EA006324B1 - Способ определения и/или контроля расстояния до объекта, а также устройство для его осуществления - Google Patents

Способ определения и/или контроля расстояния до объекта, а также устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
EA006324B1
EA006324B1 EA200300879A EA200300879A EA006324B1 EA 006324 B1 EA006324 B1 EA 006324B1 EA 200300879 A EA200300879 A EA 200300879A EA 200300879 A EA200300879 A EA 200300879A EA 006324 B1 EA006324 B1 EA 006324B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
frequency
sampling
pulses
signals
transmitted
Prior art date
Application number
EA200300879A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200300879A1 (ru
Inventor
Франк Хайдеке
Original Assignee
Эндресс + Хаузер Гмбх + Ко. Кг
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7673909&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EA006324(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Эндресс + Хаузер Гмбх + Ко. Кг filed Critical Эндресс + Хаузер Гмбх + Ко. Кг
Publication of EA200300879A1 publication Critical patent/EA200300879A1/ru
Publication of EA006324B1 publication Critical patent/EA006324B1/ru

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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/103—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves particularities of the measurement of the distance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/288—Coherent receivers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству для определения уровня содержимого (2) в емкости (3). В основе изобретения лежит задача создания высокоточной схемы (9) задержки. Задача решается посредством схемы (9) задержки, содержащей следующие элементы: передающий генератор (14), вырабатывающий передаваемые импульсы с частотой (f) передачи; дискретизирующий генератор (15), вырабатывающий дискретизирующие импульсы с частотой (f) дискретизации, причем частота (f) дискретизации меньше частоты (f) передачи; цифровую дискретизирующую схему (17), которая дискретизирует передаваемые импульсы посредством дискретизирующих импульсов; блок (16) регулирования/управления, который устанавливает разность (f-f) частот между передающим (14) и дискретизирующим (15) генераторами с возможностью достижения заданного коэффициента преобразования.

Description

Изобретение относится к устройству и способу определения уровня содержимого в емкости, содержащему передающий блок, который вырабатывает высокочастотные сигналы и передает их с заданной частотой повторения импульсов (РВЕ = Ри15е Вереббои Егедиеису) в направлении поверхности содержимого, причем высокочастотные сигналы отражаются от поверхности содержимого, приемный блок, принимающий отраженные сигналы, схему задержки, которая в соответствии с заданным коэффициентом преобразования преобразует высокочастотные сигналы/отраженные сигналы в низкочастотные сигналы, и блок обработки, который с помощью времени прохождения сигналов определяет уровень содержимого в емкости.
Уровень техники
Устройства и способы определения уровня по времени прохождения измерительных сигналов (импульсы или ЕМС\У = частотно-модулированные непрерывные сигналы) используют физическую закономерность, согласно которой путь прохождения равен произведению времени прохождения на скорость распространения. В случае измерения уровня путь прохождения соответствует двойному расстоянию между антенной и поверхностью содержимого. Собственно полезный эхо-сигнал и время его прохождения определяются, предпочтительно, с помощью эхо-функции или цифровой огибающей низкочастотного сигнала, причем эхо-кривая отображает амплитуды эхо-сигналов в качестве функции расстояния «антенна - поверхность содержимого» или времени прохождения. Сам уровень определяется тогда по разности между известным расстоянием от антенны до дна емкости и определяемым за счет измерения расстоянием от поверхности содержимого до антенны.
В ΌΕ 3107444 А1 описан импульсно-радиолокационный способ с высоким разрешением. Один генератор вырабатывает первые микроволновые импульсы и передает их через антенну с заданной частотой повторения в направлении поверхности содержимого. Другой генератор вырабатывает опорные микроволновые импульсы, равные первым микроволновым импульсам, однако незначительно отличающиеся от них по частоте повторения. Эхо-сигнал и опорный сигнал смешивают. На выходе смесителя возникает сигнал промежуточной частоты. Сигнал промежуточной частоты имеет такую же характеристику, что и эхо-сигнал, однако растянут по сравнению с ним на коэффициент преобразования, равный частному от деления частоты повторения импульсов на разность частот повторения первых микроволновых импульсов и опорных микроволновых импульсов. При частоте повторения импульсов в несколько мегагерц, разности частот несколько герц и микроволновой частоте несколько гигагерц частота промежуточно-частотного сигнала лежит гораздо ниже 1 МГц. Преимущество преобразования в промежуточную частоту в том, что для регистрации и/или обработки сигналов могут применяться относительно медленные и, тем самым, дешевые электронные элементы. В этой связи следует сослаться также на ΌΕ-СМ 29815069.7, описывающий известную технику преобразования в уровнемере, работающем по методу динамического рефлектометра (ΤΌΒ),
Временная задержка посредством так называемой последовательной дискретизации предполагает, что временная разность между двумя следующими друг за другом дискретизирующими пятнами в высокой степени постоянна. При описанном выше принципе смешения, предпочтительно, два кварцевых генератора вырабатывают два колебания с незначительно отличающимися частотами. За счет незначительного «рассогласования» обоих колебаний возникает линейно возрастающий с каждым периодом фазовый сдвиг.
Недостатком принципа смешения является относительно высокая потребляемая мощность, так что здесь энергоснабжение может быть покрыто посредством 4-20 мА-петли тока, что является широко распространенным промышленным стандартом, только при скорости измерений одно измеряемое значение в секунду.
Раскрытие изобретения
В основе изобретения лежит задача создания высокоточной и экономичной схемы задержки. Далее представлен способ, с помощью которого экономично и высокоточно может быть реализовано преобразование высокочастотных сигналов в низкочастотный диапазон.
Эта задача решена посредством схемы задержки, содержащей следующие элементы: передающий генератор, вырабатывающий передаваемые импульсы с частотой передачи; дискретизирующий генератор, вырабатывающий дискретизирующие импульсы с частотой дискретизации, причем частота дискретизации отличается от частоты передачи; цифровую дискретизирующую схему, которая дискретизирует передаваемые импульсы посредством дискретизирующих импульсов; блок регулирования/управления, который устанавливает разность частот между передающим и дискретизирующим генераторами с возможностью достижения заданного коэффициента преобразования. В частности, дискретизирующая схема выполнена в виде фазового детектора, причем частоту передачи дискретизируют с помощью частоты дискретизации. Согласно изобретению, продолжительность периода частоты передачи отображается непосредственно растянутой по времени и, тем самым, преобразованной в низкочастотный диапазон.
Существенное преимущество устройства, согласно изобретению, следует усматривать в малой потребляемой им мощности. Потребляемая мощность настолько мала, что оснащенный цифровой дискретизирующей схемой уровнемер может эксплуатироваться без проблем через двухпроводную линию. В
- 1 006324 качестве примера следует назвать широко распространенную в промышленности 4-20 мА-петлю тока. Здесь значения тока 4-20 мА представляют измеряемые значения. Эти значения тока передаются через ту же двухпроводную линию, через которую измерительный прибор питается током.
При ставшем известном из уровня техники аналоговом смешении дискретизованного и переданного сигналов обычно в секунду может быть предоставлено в распоряжение только одно измеряемое значение. Причина этой относительно малой скорости измерения лежит в том, что известные двухпроводные варианты радиолокационных уровнемеров корректно работают только в прерывистом режиме. Прерывистый означает, что после передачи одного измерительного сигнала и последующего осуществления измерения прибор переключается в режим готовности, в котором энергия почти не потребляется. На фазе готовности заполняется энергоаккумулятор. Только если энергии в энергоаккумуляторе достаточно, передается следующий измерительный сигнал. Проблему при этом представляет то, что образованный блоком регулирования/управления регулирующий контур должен быть разомкнут на фазе готовности, и происходит неконтролируемый уход разностной частоты и, тем самым, коэффициента преобразования. Прежде чем произойдет следующее определение измеряемого значения, разностную частоту на фазе настройки придется настроить заново. Недостаток в том, что эта фаза настройки в нормальном случае длится немного дольше, чем собственно фаза измерения.
У цифровой дискретизирующей схемы, согласно изобретению, эта фаза настройки полностью отпадает. Поэтому либо в распоряжение может быть предоставлено большее число измеряемых значений в единицу времени, либо при скорости измерения 1/с мощность высокочастотного модуля лишь вполовину меньше, чем у известных до сих пор измерительных устройств.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию устройства, согласно изобретению, частота передачи передающего генератора твердо установлена; напротив, частоту дискретизации дискретизирующего генератора можно регулировать.
Одно предпочтительное выполнение устройства, согласно изобретению, предусматривает, что цифровая дискретизирующая схема определяет цикл измерения или фазу измерения или разность частот за счет того, что она определяет две следующие друг за другом временные точки, в которых возрастающий или убывающий фронт дискретизирующих импульсов совпадает с убывающим или возрастающим фронтом передаваемых импульсов, или, иначе говоря, когда частота передачи и частота дискретизации синфазны.
Кроме того, предложено, что цифровая дискретизирующая схема запоминает в блоке памяти момент времени, в который передающий и дискретизирующий генераторы синфазны, в качестве начального момента измерения и определения разности частот.
Согласно одной предпочтительной форме выполнения, блок памяти содержит Ό-триггер. Альтернативное выполнение предусматривает, что блок памяти содержит логический вентиль, преимущественно вентиль И, и дежурный триггер.
Для уменьшения ошибки измерения одно предпочтительное усовершенствование устройства, согласно изобретению, предусматривает, что блок регулирования/управления осуществляет для определения разности частот усреднение по нескольким циклам измерения. За счет этого улучшается точность измерения.
Особенно предпочтительным в отношении потребляемой мощности оказалось то, что блок регулирования/управления активирует цифровую дискретизирующую схему лишь незадолго до, во время и по истечении моментов времени, в которые частота передачи и частота дискретизации синфазны.
Согласно одной предпочтительной форме выполнения устройства, согласно изобретению, предусмотрено, что к цифровой дискретизирующей схеме подключены два моноимпульсных генератора, которые из передаваемых и принимаемых сигналов вырабатывают измерительные импульсы.
Один особенно интересный вариант устройства, согласно изобретению, предлагает делители частоты, которые делят частоту передачи и/или частоту дискретизации до и/или после цифровой дискретизирующей схемы. Коэффициент деления, предпочтительно, задан и определяется по 2П, где η = 1,2,3,...
За счет деления частоты переданного и дискретизованного сигналов до и/или после цифровой дискретизации скорость, с которой измерительные сигналы передаются в направлении содержимого, соответственно уменьшается. Одновременно время и диапазон измерения увеличиваются на коэффициент деления.
Если деление частоты происходит после цифровой дискретизации, т.е. разность частот измеряют до деления частоты, то, согласно одному предпочтительному усовершенствованию, предусмотрен блок сброса, который запускает, соответственно, следующий измерительный цикл, как только разность фаз между частотой передачи и частотой дискретизации будет равна частному от деления 360° на коэффициент деления 2η, где η = 1,2,3,...
Здесь, следовательно, например, следующий измерительный цикл запускается, когда разность фаз между частотой передачи и частотой дискретизации будет составлять 90°. Это выполнение целесообразно, в частности, в так называемых измерительных приборах ТЭК (динамических рефлектометров), которые направляют широкополосные моноимпульсы вдоль проводящего элемента в направлении содержимого. Оказалось, что высокочастотная часть ТЭК-прибора оптимально работает тогда, когда частота по
- 2 006324 вторения импульсов (РВЕ = Рике Вереббоп Егециепсу) лежит не в мегагерцевом диапазоне, а составляет несколько килогерц. В частности, благодаря этой мере улучшается отношение сигнал/шум без необходимости отказа от предпочтительных во многих отношениях кварцевых генераторов, работающих в мегагерцовом диапазоне. В частности, блок сброса возвращает фронт дискретизованного сигнала с помощью разностно-частотного сигнала настолько, что фазовый сдвиг между переданным и дискретизованным сигналами проходит лишь по определенному диапазону из 360°.
Следовательно, частота повторения импульсов при равном измерительном окне уменьшается на коэффициент деления 2П, где п= 1,2,3,...
Как уже было сказано выше, передающий и дискретизирующий генераторы выполнены в виде кварцевых генераторов.
В отношении способа, согласно изобретению, задача решается посредством следующих этапов. Вырабатывают передаваемые импульсы с частотой передачи и дискретизирующие импульсы с частотой дискретизации; передаваемые импульсы подвергают цифровой дискретизации посредством дискретизирующих импульсов; разность частот между передаваемыми и дискретизирующими импульсами регулируют с возможностью достижения заданного коэффициента преобразования.
Краткое описание чертежей
Изобретение более подробно поясняется с помощью нижеследующих чертежей, на которых представлено фиг. 1 - схематично устройство, согласно изобретению;
фиг. 2 - блок-схема схемы задержки, согласно изобретению;
фиг. 3 - первый блок памяти, используемый в дискретизирующей схеме, согласно изобретению;
фиг. 4 - различные формы сигналов:
a) переданный сигнал Тх, возникающий на входе изображенного на фиг. 3 вентиля И;
b) дискретизованный сигнал Вх, возникающий на входе изображенного на фиг. 3 вентиля И;
c) выходной сигнал Υ1, возникающий на выходе изображенного на фиг. 3 вентиля И;
б) выходной сигнал Υ2, возникающий на прямом выходе изображенного на фиг. 3 дежурного триггера;
фиг. 5 - второй блок памяти, используемый в дискретизирующей схеме, согласно изобретению;
фиг. 6 - блок-схема первого варианта схемы задержки, согласно изобретению, причем к цифровой дискретизирующей схеме подключен делитель частоты;
фиг. 7 - блок-схема второго варианта схемы задержки, согласно изобретению, причем к цифровой дискретизирующей схеме подключен делитель частоты;
фиг. 8 - блок-схема схемы задержки, согласно изобретению, причем перед цифровой дискретизацией осуществляют деление частоты.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 осуществление изобретения схематично изображено устройство 1, согласно изобретению. Устройство 1 в изображенном выполнении служит для измерения уровня Е содержимого 2, которое находится в емкости 3. Уровнемер представляет собой компактный прибор, у которого собственно сенсорная часть и электронные компоненты размещены в одном корпусе или электронные компоненты пространственно отделены от сенсорной части, здесь антенны 6. Соответствующие уровнемеры, у которых измерительные сигналы свободно излучаются через антенну 6, сбываются, кстати, заявителем, например под названием «Микропилот».
Антенна 6 в изображенном случае расположена в отверстии 4 крышки 5 емкости 3. Через антенну 6 выработанные в передающем блоке 7 измерительные сигналы излучаются в направлении поверхности содержимого 2; точно так же отраженные от поверхности содержимого 2 эхо-сигналы принимаются антенной 6 и поступают от нее в приемный блок 8. С помощью схемы 9 задержки, изображенной на последующих чертежах в разных выполнениях, измерительные сигналы или отраженные эхо- или принятые сигналы преобразуются из высокочастотного диапазона в низкочастотный. С помощью времени прохождения низкочастотных сигналов блок 10 обработки определяет уровень Е содержимого 2 в емкости 3.
В изображенном примере выполнения уровнемер соединен через двухпроводную линию 12,13 с удаленным местом 11 контроля. В качестве стандарта передачи используется, например, 4-20 мА-петля тока. Само собой, уровнемер может сообщаться с удаленным местом 11 контроля в цифровой форме также через систему шин. В качестве примеров возможных систем шин здесь следует назвать РгойЬик РА, Пе1б Еоипбабоп и ЕбюгпеГ Понятно, что связь может осуществляться и беспроводным путем.
Помимо изображенного на фиг. 1 уровнемера, свободно излучающего измерительные сигналы через антенну 6, известны также уровнемеры, у которых измерительные и эхо-сигналы направляются вдоль проводящего элемента в направлении содержимого 2. Соответствующие приборы предлагаются и распространяются заявителем под названием «Левелфлекс».
На фиг. 2 изображена блок-схема схемы 9 задержки, согласно изобретению. Передающий генератор 14 вырабатывает измерительные сигналы с частотой 12 передачи. Дискретизирующий генератор 15 вырабатывает дискретизованные сигналы с частотой 11 дискретизации. В то время как в изображенном случае частота 12 передачи постоянна, частоту 11 дискретизации можно настраивать.
- 3 006324
Цифровая дискретизирующая схема 17 дискретизирует частоту Г2 передачи с частотой Г| дискретизации, т.е. работает, как фазовый детектор. У переданных/принятых сигналов периодически отбирают значения отсчета, в результате чего возникает растянутое по времени отображение эхо-кривой, если гарантировано, что разность Г2-Г| частот между переданным и дискретизованным сигналами постоянна. Корректную настройку разности Г2-Г| частот обеспечивает блок 16 регулирования/управления.
За счет цифровой дискретизации продолжительность периода частоты Г2 передачи отображается непосредственно растянутой по времени. В принципе, достаточно также детектировать совпадение фронтов переданных и дискретизованных сигналов. Далее цифровая дискретизирующая схема 17, согласно изобретению, может работать в импульсном режиме без необходимости регулирования заново ее отдельных компонентов перед запуском собственно фазы измерения, как это еще необходимо у известных до сих пор аналогов. Следовательно, большое преимущество цифровой схемы 17 задержки следует усматривать в том, что она может быть без проблем использована в двухпроводных приборах, у которых, как известно, в распоряжение может быть предоставлена лишь ограниченная мощность.
Оба моноимпульсных генератора 18, 19 служат для управления высокочастотной частью, которая используется, например, в распространяемом заявителем «Микропилоте». Они вырабатывают из переданных и дискретизованных сигналов игольчатые импульсы продолжительностью несколько наносекунд.
На фиг. 3 изображена блок-схема первого блока 20 памяти, который может быть использован в дискретизирующей схеме 17, согласно изобретению. На первом входе вентиля И 21 переданные сигналы Тх с частотой Г2 передачи передающего генератора 14 имеют изображенную на фиг. 4а характеристику. Продолжительность периода составляет, например, 230 наносекунд. Имеющиеся на втором входе вентиля И 21 дискретизованные сигналы Их дискретизирующего генератора 15 с частотой β дискретизации импульсные, причем ширина импульсов составляет несколько наносекунд, например 1 0. Соответствующая характеристика дискретизованных сигналов изображена на фиг. 4Ь. Вентиль И 21 создает высокий уровень до тех пор, пока высокие уровни переданного Тх и дискретизованного Их сигналов сдвигаются друг над другом. Эта характеристика сигналов изображена на фиг. 4с. Пока убывающий фронт дискретизованного сигнала Их синфазен с возрастающим фронтом переданного сигнала Тх или, говоря общими словами, только пока на вентиле И одновременно имеются высокие уровни дискретизованного и переданного сигналов, вентиль И 21 выдает сигнал высокого уровня. Эта информация о синфазном положении переданного Тх и дискретизованного Их сигналов запоминается с помощью дежурного триггера 22. Дежурный триггер 22 выдает, таким образом, высокий уровень, который служит запускающим сигналом и указывает начало новой фазы измерения. В пределах этой фазы измерения осуществляется сброс дежурного триггера 22, например посредством схемы 1 6 регулирования/управления, которая может состоять из микроконтроллера. Вслед за сбросом снова может быть указан следующий момент времени, в который один фронт дискретизованного сигнала Их синфазен с одним фронтом переданного сигнала Тх. Продолжительность периода возникающего на прямом выходе дежурного триггера 22 сигнала Υ2 (фиг. 46) является растянутым по времени периодом переданного сигнала Тх, причем коэффициент преобразования равен частному от деления продолжительности периода выходного сигнала Υ2 на продолжительность периода переданного сигнала Тх. В изображенном случае коэффициент преобразования составляет поэтому 46 мс/230 нс = 200000.
На фиг. 5 изображен второй вариант блока 20 памяти, который может быть использован в связи с дискретизирующей схемой 1 7, согласно изобретению. Здесь элемент 20 памяти представляет собой так называемый Ό-тригтер 23, который обладает теми же свойствами, что и изображенная на фиг. 3 комбинация из вентиля И 21 и дежурного триггера 22. Использование Ό-триггера 23 особенно благоприятно потому, что не требуется специального сигнала сброса и здесь речь идет об экономичном элементе 20 памяти.
На фиг. 6 изображена блок-схема одного варианта схемы 9 задержки, согласно изобретению, причем после цифровой дискретизации предусмотрен соответственно делитель 24,25 частоты, прежде чем в моноимпульсных генераторах 18, 19 будет выработан собственно передаваемый и дискретизирующий импульсы соответственно. Коэффициент деления составляет предпочтительно 2П, где η = 1,2,3,...
За счет этого деления частоты частота повторения импульсов (РКБ) уменьшается на соответствующий коэффициент деления. Одновременно диапазон измерения увеличивается на этот коэффициент деления или, иначе говоря, свип-время, т. е. время, которое проходит, пока диапазон измерения не будет последовательно дискретизирован, увеличивается на коэффициент деления. Понятно, что разностная частота может быть определена также после деления посредством делителей 27, 28 частоты. Соответствующая схема изображена на фиг. 8.
На фиг. 7 изображена блок-схема другого варианта схемы задержки, согласно изобретению, причем после цифровой дискретизирующей схемы 1 7 также включен, соответственно, делитель 24, 25 частоты. Эта схема, как уже сказано, весьма предпочтительна в уровнемерах, определяющих уровень посредством направленных вдоль проводящего элемента измерительных сигналов (ТЭИ-приборы). Здесь благоприятно, если частота повторения импульсов составляет не порядка мегагерц, несколько сотен килогерц. Для того, чтобы можно было использовать работающую, предпочтительно, с кварцевыми генераторами 14,
- 4 006324 схему 9 задержки, с помощью разностно-частотного сигнала фронт дискретизованного сигнала возвращают на делителе 25 напряжения. Возврат осуществляется посредством схемы 26 сброса. Фазовый сдвиг между переданным и дискретизованным сигналами измеряют, следовательно, не в течение одного периода, т.е. 360°, а он уменьшается на коэффициент деления и составляет, например, всего 45°. Таким образом, свип-время и диапазон измерения остаются неизменными. Лишь частота повторения импульсов уменьшается, как это желательно, на соответствующий коэффициент деления. У изображенной на фиг. 8 схемы разностную частоту измеряют, кстати, посредством цифровой дискретизирующей схемы 17 после деления частоты.

Claims (12)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ определения и/или контроля расстояния до объекта, в котором вырабатывают высокочастотные сигналы, которые передают в виде импульсов с частотой (12) в направлении объекта, от поверхности которого высокочастотные сигналы отражаются и принимают отраженные сигналы, при этом высокочастотные сигналы и отраженные сигналы преобразуют в низкочастотные сигналы, при этом расстояние до объекта определяют по времени прохождения сигналов, причем вырабатывают дискретизирующие импульсы с частотой (11) дискретизации, при этом разность (Т2-£1) частот между передаваемыми и дискретизирующими импульсами регулируют для достижения требуемого коэффициента преобразования, отличающийся тем, что передаваемые импульсы подвергают цифровой дискретизации посредством дискретизирующих импульсов, при этом цикл измерения или разность частот определяют, исходя из двух следующих друг за другом временных точек, в которых возрастающий или убывающий фронт дискретизирующих импульсов совпадает с убывающим или возрастающим фронтом передаваемых импульсов.
  2. 2. Устройство для определения уровня содержимого в емкости, содержащее блок, передающий высокочастотные сигналы с заданной частотой повторения импульсов в направлении поверхности содержимого для формирования высокочастотных сигналов отражения от поверхности содержимого, блок (8), принимающий отраженные сигналы, схему (9) задержки, которая в соответствии с заданным коэффициентом преобразования преобразует высокочастотные сигналы и отраженные сигналы в низкочастотные сигналы, и блок обработки, с помощью которого по времени прохождения сигналов определяют уровень содержимого в емкости, при этом схема (9) задержки включает в себя передающий генератор (1 4), вырабатывающий импульсы с частотой (12) передачи; дискретизирующий генератор (15), вырабатывающий импульсы с частотой (11) дискретизации, причем частота (11) дискретизации меньше частоты (12) передачи, при этом схема (9) задержи имеет блок (16) регулирования и управления, который устанавливает разность (12-11) частот между передающим (14) и дискретизирующим (15) генераторами с возможностью достижения требуемого коэффициента преобразования, отличающееся тем, что схема (9) задержки включает в себя также цифровую дискретизирующую схему (17), выполненную в виде фазового детектора с возможностью дискретизации передаваемых импульсов дискретизирующими импульсами, при этом цифровая дискретизирующая схема (17) выполнена с возможностью определять цикл измерения или разность частот за счет того, что она определяет две следующие друг за другом временные точки, в которых возрастающий или убывающий фронт дискретизирующих импульсов совпадает с убывающим или возрастающим фронтом передаваемых импульсов.
  3. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что передающий генератор (1 4) имеет постоянную частоту (12) передачи, при этом дискретизирующий генератор (15) выполнен с возможностью регулирования частоты (11) дискретизации.
  4. 4. Устройство по любому из пп.2 или 3, отличающееся тем, что цифровая дискретизирующая схема (17) выполнена с возможностью запоминать в блоке (20) памяти момент времени, в который передающий (14) и дискретизирующий (15) генераторы синфазны, в качестве начального момента измерения и определения разности (12-11) частот.
  5. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что блок (20) памяти содержит Ό-триггер (23).
  6. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что блок (20) памяти содержит логический вентиль, преимущественно вентиль И (21 ), и дежурный триггер (22).
  7. 7. Устройство по пп.2, 3 или 5, отличающееся тем, что блок (16) регулирования/управления выполнен с возможностью осуществлять для определения разности (12-11) частот усреднение по нескольким циклам измерения.
  8. 8. Устройство по любому из пп.2-7, отличающееся тем, что блок (16) регулирования/управления выполнен с возможностью активировать цифровую дискретизирующую схему (1 7) лишь незадолго до, в течение и по истечении моментов времени, в которые частота (12) передачи и частота (11) дискретизации синфазны.
  9. 9. Устройство по любому из пп.2-8, отличающееся тем, что к цифровой дискретизирующей схеме (17) подключены два моноимпульсных генератора (18,19), которые выполнены с возможностью из передаваемых и принимаемых сигналов вырабатывать измерительные импульсы.
    - 5 006324
  10. 10. Устройство по любому из пп.2-9, отличающееся тем, что содержит делители (24, 25; 26, 27) частоты, которые выполнены с возможностью делить частоту (Г2) передачи и/или частоту (Г|) дискретизации до и/или после цифровой дискретизирующей схемы (17) на заданный коэффициент деления 2П, где η = 1,2,3,....
  11. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что содержит блок (26) сброса, который выполнен с возможностью запускать следующий измерительный цикл, как только разность фаз между частотой (Г2) передачи и частотой (Г1) дискретизации будет равна частному от деления 360° на коэффициент деления 2η, где η = 1,2,3,....
  12. 12. Устройство по п.2, отличающееся тем, что передающий (14) и дискретизирующий (15) генераторы выполнены в виде кварцевых генераторов.
EA200300879A 2001-02-14 2001-12-14 Способ определения и/или контроля расстояния до объекта, а также устройство для его осуществления EA006324B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10106681A DE10106681A1 (de) 2001-02-14 2001-02-14 Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter
PCT/EP2001/014788 WO2002067011A1 (de) 2001-02-14 2001-12-14 Vorrichtung zur bestimmung des füllstands eines füllguts in einem behälter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200300879A1 EA200300879A1 (ru) 2004-02-26
EA006324B1 true EA006324B1 (ru) 2005-12-29

Family

ID=7673909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200300879A EA006324B1 (ru) 2001-02-14 2001-12-14 Способ определения и/или контроля расстояния до объекта, а также устройство для его осуществления

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1360523B1 (ru)
JP (1) JP3914158B2 (ru)
CN (1) CN100370277C (ru)
AT (1) ATE377768T1 (ru)
DE (2) DE10106681A1 (ru)
EA (1) EA006324B1 (ru)
WO (1) WO2002067011A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582894C2 (ru) * 2011-09-27 2016-04-27 Роузмаунт Танк Радар Аб Радарное измерение уровня с определением перемещения поверхности

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0302771D0 (sv) * 2003-10-20 2003-10-20 Saab Marine Electronics Separation frequency detection in a radar level gauge
EP1562051B1 (en) 2004-02-04 2012-08-29 VEGA Grieshaber KG Method for determining a level of material with a two-wire radar sensor
JP4857575B2 (ja) * 2005-03-17 2012-01-18 パナソニック電工株式会社 パルスレーダ装置
DE102005022558A1 (de) 2005-05-17 2006-11-23 Vega Grieshaber Kg Taktsteuervorrichtung eines Mikrowellenpulsradars
US7412337B2 (en) 2005-10-13 2008-08-12 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for determining fill level on the basis of travel time of a high-frequency measuring signal
DE102005049500B4 (de) * 2005-10-13 2018-06-07 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur Bestimmung des Füllstands anhand der Laufzeit eines hochfrequenten Messsignals
DE102012106149A1 (de) * 2012-07-09 2014-01-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur laserbasierten Bestimmung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter
US9593976B2 (en) 2014-05-19 2017-03-14 Rosemount Tank Radar Ab Pulsed level gauge system and method
CN111896078B (zh) * 2020-07-09 2022-05-13 合肥联睿微电子科技有限公司 一种基于蓝牙通讯的校表方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3107444C2 (de) * 1981-02-27 1984-01-12 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Hochauflösendes kohärentes Pulsradar
US5075863A (en) * 1988-02-09 1991-12-24 Nkk Corporation Distance measuring method and apparatus therefor
DE4207627C2 (de) * 1992-03-06 1993-12-09 Schmidt Metalltech Hochauflösendes Pulsradar mit pseudo-statistischer Modulation
DE4331353C2 (de) * 1993-09-15 1995-08-31 Endress Hauser Gmbh Co Radar-Abstandsmeßgerät
EP0955527B1 (de) * 1998-05-05 2007-06-27 Endress + Hauser GmbH + Co. KG Mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmessgerät
DE29815069U1 (de) * 1998-08-25 1998-12-24 Vega Grieshaber Kg, 77709 Wolfach Sampling-Schaltung zur Abtastung von Hochfrequenzsignalpulsen für die Verwendung in TDR-Füllstandssensoren
DE19935646A1 (de) * 1999-07-29 2001-02-01 Endress Hauser Gmbh Co Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582894C2 (ru) * 2011-09-27 2016-04-27 Роузмаунт Танк Радар Аб Радарное измерение уровня с определением перемещения поверхности

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004534937A (ja) 2004-11-18
ATE377768T1 (de) 2007-11-15
CN100370277C (zh) 2008-02-20
WO2002067011A1 (de) 2002-08-29
DE10106681A1 (de) 2003-01-02
DE50113241D1 (de) 2007-12-20
EP1360523B1 (de) 2007-11-07
JP3914158B2 (ja) 2007-05-16
CN1503913A (zh) 2004-06-09
EA200300879A1 (ru) 2004-02-26
EP1360523A1 (de) 2003-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3217749B2 (ja) パルス伝搬時間法による電磁波を用いた距離測定方法および距離測定装置
US6087978A (en) Level measuring device operating with microwave
EP1562051B1 (en) Method for determining a level of material with a two-wire radar sensor
US6679115B2 (en) Apparatus for determining the filling level of a product in a container
US4245221A (en) FM-CW Radar ranging system with automatic calibration
US6535161B1 (en) Loop powered radar rangefinder
US6072427A (en) Precision radar timebase using harmonically related offset oscillators
CN203249671U (zh) 物位计系统
EP1770409B1 (en) Time-of-flight-ranging system and method for calibrating such a system
US8223066B2 (en) Pulsed radar level gauge system and method with reduced start-up time
US6373428B1 (en) Self locking dual frequency clock system
US6295874B1 (en) Apparatus for determining a physical process variable of a medium
US20070192391A1 (en) Direct digital synthesis radar timing system
US6509864B1 (en) Distance measuring device and method for calibrating a distance measuring device
EP3029434B1 (en) Radar level gauging
US9031811B2 (en) System and method for pulse-echo ranging
EA006324B1 (ru) Способ определения и/или контроля расстояния до объекта, а также устройство для его осуществления
US4905009A (en) Distance measuring device
EP2045617B1 (en) A pulse radar system
RU59262U1 (ru) Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи
US6842139B1 (en) Separation frequency detection in a radar level gauge
TWI593989B (zh) 用於校正偏差之裝置及方法
JP2008020233A (ja) 距離測定装置
SU1278719A1 (ru) Способ измерени действительной скорости движени наземных транспортных средств и устройство дл его осуществлени
WO2005038413A1 (en) Separation frequency detection in a radar level gauge

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU