[发明专利]间歇表面测量

说明书

技术领域

本发明涉及一种料位计系统，该料位计系统使用电磁波以确定到装在罐中的产品的表面的距离。

背景技术

诸如雷达料位计的现场装置适合用于测量诸如工艺流体、粒子料以及其它材料的产品的高度(level)。这样的雷达料位计的示例可以包括：微波单元，用于向表面发射微波以及接收表面反射的微波；处理电路，被布置成与微波单元通信，以及基于发射的微波和接收的微波之间的关系而确定高度。

近年来，对于对功耗具有其它限制的无线测量装置或系统(诸如，例如，通过4-20mA的电流回路连接的、所谓的回路供电系统)的需求不断增加。无线测量装置可以例如由电池或太阳能来供电。对于这样的装置，有利的是提高能效，例如以便增加电池的寿命。因此，需要具有提高的功率效率的新型测量装置，以便对传统雷达料位计进行改进。

带来功耗减小的一种途径是减少测量时间，即使得测量更快速。然而，与通常用于雷达料位计的连续测量方案相结合的较短测量时间将提供大量的测量结果。大量的结果不一定会带来测量精度或可靠性的提高。此外，处理和存储所生成的增加的数据量更加困难，特别是在给定对能耗的限制的情况下。因此，雷达料位计系统的间歇运行是对于提高能效的有吸引力的替选，其中在该间歇运行中，系统仅以给定的时间间隔执行测量。

然而，也存在与间歇测量相关联的问题。例如，系统可以被配置为以规则的间隔唤醒并且执行测量，并且如果要测量的产品的表面特性随时间变化，则测量可能会提供不可靠的结果。此外，下一次测量可能也是不可靠的，等等，这会导致可靠测量与不稳定高度读数之间的较长时段。

因此，需要一种用于间歇地测量罐中的产品的料位的改进料位计系统和方法。

发明内容

鉴于上述内容，本发明的总体目的是提供一种改进的方法和装置，其用于可靠地确定装在罐中的产品的料位，从而提供提高的可靠性和能效。特别地，本发明的一个目的是至少针对一些测量条件为间歇料位计系统提供减少的活动时间。

根据本发明的第一方面，该目的和其它目的通过确定装在罐中的产品的料位的方法来实现，该方法包括如下步骤：a)向产品的表面的目标区域发射电磁探测信号；b)接收作为电磁探测信号在表面处的反射的反射探测信号；c)确定表示反射探测信号的幅度的参数值；如果参数值表示大于预定阈值的幅度，则：d)向表面的目标区域发射电磁测量信号；e)接收作为电磁测量信号在表面处的反射的返回信号；以及f)基于电磁测量信号与返回信号之间的时间关系，确定料位。

本发明基于如下实现：有利的是在执行测量循环之前，确立使得测量很可能会成功的测量条件。在使用向表面发射电磁信号以及由在产品表面处的反射得到的反射信号的测量系统中，发射信号的充足部分应该被反射并且由接收器接收，以实现反射信号的分析，从而确立到表面的距离。

在产品表面具有时变散射体的性质的测量条件下，诸如对于湍动表面，反射信号的信号强度会与表面的时间变化相对应地随时间而变化。在相对慢的测量中，其中，测量时间显著长于时变表面的周期，反射信号将是表示表面的时间平均值的时间平均信号。在该上下文中，表面的周期与表面的特定点处的表面高度随时间的变化有关。因此，在测量显著慢于表面的周期性时间变化的情况下，与表面的周期相关地执行测量的实际时间不会影响测量结果。

在测量时间可以等于或小于时变表面的周期的快速测量系统中，相反成立。如果在反射信号具有相对低的幅度时开始测量循环，则测量可能会失败或者测量结果会不可靠，从而由于可能需要重复测量直至成功地执行测量为止而导致不必要的能耗。然而，通过发射可以显著短于测量信号的初始信号、探测信号以确立是否反射了信号的充足部分，可以确定测量条件是否是有利的。从而，更可能的是，仅在很可能导致成功测量的条件下开始和执行测量，从而由于减少了失败测量的数量而导致能效提高。

另外，在测量时间显著短于表面周期的料位计系统中，从确定反射探测信号的幅度大于预定阈值到测量完成的时间足以使表面被认为在测量持续时间期间是准静态的。

因此，当在周期性时变表面上进行测量时，根据本发明的实施例的料位计系统尤其有用，其中，在该周期性时变表面中，时变表面的周期至少等于或长于测量持续时间。因而，系统的活动时间与表面的时间变化的周期有关，其中系统的活动时间被定义为从发射第一探测脉冲到测量完成的时间。特别地，假设表面条件为使得可能在时变表面的周期期间的某点进行测量，活动时间短于或等于时变表面的周期。湍动表面的典型周期可以为大约10ms。