CN215865393U - 多频率雷达物位计 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种多频率雷达物位计，包括：微波生成模块，在多个互不相同的频率/频段生成微波信号；多个收发单元，各个收发单元分别发射微波生成模块生成的各个互不相同的频率/频段的微波信号以及接收微波生成模块生成的微波信号经被测物反射的回波信号；波导，波导为多个收发单元所共用，对多个收发单元发射的微波信号以及对多个反射的回波信号进行引导；透镜装置，为多个收发单元所共用，多个收发单元发射的微波信号经由透镜装置射出以及多个反射的回波信号经由透镜装置到达波导，波导设置在多个收发单元与透镜装置之间；以及信号控制模块，微波生成模块基于信号控制模块的控制在多个互不相同的频率/频段生成微波信号。

Description

多频率雷达物位计

技术领域

本公开涉及物位测量技术领域，本公开尤其涉及一种多频率雷达物位计。

背景技术

现有技术中的雷达物位计大部分是单个波束的雷达物位计，在物位测量过程中，难免存在由于物料储藏装置本身结构形成的对于微波信号的干扰物，因此为了测量精准，需要去除干扰物回波信号或者在测量过程中尽量减小干扰物回波信号的幅度。

由于波束角越小，产生的干扰物回波信号的幅度越小，故可以通过使雷达物位计产生极小的波束角来降低干扰物回波信号的幅度。

然而，对于生成单个波束的雷达物位计，如生成极小的波束角需要具备严格的雷达物位计结构设计及微波信号控制。

现有技术中多频率雷达物位计，为了满足多频率的需要，往往需要设计多套天线系统，这样会增加很多成本。

实用新型内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供一种多频率雷达物位计，通过在单个雷达物位计上设计多个收发单元共用一个波导及大部分天线的结构来实现多频率，本公开的技术方案成本低、结构简单且实用性强。

本公开的多频率雷达物位计通过以下技术方案实现。

根据本公开的一个方面，提供一种多频率雷达物位计，包括：

微波生成模块，所述微波生成模块在多个互不相同的频率/频段生成微波信号；

多个收发单元，各个所述收发单元分别发射所述微波生成模块生成的各个互不相同的频率/频段的微波信号；

波导，所述波导对所述多个收发单元发射的微波信号进行引导；

透镜装置，多个收发单元发射的微波信号经由所述透镜装置射出，所述波导设置在所述多个收发单元与所述透镜装置之间；以及，

信号控制模块，所述微波生成模块基于所述信号控制模块的控制在多个互不相同的频率/频段生成微波信号。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，多个所述收发单元发射的微波信号经由所述透镜装置射出后具有互不相同的波束角。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，多个所述收发单元具有互不相同的波束角。所述波导还对回波信号进行引导，以使得所述收发单元接收所述回波信号。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，还包括电路板，所述微波生成模块以及所述多个收发单元均设置在所述电路板上。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述收发单元的数量为两个。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述收发单元为偶极子天线、线路板走线天线或者微带天线。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述收发单元为收发一体天线或者收发分立天线。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述信号控制模块控制所述微波生成模块在不同时刻生成不同频率/频段的微波信号。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，还包括能量收集装置，所述能量收集装置设置在所述波导与所述收发单元之间。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述波导的临近所述透镜装置的一端设置有喇叭结构。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，还包括屏蔽壳体，所述微波生成模块、所述收发单元、所述信号控制模块以及所述能量收集装置均设置在所述屏蔽壳体之内，所述波导的一部分设置在所述屏蔽壳体之内，且所述波导从所述屏蔽壳体之内伸出。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述屏蔽壳体之内设置吸波材料部。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，还包括透波隔离部，所述透波隔离部临近所述喇叭结构设置，且所述透波隔离部设置在所述透镜装置以及所述喇叭结构之间。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述透波隔离部正对所述透镜装置。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述透镜装置包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜以及所述第二透镜均正对所述透波隔离部设置，所述第一透镜设置在所述透波隔离部和所述第二透镜之间，且所述第一透镜的尺寸小于所述第二透镜的尺寸。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，还包括第一壳体，所述屏蔽壳体以及所述波导的伸出所述屏蔽壳体的一部分设置在所述第一壳体之内，所述波导伸出所述第一壳体，所述第一壳体与所述屏蔽壳体之间的空间以及所述第一壳体与所述波导之间的空间被灌封。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述第一壳体至少包括周向壁以及底壁，所述第一壳体的底壁上形成有通孔，所述波导由所述通孔伸出。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述第一壳体的底壁上设置有波导密封部以及波导固定部，所述波导密封部设置在所述第一壳体的底壁的内侧，所述波导固定部设置在所述第一壳体的底壁的外侧。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，还包括密封罩，所述透波隔离部以及所述透镜装置均设置在所述密封罩之内。

根据本公开的至少一个实施方式的多频率雷达物位计，所述密封罩的第一端部为弧形形状，所述密封罩的第二端部形成有外延部，所述外延部能够与法兰部件贴合。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的多频率雷达物位计的结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施方式的多频率雷达物位计的电路板的结构框图。

图3是根据本公开的一个实施方式的多频率雷达物位计的波导密封部的结构示意图。

图4是根据本公开的一个实施方式的多频率雷达物位计进行物位测量的测量示意图。

图5是使用本公开的多频率雷达物位计对物位进行测量时，去除干扰物回波信号以获得目标物回波信号的获取示例图。

附图标记说明

100 多频率雷达物位计

101 电路板

102 收发单元

103 能量收集装置

104 屏蔽壳体

105 吸波材料部

106 波导

107 波导密封部

108 波导固定部

109 第一壳体

110 喇叭天线

111 第一透镜

112 第二透镜

113 透波隔离部

114 密封罩

1011 微波生成模块

1012 信号控制模块

1013 信号处理模块

1014 供电模块

1141 外延部。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧 (例如，在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个 (种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

下文结合图1至图5对本公开的多频率雷达物位计进行详细说明。

根据本公开的一个实施方式，参考图1和图2，多频率雷达物位计 100包括：

微波生成模块1011，微波生成模块1011在多个互不相同的频率/ 频段生成微波信号；

多个收发单元102，各个收发单元102分别发射微波生成模块1011 生成的各个互不相同的频率/频段的微波信号以及接收微波生成模块生成的各个互不相同的频率/频段的微波信号经被测物反射的回波信号；

波导106，波导106为多个收发单元102所共用，且对多个收发单元102发射的微波信号以及多个反射回波信号进行引导；

透镜装置(优选地包括第一透镜111、第二透镜112)，为多个收发单元102所共用，且多个收发单元102发射的微波信号经由透镜装置(优选地包括第一透镜111、第二透镜112)射出以及多个反射回波信号经由透镜装置(优选地包括第一透镜111、第二透镜112)到达波导，波导设置在多个收发单元102与透镜装置(优选地包括第一透镜 111、第二透镜112)之间；以及，

信号控制模块1012，微波生成模块1011基于信号控制模块1012 的控制在多个互不相同的频率/频段生成微波信号。

其中，各个收发单元102可以发射微波生成模块1011生成的各个互不相同的频率的微波信号(例如60GHz、80GHz等)，也可以发射微波生成模块1011生成的各个互不相同的频段的微波信号。

其中，上文描述的多个频段为多个扫频频段。更优选地，多个扫频频段中的各个扫频频段的扫频频率范围互不相同。更优选地，多个扫频频段中的各个扫频频段的扫频频率范围之间不重合。更优选地，多个扫频频段中的各个扫频频段的扫频频率范围之间具有一个或者两个以上的重合部分，各个扫频频段的扫频中心频率互不相同。

其中，多个扫频频段至少包括76Ghz-77Ghz及79Ghz-81Ghz。多个扫频频段还可以至少包括117Ghz-127Ghz及119Ghz-121Ghz。

对于上述实施方式的多频率雷达物位计100，优选地，多个收发单元102发射的微波信号经由透镜装置(111、112)射出后具有互不相同的波束角。

本公开的多频率雷达物位计100通过各个收发单元102分别发射微波生成模块1011生成的各个互不相同的频率/频段的微波信号，再通过透镜装置射出，实现了具有互不相同的波束角的微波信号的射出。

基于本公开的多频率物位计，参考图4，可以通过两个或者两个以上的具有不同波束角的波束(图中的大开角波束和小开角波束)，尤其是在多个频段生成微波信号以生成多个波束，得到极小波束角才能得到的回波曲线，从而等效的获得具有极小波束角的雷达物位计，去除干扰物回波信号。

例如，基于本公开的多频率物位计在对物位(例如液位)进行测量时，可以对去除了干扰物回波信号的回波信号进行信号分析，获取液位的高度，并输出液位的高度。

图1中示例性地示出了波导106的形状，本领域技术人员可以对其形状进行适当调整，均落入本公开的保护范围。

参考图1和图2，对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，优选地，还包括电路板101，微波生成模块1011以及多个收发单元102 均设置在电路板101上。

根据本公开的优选实施方式的多频率雷达物位计100，收发单元 102的数量至少为两个。图1中示例性地示出了两个收发单元102，本领域技术人员可以对其数量进行调整，均落入本公开的保护范围。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，优选地，收发单元102为偶极子天线、线路板走线天线或者微带天线。本领域技术人员可以对收发单元102的类型进行适当调整，均落入本公开的保护范围。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，收发单元102 可以为收发一体天线或者收发分立天线。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，优选地，信号控制模块1012控制微波生成模块1011可在不同时刻或相同时刻生成不同频率/频段的微波信号。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，参考图1，优选地，还包括能量收集装置103，能量收集装置103设置在波导106与收发单元102之间。

如图1所示，能量收集装置103设置在波导106的第一端。

优选地，波导106的第二端设置有喇叭天线110。

喇叭天线110与波导106一体地形成或者可拆卸地设置。

根据本公开的优选实施方式的多频率雷达物位计100，还包括屏蔽壳体104，微波生成模块1011、收发单元102、信号控制模块1012 以及能量收集装置103均设置在屏蔽壳体104之内，波导106的一部分设置在屏蔽壳体104之内，且波导106从屏蔽壳体104之内伸出。

根据本公开的优选实施方式的多频率雷达物位计100，电路板101 上还设置有信号处理模块1013以及供电模块1014。

信号处理模块1013能够对回波信号进行处理以获取物位信息。

供电模块1014用于对多频率雷达物位计100的各个需电模块进行供电。

优选地，屏蔽壳体104之内设置吸波材料部105。

如图1所示，吸波材料部105优选地设置在波导106的外周，且设置在屏蔽壳体104的底壁上。

优选地，屏蔽壳体104为圆筒形状，其包括周向壁和底壁，周向壁和底壁形成圆筒形状。

屏蔽壳体104的未形成底壁的一端与电路板101固定连接，从而形成屏蔽腔体。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，屏蔽壳体104与波导106的连接，可以是胶粘，也可以是焊接或者铸造一体。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，屏蔽壳体104与电路板101的固定，固定方式可以通过螺钉等。

根据本公开的优选实施方式，多频率雷达物位计100还包括透波隔离部113，透波隔离部113临近喇叭天线110设置。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，优选地，透镜装置包括第一透镜111和第二透镜112，第一透镜111以及第二透镜 112均正对透波隔离部113设置，第一透镜111设置在透波隔离部113 和第二透镜112之间，且第一透镜111的尺寸小于第二透镜112的尺寸。

如图1所示，根据本公开的优选实施方式，多频率雷达物位计100 的透波隔离部113正对透镜装置。

上述各个实施方式中，波导106可以是多节相互拼接的结构，多节波导可以具有相同或者不同的径向尺寸。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，优选地，还包括第一壳体109，屏蔽壳体104以及波导106的伸出屏蔽壳体104的一部分设置在第一壳体109之内，波导106伸出第一壳体109，第一壳体109与屏蔽壳体104之间的空间以及第一壳体109与波导106之间的空间被灌封。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，第一壳体109至少包括周向壁以及底壁，第一壳体109的底壁上形成有通孔，波导106 由通孔伸出。

优选地，如图1所示，第一壳体109的底壁上设置有波导密封部107 以及波导固定部108，波导密封部107设置在第一壳体109的底壁的内侧，波导固定部108设置在第一壳体109的底壁的外侧。

参考图3，其中，波导密封部107可以是O形圈，波导固定部108 可以是螺纹螺母结构。

对于上述各个实施方式的多频率雷达物位计100，优选地，还包括密封罩114，透波隔离部113以及透镜装置均设置在密封罩114之内。

优选地，密封罩114的第一端部为弧形形状，密封罩114的第二端部形成有外延部1141，外延部1141能够与法兰部件贴合。

其中，密封罩114可以是塑料或者其他透波密封材料，还可以是具有防腐特性的材料，例如PTFE或者PFA等塑料材质。

密封罩114上部可以设置有过程连接螺纹进行过程连接或密封罩114 上部外延部可以与法兰部件的表面贴合一体，构成另外一种过程连接形式。

如图1所示，透镜装置本身也可以构成一种密封形式，与过程连接结构之间具有密封的结构。

图5为使用本公开的多频率雷达物位计对物位进行测量时，去除干扰物回波信号以获得目标物回波信号的获取示例图，该信号处理过程可以通过上文描述的信号处理模块1013进行处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/ 方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (14)

1.一种多频率雷达物位计，其特征在于，包括：

微波生成模块，所述微波生成模块在多个互不相同的频率/频段生成微波信号；

多个收发单元，所述多个收发单元的数量至少为两个，且各个所述收发单元分别发射所述微波生成模块生成的各个互不相同的频率/频段的微波信号以及接收微波生成模块生成的各个互不相同的频率/频段的微波信号经被测物反射的回波信号；

波导，所述波导为所述多个收发单元所共用，且对所述多个收发单元发射的微波信号以及对多个反射的回波信号进行引导；

透镜装置，所述透镜装置为多个收发单元所共用，多个收发单元发射的微波信号经由所述透镜装置射出以及多个反射的回波信号经由透镜装置到达波导，所述波导设置在所述多个收发单元与所述透镜装置之间；以及

信号控制模块，所述微波生成模块基于所述信号控制模块的控制在不同时刻或相同时刻在多个互不相同的频率/频段生成微波信号。

2.根据权利要求1所述的多频率雷达物位计，其特征在于，多个所述收发单元发射的微波信号经由所述透镜装置射出后具有互不相同的波束角。

3.根据权利要求1所述的多频率雷达物位计，其特征在于，还包括电路板，所述微波生成模块以及所述多个收发单元均设置在所述电路板上。

4.根据权利要求3所述的多频率雷达物位计，其特征在于，所述收发单元为收发一体天线或者收发分立天线，天线类型为偶极子天线、线路板走线天线或者微带天线。

5.根据权利要求1所述的多频率雷达物位计，其特征在于，还包括能量收集装置，所述能量收集装置设置在所述波导与所述收发单元之间，为所述多个收发单元所共用。

6.根据权利要求1所述的多频率雷达物位计，其特征在于，所述波导临近所述透镜装置的一端设置有喇叭天线。

7.根据权利要求5所述的多频率雷达物位计，其特征在于，还包括屏蔽壳体，所述微波生成模块、所述收发单元、所述信号控制模块以及所述能量收集装置均设置在所述屏蔽壳体之内，所述波导的一部分设置在所述屏蔽壳体之内，且所述波导从所述屏蔽壳体之内伸出。

8.根据权利要求7所述的多频率雷达物位计，其特征在于，所述屏蔽壳体之内设置吸波材料部。

9.根据权利要求6所述的多频率雷达物位计，其特征在于，还包括透波隔离部，所述透波隔离部临近所述喇叭天线设置，且所述透波隔离部设置在所述透镜装置以及所述喇叭天线之间，正对所述透镜装置。

10.根据权利要求9所述的多频率雷达物位计，其特征在于，所述透镜装置包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜以及所述第二透镜均正对所述透波隔离部设置，所述第一透镜设置在所述透波隔离部和所述第二透镜之间，且所述第一透镜的尺寸小于所述第二透镜的尺寸。

11.根据权利要求7所述的多频率雷达物位计，其特征在于，还包括第一壳体，所述屏蔽壳体以及所述波导伸出所述屏蔽壳体的一部分设置在所述第一壳体之内，所述波导伸出所述第一壳体，所述第一壳体与所述屏蔽壳体之间的空间以及所述第一壳体与所述波导之间的空间被灌封。

12.根据权利要求11所述的多频率雷达物位计，其特征在于，所述第一壳体至少包括周向壁以及底壁，所述第一壳体的底壁上形成有通孔，所述波导由所述通孔伸出。

13.根据权利要求12所述的多频率雷达物位计，其特征在于，所述第一壳体的底壁上设置有波导密封部以及波导固定部，所述波导密封部设置在所述第一壳体的底壁的内侧，所述波导固定部设置在所述第一壳体的底壁的外侧。

14.根据权利要求9所述的多频率雷达物位计，其特征在于，还包括密封罩，所述透波隔离部以及所述透镜装置均设置在所述密封罩之内，所述密封罩的第一端部为弧形形状，所述密封罩的第二端部形成有外延部，所述外延部能够与法兰部件贴合。

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