CN217483623U - 液体分界面位置微波测量装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了液体分界面位置微波测量装置，用于测量液体分界面的位置，液体分界面形成在第一液体层与第二液体层之间，微波测量装置包括：下沉微波测量单元，置于第一液体层中，用于将初始微波测量信号传递至探测器；探测器，浸入在第一液体层以及第二液体层中，使初始微波测量信号沿探测器传递，在第一液体层与第二液体层的分界面处和/或反射结构处进行信号反射产生回波信号，基于发射的初始信号和接收回波信号的时间差，确定液体分界面的位置测量值、反射结构的位置测量值。本公开通过将下沉微波测量单元设置在第一液体层中使信号在液体中传输的路径较短，改善液体介质改变引起的测量误差。

Description

液体分界面位置微波测量装置

技术领域

本公开涉及雷达技术领域，本公开尤其涉及一种液体分界面位置微波测量装置。

背景技术

工业领域很多工况需要对容器内分界面进行测量，例如，传统的石油罐区，其上层分布为油层，而油层的下方都会存在一定厚度的水层。

目前已经有许多技术可以精确测量油层的液位，但油层下方的水层厚度，即测量水层与油层的分界面位置，目前缺少高精度的测量手段，如果油层下方的水层厚度测量不够精确，那么上层油层的液位测量就失去了意义。

传统测量油水分界面位置的方法有采用电容或者射频导纳原理，二者的测量原理均是检测电容量的改变，由于石油的介电常数受含水量、温度、油品的影响是变化的，而采用电容检测原理的仪表，其测量结果受石油介电常数的影响较大。

因此，利用电容或者射频导纳原理的仪表很难实现油水分界面位置的精确测量，且传统的导波雷达方法对于大量程的储油罐，测量时信号穿透很厚的石油测量油水界面时，往往采集接收到的回波信号较弱，较难实现稳定、精确的测量。

实用新型内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供一种液体分界面位置微波测量装置。

根据本公开的一个方面，提供一种液体分界面位置微波测量装置，用于测量液体分界面的位置，所述液体分界面位置微波测量装置能够被安装至容器，所述液体分界面形成在第一液体层与第二液体层之间，所述液体分界面位置微波测量装置包括：

下沉微波测量单元，所述下沉微波测量单元能够置于第一液体层中，用于将初始微波测量信号传递至探测器；

探测器，所述探测器浸入在第一液体层以及第二液体层中，使所述初始微波测量信号沿探测器传递，在第一液体层与第二液体层的分界面处和/或反射结构处进行信号反射产生回波信号。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，还包括高频电路信号处理模块以及表头，所述高频电路信号处理模块设置于所述下沉微波测量单元中或所述表头中，用于产生初始信号以及接收回波信息，其中，所述表头不与液体层接触，所述下沉微波测量单元与所述表头通过连接通路段进行连接。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述下沉微波测量单元包括：

信号采集与处理模块，所述信号采集与处理模块连接所述高频电路信号处理模块，用于对所述初始信号进行处理传输、对回波信号进行采集处理成回波信息并传输至所述高频电路信号处理模块；

信号转换器，所述信号转换器连接所述信号采集与处理模块，接收所述信号采集与处理模块传输的初始信号并转换成初始微波测量信号，经由所述探测器传输以及接收并转换所述探测器传输的回波信号并传递至信号所述采集与处理模块；

其中，所述高频电路信号处理模块基于发射的初始信号和接收的回波信息中的回波信号的时间差，得到回波信号位置的测量值，从而确定所述液体分界面的位置测量值和/或反射结构处的位置测量值。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述高频电路信号处理模块包括混频器、耦合器电路及信号放大电路。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述探测器包括能够传递微波信号的机械结构。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述探测器的结构类型包括单杆结构、单缆结构、多杆结构或同轴结构。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述多杆结构包括测量探杆和接地杆，所述接地杆与所述测量探杆平行设置，所述接地杆的数量至少为一个。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述同轴结构由中心探测杆和外筒构成。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述探测器的底端设置有重锤，用于防止所述液体分界面位置微波测量装置进入所述液体层后，由于浮力原因向上漂浮影响测量。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述探测器上设置有一个以上的回波反射结构，所述回波反射结构用于产生参考回波信号。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述回波反射结构至少包括所述探测器与所述信号转换器连接处形成的反射结构、通过改变测量探杆的直径形成的反射结构、在测量探杆上设置的分支结构或在接地杆上安装的反射部件。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，还包括：

温度检测处理模块，所述温度检测处理模块设置于液体分界面位置微波测量装置的表头中，用于接收温度测量传感器传输的温度信息；

温度测量传感器，所述温度测量传感器的数量至少为一个，设置于所述连接通路段的密封层内部，用于获取温度测量传感器所在位置的温度信息并将温度信息传输至温度检测处理模块。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述温度检测处理模块包括检测电路或MCU。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述温度测量传感器包括电阻式温度传感器或数字温度传感器。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，还包括：

电源模块，所述电源模块用于接收外部的供电后为表头中各部件进行供电，以及通过所述连接通路段对下沉微波测量单元下沉微波测量单元下沉微波测量单元进行供电；

通讯模块，所述通讯模块用于对内通讯和对外通讯，所述对内通讯指液体分界面位置微波测量装置内部的数据通讯，所述对外通讯指液体分界面位置微波测量装置与外部设备之间的数据通讯；

显示模块，所述显示模块用于显示包括高频电路信号处理模块处理后的数据及温度检测处理模块传输的数据；

其中，所述电源模块、通讯模块和显示模块设置于液体分界面位置微波测量装置的所述表头中。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述通讯模块采用的通讯方式包括有线通讯或无线通信，所述有线通讯包括RS485、网口或光纤式，所述无线通讯为蓝牙、4G/5G、LORA、ZigBee或NB-IoT。

根据本公开的至少一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置，所述下沉微波测量单元的外部设置有一个密封壳体，所述密封壳体采用耐温耐腐蚀材质或涂敷防腐涂层的耐温材料。

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液体分界面位置微波测量装置用于测量液体分界面的结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置的结构示意框图。

图3是根据本公开的一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置的结构示意框图。

附图标记说明

1000 液体分界面位置微波测量装置

1001 高频电路信号处理模块

1002 信号采集与处理模块

1003 信号转换器

1004 探测器

1005 温度检测处理模块

1006 电源模块

1007 通讯模块

1008 显示模块

1009 下沉微波测量单元

1010 表头

1011 连接通路段

1012 温度测量传感器

1013 重锤

1014 第一反射结构

1015 第二反射结构

1016 测量探杆

1017 接地杆。

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。

本文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。

图1是本公开的一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置用于测量液体分界面的结构示意图，本实施方式中，液体分界面位置微波测量装置能够被安装在容器顶部，容器内从上至下分布有气体层、第一液体层、第二液体层，第一液体层和第二液体层之间形成液体分界面。图2是本公开的一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置的结构示意框图。

参考图1和图2，本实施方式的液体分界面位置微波测量装置1000，包括：下沉微波测量单元1009，下沉微波测量单元1009置于第一液体层中，用于将初始微波测量信号传递至探测器1004；

探测器1004，探测器1004浸入在第一液体层以及第二液体层中，使初始微波测量信号沿探测器1004传递，在第一液体层与第二液体层的分界面位置处和/或反射结构处进行信号反射产生回波信号，即回波信号包括液体分界面处的回波信号和/或反射结构处的参考回波信号。

参考图2，本公开的液体分界面位置微波测量装置1000还包括表头1010，表头1010能够被安装于容器顶部，不与液体层(第一液体层、第二液体层等)接触，下沉微波测量单元1009与表头1010通过连接通路段1011进行连接，以实现供电、通讯、信号传输。这里需要说明的是，表头1010也可以不安装在容器顶部，安装在其它位置只要不与液体层接触即可。

图3是本公开的又一个实施方式的液体分界面位置微波测量装置的结构示意框图。

图3与图2不同的是，高频电路信号处理模块1001的设置位置不同，图2中高频电路信号处理模块1001设置于表头1010中，图3中高频电路信号处理模块1001设置于下沉微波测量单元1009中。

液体分界面位置微波测量装置1000的高频电路信号处理模块1001，可设置于下沉微波测量单元1009中或表头1010中，用于产生初始信号以及接收回波信息，其中，表头1010能够被安装于容器顶部不与液体层接触，下沉微波测量单元1009与表头1010通过连接通路段1011进行连接；高频电路信号处理模块1001用于产生初始信号且用于接收回波信息。

参考图2，在本公开的一些实施方式中，液体分界面位置微波测量装置1000的下沉微波测量单元1009包括：

信号采集与处理模块1002，信号采集与处理模块1002连接高频电路信号处理模块1001，用于对初始信号进行传输、将回波信号进行采集处理成回波信息并传输至高频电路信号处理模块1001；

信号转换器1003，信号转换器1003连接信号采集与处理模块1002，信号转换器1003接收信号采集与处理模块1002传输的初始信号并转换成初始微波测量信号并经由探测器1004传输及接收，信号转换器1003转换探测器1004传输的回波信号并传递至信号采集与处理模块1002；

高频电路信号处理模块1001基于发射的初始信号和回波信息中接收回波信号的时间差，得到回波信号位置的测量值，从而确定液体分界面(第一液体层与第二液体层的分界面)位置的测量值、反射结构处位置的测量值。

其中，信号采集与处理模块1002、信号转换器1003设置于液体分界面位置处的下沉微波测量单元1009中，高频电路信号处理模块1001设置于液体分界面位置微波测量装置1000的表头1010中，下沉微波测量单元1009与表头1010通过连接通路段1011连接。

在液体分界面位置微波测量装置1000进行测量时，信号采集与处理模块1002与信号转换器1003位于第一液体层中，用于把高频电路信号处理模块1001产生的初始信号传输并转换成初始微波测量信号并传递给探测器1004。

探测器1004浸入在第一液体层以及第二液体层中，从上向下传递初始微波测量信号的过程中，当初始微波测量信号遇到第一液体层与第二液体层的分界面处和/或反射结构处会进行反射形成回波信号，回波信号经探测器1004传输、信号转换器1003转换、信号采集与处理模块1002采集接收后经连接通路段1011传递，最终被高频电路信号处理模块1001所接收。

高频电路信号处理模块1001通过比较发射的初始信号和接收的回波信息中的回波信号的时间差，来确定液体分界面(第一液体层与第二液体层分界面)位置的测量值和/或反射结构处位置的测量值。

参考图3，在本公开的一些实施方式中，液体分界面位置微波测量装置1000的下沉微波测量单元1009除包含高频电路信号处理模块1001外，还包括：

信号采集与处理模块1002，信号采集与处理模块1002连接高频电路信号处理模块1001，用于对初始信号进行传输、对回波信号进行采集处理成回波信息并传输至高频电路信号处理模块1001；

信号转换器1003，信号转换器1003连接信号采集与处理模块1002，接收信号采集与处理模块1002传输的初始信号并转换成初始微波测量信号经由探测器1004传输以及接收并转换探测器1004传输的回波信号并传递至信号采集与处理模块1002；

高频电路信号处理模块1001基于发射初始信号和接收的回波信息中的回波信号的时间差，得到回波信号位置的测量值，从而确定液体分界面(第一液体层与第二液体层分界面)位置的测量值和/或反射结构处位置的测量值。

其中，高频电路信号处理模块1001、信号采集与处理模块1002、信号转换器1003设置于下沉微波测量单元1009中，探测器1004浸入在第一液体层以及第二液体层中，由于下沉微波测量单元1009位于第一液体层中，即在液体分界面位置微波测量装置1000进行测量时，高频电路信号处理模块1001、信号采集与处理模块1002、信号转换器1003均位于第一液体层中，当高频电路信号处理模块1001产生的初始信号经传输并转换成初始微波测量信号传递给探测器1004后，探测器1004从上向下传递初始微波测量信号的过程中，当初始微波测量信号遇到第一液体层与第二液体层的分界面和/或反射结构时会进行反射形成回波信号，回波信号经探测器1004传输、信号转换器1003转换，直接被信号采集与处理模块1002所采集接收。

现有的测量方法是将回波信号的采集设置在表头中，表头均设置在液体层外部的容器上，这样回波信号传输的距离会相对较长，而本公开上述各个实施方式中，由于信号采集与处理模块1002、信号转换器1003设置在第一液体层中，减少了回波信号从产生到被采集的传输距离，同时也减小了回波信号在液体中的传输距离，从而改善液体受含水量、温度、品质等因素影响产生改变造成的分界面位置测量不稳定、不准确的问题，此外，也减少了回波信号总的传输距离，增强了接收的回波信号的强度，提高了回波信号的信噪比，从而提高测量精度。

当高频电路信号处理模块1001设置在下沉微波测量单元1009中位于第一液体层中时，由于高频电路信号处理模块1001产生的初始信号，从初始信号发射到遇到在第一液体层与第二液体层的分界面位置处和/或反射结构处所传输的路径也减小了，由于初始信号传输距离越大，信号衰减就越多，故也能起到增强回波信号的作用。

参考图1至图3，本公开的探测器1004包括能够传递初始微波测量信号、回波信号的机械结构。探测器的结构类型为单杆结构、单缆结构、同轴结构或多杆结构。

在本公开的一些实施方式中，参考图1，多杆结构包括测量探杆1016、接地杆1017，其中，接地杆1017与测量探杆1016平行设置，且接地杆1017的数量为一个或多个，优选四个，接地杆1017可以提高回波信号的强度/幅度。

在本公开的一些实施方式中，液体分界面位置微波测量装置1000的探测器1004为同轴结构时，其优选地包括中心探测杆和外筒。

根据本公开的优选实施方式，探测器1004的底端设置有重锤1013，用于防止液体分界面位置微波测量装置1000进入液体层后，由于浮力原因向上漂浮影响测量。重锤1013的形状不做特别限定，可以是方形、圆形、三角形、锥型、其它不规则形状等。

根据本公开的优选实施方式，探测器1004上设置有一个以上回波反射结构，回波反射结构用于产生参考回波信号，通过参考回波信号位置的测量值以对液体分界面位置的测量值进行修正、距离校准，从而输出高精度的液面分界面位置。

在本公开的一些实施方式中，回波反射结构包括探测器1004与信号转换器1003连接处形成的反射结构、通过改变测量探杆1016直径形成的反射结构、在测量探杆1016上设置分支结构或在接地杆1017上安装反射结构。

示例性地，在改变测量探杆1016直径形成反射结构时，可以通过将上部分测量探杆的直径设置为比下部分测量探杆的直径小或上部分测量探杆的直径比下部分测量探杆的直径大的方式形成反射结构。

参考图1、图2、图3，在本公开的一些实施方式中，本公开的液体分界面位置微波测量装置1000还包括：

温度检测处理模块1005，温度检测处理模块1005设置于液体分界面位置微波测量装置1000的表头1010中，用于接收温度测量传感器传输的温度信息；

温度测量传感器1012(参考图1)，温度测量传感器1012的数量至少为一个，设置于连接通路段1011的密封层内部，用于获取温度测量传感器1012所在位置的温度信息并将温度信息传输至温度检测处理模块1005。

其中，温度检测处理模块1005包括检测电路或MCU。

其中，连接通路段1011的密封层内部预设安装位置设置有一个或者多个温度测量传感器1012。多个温度测量传感器1012的安装位置可以是等间距，也可以不等间距。

其中，温度检测处理模块1005预设有温度测量传感器安装的位置信息，温度检测处理模块1005检测接收各个温度测量传感器传递的温度信息后处理可得各个位置处的温度值。

其中，温度测量传感器1012包括电阻式温度传感器或数字温度传感器。电阻式温度传感器，比如pt100，采用铂热电阻，它的阻值会随温度的变化而改变，且具有一定的函数关系，温度检测处理模块1005检测其阻值的变化量从而确定温度。数字温度传感器直接得到温度值并输出至温度检测处理模块1005。

在本公开的一些实施方式中，在下沉微波测量单元1009与表头1010之间的连接通路段1011中布置多个温度测量传感器1012从而形成多点温度测量系统，实现了多点温度测量和液体分界面微波测量装置的一体化。

参考图1至图3，在本公开的一些实施方式中，本公开的液体分界面位置微波测量装置1000还包括：

电源模块1006，电源模块1006用于接收外部的供电后为表头1010中各部件进行供电，以及通过连接通路段1011对下沉微波测量单元1009进行供电；

通讯模块1007，通讯模块1007用于对内通讯和对外通讯，对内通讯指液体分界面位置微波测量装置1000内部的数据通讯，对外通讯指液体分界面位置微波测量装置1000与外部设备之间的数据通讯；

显示模块1008，显示模块1008用于显示包括高频电路信号处理模块1001处理后的数据及温度检测处理模块1005传输的数据；

其中，电源模块1006、通讯模块1007和显示模块1008设置于液体分界面位置微波测量装置1000的表头1010中。

其中，对内通讯包括：将高频电路信号处理模块1001传递的液体分界面位置值、温度检测处理模块1005传递的温度值传递至显示模块1008，或通过显示模块1008设置参数，通过通讯模块1007下发至本公开的液体分界面位置微波测量装置进行调试控制；

其中，对外通讯包括将分界面的位置和各点温度值通过通讯模块1007传送至本公开的液体分界面位置微波测量装置1000之外的中控室或者容器旁的处理装置，便于对相关工序的控制或调整。

其中，通讯模块1007可以采用的通讯方式包括有线通讯或无线通信，有线通讯包括RS485、网口、光纤，无线通讯为蓝牙、4G/5G、LORA、ZigBee、NB-IoT。

下沉微波测量单元1009的外部设置有一个密封壳体，密封壳体采用耐温耐腐蚀材质或涂敷防腐涂层的耐温材料，使得下沉微波测量单元1009长期浸泡在液体里进行测量，液体不会进入且不受腐蚀。

根据本公开的优选实施方式，液体分界面位置微波测量装置1000的探测器1004上设置有至少一个反射结构，探测器1004的结构类型为单杆结构、单缆结构、同轴结构或多杆结构。

参考图1，在本公开的一些实施方式中，多杆结构包括测量探杆1016、接地杆1017，接地杆1017与测量探杆1016平行设置，且接地杆1017的数量为一个或多个。

其中，回波反射结构至少包括探测器1004与信号转换器1003连接处形成的反射结构、通过改变测量探杆1016直径形成的反射结构、在测量探杆1016上设置的分支结构或在接地杆1017上安装的反射结构。

优选地，参考图1，探测器1004上设置有两个回波反射结构，即第一反射结构1014和第二反射结构1015。

第一反射结构1014反射初始微波测量信号后产生第一参考回波信号，第二反射结构1015反射初始微波测量信号后产生第二参考回波信号。优选地，测量探杆1016与接地杆1017的连接处为第二反射结构1015，信号转换器1003与探测器1004之间的连接处为第一反射结构1014。

本公开的液体分界面位置微波测量装置1000的高频电路信号处理模块1001可以通过第一/第二参考回波信号位置的测量值和实际值之间的关系，对液体分界面的位置的测量值进行修正、距离校准，以得到更加精确的分界面的位置。

优选地，本公开的液体分界面位置微波测量装置1000的表头1010被设置于容器顶部。表头1010与下沉微波测量单元1009之间具有连接通路段1011，连接通路段1011构成了供电、通信、信号传输链路，且连接通路段1011外部具有密封层保护，外部的密封层采用耐温耐腐蚀材质，或者在耐温材料上涂敷防腐涂层，用于长期浸泡在液体里进行测量，液体介质不会进入且不受腐蚀。当高频电路信号处理模块1001安置在表头1010中时，用于高频电路信号处理模块1001与下沉微波测量单元1009连接用的同轴线缆也设置在连接通路段1011中，由密封层保护。

根据本公开的优选实施方式，反射结构包括第一反射结构1014和/或第二反射结构1015。

本公开中，产生参考回波信号的位置的测量值与实际值之间的关系，包括但不仅限于两者的差值(改变量)、比例系数等关系。对每次获得反射回波信号位置的测量值进行修正，从而确保每次反射回波信号位置测量的精确性，即保证每次分界面位置测量的精确性。

本公开引用参考回波信号的概念，可以改善信号传输时传输过程中引出的误差，导致最后测量结果误差大。且参考回波信号与分界面回波信号均在液体介质中传输，液体介质改变对参考回波信号与分界面回波信号的影响相同，通过参考回波信号对分界面回波信号进行修正、校准，能尽量减少由于液体介质的改变引起的测量误差，比如含水量、温度、品质的变化等。同时，在测量时，将下沉微波测量单元、探测器沉入到液体层中，减小了信号在液体中的传输距离，缩小了液体介质变化影响测量因素的同时也可增强回波信号、提高回波信号的信噪比，从而提高测量精度。

本公开提出的液体分界面位置微波测量装置，是一种改进的导波雷达，与传统导波雷达测量分界面不同，本公开将信号采集以及信号转换器沉入到液体层中，减小了信号在液体层中的传输距离，从而增强了回波信号，提高了回波信号的信噪比，降低了液体介质的改变对测量结果的影响，保证测量精度。

此外，进一步在探测器的固定位置设置能够产生参考回波的参考点，利用测量的参考点处回波位置的测量值来对分界面的回波位置测量值进行修正、距离校准，从而提高分界面位置的高精度。同时，布置多个温度测量传感器从而形成多点温度测量系统，实现了多点温度测量和分界面测量的仪表一体化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式/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的是相同的实施方式/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方式/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方式/方式或示例以及不同实施方式/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。在本申请的描述中，“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 (10)

1.一种液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，用于测量液体分界面的位置，所述液体分界面形成在第一液体层与第二液体层之间，所述液体分界面位置微波测量装置包括：

下沉微波测量单元，所述下沉微波测量单元能够置于第一液体层中，用于将初始微波测量信号传递至探测器；以及

探测器，所述探测器浸入在第一液体层以及第二液体层中，使所述初始微波测量信号沿探测器传递，在第一液体层与第二液体层的分界面处和/或反射结构处进行信号反射产生回波信号。

2.根据权利要求1所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，还包括高频电路信号处理模块以及表头，所述高频电路信号处理模块设置于所述下沉微波测量单元中或所述表头中，用于产生初始信号以及接收回波信息，其中，所述表头不与液体层接触，所述下沉微波测量单元与所述表头通过连接通路段进行连接。

3.根据权利要求2所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，所述下沉微波测量单元包括：

信号采集与处理模块，所述信号采集与处理模块连接所述高频电路信号处理模块，用于对所述初始信号进行处理传输、对回波信号进行采集处理成回波信息并传输至所述高频电路信号处理模块；

信号转换器，所述信号转换器连接所述信号采集与处理模块，接收所述信号采集与处理模块传输的初始信号并转换成初始微波测量信号，经由所述探测器传输以及接收并转换所述探测器传输的回波信号并传递至信号所述采集与处理模块；

其中，所述高频电路信号处理模块基于发射的初始信号和接收的回波信息中的回波信号的时间差，得到回波信号位置的测量值，从而确定所述液体分界面的位置测量值和/或反射结构处的位置测量值。

4.根据权利要求2所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，所述高频电路信号处理模块包括混频器、耦合器电路及信号放大电路。

5.根据权利要求1所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，所述探测器包括能够传递微波信号的机械结构。

6.根据权利要求3所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，所述探测器的结构类型包括单杆结构、单缆结构、多杆结构或同轴结构。

7.根据权利要求6所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，所述多杆结构包括测量探杆和接地杆，所述接地杆与所述测量探杆平行设置，所述接地杆的数量至少为一个。

8.根据权利要求6所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，所述同轴结构由中心探测杆和外筒构成。

9.根据权利要求1所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，所述探测器的底端设置有重锤，用于防止所述液体分界面位置微波测量装置进入液体层后，由于浮力原因向上漂浮影响测量。

10.根据权利要求1所述的液体分界面位置微波测量装置，其特征在于，所述探测器上设置有一个以上的回波反射结构，所述回波反射结构用于产生参考回波信号；

优选地，所述回波反射结构至少包括所述探测器与所述信号转换器连接处形成的反射结构、通过改变测量探杆的直径形成的反射结构、在测量探杆上设置的分支结构或在接地杆上安装的反射部件；

优选地，还包括：

温度检测处理模块，所述温度检测处理模块设置于液体分界面位置微波测量装置的表头中，用于接收温度测量传感器传输的温度信息；

温度测量传感器，所述温度测量传感器的数量至少为一个，设置于所述连接通路段的密封层内部，用于获取温度测量传感器所在位置的温度信息并将温度信息传输至温度检测处理模块；

优选地，所述温度检测处理模块包括检测电路或MCU；

优选地，所述温度测量传感器包括电阻式温度传感器或数字温度传感器；

优选地，还包括：

电源模块，所述电源模块用于接收外部的供电后为表头中各部件进行供电，以及通过所述连接通路段对下沉微波测量单元下沉微波测量单元下沉微波测量单元进行供电；

通讯模块，所述通讯模块用于对内通讯和对外通讯，所述对内通讯指液体分界面位置微波测量装置内部的数据通讯，所述对外通讯指液体分界面位置微波测量装置与外部设备之间的数据通讯；

显示模块，所述显示模块用于显示包括高频电路信号处理模块处理后的数据及温度检测处理模块传输的数据；

其中，所述电源模块、通讯模块和显示模块设置于液体分界面位置微波测量装置的所述表头中；

优选地，所述通讯模块采用的通讯方式包括有线通讯或无线通信，所述有线通讯包括RS485、网口或光纤式，所述无线通讯为蓝牙、4G/5G、LORA、ZigBee或NB-IoT；

优选地，所述下沉微波测量单元的外部设置有一个密封壳体，所述密封壳体采用耐温耐腐蚀材质或涂敷防腐涂层的耐温材料。

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