[发明专利]用于高能效确定装料高度的脉冲雷达物位计系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用脉冲雷达物位计系统确定包含在储罐中产品的 装料高度的方法，并且涉及一种脉冲雷达物位计系统。

背景技术

雷达物位计(radar level gauge，RLG)系统广泛地用于确定包含在 储罐中的产品的装料高度。雷达液位测量一般通过非接触测量(其中向包 含在储罐中的产品放射电磁信号)或者通过通常被称作导波雷达(guided  wave radar，GWR)的接触测量(其中通过用作波导的探针将电磁信号 导向并进入产品内)来执行。探针一般被布置为从储罐的顶部向底部竖直 延伸。探针也可能被布置在测量管内(所谓的腔)，该测量管连接到储罐 的外壁并且和储罐的内部流体连接。

发射的电磁信号在产品的表面被反射，并且该反射信号被包括在雷达 物位计系统中的接收器或者收发器接收。基于该发射和反射的信号，可以 确定到该产品的表面的距离。

更具体地，一般基于电磁信号的发射和该信号在储罐中的空气和包含 其中的产品之间的界面中的反射的接收之间的时间来确定到产品表面的 距离。为了确定产品的实际装料高度，基于上面提到的时间(所谓的飞行 时间)和电磁信号的传播速度来确定从参考位置到表面的距离。

如今市场上的多数雷达物位计系统或者是基于脉冲的发射和它在产 品表面上的反射的接收之间的时间差来确定到包含在储罐中的产品的表 面的距离的所谓的脉冲雷达物位计系统，或者是基于发射的调频信号和它 在表面的反射之间的相位差来确定到表面的距离的系统。后一类型的系统 一般被称为FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave，调频连续 波)类型。

对于脉冲雷达物位计系统，一般使用时间扩展技术来解决飞行时间。

这样的脉冲雷达物位计系统典型地具有第一振荡器，用于生成由以发 射脉冲重复频率f_t向包含在储罐中的产品表面发射的脉冲形成的发射信 号，以及第二振荡器，用于生成由具有与发射脉冲重复频率f_t相差为给定 的频率差Δf的参考脉冲重复频率f_r的参考脉冲形成的参考信号。该频率 差Δf典型地在Hz或者数十Hz的范围内。

在测量扫描的开始，使发射信号和参考信号同步以具有相同的相位。 由于频率差Δf，发射信号和参考信号之间的相位差在测量扫描期间将逐 渐增加。

在测量扫描期间，由发射信号在包含在储罐中的产品表面的反射形成 的反射信号与参考信号相关，使得当反射脉冲和参考脉冲同时发生时仅产 生输出信号。由反射信号和参考信号的相关性产生的从测量扫描的开始到 输出信号发生的时间是发射信号和反射信号之间相位差的度量，该时间又 是反射脉冲的飞行时间的时间扩展度量，从该时间可以确定到包含在储罐 中的产品的表面的距离。

由于发射信号和参考信号之间的频率差Δf的准确性对于脉冲雷达物 位计系统的性能很重要，可以通过监控频率差Δf并且调整第二振荡器以 保持预定频率差Δf的调整器来控制第二振荡器。

为提供稳定的调整，调整器典型地可能需要量级为数百个的频率差 Δf的采样，该频率差Δf对应于由于期望达到足够的时间扩展的频率差Δf 的低值而长度可为20-30秒的持续时间。

因此，当前可获得的脉冲雷达物位计系统通常需要在实际装料高度测 量可以开始之前需要上电充足的时间段。

发明内容

鉴于现有技术上面提到的和其它的缺点，本发明的一般目的在于提供 一种改进的雷达物位计系统和方法，并且尤其提供一种能够更高能效地确 定装料高度的脉冲雷达物位计系统和方法。