KR20110005254A - 주기적으로 배열된 기준 임피던스 트랜지션을 갖는 웨이브가이딩 구조를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 탱크에 수용된 제품의 충전레벨을 결정하기 위한 레이더 레벨 게이지 시스템으로서, 주파수 범위내 전자기 신호를 발생하고 송수신하기 위한 트랜시버와, 상기 탱크에 수용된 상기 제품으로 뻗어 있도록 배열되고 상기 제품의 표면을 향해 상기 트랜시버로부터의 전송신호를 가이드하며 상기 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 포함해 전송된 상기 전자기 신호가 마주치는 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 다시 상기 트랜시버로 가이드하기 위한 웨이브가이딩 구조와, 상기 주파수 범위 내에 있는 주파수를 갖는 기준신호를 형성하기 위해 결합하게 선택된 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리와 함께 상기 웨이브가이딩 구조를 따라 실질적으로 주기적으로 제공된 복수의 기준 임피던스 트랜지션와, 상기 기준신호의 주파수와 상기 인접한 기준 임피던스 트랜지션 간의 거리를 기초로 제품의 표면 위의 탱크내 매질 속에서 상기 전자기 신호의 전파속도를 결정하고, 상기 표면 에코신호 및 상기 전파속도를 기초로 상기 충전레벨을 결정하기 위해 상기 트랜시버에 연결된 처리회로를 구비하는 레이더 레벨 게이지 시스템이 제공된다.

Description

주기적으로 배열된 기준 임피던스 트랜지션을 갖는 웨이브가이딩 구조를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템{Radar Level Gauge System Using a Waveguiding Structure with Periodically Arranged Reference Impedance Transitions}
본 발명은 탱크에 수용된 제품의 충전 수위를 결정하기 위해 프로브 또는 강관(still pipe)과 같은 웨이브가이딩 구조를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템에 관한 것이다.
레이더 레벨 게이지(RLG) 시스템은 탱크에 수용된 제품의 충전수위를 결정하는데 폭넓게 사용된다. 레이더 레벨 게이징은 일반적으로 전자기 신호가 탱크에 수용된 제품을 향해 방사되는 비접촉 측량수단 또는 전자기 신호가 프로브 또는 강관과 같은 웨이브가이딩 구조에 의해 제품을 향해 그리고 제품으로 가이드되는 종종 가이드 웨이브 레이더(Guided Wave Rader, GWR)라고 하는 접촉 측량수단에 의해 수행된다. 웨이브가이딩 구조는 일반적으로 탱크의 상단에서 바닥을 향해 수직으로 뻗어 있도록 배열되어 있다. 웨이브가이딩 구조는 또한 탱크의 외벽에 연결되고 상기 탱크내 유체와 연결되어 있는 소위 챔버라는 측정관에 배열될 수 있다.
전송된 전자기 신호는 제품 표면에 반사되고 반사 신호가 레이더 레벨 게이지 시스템에 포함된 수신기 또는 송수신기에 의해 수신된다. 송신 및 반사 신호를 기초로, 제품의 표면까지의 거리가 결정될 수 있다.
보다 상세하게, 제품의 표면까지의 거리는 일반적으로 탱크내 분위기와 탱크에 수용된 제품 간의 경계면에서 전자기 신호의 전송 및 그 반사의 수신 사이의 시간을 기초로 결정된다. 제품의 실제 충전 레벨을 결정하기 위해, 기준 위치에서 표면까지의 거리는 상술한 시간(소위 비행시간)과 전자기 신호의 전파속도를 기초로 결정된다.
현재 시장에 있는 대부분의 레이더 레벨 게이지 시스템은 펄스의 전송과 제품의 표면에서 반사의 수신 간의 시간 차를 기초로 탱크에 포함된 제품 표면까지의 거리를 결정하는 소위 펄스 레이더 레벨 게이지 시스템이거나, 전송된 주파수 변조 신호와 시간 차에 의해 야기된 표면에서의 반사 사이의 위상차를 기초로 표면까지의 거리를 결정하는 시스템이다. 후자 타입의 시스템을 일반적으로 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) 타입이라 한다.
비행시간을 기초로 충전레벨을 결정하는데 필요한 전파속도에 대한 지식은 웨이브가이딩 구조의 형태와 탱크내 환경조건과 같은 다양한 요인들에 의해 결정된다. 이런 환경조건은 예컨대 탱크내 포함된 제품 표면 위의 분위기의 조성물을 포함한다.
0.1% 이하처럼 매우 높은 정확도로 형성된 레이더 레벨 게이지 시스템에 대해, 탱크 분위기는 전파속도에 영향을 준다. 예로서, 통상의 공기에서 전파속도는 진공에서보다 약 0.03% 느린 반면, 가압된 탄화수소 가스는 높은 영향(1%)의 일예로서 10 바에서 프로판과 함께 더 큰 영향을 끼친다.
US 6 867 729 및 US 5 249 463은 탱크내 제품 표면 위의 분위기에 수증기 농도 변화를 보상하도록 설계된 다른 시스템들을 개시하고 있다.
US 6 867 729에 개시된 레벨 측정 시스템은 통상적으로 탱크에 수용된 재료의 재료 레벨을 결정하기 위해 상대적으로 낮은 이득으로 동작하고, 프로브의 예상된 감지영역 위에 상기 프로브를 따라 제공된 타겟 마커까지의 거리를 결정하기 위해 상대적으로 큰 이득으로 주기적으로 동작한다. 타겟 마커까지 결정된 거리는 상기 재료 레벨 위의 수증기 특성들에 대한 결정된 재료 레벨을 보상하는데 사용된다.
US 5 249 463에 개시된 수위를 측정하기 위한 레벨측정시스템은 최대 수위 위에 한 쌍의 이격된 기준 불연속들이 제공된 프로브를 구비한다. 측정된 거리와 기준 불연속들 간의 알고 있는 거리 사이의 차는 수위 위의 수증기 유전상수 변화에 무관한 수위의 측정을 제공하기 위해 사용된다. 탱크 분위기에서 전파속도의 결정을 가능하게 하지만, US 6 867 729 및 US 5 249 463에 개시된 반사체와 같은 기준 반사체는 레이더 레벨 게이지 시스템의 측정 정확도에 대한 영향으로 부근에 약간 동요를 일으킨다. 일반적으로, 조준 에코는 너무 강해 충전 레벨 측정을 방해하거나 너무 약해 표면 에코에 의해 방해받는다.
종래 기술의 상술한 결점 및 다른 결점들을 고려해, 본 발명의 일반적인 목적인 향상된 레이더 레벨 게이지 시스템 및 방법과, 특히 더 높은 정확도의 충전 레벨결정을 할 수 있는 레벨 게이지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 이들 및 다른 목적들은 탱크내 수용된 제품의 충전레벨을 결정하기 위해 주파수 범위내 전자기 신호를 발생하고 송수신하기 위한 트랜시버와, 상기 탱크에 수용된 상기 제품으로 뻗어 있도록 배열되고 상기 제품의 표면을 향해 상기 트랜시버로부터의 전송신호를 가이드하며 상기 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 포함해 전송된 상기 전자기 신호가 마주치는 임피던스 트랜지션(impedance transition)에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 다시 상기 트랜시버로 가이드하기 위한 웨이브가이딩 구조와, 기준신호의 주파수와 인접한 기준 임피던스 트랜지션 간의 거리를 기초로 제품의 표면 위의 탱크내 매질 속에서 상기 전자기 신호의 전파속도를 결정하고, 상기 표면 에코신호 및 상기 전파속도를 기초로 상기 충전레벨을 결정하기 위해 상기 트랜시버에 연결된 처리회로를 구비하는 레이더 레벨 게이지 시스템을 통해 달성된다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면, 상기 언급 및 목적은 탱크에 포함된 재료를 향해 그리고 재료 속으로 주파수 범위내 전송된 전자기 신호를 가이드하고 웨이브가이딩 구조를 따라 다시 전송된 전자기 신호가 마주치는 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 가이딩하기 위해 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조로서, 상기 웨이브가이딩 구조는 각각의 상기 기준 임피던스 트랜지션에서 전송신호의 반사로 인해 발생한 신호가 상기 주파수 범위내 주파수를 갖는 기준신호를 형성하게 결합되도록 선택된 인접한 기준 임피던스 트랜지션 간의 거리를 이용해 상기 웨이브가이딩 구조를 따라 실질적으로 주기적으로 제공된 복수의 기준 임피던스 트랜지션을 구비하고, 이로써 상기 기준신호의 상기 주파수와 인접한 기준 임피던스 트랜지션 간의 거리를 기초로 탱크내 매질에서 상기 전송된 전자기 신호의 전파속도의 결정을 가능하게 하는 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조를 통해 달성된다.
탱크는 제품을 수용할 수 있는 컨테이너 또는 용기일 수 있고, 금속이거나 부분적으로 또는 완전히 비금속의 개방형, 반개방형 또는 폐쇄형일 수 있다.
"트랜시버"는 전자기 신호를 송수신할 수 있는 하나의 기능적 유닛이거나 별도의 송신기 및 수신기를 구비하는 시스템일 수 있다.
웨이브가이딩 구조는 트랜시버에 의해 전송된 전자기 신호를 가이드하기 위한 임의의 적절한 구조일 수 있다. 적절한 웨이브가이딩 구조의 예는 싱글라인 프로브, 트윈라인 프로브, 동축 프로브, 이른바 강관(still pipe) 등을 포함한다. 웨이브가이딩 구조는 스테인레스강과 같은 금속, PTFE와 같은 플라스틱, 또는 그 조합으로 제조될 수 있다.
본 발명은 각각 매우 약한 에코신호가 되나 협소한 주파수 범위에서만 함께 강한 반사신호가 되는 복수의 실질적으로 주기적으로 배열된 기준 임피던스 트랜지션들을 갖는 웨이브가이딩 구조를 제공함으로써 특히 레이더 레벨 게이지 시스템에 의해 실행된 충전레벨 결정의 정확도에 대해 전혀 영향없이 피측정 제품 위로 상기 탱크내 매질속 전파속도에 대한 양호한 결정이 달성될 수 있는 구현을 기초로 하며, 이 주파수 범위는 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리에 의해 결정된다.
여기서, 제품의 표면 위의 매질 속, 예컨대, 탱크 분위기에서 전자기 신호의 전파속도를 나타내는 강하며 용이하게 결정되는 기준신호는 표면 에코신호를 교란하는 위험에 치닫지 않고도 달성될 수 있다. 따라서, 쉽게 결정되기에는 너무 약한 기준 에코신호와 충전레벨 결정을 교란시키는 너무 강한 신호 간에 종래 기술의 시스템의 상쇄가 이루어져야 할 필요가 없다.
이 효과를 달성하기 위해, 복수의 약한 에코신호들이 주어진 주파수에 대한 강한 에코신호를 형성하도록 결합될 수 있고, 반사구조는 하기의 관계식에 따라 주파수 범위내 소정 주파수에 대한 많은 반파장들에 해당하는 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리와 함께 배열될 수 있다:
Figure pct00001
여기서, d는 인접한 반사구조 간의 거리이고, λ는 기준신호의 주파수에 해당하는 전자기 신호가 전파하는 매질 속의 파장이다.
이와 관련해서, 여기에 제공된 기준 임피던스 트랜지션을 갖는 웨이브가이딩 구조는 일반적인 마이크로웨이브 문헌으로부터 잘 알려져 있는 "주기적 구조" 또는 "전자기 밴드갭 구조"의 타입으로 볼 수 있다.
일반적으로, 전자기 밴드갭(EBG) 구조는 임의의 타입일 수 있으나 주기적으로 더 두꺼운 부분들을 갖는 싱글 와이어 라인과 같은 길이(주기적 길이, 이 경우 인접한 기준 임피던스 트랜지션간의 거리)를 따라 기계적 주기성을 갖는 트랜지션 라인(transition line)이다. 이런 일반적인 EBG 구조들은 예컨대 로버트 콜린스(Robert Collins)의 교과서 "Foundations for microwave engineering(IEEE Press 2001)"에 언급되어 있다. 물리적 주기성이 주파수의 함수로서 전자기파의 트랜지션의 주기적 행동으로 옮겨지는 것은 주기적 구조(또는 EBG 구조)로서 건조(建造)된 트랜지션 라인이 대표적이다. 기계적 주기 길이가 사용된 주파수에 해당하는 파장에 비해 짧은 경우의 낮은 주파수에서, 트랜지션 라인은 (평균 두께 등을 갖는) 연속선으로 행동하나, 주기가 파장 두께에 상응하거나 더 큰 경우의 주파수에서, 트랜지션 라인은 인터리빙 통과대역(pass band) 및 저지대역(stop band)과 같이 매우 특정한 행동을 갖는다. 주기적 구조의 특정한 세부내용에 무관하게, 여하튼 통과대역과 저지대역내 주파수들에 대한 투과/반사 특성들 간에 극적인 차이가 있게 된다. 이 차이는 라인상에 그리고 라인 주위의 상태에 대한 정보(특히 전파속도)를 얻기 위한 본 발명의 다양한 태양들에 사용된다. 본 발명을 구현하는데 적합한 주기적 구조를 위해, 주기적이며 동일한 기준 임피던스 트랜지션을 갖는 트랜지션 라인/웨이브가이딩 구조가 바람직하며 이런 기준 임피던스 트랜지션의 싱글로부터의 반사는 일반적으로, 전반사가 매우 큰 반면에, 매우 작거나 심지어 검출할 수 없고, 특정 주파수 대역에서만 발생한다. 웨이브가이딩 구조가 스테인레스강과 같은 효율이 낮은 도체로 제조되는 경우 특별히 임의의 웨이브가이딩 구조에 대해 나타나는 라인을 따른 전기적 손실로 인해, 저지대역은 완벽한 저지대역이 아니라 오히려 매우 협소한 주파수 대역에 걸쳐 강한 반사와 같은 특이한 행동을 갖는 주파수 대역이다.
충전레벨 결정은 기준 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호에 의해 혼란되지 않는 것을 보장하기 위해, 각 기준 임피던스 트랜지션은 전송신호 전력에 대해 -20dB 이하인 전력을 갖는 에코신호를 반사하도록 구성될 수 있다. 전송신호 전력에 대해 -30에서 -50dB 정도의 낮은 반사를 제공하도록 각각의 기준 임피던스 트랜지션을 구성함으로써 심지어 더 많은 이점적인 결과들이 이루어진다.
이에 의해, 단지 소량의 송신전력만이 각각의 기준 임피던스 트랜지션에 의해 반사되고, 더욱이, 표면 에코신호를 결정하는데 통상적으로 사용되는 주파수 범위를 벗어나게 선택될 수 있는 전력 손실이 작은 주파수 범위에 제한되기 때문에 레이더 레벨 게이지 시스템의 범위는 심지어 긴 웨이브가이딩 구조(깊은 탱크)에도 만족스러운 레벨로 유지될 수 있다. 전력 손실이 발생하는 주파수 범위는 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리를 선택함으로써 선택될 수 있다.
몇몇 타입의 웨이브가이딩 구조, 특히 스테인레스강과 같이 효율이 낮은 전기 도체로 제조된 프로브들에 대해, 웨이브가이딩 구조를 따른 "수직" 가이딩으로 인한 전력손실로 인해 유용한 결과를 산출하기 위한 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리가 제한된다. 예컨대, 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리는 1미터 미만일 수 있고, 이로써 특징적인 기준신호를 얻을 수 있다.
상기 기준신호가 전파속도의 결정 정확도를 판단하고 높이는 것을 더 쉽게 하기 위해, 기준신호가 상대적으로 협소한 피크 또는 펄스를 나타내면 이점적이다. 이는 복수의 기준 임피던스 트랜지션들에 대해 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 간격의 표준편차가 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리의 평균의 1퍼센트 미만인 식으로 기준 임피던스 트랜지션을 배열함으로써 적어도 부분적으로 달성될 수 있다.
원칙적으로, 웨이브가이딩 구조를 따라 제공된 기준 임피던스 트랜지션들의 개수를 늘리는 것은 기준신호의 품질을 향상시키고 이에 따라 전파속도의 결정 품질을 향상시킨다. 이를 위해, 웨이브 가이딩 구조를 따른 적어도 10개의 기준 임피던스 트랜지션들의 제공은 적어도 만족스러운 정확도로 전파속도의 결정을 가능하게 할 것이 예상된다. 또한 기준 임피던스 트랜지션의 개수가 전파속도의 결정을 더 향상시킬 것으로 예상된다.
일실시예에 따르면, 웨이브가이딩 구조는 싱글라인 프로브일 수 있다. 각각의 기준 임피던스 트랜지션은 싱글라인 프로브에 부착된 반사구조에 의해 형성될 수 있다. 이런 반사구조는 예컨대 프로브에 부착된 도전적이거나 유전체 원통형 쉘들로 형성될 수 있다. 대안으로, 기준 임피던스 트랜지션은 프로브에 적절한 후미부를 형성함으로써 구현될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 웨이브가이딩 구조는 내부 도체 및 외부 도체를 갖는 동축 웨이브가이드일 수 있다. 이 경우, 각각의 반사구조는 상기 내부 및 외부 도체들을 멀리 이격하도록 배열된 이격 구조로 이점적으로 형성될 수 있다.
이런 이격 구조는 플라스틱 재료 또는 세라믹과 같은 유전체로 이점적으로 제조될 수 있다. 다양한 이런 적절한 구조들은 동축 웨이브가이드의 내부 및 외부 도체들을 멀리 이격시키는데 현재 사용된다.
또 다른 실시예에 따르면, 웨이브가이딩 구조는 한 쌍의 도체들을 구비한 트윈라인 프로브일 수 있다. 이 경우, 각각의 기준 임피던스 트랜지션은 도체를 멀리 이격시키기 위한 스페이서 요소에 의해 이점적으로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 웨이브가이딩 구조는 강관(still pipe)일 수 있고, 각각의 기준 임피던스 트랜지션은 강관의 벽에 있는 적어도 하나의 후미부에 의해 형성될 수 있다. 이런 후미부는 예컨대 블라인드 홀(blind hole) 또는 관통공(through-going hole)일 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레이더 레벨 게이지 시스템에 포함된 트랜시버가 주파수 범위를 가로질러 시간에 걸쳐 변하는 주파수로 실질적인 연속 신호를 전송하도록 형성될 수 있다. 이런 레이더 레벨 게이지 시스템을 일반적으로 FMCW 시스템이라 한다. 주파수는 애플리케이션에 따라 연속적으로 또는 계단식으로 변할 수 있는 것에 유의해야 한다.
이런 시스템에서, 기준 임피던스 트랜지션은 기준신호가 주파수 범위의 끝 지점에 가까운 주파수를 갖는 식으로 이점적으로 배열될 수 있다. 예컨대, 기준신호는 중앙범위 밖에, 즉, 주파수 범위의 80%에 해당하는 곳에 있을 수 있다. 이에 의해, 기준신호를 식별하는 능력이 향상될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레이더 레벨 게이지 시스템에 포함된 트랜시버는 전자기 펄스를 전송하도록 형성될 수 있다. 펄스는 소위 DC 펄스 또는 주파수 범위내에 있는 반송파상에 변조될 수 있다.
충전 레벨이 펄스 레이더 레벨 게이지 시스템에 결정되면, 반사된 에코신호는 일반적으로 시간영역에서 평가된다. 그러나, 주파수 영역에서 평가를 추가함으로써, 기준신호의 주파수와 이에 따른 전파속도가 결정될 수 있다. 매우 약한 주기적 에코를 포함한 시간영역신호로부터, 퓨리에 변환 또는 유사한 변환은 기준신호의 주파수에 대한 주파수 영역내 강한 스파이크들(기준 임피던스 트랜지션들로부터 에코신호들의 합)을 나타낸다.
본 발명의 제 3 태양에 따르면, 상술한 목적과 다른 목적들은 주파수 범위내 전자기 신호를 발생하고 송수신하는 단계와, 상기 탱크에 수용된 상기 제품을 향해 그리고 상기 제품으로 뻗어 있는 웨이브가이딩 구조를 따라 전송된 전자기 신호를 전파하는 단계와, 기준신호와 상기 제품의 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 포함한 상기 전송된 전자기 신호가 마주치는 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 수신하는 단계와, 상기 기준신호의 상기 주파수와 인접한 기준 임피던스 트랜지션 간의 거리를 기초로 제품의 표면 위의 탱크내 매질 속에서 상기 전자기 신호의 전파속도를 결정하는 단계와, 상기 표면 에코신호 및 상기 전파속도를 기초로 상기 충전레벨을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 웨이브가이딩 구조는 상기 각각의 기준 임피던스 트랜지션에서 전송된 전자기 신호의 반사로 인해 발생한 신호가 상기 주파수 범위 내에 있는 주파수를 갖는 기준신호를 형성하게 결합하도록 선택된 인접한 기준 임피던스 트랜지션 간의 거리를 이용해 상기 웨이브가이딩 구조를 따라 실질적으로 주기적으로 제공된 복수의 기준 임피던스 트랜지션을 포함하는 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법을 통해 달성된다.
이점적으로, 상기 전자기 신호를 발생하고 송수신하는 단계는 상기 전자기 신호를 주파수 변조하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 예컨대 FMCW 시스템과 같은 소위 주파수변조 레이더 레벨 게이지(RLG) 시스템 및 펄스가 반송파상에 변조되는 소위 펄스 레이더 레벨 게이지 시스템의 경우이다.
주파수 변조 레벨 게이지(RLG) 시스템 경우에서, 상기 전자기 신호를 주파수 변조하는 방법은 이점적으로 제 1 주파수 스윕시, 제 1 스윕 속도로, 상기 기준신호의 주파수를 제외하고 제 1 주파수 범위에 걸쳐 상기 전자기 신호의 주파수를 스위핑하는 단계와, 제 2 주파수 스윕시, 상기 제 2 스윕 속도보다 낮은 제 2 스윕 속도로, 상기기준신호의 주파수를 포함한 제 2 주파수 범위에 걸쳐 상기 전자기 신호의 주파수를 스위핑하는 단계를 포함한다.
기준신호의 정확한 주파수는 일반적으로 알려져 있지 않으나, 기준신호의 주파수를 포함한 협소한 주파수 범위는 일반적으로 인접한 기준 임피던스 트랜지션들간의 알려진 거리와 탱크내 제품 위의 매질의 전기적 특성들을 기초로 결정될 수 있다.
이 협소한 주파수 범위인 제 2 주파수 범위는 기준신호의 주파수 및 이에 의한 또한 전파속도의 정확한 결정을 할 수 있도록 낮은 스윕 속도로 스윕될 수 있다.
예컨대, 제 2 스윕속도는 제 1 스윕속도의 50% 미만일 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 주파수 범위는 이점적으로 제 1 주파수 범위의 50% 미만, 또는 심지어 10% 미만과 같이 제 1 주파수 범위보다 더 작을 수 있다.
이와 관련해, 제 1 주파수 범위는 일반적으로 송신(및 수신) 신호의 중심 주파수의 약 10%일 수 있다는 것이 언급되어야 한다.
더욱이, 주파수 변조 RLG 시스템에 대한 방법은 상기 에코신호와 상기 전송된 전자기 신호를 나타내는 신호를 결합함으로써 중간 주파수 신호를 결정하는 단계와, 상기 기준신호의 상기 주파수를 결정하기 위해 상기 제 2 주파수 스윕에 해당하는 중간 주파수 신호를 분석하는 단계와, 상기 충전레벨을 나타내는 주파수 이동을 결정하기 위해 상기 제 1 주파수 스윕에 해당하는 중간 주파수 신호를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이점적으로, 또한, 제 2 주파수 스윕에 해당하는 상기 중간 주파수 신호는 시간 영역에서 분석될 수 있고, 제 1 주파수 스윕에 해당하는 상기 중간 주파수 신호는 주파수 영역에서 분석될 수 있다. 상기 중간 주파수 신호를 때때로 비트 신호라고 한다.
본 발명의 태양에 따른 방법들에 대한 다른 특징들과 효과들은 본 발명의 제 1 및 제 2 태양에 대해 상술한 특징 및 효과들과 대부분 유사하다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 이들 및 다른 태양들은 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면을 참조로 더 상세히 설명된다.
도 1a는 일예의 탱크에 설치된 본 발명의 실시예에 따른 레이더 레벨 게이지 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1b는 도 1a의 레이더 레벨 게이지 시스템에 포함된 측정 전자장치의 개략도이다.
도 1c는 도 1a의 레이더 레벨 게이지 시스템에 포함된 프로브의 일부분의 개략 횡단면도이다.
도 2a는 도 1a의 레이더 레벨 게이지의 실시예에서 트랜시버에 의해 전송된 일예의 주파수 변조신호를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2b는 도 2a의 신호와 전송된 신호의 반사로 인해 발생한 수신 신호를 혼합함으로써 발생한 예시적인 중간 신호를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3d는 반사구조를 갖는 다른 예시적인 웨이브가이딩 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 실시예를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
본 상세한 설명에서, 본 발명에 따른 레이더 레벨 게이지 시스템의 다양한 실시예들은 주로 신호라인 프로브를 이용한 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 타입의 가이드 웨이브 레이더(GWR) 레벨 게이지 시스템을 참조로 논의된다. 트윈라인 프로브, 동축 프로브, 강관 등과 같이 다양한 다른 종류의 웨이브가이딩 구조를 포함한 레이더 레벨 게이지 시스템에 똑같이 적용될 수 있는 본 발명의 범위를 국한하지 않는 것에 유의해야 한다. 더욱이, 본 발명은 FMCW 타입의 레이더 레벨 게이지 시스템에 국한되지 않고, 수신된 에코 펄스들은 기준신호의 주파수와 수용된 제품 표면 위로 상기 탱크내 매질 속 전파속도를 결정하기 위해 분석될 수 있는 펄스 레이더 레벨 게이지 시스템에도 동일하게 잘 구현될 수 있다.
도 1a는 측정전자유닛(2)과 프로브(3)를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 레이더 레벨 게이지 시스템(1)을 개략적으로 도시한 것이다. 레벨 게이지 시스템(1)은 피측정 제품(6)이 부분적으로 충전되는 탱크(5)에 제공된다. 제품(6)의 표면(7)을 향해 프로브(3)에 의해 측정되는 전송신호(ST)와 상기 표면으로부터 다시 이동하는 반사신호(SR)를 분석함으로써, 측정전자유닛(2)은 탱크 천장과 같은 기준위치와 제품(6)의 표면(7) 간의 거리를 결정할 수 있어, 충진 레벨이 추정될 수 있다. 유의해야 할 것은 단일 제품(6)을 수용한 탱크(5)가 본 명세서에 논의되고 있으나, 프로브를 따라 임의 재료의 경계면까지의 거리가 동일한 방식으로 결정될 수 있다.
도 1b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전자유닛(2)은 전자기 신호를 송수신하기 위한 트랜시버(10)와, 탱크내 제품(6)의 충진 레벨을 결정하기 위해, 트랜시버의 제어 및 상기 트랜시버에 의해 수신된 신호의 처리를 위해 트랜시버(10)에 연결된 처리유닛(11)을 구비한다. 더욱이, 상기 처리유닛(11)은 인터페이스(12)를 통해 아날로그 및/또는 디지털 통신을 위해 외부 통신라인(13)에 연결될 수 있다. 게다가, 도 1b에 도시하지 않았으나, 레이더 레벨 게이지 시스템(1)은 일반적으로 외부 전원에 연결될 수 있거나, 외부 통신라인(13)을 통해 전력공급 받을 수 있다. 대안으로, 레이더 레벨 게이지 시스템(1)은 무선으로 통신하도록 구성될 수 있다.
도 1c에서, 잠수부(20)와 미잠수부(21)를 구비한 프로브(3)의 한 부분이 도시되어 있다. 도 1c에 나타난 바와 같이, 반사구조(25a 및 25b)(도면을 간략히 하기 위해 단지 2개의 반사구조들만이 참조부호로 표시되어 있음)의 형태로 복수의 기준 임피던스 트랜지션들이 실질적으로 프로브(3)를 따라 주기적으로 제공된다. 도 1c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 각각의 반사구조(25a 및 25b)는 송신된 신호(Sj) 전력의 -30에서 -60 dB인 매우 작은 부분인 전력을 갖는 에코신호(SR)를 반사한다. 도 1c에 나타낸 바와 같이 인접한 상기 반사구조들을 매우 많이 그리고 반사구조들 간에 적절한 거리를 갖게 배열함으로써, 각각의 반사구조에 의해 반사된 에코신호(SR)는 인접한 반사구조들 간에 전기적 거리에 따라 주어진 주파수에 대해 명확히 식별가능한 에코신호(SR)에 결합된다. 주파수를 결정함으로써, 인접한 반사구조들(25a 및 25b) 간의 전기적 거리가 추정될 수 있다. 인접한 반사구조들(25a 및 25b) 간의 물리적 거리를 알면, 전파속도가 결정될 수 있다. 따라서 결정된 전파속도를 이용해, 탱크(5)에 수용된 제품(6)의 충진레벨이 고정확도로 결정될 수 있다.
실질적으로 주기적으로 제공된 기준 임피던스 트랜지션들을 갖는 웨이브가이딩 구조로 구성된 제안된 주기적 구조를 예시하기 위해, 예컨대 0.5-1GHz 주파수 범위의 표면 웨이브가이드로 사용된 6㎜ 스테인레스강 와이어(3)를 고려할 수 있다. 매 300㎜마다 하나의 금속 원통형쉘(25a 및 25b)을 와이어(3)에 부착하면 매 500MHz에 대해 특별한 주기적 구조 행동을 갖게 된다. 입력 임피던스(약 300옴)가 일치하면, 협대역 반사가 파장의 절반인 300㎜에서 매 500MHz마다 발생한다. 각각의 원통형쉘(25a 및 25b)은 벽 두께가 1㎜이면, 싱글라인 프로브(3)의 임피던스는 각 원통형쉘에서 약 1.5%씩 국소적으로 줄어든다. 5-10㎜(또는 20-30㎜까지)의 원통형쉘의 길이가 주어지면, 모든 원통형쉘(25a 및 25b)로부터 조합된 반사로 인해 발생한 기준 신호의 전력은 전송신호(ST)의 전력 미만으로 약 10-20 dB의 전력을 갖게 되며, 이는 액체 탄화수소의 표면으로부터 반사와 동일한 범위이나, 총 주파수 범위의 0.1-0.2%의 주파수 대역내에만 있다. 단일 원통형쉘(25a 및 25b)로부터의 반사(SR)는 전송신호(ST)의 전력의 약 -50에서 -60 dB이며, 시스템의 감도에 따라, 이런 약한 반사가 측정되거나 되지 않을 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조로 FMCW 시스템에 대한 탱크(5)내 전파속도(Vprop)를 결정하기 위해 레이더 레벨 게이지 시스템(1)의 동작 실시예를 설명한다.
도 2a는 도 1c와 연계하여 상술한 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b)가 제공된 싱글라인 프로브(3)의 형태로 주기적 구조를 구비한 FMCW 타입의 레이더 레벨 게이지 시스템에서의 트랜시버(10)에 의해 전송된 예시적인 주파수 변조신호를 개략적으로 도시한 것이다. 탱크(5)에 수용된 제품(6)의 충전레벨을 결정하기 위해, 트랜시버(10)는 측정 주파수 범위(Δfm)에 걸쳐 전성된 신호의 주파수를 스윕한다. 도 2a에서 3개의 이런 주파수 스윕 주기(frequency sweep periods)(ts1,ts2,ts3)가 도시되어 있다.
이들 제 1 (ts1) 및 제 2 (ts2) 주파수 스윕 주기 간에, 측정 주파수 범위(Δfm) 밖의 상대적으로 협소한 주파수 대역(Δfa 및 Δfb)을 차지하고 있는 더 느린 주파수 스윕들이 수행된다.
본 발명의 예시적인 레이더 레벨 게이지 시스템에서, 인접한 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b) 간의 거리는 더 낮은 주파수 대역(Δfa)에서의 주파수와 더 높은 주파수 대역(Δfb)에서의 주파수에 대해 간섭 피크가 발생하도록 선택되었다.
FMCW 타입의 레이더 레벨 게이지 시스템에서, 수신된 전자기 신호는 중간 주파수 신호(또는 비트 신호라고 함)를 산출하기 위해 전송된 전자기 신호와 혼합된다. 도 2b에 개략적으로 도시된 이 중간신호(SIF)는 그런 후 탱크(6)에 수용된 제품(6)의 충전레벨을 결정하는데 사용된다.
도 2b를 참조하면, 중간 주파수 신호(SIF)는 기본적으로 사인부(SIF1), 저주파수 피크(SIF2) 및 고주파수부(SIF3)를 포함한다. 기본적으로 주파수 영역에 있는 사인부를 연구함으로써(예컨대 도 2b의 시간영역 신호에 대한 FFT를 적용함으로써), 전송신호(ST)와 표면 에코신호 간의 주파수 이동이 얻어질 수 있고, 이로부터 탱크(6)내 제품(6)의 표면(7)까지의 전기적 거리가 추정될 수 있다.
더욱이, 주파수(f1 및 f2), 저주파수 및 고주파수 피크(SIF1 및 SIF2)가 각각 위치되는 것을 결정함으로써, 탱크 분위기내 전파속도(vprop)가 다음 관계식을 이용해 결정될 수 있다:
Figure pct00002
여기서, vprop는 탱크(5)내 제품(6) 표면(7) 위의 매질속 전자기 신호의 전파속도이다.
d물리적은 인접한 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b) 간의 물리적 거리이다.
f1은 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b)에서 반사된 에코신호들 간의 경계면이 발생하는 제 1 파장에 해당하는 주파수이다.
f2는 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b)에서 반사된 에코신호들 간의 경계면이 발생하는 제 2 파장에 해당하는 주파수이다.
웨이브가이딩 구조를 따라 배열된 반사구조들은 레이더 레벨 게이지 시스템(1)에 포함된 웨이브가이딩 구조 타입에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.
아래에, 도 3a 내지 도 3d를 참조로 반사구조가 제공된 몇가지 예시적인 웨이브가이딩 구조들을 설명한다.
도 3a는 파이프부(25a 및 25b) 형태로 기준 임피던스 트랜지션이 제공된 단일 리드 프로브(3)의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3b는 제 1 및 제 2 프로브 도체(31a 및 31b)를 구비한 트윈라인 프로브(30)를 계략적으로 도시한 것이다. 트윈라인 프로브(30)에는 제 1 및 제 2 프로브 도체(31a 및 31b)를 멀리 이격하는 스페이싱 구조(32a 및 32b) 형태의 기준 임피던스 트랜지션이 제공된다.
도 3c는 내부 도체(35a) 및 외부 도체(35b)를 구비한 동축 프로브(34)의 일부를 개략적으로 도시한 것이다. 동축 프로브(34)에는 내부 도체(35a) 및 외부 도체(35b)를 멀리 이격하는 스페이싱 구조(36a 및 36b) 형태의 기준 임피던스 트랜지션이 제공된다.
마지막으로, 도 3d는 오목부(39a 및 39b) 형태의 기준 임퍼던스 변화가 제공된 강관(38)의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4의 개략적인 흐름도를 참조로, 본 발명에 따른 방법의 실시예를 설명한다.
제 1 단계(410)에서, 전자기 신호들이 발생되고 레이더 레벨 게이지 시스템(1)의 측정전자유닛(2)에 포함된 트랜시버(10)에 의해 전송된다. 연이어, 단계(402)에서, 전송신호들은 주기적 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b)가 제공된 웨이브가이딩 구조(3)를 이용해 탱크(5)에 수용된 제품(6)의 구조(7)를 향해 전파된다. 상술한 바와 같이, 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b)들 간의 거리는 각 기준 임피던스 트랜지션로부터 매우 약한 에코신호들이 협대역 주파수 범위내 검출가능한 기준 신호를 형성하도록 결합되게 선택된다. 다음 단계(4003)에서, 기준신호 및 탱크(5)내 제품(6)의 표면(7)에서 전송된 전자기 신호(ST)의 반사로 인해 발생한 표면 에코신호가 트랜시버(10)에 의해 수신된다. 그 후, 단계(404)에서, 레이더 레벨 게이지 시스템(1)에 포함된 처리회로(11)가 상기 기준신호의 주파수를 이용해 제품의 표면 위 매질(예컨대 탱크 분위기)에서 전파속도(vprop)를 결정하고, 단계(405)에서, 처리회로(11)는 마지막으로 단계(404)에서 결정된 표면 에코신호와 전파속도(vprop)를 기초로 탱크(5)내 제품(6)의 충전레벨을 결정한다.
당업자는 본 발명이 단지 상술한 바람직한 실시예에 국한되지 않는 것을 인지한다. 예컨대, 레이더 레벨 게이지 시스템은 펄스 시스템일 수 있거나 예시화한 FMCW 시스템의 스윕이 다르게 구성될 수 있다. 더욱이, 기준 임피던스 트랜지션이 반드시 외부 구조의 형태에 제공될 필요가 없으나 재료 경계면 또는 오목부의 만입(灣入)처럼 내부 구조로서 제공될 수 있다.

Claims (22)

  1. 탱크(5)에 포함된 재료(6)를 향해 그리고 재료 속으로 주파수 범위내 전송된 전자기 신호(ST)를 가이드하고 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)를 따라 다시 전송된 전자기 신호(ST)가 마주치는 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 가이딩하기 위한 레이더 레벨 게이지 시스템(1)에 사용하는 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)로서,
    상기 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)는 각각의 상기 기준 임피던스 트랜지션에서 전송신호(ST)의 반사로 인해 발생한 신호(SR)가 상기 주파수 범위내 주파수를 갖는 기준신호를 형성하게 결합되도록 선택된 인접한 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b) 간의 거리를 이용해 상기 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)를 따라 실질적으로 주기적으로 제공된 복수의 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b)을 구비하고,
    이로써 상기 기준신호의 상기 주파수와 상기 인접한 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b) 간의 거리를 기초로 하여 탱크(5)내 매질에서 상기 전송된 전자기 신호(ST)의 전파속도의 결정을 가능하게 하는 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b)는 상기 전송신호(ST)의 전력에 대해 -20dB보다 낮은 전력을 갖는 에코신호(SR)를 반사하도록 구성되는 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b)에 대해, 상기 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리는 1 미터보다 적은 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 기준 임피던스 트랜지션에 대해, 상기 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 상기 거리의 표준편차는 상기 거리 평균의 1% 미만인 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)를 따라 적어도 10개의 기준 임피던스 트랜지션들(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b)이 제공되는 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이브가이딩 구조는 싱글라인 프로브(3)인 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각각의 기준 임피던스 트랜지션들(25a 및 25b)은 상기 싱글라인 프로브(3)에 부착된 반사구조에 의해 형성되는 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이브가이딩 구조는 내부 도체(35a) 및 외부 도체(35b)를 갖는 동축 웨이브가이드(34)인 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 각각의 기준 임피던스 트랜지션들(36a 및 36b)은 상기 내부 도체(35a) 및 외부 도체(35b)를 멀리 이격하도록 배열된 이격 구조에 의해 형성되는 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이브가이딩 구조는 한 쌍의 도체(31a 및 31b)를 구비하는 트윈라인 프로브(30)인 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 각각의 기준 임피던스 트랜지션들(32a 및 32b)은 상기 도체(31a 및 31b)를 멀리 이격시키기 위한 스페이서 소자에 의해 형성되는 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이브가이딩 구조는 안테나에 의해 방출된 신호를 가이드하기 위한 강관(38)인 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 각각의 기준 임피던스 트랜지션들(39a 및 39b)은 상기 강관(38)의 벽에 형성된 적어도 하나의 오목부(39a 및 39b)에 의해 형성되는 레이더 레벨 게이지 시스템에 사용하는 웨이브가이딩 구조.
  14. 탱크(5)에 수용된 제품(6)의 충전레벨을 결정하기 위한 레이더 레벨 게이지 시스템(1)으로서,
    주파수 범위내 전자기 신호를 발생하고 송수신하기 위한 트랜시버(10)와,
    상기 탱크(5)에 수용된 상기 제품으로 뻗어 있도록 배열되고 상기 제품(6)의 표면을 향해 상기 트랜시버로부터의 전송신호(ST)를 가이드하며 상기 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 포함해 전송된 상기 전자기 신호(ST)가 마주치는 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 다시 상기 트랜시버(10)로 가이드하기 위한 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)와,
    기준신호의 주파수와 인접한 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b) 간의 거리를 기초로 제품(6)의 표면(7) 위의 탱크(5)내 매질 속에서 상기 전자기 신호의 전파속도를 결정하고, 상기 표면 에코신호 및 상기 전파속도를 기초로 상기 충전레벨을 결정하기 위해 상기 트랜시버(10)에 연결된 처리회로(11)를 구비하는 레이더 레벨 게이지 시스템.
  15. 탱크(5)에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법으로서,
    주파수 범위내 전자기 신호(ST)를 발생하고 송수신하는 단계(401)와,
    상기 탱크(5)에 수용된 상기 제품을 향해 그리고 상기 제품으로 뻗어 있는 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)를 따라 전송된 전자기 신호(ST)를 전파하는 단계(402)와,
    기준신호와 상기 제품(6)의 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 포함해 상기 전송된 전자기 신호(ST)가 마주치는 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를(SR)를 수신하는 단계(403)와,
    상기 기준신호의 상기 주파수와 인접한 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b) 간의 거리를 기초로 제품(6)의 표면(7) 위의 탱크(5)내 매질 속에서 상기 전자기 신호의 전파속도를 결정하는 단계(404)와,
    상기 표면 에코신호 및 상기 전파속도를 기초로 상기 충전레벨을 결정하는 단계(405)를 포함하고,
    상기 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)는 상기 각각의 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b)에서 전송된 전자기 신호(ST)의 반사로 인해 발생한 신호(SR)가 상기 주파수 범위 내에 있는 주파수를 갖는 기준신호를 형성하게 결합하도록 선택된 인접한 기준 임피던스 트랜지션 간의 거리를 이용해 상기 웨이브가이딩 구조(3;30;34;38)를 따라 실질적으로 주기적으로 제공된 복수의 기준 임피던스 트랜지션(25a 및 25b; 32a 및 32b; 39a 및 39b)를 포함하는 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전자기 신호를 발생하고 송수신하는 단계는 상기 전자기 신호를 주파수 변조하는 단계를 포함하는 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 전자기 신호를 주파수 변조하는 방법은
    제 1 주파수 스윕시, 제 1 스윕 속도로, 상기 기준신호의 주파수를 제외하고 제 1 주파수 범위(Δfm)에 걸쳐 상기 전자기 신호의 주파수를 스위핑하는 단계와,
    제 2 주파수 스윕시, 상기 제 1 스윕 속도보다 낮은 제 2 스윕 속도로, 상기기준신호의 주파수를 포함한 제 2 주파수 범위(Δfa, Δfb)에 걸쳐 상기 전자기 신호의 주파수를 스위핑하는 단계를 포함하는 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 스윕 속도는 상기 제 1 스윕 속도의 50% 미만인 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 주파수 범위(Δfa, Δfb)는 상기 제 1 주파수 범위(Δfm)보다 적은 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 주파수 범위(Δfa, Δfb)는 상기 제 1 주파수 범위(Δfm)의 50%보다 적은 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에코신호와 상기 전송된 전자기 신호(ST)를 나타내는 신호를 결합함으로써 중간 주파수 신호(SIF)를 결정하는 단계와,
    상기 기준신호의 상기 주파수를 결정하기 위해 상기 제 2 주파수 스윕에 해당하는 중간 주파수 신호(SIF2,SIF3)를 분석하는 단계와,
    상기 충전레벨을 나타내는 주파수 이동을 결정하기 위해 상기 제 1 주파수 스윕에 해당하는 중간 주파수 신호(SIF1)를 분석하는 단계를 더 포함하는 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 주파수 스윕에 해당하는 상기 중간 주파수 신호(SIF2,SIF3)는 시간영역에서 분석되고,
    상기 제 1 주파수 스윕에 해당하는 상기 중간 주파수 신호(SIF1)는 주파수 영역에서 분석되는 탱크에 수용된 제품의 충전 레벨을 결정하는 방법.
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