MX2007010462A - Sistema y metodo para medir el contenido de un deposito. - Google Patents

Abstract

El sistema de medicion de altura de bin incluye un transmisor de pulso acustico que transmite un pulo acustico hacia arriba al contenido de superficie superior en donde una disposicion receptora no colineal recibe el eco de pulso y produce senales en respuesta al eco de pulso, en donde un aparato de procesamiento calcula una o mas direcciones de llegada de las senales de pulso transmitidas desde la superficie superior a la disposicion, junto con las distancias medidas correspondientes. Los transductores sirven tanto como receptores como transmisores. El sistema incluye un configurador de pulso y una repetidora para optimizar la forma de pulso con relacion a las senales (10). Dos o mas distancias medidas constituyen un mapa de la superficie superior para estimar la cantidad del contenido de bin (figura 1).

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA MEDIR EL CONTENIDO DE UN DEPOSITO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la supervisión de existencias y a la medición de proceso, y, más particularmente, a un sistema y método para medir el contenido de un depósito.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La supervisión de existencias liquidas generalmente es directa. Poi contraste, la supervisión de existencias sólidas a grsnel que consta de partículas acumuladas dentro de un depósito tal como un silo a menudo es muy difícil. Ejemplos de tales existencias sólidas a granel incluyen cemento y arena para construcción, grano, fertilizante, etc. La medición del nivel de materiales a granel dentro de un depósito es un problema que todavía no ha sido solucionado adecuadamente. Las condiciones dentro de depósitos son típicamente desfavorables (polvo, temperatura extrema, etcétera) y los contenidos del material a granel almacenado en los depósitos a menudo no tiene una superficie plana y no siempre son isotrópicos. Otras dificultades surgen de la amplia variedad de formas de depósito en uso y de las atmósferas explosivas dentro de algunos depósitos. El alcance del término "depósito" como se utiliza en la presente invención incluye cualquier depósito de almacenamiento, para partículas sólidas a granel, cuya estructura define un volumen interior para recibir y almacenar los sólidos. Tal depósito puede estar cerrado de arriba, abajo y por todos lados, como en el caso de que el depósito sea un silo, recipiente o tanque, o podría estar abierto de arriba o en uno o más lados. El ejemplo de un "depósito" que se utiliza más abajo en la descripción detallada de la presente invención es un silo; pero será obvio para aquellos expertos en la técnica cómo aplicar los principios de la presente invención a cualquier tipo de depósito. Se conocen cinco métodos principales para la medición continua del contenido de un depósito tal como un silo . Un sensor de nivel electromecánico (yo-yo) consiste esencialmente de una pesa en un extremo de un carrete de cinta. El peso desciende en el silo hasta la profundidad en la que está ubicada la superficie superior del contenido. Cuando la pesa se asienta encima del contenido, la tensión en la cinta afloja. El peso entonces se retracta al punto de referencia. La altura del contenido se infiere por el tiempo requerido para que el peso o por el largo de la cinta medida. Los dispositivos mecánicos tal como los sensores yo-yo son poco fiables . Tienden a atascarse por el polvo y a atorarse en obstáculos como bombas y varillas dentro de los silos. Los sensores de nivel ultrasónicos trabajan en el principio de la transmisión y la recepción de onda del sonido. Las ondas de sonido de alta frecuencia de un transmisor son reflejadas a un receptor por la superficie superior del contenido. La altura del contenido se infiere por los tiempos de viaje redondo. Tales sensores tienen alcance limitado y trabajan mal en presencia de polvo.

Además, tales dispositivos tienen que hacerse a petición según el diseño para diferentes clases de silos. Los sensores de nivel de radar trabajan en el principio de la transmisión y la recepción de onda electromagnética. Las ondas electromagnéticas de un transmisor se reflejan a un receptor por la superficie superior del contenido. La altura del contenido se infiere por tiempos de viaje redondo. Tales sensores son complicados y costosos. Los sensores de capacitancia miden la capacitancia entre dos varillas metálicas o entre una varilla metálica y el suelo. Debido a que el contenido de silo tiene una constante de dieléctrica distinta que eL aire, la capacitancia cambia de acuerdo con el nivel de la superficie superior del contenido entre las dos varillas o entre una varilla y el suelo. Tales sensores tienden a ser inexactos y son sensibles a la humedad y al tipo del material almacenado en el SLIO. Todos los sensores de las técnicas anteriores discutidos anteriormente son insensibles a la forma de los contenidos, y son inexactos en presencia de un fenómeno común llamado "conicidad" que ocurre cuando las partículas solidas a granel son extraídas por la base de un deposito: en las partículas sólidas a granel, tiende a formarse un agujero cónico invertido, cuyo vértice se encuentra directamente arriba del punto de extracción. Un fen meno similar ocurre cuando se agregan partículas solidas a granel a un deposito desde la parte superior: los solidos tienden a acumularse en un cono cuyo vértice está directamente debajo del punto de la inserción de los sólidos. Estos sensores también trabajan mal en depósitos con configuraciones complicadas y en presencia de obstáculos . Un indicador de peso mide el peso de un silo móvil y su contenido midiendo la tensión en las varillas que sostienen el silo. La instalación de tales indicadores es complicada, y son apropiados solamente para silos móviles con patas metálicas . Por lo tanto, hay una necesidad extensamente acreditada, y será ventajoso tener, un método de medir el contenido de un depósito tal como un silo que superaría las desventajas de los métodos actuales descritos anteriormente. En particular, no se conoce en la técnica anterior mapear la superficie superior del contenido del depósito en tres dimensiones.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención se provee un sistema para medir una altura de un contenido de un depósito, que incluye: una altura de un contenido de un depósito, que incluye: (a) por lo menos un transmisor para transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) una disposición por lo menos de tres receptores para recibir un eco del impulso, cada receptor produce una señal respectiva en respuesta al eco; y (c) un aparato de procesamiento para transformar conjuntamente las señales por lo menos en una distancia medida desde la disposición hasta la superficie superior que incluye: i) para cada receptor un correlacionador para correlacionar una forma de onda del impulso con la señal respectiva, produciendo así una señal correlacionada, y ii) un concentrador del haz para calcular por lo menos una dirección de llegada de las señales correlacionadas desde la superficie superior a la disposición. De acuerdo con la presente invención se provee un sistema para medir una altura de un contenido de un depósito, que incluye: (a) por lo menos un transmisor para transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) por lo menos un receptor para recibir un eco de los impulsos, por lo menos cada receptor produce una señal respectiva en respuesta a cada eco; y (c) un aparato de procesamiento para transformar la por lo menos una señal en coordenadas estimadas de una pluralidad de puntos de la superficie superior . De acuerdo con la presente invención se provee u sistema para medir una altura de un contenido de un depósito, que incluye: (a) un transmisor para transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) por lo menos un receptor para recibir un eco del impulso, por lo menos cada receptor produce una señal respectiva en respuesta al eco; y (c) un conformador de impulso y una repetidora que operan para transmitir repetidamente el impulso, utilizando el transmisor, mientras se ajusta por lo menos un parámetro de una forma de impulso. seleccionado del grupo que consiste de una longitud de impulso y una frecuencia de impulso, que dan respuesta por lo menos a una señal, hasta que al menos esa señal es adecuada para calcular de ahí coordenadas estimadas por lo menos un punto de la superficie superior. De acuerdo con la presente invención se provee un método para medir la altura del contenido de un deposito, que incluye los pasos de: (a) transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) recibir un eco del impulso, utilizando una disposición por lo menos de tres receptores no colineales, cada receptor produce una señal respectiva en respuesta al eco; y (c) transformar las señales por lo menos en una distancia medida desde la disposición hasta la superficie superior por medio de los siguientes pasos que incluyen i) para cada receptor, correlacionar una forma de onda del impulso con la señal respectiva para producir una señal correlacionada, ii) calcular por lo menos una dirección de ] legada de las señales con elacionadas desde la superficie superior a la disposición, y iii) para cada dirección de llegada, calcular una distancia medida correspondiente. De acuerdo con la presente invención se provee un método para medir una a Ltura de un contenido de un depósito, que incluye los pasos de: (a) transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) recibir un eco del impulso, utilizando por lo menos un receptor, por lo menos cada receptor produce una señal respectiva en respuesta al eco; y (c) transformar las señales en coordenadas estimadas de una pluralidad de puntos de la superficie superior. De acuerdo con la presente invención se provee un método para medir una altura de un contenido de un depósito, que incluye los pasos de: (a) transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) recibir un eco del impulso, utilizando por lo menos un receptor, por lo menos cada receptor produce una señal respectiva en respuesta al eco; y (c) repetir la transmisión y recepción, mientras que se ajusta por lo menos un parámetro, de la forma del. impulso, seleccionado del grupo que consiste de una longitud de impulso y una frecuencia de impulso, que dan respuesta por lo menos a una señal, hasta que al menos esa señal es adecuada para calcular de ahí coordenadas estimadas por lo menos un punto de la superficie superior. El sistema de la presente invención es un sistema y método para medir la altura del contenido de un depósito y paara calcular el volumen y la masa del contenido de la altura medida. Aunque la presente invención se describe a continuación en términos de medir el contenido de un silo, es decir, un depósito integrado por paredes y un techo, la presente invención también es aplicable para medir el contenido de un depósito abierto. Un sistema básico de la presente invención incluye un transmisor para transmitir un impulso de energía acústica hacia la superficie superior del contenido, una disposición de por menos tres receptores no-colineales que reciben un eco del impulso y producen señales respectivas en respuesta al eco, y un aparato de procesamiento para transformar conjuntamente las señales en una o más distancias medidas desde la disposición hasta la superficie superior. El aparato de procesamiento incluye, para cada receptor, un correlacionador para correlacionar una forma de onda del impulso con la señal respectiva del receptor, produciendo por lo tanto una señal correlacionada, y también un conformador de haz para calcular una o más direcciones de llegada de las señales correlacionadas desde la superficie superior hasta la disposición. El aparato de procesamiento entonces calcula una/la distancia (s) medida (s) que corresponde (n) a (cada una de) la(s) dirección (es ) de llegada . Preferentemente, el sistema también incluye un termómetro para medir La temperatura interior del depósito. La transformación de las señales de la(s) distancia (s) medidas se basa en la temperatura interior medida . Preferentemente, los receptores son transductores acústicos que también funcionan como transmisores. Más preferentemente, el aparato de procesamiento calibra los transductores transmitiendo impulsos de calibración entre los transductores. En diferentes modalidades más preferibles del sistema, los transductores acústicos transmiten el impulso simultáneamente o secuencialmente. La transmisión secuencial por transceptores amplía el tamaño de disposición de receptores eficaz y el número virtual de receptores. Preferentemente, el aparato de procesamiento transforma las señales en una pluralidad de las distancias medidas desde la disposición de receptores a la superficie superior del contenido de depósito. La pluralidad de distancias medidas constituye un mapa de la superficie superior del contenido de depósito. Más preferentemente, el aparato de procesamiento opera para transformar el mapa en un estimado de la cantidad (por ej . el volumen o la masa) del contenido del depósito. Preferentemente, el sistema incluye un conformador de impulso y repetidor que opera para transmitir el impulso, utilizando por lo menos un transmisor repetidamente, mientras que ajusta la forma del impulso, en respuesta a las señales, hasta que las señales son idóneas para ser transformadas por el aparato de procesamiento en una o más distancias medidas. Más preferentemente, el conformador de impulso y repetidor ajusta la forma de impulso ajusfando un parámetro de la forma de impulso que se selecciona del grupo que consiste de una longitud del impulso y una frecuencia del impulso. La frecuencia que se ajusta podría ser cualquier frecuencia que define el impulso, tal como la frecuencia de paso bajo del impulso, la frecuencia de paso alto del impulso o la frecuencia de modulación del impulso. Preferentemente, el conformador de haz calcula la(s) dirección (es ) de llegada independientemente en cada una de una pluralidad de posibles traslapes de rebanadas de tiempo. Todas las rebanadas de tiempo tienen la misma duración. La duración de las rebanadas de tiempo está relacionada con el ancho de banda del impulso. La presente invención incluye por lo menos tres innovaciones de avance sobre la técnica anterior. La primera innovación es el cálculo de direcciones de llegada de señales recibidas por una disposición de dos o más receptores desde la superficie superior del contenido y la derivación, desde esas direcciones de llegada, de distancias medidas desde la disposición a la superficie superior del contenido. Es sabido en la técnica anterior utilizar más de un receptor-acústico. Es también sabido en la técnica anterior sumar todas las señales recibidas para incrementar proporción señal-ruido y para estrechar el ancho de haz. No es sabido procesar las señales coherentemente recibidas para medir las distancias que corresponden a las direcciones específicas . La segunda innovación es el mapeo de la superficie superior del contenido de depósito. La técnica anterior de medición acústica mide una sola distancia desde el receptor (es) hasta la superficie superior del contenido de depósito. La tercera innovación es el dar forma al impulso acústico optimizando el contenido de longitud y/o frecuencia del impulso acústico. El único parámetro de forma de impulso que se optimiza en la técnica anterior es la potencia del impulso, se optimiza en relación con la distancia medida.

BREVE DESCIPCIÓN DE LAS FIGURAS La presente invención solamente se describe aquí a manera de ejemplo, con referencia a las figuras anexas, en donde : La figura 1 es un diagrama en bloque funcional esquemático de nivel alto de un sistema de la presente invención; La figura 2 es un diagrama en bloque esquemático de una modalidad física preferida del sistema de la figura i; La figura 3 es una vista parcialmente cortada de un silo con el sistema de la figura 1 montado en el techo del silc- La figura 4 muestra una forma de impulso ejemplar; La figura 5 es una trazado de coordenadas de la superdirectividad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención es de un sistema para medir la cantidad del material almacenado en un depósito tal como un silo. Especí ficameante, la presente invención se puede utilizar para monitorear las existencias en un silo. Los principios y operación de medición de contenido de acuerdo con la presente invención se pueden comprender mejor con referencia a la descripción y a las figuras anexas .

Con referencia ahora a las figuras, la figura 1 es un diagrama en bloque funcional esquemático de nivel alto de un sistema 10 de la presente invención. Las flechas en la figura 1 indican la dirección de la circulación de señal. El sistema 10 incluye un transmisor acústico (altavoz) 12 y tres receptores acústicos (micrófonos) 14. Un conformador de impulso 26 sintetiza formas de impulso digitales como se describe a continuación. Las formas de impulso digitales son convertidas a impulsos eléctricos análogos por un convertidor D/A (digitales-analógicos) 22 y amplificadas por un amplificador 16. Los impulsos eléctricos análogos amplificados son convertidos a impulsos de audio por el transmisor 12. Los ecos de estos impulsos de audio son recibidos y son convertidos en señales eléctricas análogas por los receptores 14, filtrados por filtros de paso de banda 20 que preferentemente coinciden con la forma de los impulsos de audio, amplificados por los amplificadores 18 y probados por convertidores A/D (analógico-digitales) 24 para proveer señales digitales correspondientes. Las señales digitales son correlacionadas con las formas de impulso digitales correspondientes por los correlacionadores 28. Las direcciones de llegada de las señales correlacionadas son calculadas por un conformador de haz 30. Un procesador 32 convierte las señales correlacionadas en tiempos de viaje redondo correspondientes y luego convierte esas tiempos de viaje, con la ayuda de una medición de temperatura obtenida por un termómetro digital 34, en las distancias de viaje estimadas a lo largo de las direcciones de llegada. La figura 2 es un diagrama en bloque esquemático de una modalidad física preferida del sistema 10. En la modalidad ilustrada en la figura 2, las funciones del transmisor 12 y los receptores 14 son compartidas por los transceptores 36. Cada transceptor 36 opera como un transmisor 12 o como uno de los receptores 14 dependiendo de la configuración de un interruptor 38 respectivo. La funcionalidad digital del sistema 10 (conformador de impulso 26, correlacionadores 28, conformador de haz 30, procesador 32) es implementada por un procesador 40 de señales digitales (DSP) ejecutando el código que está almacenado en una memoria instantánea 46. Los resultados del procesamiento son desplegados en una interfaz de usuario 48. La PC 40 cicla la función del transmisor 12 entre los transceptores 36 configurando los interruptores 38 con el propósito de que uno o más transceptores 36 funcionen como transmisor 12 y los otros transceptores 36 funcionan como receptores 14. Este ciclo se hace por separado por dos propósitos diferentes. Uno de los propósitos es medir un conjunto de distancias desde los transceptores 36 hacia la parte superior del contenido de un silo a lo largo de un haz que es sintetizado por el conformador de haz 30, como se describe más abajo. El otro propósito es calibrar los transceptores 36 que funcionan como receptores 14 con relación a un impulso de calibración emitido por el transceptor 36 que funciona como transmisor 12. Hay dos modos preferidos de utilizar los transceptores 36 tanto como transmisores como receptores para medir las distancias hasta la parte superior de los contenidos. En el primer modo, todos los transceptores 36 transmiten el mismo impulso coherente y simultáneamente. En el segundo modo, los transceptores 36 se alternan para transmitir el impulso. En ambos modos, después de que se transmite un impulso, todos los interruptores 38 son configurados a sus posiciones más bajas con el propósito de que todos los transceptores 36 funcionan como receptores. En el segundo modo, esto permite que una disposición de n transceptores funcione como una disposición virtual de (n2+n) /2 receptores virtuales. (Utilizar transmisores M y receptores N da señales independientes MN . Utilizar n transceptores alternativamente como transmisores y receptores reduce el número de señales independientes a (n2+n) /2 debido a la simetría de transmitir y recibir con cada par de transceptores . ) El segundo modo también duplica el tamaño de disposición geométrico eficaz. La direccionalidad de una disposición de receptores se basa en retardos relativos de las señales de llegada en los receptores. Cuando se transmite desde un solo transmisor a una disposición de receptores, los retardos relevantes son las diferencias en el tiempo de viaje desde el objetivo hasta los receptores. Cuando se transmite y se recibe alternativamente por una disposición de transceptores, los retardos relevantes son las diferencias en el tiempo de viaje redondo, que es dos veces el tiempo de viaje desde el objetivo hasta el receptor. Conseguir una direccionalidad equivalente utilizando un solo transmisor requeriría duplicar el tamaño de disposición de receptor. En las otras modalidades del sistema 10, la funcionalidad de aplicación específica tal como la funcionalidad de conformador de impulso 26, de correlacionadores 28 y de conformador de haz 30 se implementa en circuitos integrados de aplicación específica en lugar de por un procesador de señales digitales. Todavía en otras modalidades del sistema 10, se utiliza un sistema de computación de propósito general es utilizado en lugar de DSP 40, memoria instantánea 46 e interfaz de usuario 48. La figura 3 es una vista parcialmente cortada de un silo 50 con el sistema 10 montado en el techo 52 del silo 50. Se montan cuatro transductores 36 en una configuración cuadrada, para que sin importar que transductor 36 sirva como transmisor 12 los otros tres transductores 36 que sirven de receptores 14 estén en una configuración no-colineal . Los componentes restantes del sistema 10 están alojados en un alojamiento 42 que también esta montado sobre el techo 52. Los transceptores 36 están conectados operacionalmente al resto del sistema 10 por cables 44. El (los) transceptor (es ) 36 que funciona (n) como transmisor 12 emite (n) un impulso acústico 56 hacia la superficie superior 55 del contenido 54 del silo 50. El impulso acústico 56 es representado simbólicamente en la figura 3 como una forma de onda que emerge desde uno de los transceptores 36. Un eco de impulso acústico 56 que se refleja desde la superficie superior 55 de regreso hacia los transceptores 36 es representado en la figura 3 por flechas 58. En la configurac Lon especifica ilustrada en la figura 3, solamente una parte de la interfaz de usuario 48 esta dentro del alojamiento 42 e incluye un transceptor inalámbrico para que se comunique con el resto de la interfaz de usuario 48 en una ubicación más conveniente. En una configuración alternativa, el alojamiento 42 se monta en una ubicación que sea más accesible para el usuario que al techo 52. El eco 58, que es recibido por los transceptores 36 que funcionan como receptores 14, es transformado a señales eléctricas análogas respectivas correspondientes por los transceptores 36. Las señales eléctricas análogas son filtradas por filtros de paso de banda 20, amplificadas por amplificadores 18 y convertidas en señales digitales correspondientes por convertidores A/D 24. Los correlacionadores 28 correlacionan estas señales digitales con la forma de onda de impulso 56. El conformador de haz 30 utiliza algoritmos conocidos para calcular las direcciones de llegada de las señales digitales correlacionadas y distinguir las señales de llegada directamente desde la superficie superior 55, hasta señales de llegada junto con otras trayectorias (las últimas señales constituyen el ruido determinista en el presente contexto) . Que Los transceptores 36 no sean colineales permite al conformador de haz 30 explorar la superficie superior 55 en dos dimensiones para obtener un mapeo tridimensional de la superficie superior 55. La diferencia en el tiempo entre el inicio de la transmisión del impulso 56 y el borde delantero de un forma de onda que llega directamente desde la superficie superior 55 es el tiempo de viaje dos en ambos sentidos entre la disposición de transductores 36 y la trayectoria en la superficie superior 55 que es probado por esa forma de onda. El procesador 32 multiplica la mitad de este tiempo de viaje por la velocidad del sonido en el aire por encima de la superficie superior 55 para obtener la distancia desde la disposición de transductores 36 hasta la trayectoria probada en la superficie superior 55. El procesador 32 obtiene la velocidad del sonido c en metros por segundo utilizando la relación c = 331.5 l + - !73 donde T es la temperatura interior del silo 50 en grados Celsius según lo medido por termómetro el 3 . La manera más simple para el conformador de haz 30 de calcular las direcciones de llegada de las señales de entrada es sintetizar haces sumando las señales correlacionadas mientras se varían las fases relativas (o, equivalentemente, los retardos relativos) de las señales correlacionadas, como se sabe en la técnica. Es por esta razón que el conformador de haz 30 se refiere en la presente invención como un "conformador de haz". Se obtienen mejores resultados utilizando algoritmos de dirección de llegada (DOA por sus siglas en inglés) adaptables mas sofisticados, tal como Clasificación de Señal Múltiple (MUSIC por sus siglas en ingles), Probabilidad Máxima Estocástica (SML por sus siglas en ingles), Probabilidad Máxima Determinista (DML por sus siglas en inglés) o Estimación de Parámetros de Señal vía Técnicas de Invapancia Rotacional (ESPRIT por sus siglas en ingles) . Para superar La habilidad limitada de estos algoritmos estimar varias fuentes simultáneamente, y en particular para ayudar a estos algoritmos a distinguir los ecos coherentes del impulso 56 que llega a la di posición de transductores 36 desde direcciones diferentes, las señales recibidas son procesadas por separado en rebanadas de tiempo de traslape cuya longitud es seleccionada de conformidad con el ancho de banda del impulso 56. El ancho de banda del impulso 56 es seleccionado a su vez para conseguir la resolución deseada de la distancia desde la disposición de transductores 36 hasta la superficie superior 55. Por ejemplo, si el impulso 56 tiene un banda de paso de 3.5 kHz a 4.5 kHz, la resolución de distancia es aproximadamente de 340 m/seg - 1000 seg"1 - 2 = 17 cm. Las rebanadas de t Lempo correspondientes son aproximadamente de 1 milisegundos de largo (el reciproco de ancho de banda del Lmpulso) . La exactitud de la medición de distancia también depende de la proporción de digitalizacion de los convertidores A/D 24 y de la proporción de ruido-señal, y por lo tanto puede ser mucho mejor que la resolución. La frecuencia de muestreo preferida de 44 kHz da una exactitud potencial, en alto S/N, de 340 m/seg - 44,000 seg"1 - 2 = 3.8 mm. Las distancias desde la disposición de transductores 36 hasta varios parches en la superficie superior 55 constituyen un mapa de la superficie superior 55. Tomando en cuenta la geometría interior del silo 50, es sencillo calcular el volumen del contenido 54 de este mapa. Multiplicar el volumen del contenido 54 por la densidad del contenido 54 da la masa del contenido 54. Se puede utilizar cualquier forma de impulso apropiada para impulso 56. La figura 4 muestra un impulso 56 tal: un impulso Kaiser de 5 mi] ísegundos modulados a 3 kHz. (La abscisa en la figura 4 es el numero de muestra y la forma de onda de impulso es probada a 44.1 muestras por milisegundo. ) Los impulsos también pueden ser formados por técnicas de codificación de fase binaria tal como la codificación Barker, como se conoce en el campo del radar. La banda de frecuencia preferida del impulso 56 para mapear la superficie superior 55 en presencia de polvo en la parte de arriba de la superficie superior 55 es entre los 3 kHz y los 6 kHz. La resolución angular del mapeo de la superficie superior 55 se mejora por el procesamiento superdirectivo de las señales correlacionadas. Ver, por ejemplo, M. Brandstein y D. ards (eds.), Microphone Arrays Signa l Processing Techniq?es and Applica tions (Springer, 2001) (técnicas y aplicaciones del procesamiento de disposiciones de micrófono) . La figura 5 es un trazado de coordenadas de la superdirectividad de dos receptores separados por una distancia de la mitad de la longitud de onda de la señal recibida, a una proporción de ruido-señal de 20 dB . Queda claro con este trazado que la presente invención tiene suficiente resolución angular para mapear la superficie superior 55 incluso en presencia de "Conicidad" . La forma del impulso 56 se establece por el conformador de impulso 26. Preferentemente, el procesador 32 optimiza esta forma iterativamente manipulando los parámetros de la forma del impulso 56. Un parámetro importante es la longitud (es decir, la duración) del impulso 56. Entre más largo es el impulso 56, más alta es la proporción ruido-señal; pero el impulso 56 no debe ser tan largo que el borde trasero del impulso 56 se traslape en el tiempo con la llegada de ecos 58 en los receptores 14, para que los transceptores 36 que transmiten impulso 56 también sirvan como receptores 14 como se describió anteriormente. Empezar con una longitud de impulso ensayo con base en una conjetura inicial de la distancia normal desde la disposición de transceptores 36 hasta la superficie superior 55, el procesador 32 varía la longitud de impulso iterativamente para optimizar la duración de impulso. Con la duración de impulso optimizada, el contenido de frecuencia del impulso 56 es optimizado con relación a la atenuación observada y el ruido ambiental observado. Aunque los transceptores 36, se muestran desplegados sobre el techo 52 del silo 50, en la figura 3, se pueden desplegar transceptores 36 en cualquier ubicación conveniente por arriba de la superficie superior 55, por ejemplo sobre la pared de silo 50. En principio, utilizar solamente uno de los transceptores 36 como transmisor 12 es suficiente para correlacionar la superficie superior 55 debido al conformador de haz 30 puede explorar la superficie superior 55 por la manipulación apropiada de señales de cualquier disposición no colineal de los receptores 14. Es preferible, sin embargo, obtener mediciones utilizando todos los transceptores 36 alternativamente como transmisor 12, por bien de redundancia. Mientras que la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de modalidades, se apreciará que se pueden hacer muchas variaciones, modificaciones y otras aplicaciones de la presente invención.

Claims (26)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un sistema para medir una altura de un contenido de un depósito, que comprende: (a) por lo menos uno transmisor para transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) una disposición por lo menos de tres receptores no colineales para recibir un eco de dicho impulso, cada dicho receptor produce una señal respectiva en respuesta a dicho eco; y (c) un aparato de procesamiento, para transformar conjuntamente dichas señales por lo menos en una de las distancias medidas desde dicha disposición para dicha superficie superior, que incluye: (i) para cada dicho receptor, un correlacionador para correlacionar una forma de onda de dicho impulso con dicha señal respectiva, produciendo por lo tanto una señal correlacionada, v ii) un conformador de haz por lo menos para calcular una dirección de llegada de dichas señales correlacionadas desde dicha superficie superior hasta dicha disposición.

2.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, dicho aparato de procesamiento es operativo que calcula, para cada dicha dirección de llegada, una distancia medida dicha correspondiente .

3.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende: (d) un termómetro para medir una temperatura interior del depósito, dicho aparato de procesamiento basa dicha transformación, de dichas señales por lo menos en dicha una distancia medida, en dicha temperatura interior medida .

4.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos receptores son transductores acústicos que también funcionan como transmisores.

5.- El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dicho aparato de procesamiento es operativo para calibrar dichos transductores transmitiendo impulsos de calibración entre dichos transductores .

6.- El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dichos transductores acústicos transmiten dicho impulso simultáneamente .

7.- El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dichos transductores acústicos transmiten dicho impulso secuencialmente .

8.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aparato de procesamiento transforma dichas señales en una pluralidad de dichas distancias medidas.

9.- El sistema de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque dicho aparato de procesamiento es operativo para transformar dichas distancias medidas en un cálculo aproximado de una cantidad de contenido

10.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende: (d) un conformador y repetidor de impulso operativos para transmitir repetidamente dicho impulso, utilizando por lo menos dicho un transmisor, mientras que ajusta una forma de dicho impulso, en respuesta a dichas señales, hasta que dichas señales son apropiadas para dicha transformación por dicho aparato de procesamiento de dichas señales por lo menos en dicha una distancia medida.

11.- El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque dicho conformador y repetidor de impulso ajusta dicha forma de dicho impulso ajusfando un parámetro de dicha forma seleccionada entre el grupo que consiste de una longitud de dicho impulso y una frecuencia de dicho impulso.

12.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho conformador de haz calcula dicha por lo menos una dirección de llegada independientemente en cada una de una pluralidad de rebanadas de tiempo que tienen una duración común que se relaciona con un ancho de banda de dicho impulso.

13.- Un sistema para medir una altura de un contenido de un depósito, que comprende: (a) un transmisor para transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) por lo menos un receptor para recibir un eco de dichos impulsos, por lo menos cada uno de dicho receptor produce una señal respectiva en respuesta a cada dicho eco y (c) un aparato de procesamiento para transformar dicha por lo menos una señal en coordenadas estimadas de una pluralidad de puntos de dicha superficie superior.

14.- El sistema de conformidad con la reivindicación 13, que además comprende: (d) un termómetro para medir una temperatura interior del depósito, dicho aparato de procesamiento basa ducha transformación, de dichas señales en dichas coordenadas estimadas, en dicha temperatura interior medida.

15.- El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho aparato de procesamiento es operativo para transformar dichas coordenadas estimadas en una cantidad estimada del contenido.

16.- Un sistema para medir una altura de un contenido de un depósito, que comprende: (a) un transmisor para transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) por lo menos un receptor para recibir un eco de dicho impulso, cada dicho por lo menos un receptor que produce una señal respectiva en respuesta a dicho eco; (c) un conformador y repetidor de impulso operativo para transmitir dicho impulso repetidamente, utilizando dicho transmisor, mientras que se ajusta por lo menos un parámetro, de una forma de dicho impulso, seleccionado entre el grupo que consiste de una longitud de dicho impulso y una frecuencia de dicho impulso, en respuesta a dicha por lo menos una señal, hasta que dicha por lo menos una señal es apropiada para el cálculo desde las mismas coordenadas estimadas de por lo menos un punto de dicha superficie superior.

17.- Un método para medir una altura del contenido en un depósito, que comprende los pasos de: (a) transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) recibir un eco del impulso, que utiliza una disposición por lo menos de tres receptores no colineales, cada dicho receptor produce una señal respectiva en respuesta a dicho eco; y (c) transformar dichas señales por lo menos en una distancia medida desde dicha disposición hasta dicha superficie superior por pasos que incluyen: (i) para cada dicho receptor, correlacionar una forma de onda de dicho impulso con dicha señal respectiva para producir una señal correlacionada, (ii) calcular por lo menos una dirección de llegada de dichas señales correlacionadas desde dicha superficie superior hasta dicha disposición, y (iii) para cada dicha dirección de llegada, calcular una distancia medida dicha correspondiente.

18.- El método de conformidad con la reivindicación 17, que además comprende el paso de: (d) medir una temperatura interior del depósito, dicha transformación de dichas señales por lo menos a dichas una distancia medida que se basa en dicha temperatura interior medida.

19.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque dichas señales se transforman en una pluralidad de dichas distancias medidas, el método además comprende el paso de: (d) transformar dichas distancias medidas en un estimado de una cantidad del contenido.

20.- El método de conformidad con la reivindicación 17, que además comprende el paso de: (d) repetir dicha transmisión de dicho impulso mientras se ajusta una forma de dicho impulso, en respuesta a dichas señales, hasta que dichas señales son apropiadas para dicha transformación de dichas señales por lo menos en uno distancia medida.

21.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque d cho receptores son transceptores que también se utilizan para transmitir dicho impulso.

22.- El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque dichos transceptores transmiten dicho impulso simultáneamente.

23.- El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque dichos transceptores transmiten dicLio impulso secuencialmente.

24.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque por lo menos dicha una dirección de llegada se calcula independientemente en cada una de una pluralidad de rebanadas de tiempo que tienen una duración común que se relaciona con un ancho de banda de dicho impulso.

25.- Un método para medir una altura de un contenido de un depósito, qaie comprende los pasos de: (a) transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) recibir un eco del impulso, que utiliza por lo menos un receptor, cada dicho por lo menos un receptor que produce una señal respectiva en respuesta a dicho eco; y (c) transformar dichas señales en coordenadas estimadas de una pluralidad de puntos de dicha superficie superior.

26.- Un método para medir una altura de un contenido de un depósito, que comprende los pasos de: (a) transmitir un impulso de energía acústica hacia una superficie superior del contenido; (b) recibir un eco del impulso, que utiliza por lo menos un receptor, cada dicho por lo menos un receptor que produce una señal respectiva en respuesta a dicho eco; y (c) repetir dicha transmisión y dicha recepción, mientras se ajusta por lo menos un parámetro, de una forma de dicho impulso, seleccionado entre el grupo que consiste de una longitud de dicho impulso y una frecuencia de dicho impulso, hasta que por lo menos dicha una señal es apropiada para el cálculo desde la mismas coordenadas estimadas por lo menos de un punto de dicha superficie superior .