2017-09-21 具有低反射间隔件装置的雷达料位计系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10591344B2 (zh)
EP (1) EP3425350B1 (zh)
CN (2) CN207798207U (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202000017122A1 (it) * 2020-07-15 2022-01-15 Saipem Spa Dispositivo e metodo di misura di un livello di liquido in una apparecchiatura

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7098843B2 (en) * 2004-05-27 2006-08-29 Saab Rosemount Tank Radar Ab Automatic sensitivity control for radar level gauges
DE102006045940A1 (de) 2006-09-28 2008-04-03 Vega Grieshaber Kg Abstandshalter für Koaxialinnenleiter
GB0822283D0 (en) * 2008-12-06 2009-01-14 Mobrey Ltd Improvements in or relating to level sensors
EP2528950B1 (en) * 2010-01-28 2019-02-27 Cargill, Incorporated Microprocessing for preparing a polycondensate
BR112013014990B1 (pt) * 2010-12-16 2020-02-11 Vega Grieshaber Kg Dispositivo de medição, dispositivo de controle e aparelho de medição para medição de nível de enchimento, processo para operação e uso de um dispositivo de medição
JP2014522032A (ja) * 2011-07-22 2014-08-28 ネステク ソシエテ アノニム 小児肥満の低減及び小児肥満リスクの計算のための方法
US8941532B2 (en) * 2012-12-06 2015-01-27 Rosemount Tank Radar Ab Probe spacing element
CN204154352U (zh) * 2013-12-10 2015-02-11 中国神华能源股份有限公司 吸收塔的液位测量装置
US9541443B2 (en) 2013-12-23 2017-01-10 Rosemount Tank Radar Ab Guided wave radar level gauging with probe retaining element
US9541444B2 (en) * 2014-04-01 2017-01-10 Rosemount Tank Radar Ab Self-diagnosing FMCW radar level gauge
US9778089B2 (en) * 2014-06-30 2017-10-03 Rosemount Tank Radar Ab Multi-channel guided wave radar level gauge
US9518857B2 (en) 2014-06-30 2016-12-13 Rosemount Tank Radar Ab Single conductor probe radar level gauge system and tank arrangement
US9970806B2 (en) 2015-04-30 2018-05-15 Rosemount Tank Radar Ab Single conductor probe radar level gauge system and method for a tank having a tubular mounting structure

Also Published As

Publication number Publication date
EP3425350B1 (en) 2020-04-08
EP3425350A1 (en) 2019-01-09
US20190011307A1 (en) 2019-01-10
US10591344B2 (en) 2020-03-17
CN109211354A (zh) 2019-01-15
CN109211354B (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101680161B1 (ko) 주기적으로 배열된 기준 임피던스 트랜지션을 갖는 웨이브가이딩 구조를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템
RU2678933C2 (ru) Радарный уровнемер непрерывного излучения с частотной модуляцией, имеющий функцию самодиагностики
KR101680162B1 (ko) 충진레벨 결정 시스템 및 방법
CN204269191U (zh) 调频连续波型雷达物位计
US7636059B1 (en) Impedance matched guided wave radar level gauge system
CN109115304A (zh) 具有自动频率调节功能的填充物位雷达装置
EP2490040B1 (en) Single conductor probe gwr system with reduced end of nozzle reflection
Meaney et al. Surface Wave Multipath Signals in Near‐Field Microwave Imaging
US5880698A (en) Arrangement for generating and transmitting microwaves, in particular for a filling level measuring device
US20140253366A1 (en) Filling level determination using transmit signals with different frequency steps
US9518858B2 (en) Guided wave radar level gauge system with reduced end of probe reflection
WO2018206277A1 (en) Pulsed radar level gauge system and method for reduced relative bandwidth
US6750657B2 (en) Combination of a feedthrough element for an electric high-frequency signal and a probe, and a level meter metering device including a combination of this type
US6856142B2 (en) Method for determining and/or monitoring filling of a product in a container
CN207798207U (zh) 用于确定储罐中的物品的填充料位的雷达料位计系统
US10677634B2 (en) Radar level gauge system having longitudinally open two-conductor probe and method of assembly
CN209639797U (zh) 雷达料位计
KR20160002676A (ko) 충전 레벨 레이더를 위한 모드 변환기
EP3857183B1 (en) System and method for determining level and density distribution
CN108692793A (zh) 雷达物位计系统及其安装方法
Boggs et al. Minimization of electromagnetic resonances in circular planar capacitive voltage dividers

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant