[发明专利]多通道雷达液位计系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过在至少两个分离并且功能独立的通道上发送和接收微波信号来确定容纳在容器中的填充物质的填充液位的雷达液位计量系统，其中所述通道的信号可以通过每个通道的可检测特性来分辨，本发明也涉及一种确定该填充液位的相应方法。

背景技术

测量填充物质(例如液体或颗粒状固体)的液位的雷达液位计量(radar levelgauging，RLG)是一种用于储罐、容器等中液位计量的越来越重要的方法。许多不同类型的RLG系统是公知的。这种系统的一个实例公开在由相同申请人申请的US7106247中。

对于许多应用，例如在用于油轮装载容器的雷达液位计量系统中，需要功能上独立于液位测量系统的至少一个过满报警器(overfill alarm)。这里的功能上独立意味着一个系统中的故障不会导致其他系统不运转。这种独立性可以通过确保在不同测量系统中没有公用电路和电缆、即必须没有电流接触来实现。然而，例如通常不会发生故障的固定机械结构可以被共享。因此，由于安全限制、环境法律和要求等，经常需要对容器中的媒质表面液位多次测量，这些测量是彼此完全分离和独立的。用户还可能需要测量值中的冗余，这可能需要超过一个安装测量系统，可能需要至少两个完全独立的液位计。

许多提供两个或更多功能独立通道的这种雷达液位计量系统是公知的。例如，由相同申请人拥有的US专利6,414,625公开了一种用于测量容器中的填充物质表面液位的设备和方法，该容器包括超过一个用于获得所述液位的测量值的雷达通道，其中在所述通道中测量的液位值彼此独立地获得。这是通过使用分布在分离的通道中馈送给相同天线单元的至少两个微波信号来实现的，由此使用该至少两个微波信号来彼此独立地测量液位。所述微波信号根据可检测特性来分辨。

这种使用多个通道对同一个天线进行馈送的系统的另一个实例公开在也由相同申请人申请的WO03/025523中。在这个系统中，计量系统包括馈送部件，其具有用于向和从天线运送波导信号的两个或更多波导构件。

使用相同物理天线但别的方面电气独立的独立雷达液位计已经发现以低成本使用冗余。将多于一个传感器连接到一个天线的方法是一种实现例如具有液位传感器和独立过满报警器等的系统的低成本方法，并且在用户和权威机构当中获得广泛的接受。然而，公知的这种类型的系统一般要求复杂的馈送装置，包括复杂的组合器、耦合器等，因而是相对复杂和昂贵的。而且，这些公知系统也会被相对较大的信号和测量误差损害。

例如，公开在WO03/025523中的上述系统使用老的旋转类型接头作为耦合设备来将传感器连接到天线，并且具有到每个传感器的同轴电缆。这种同轴连接器由于它们的设计和规格而具有相当高的VSWR(电压驻波比)，其引入难以预测的偏移误差，并且除此之外同轴电缆引入将增加近区误差的内部长度。特别是对于不能使用标准SMA(Sub Miniature版本A)连接器的频率、通常对于18GHz以上的频率，额外成本也是不能忽略的并且VSWR更大。

因此需要一种改进的RLG系统，其具有使用相同物理天线的两个或更多独立雷达液位计。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的雷达液位计量系统，其消除或至少减轻现有技术的上述问题。

根据本发明的第一方面，这个目的是由一种通过在至少两个分离并且功能独立的通道上发送和接收微波信号来确定容纳在容器中的填充物质的填充液位的雷达液位计量系统来实现的，其中不同通道的信号可由雷达液位计系统来分辨。对于每个通道，所述系统包括电子单元，其包括设置在印刷电路板上用于发送和接收可分辨信号的收发器电路、以及连接到该收发器电路用于基于发送的信号和接收的信号之间的关系确定填充液位的处理电路；其中每个电子单元与其他电子单元电子地和电流地分离。所述系统还包括单个天线，其用于向产品表面发射从每个收发器电路发送的微波信号以及用于接收由发送的微波信号遭遇的阻抗变换部分处的反射产生的回波信号，包括由在表面处的反射产生的表面回波信号；以及用于在每个收发器电路与所述天线之间引导微波信号的中空波导；每个电子单元还包括设置在印刷电路板上的馈送电路，所述馈送电路包括伸进波导以馈送微波信号进入所述波导的至少一个馈送探针。