RU2014110278A

RU2014110278A - Система для определения уровня налива, основанная на оценке расстояния многочастотным импульсным радаром

Info

Publication number: RU2014110278A
Application number: RU2014110278/07A
Authority: RU
Inventors: Олов ЭДВАРДССОН; Андерс ЙИРСКОГ
Original assignee: Роузмаунт Танк Радар Аб
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2015-11-10
Also published as: CN103017866B; BR112014007179A2; EP2748629B1; CN202501902U; US20130076560A1; EP2748629A1; WO2013044950A1; US8730093B2; CN103017866A; RU2603126C2

Abstract

1. Способ определения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре, включающий шаги, на которых:формируют передаваемый сигнал в виде последовательности импульсов, состоящей из импульсов с отдельной несущей волной, имеющих длительность более 1 мкс и менее 100 мс, причем к каждому импульсу применяют частотную модуляцию с заданной центральной частотой,передают (шаг S1) указанный передаваемый сигнал в направлении указанной поверхности,принимают (шаг S2) электромагнитный возвратный сигнал, отраженный от указанной поверхности,смешивают (шаг S3) возвратный сигнал с передаваемым сигналом в первом канале (канал I) и смешивают возвратный сигнал с передаваемым сигналом, сдвинутым по фазе на 90°, во втором канале (канал Q) для получения двух сигналов промежуточной частоты (IF-сигналов),фильтруют указанные IF-сигналы для получения отфильтрованного сигнала, соответствующего первой выбранной гармонике указанной частоты модуляции,смешивают отфильтрованные сигналы каждого канала с указанной первой выбранной гармоникой указанной частоты модуляции для получения двух первичных значений амплитуды (I и Q) (шаг S4),на основе указанных первичных значений амплитуды вычисляют (шаг S5) реальные характеристики фазы каждого отдельного принятого импульса относительно каждого соответствующего отдельного переданного импульса и определяют измерение расстояния на основе указанных реальных характеристик фазы,фильтруют указанные IF-сигналы для получения отфильтрованного сигнала, соответствующего второй выбранной гармонике указанной частоты модуляции,смешивают отфильтрованные сигналы каждого канала с указанной второй вы�

Claims

1. Способ определения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре, включающий шаги, на которых:

формируют передаваемый сигнал в виде последовательности импульсов, состоящей из импульсов с отдельной несущей волной, имеющих длительность более 1 мкс и менее 100 мс, причем к каждому импульсу применяют частотную модуляцию с заданной центральной частотой,

передают (шаг S1) указанный передаваемый сигнал в направлении указанной поверхности,

принимают (шаг S2) электромагнитный возвратный сигнал, отраженный от указанной поверхности,

смешивают (шаг S3) возвратный сигнал с передаваемым сигналом в первом канале (канал I) и смешивают возвратный сигнал с передаваемым сигналом, сдвинутым по фазе на 90°, во втором канале (канал Q) для получения двух сигналов промежуточной частоты (IF-сигналов),

фильтруют указанные IF-сигналы для получения отфильтрованного сигнала, соответствующего первой выбранной гармонике указанной частоты модуляции,

смешивают отфильтрованные сигналы каждого канала с указанной первой выбранной гармоникой указанной частоты модуляции для получения двух первичных значений амплитуды (I и Q) (шаг S4),

на основе указанных первичных значений амплитуды вычисляют (шаг S5) реальные характеристики фазы каждого отдельного принятого импульса относительно каждого соответствующего отдельного переданного импульса и определяют измерение расстояния на основе указанных реальных характеристик фазы,

фильтруют указанные IF-сигналы для получения отфильтрованного сигнала, соответствующего второй выбранной гармонике указанной частоты модуляции,

смешивают отфильтрованные сигналы каждого канала с указанной второй выбранной гармоникой указанной частоты модуляции для получения двух вторичных значений амплитуды (I и Q) (шаг S5) и

получают (шаг S6) оценку указанного расстояния на основе соотношения между указанными первичными и вторичными значениями амплитуды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное соотношение представляет собой частное указанных первых и вторых значений амплитуды.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную оценку используют в качестве входных данных процесса получения более точного измерения расстояния.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную оценку используют для проверки более точного измерения расстояния.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает осуществление частотной модуляции каждого импульса несущей волны с использованием случайной модуляции.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает осуществление частотной модуляции каждого импульса несущей волны с использованием периодической модуляции с некоторой частотой модуляции.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что частотная модуляция представляет из себя синусоидальную или треугольную модуляцию.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что частота модуляции составляет от 10 до 100 кГц.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что за счет модуляции частота несущей варьируется от 1 до 100 МГц.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает точное определение указанного расстояния путем выполнения шагов, на которых:

на основе изначальной оценки расстояния определяют ожидаемые характеристики фазы каждого отдельного принятого импульса относительно каждого соответствующего отдельного переданного импульса и

осуществляют корреляцию указанных реальных характеристик фазы с указанными ожидаемыми характеристиками фазы для получения скорректированной оценки указанного расстояния.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что указанное осуществление корреляции включает шаги, на которых:

определяют смещение расстояния для указанного расстояния на основе указанных реальных характеристик фазы и указанных ожидаемых характеристик фазы и

определяют указанную скорректированную оценку указанного расстояния на основании указанной изначальной оценки расстояния и указанного смещения расстояния.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что центральную частоту каждого импульса выбирают в соответствии с частотной схемой в пределах заранее определенного частотного диапазона.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляют частотой каждой несущей волны посредством схемы управления с обратной связью, обеспечивающей отклонение при обеспечении точности частоты менее 1/1000.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что указанный заранее определенный частотный диапазон превышает 5% средней центральной частоты.

15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что указанный заранее определенный частотный диапазон превышает 10% средней центральной частоты.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная последовательность импульсов имеет средний коэффициент заполнения менее 50%.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что указанный коэффициент заполнения составляет менее 5%.

18. Радиолокационная система определения уровня налива для определения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре, содержащая

приемопередатчик (10) для передачи электромагнитных передаваемых сигналов образованных последовательностью импульсов, состоящей из импульсов с отдельной несущей волной, имеющих длительность более 1 мкс и менее 100 мс, причем к каждому импульсу применяют частотную модуляцию с заданной центральной частотой, и приема электромагнитных возвратных сигналов, отраженных от указанной поверхности,

набор радиочастотных смесителей (23а, 23b) для смешивания возвратного сигнала с передаваемым сигналом в первом канале (канал I) и смешивания возвратного сигнала с передаваемым сигналом, сдвинутым по фазе на 90°, во втором канале (канал Q) для получения двух сигналов промежуточной частоты (IF-сигналов),

первый набор фильтров (25а, 25b) для фильтрации указанных IF-сигналов для получения отфильтрованного сигнала, соответствующего первой выбранной гармонике указанной частоты модуляции,

первый набор IF-смесителей (28а, 28b) для смешивания отфильтрованных сигналов каждого канала с указанной первой выбранной гармоникой указанной частоты модуляции для получения двух первичных значений амплитуды (I и Q),

второй набор фильтров (26а, 26b) для фильтрации указанных IF-сигналов для получения отфильтрованного сигнала, соответствующего второй выбранной гармонике указанной частоты модуляции,

второй набор IF-смесителей (29а, 29b) для смешивания отфильтрованных сигналов каждого канала с указанной второй выбранной гармоникой указанной частоты модуляции для получения двух вторичных значений амплитуды (I и Q) и

схему (11) обработки, подключенную с возможностью приема сигналов с выхода указанных IF-смесителей и выполненную с возможностью:

вычисления реальных характеристик фазы каждого отдельного принятого импульса относительно соответствующего отдельного переданного импульса на основе указанных первичных значений амплитуды и определения измерения расстояния на основе указанных реальных характеристик фазы и

получения оценки указанного расстояния на основе соотношения между указанными первичными и вторичными значениями амплитуды.

19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что приемопередатчик (10) выполнен с возможностью осуществления частотной модуляции каждого импульса несущей волны с использованием случайной модуляции.

20. Система по п. 18, отличающаяся тем, что приемопередатчик (10) выполнен с возможностью осуществления частотной модуляции каждого импульса несущей волны с использованием периодической модуляции с некоторой частотой модуляции.

21. Система по п. 20, отличающаяся тем, что частотная модуляция представляет из себя синусоидальную или треугольную модуляцию.

22. Система по п. 18, отличающаяся тем, что приемопередатчик (10) содержит схему (20) управления с обратной связью, обеспечивающую отклонение при обеспечении точности частоты менее 1/1000.

23. Система по п. 18, отличающаяся тем, что приемопередатчик (10) выполнен с возможностью выбора центральной частоты каждого импульса в соответствии с частотной схемой в пределах заранее определенного частотного диапазона.

24. Система по п. 23, отличающаяся тем, что приемопередатчик (10) выполнен с возможностью обеспечения указанного заранее определенного частотного диапазона, превышающего 10% средней центральной частоты.

25. Система по п. 18, отличающаяся тем, что приемопередатчик (10) выполнен с возможностью обеспечения коэффициента заполнения указанной последовательности импульсов менее 50%.

26. Система по п. 25, отличающаяся тем, что приемопередатчик (10) выполнен с возможностью обеспечения коэффициента заполнения указанной последовательности импульсов менее 5%.