[实用新型]具有底部反射器的雷达料面计系统以及底部反射器

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于确定包括在储罐内的物料(product)的填充水平的雷达料面计系统(radar level guage system)。该雷达料面计系统包括布置在储罐的底部的底部反射器。本实用新型还涉及在雷达料面计系统中使用的底部反射器。 

背景技术

雷达料面计(RLG)系统广泛地用于确定储罐中所容纳的物料的填充水平。雷达水平计量通常要么通过非接触测量执行，其中电磁信号朝向储罐中所容纳的物料辐射，要么通过接触测量执行(通常称为导波雷达(GWR))，其中电磁信号通过用作波导的探针被朝向物料引导并进入物料中。 

所发射的电磁信号在物料的表面处被反射，并且所反射的信号被雷达料面计系统中所包括的接收器或收发器所接收。基于所发射的信号和所接收的信号，可以确定到物料的表面的距离。 

更特别地，到物料的表面的距离通常基于发射电磁信号和接收储罐中的大气和储罐所容纳的物料之间的界面中电磁信号的反射之间的时间来确定。为了确定物料的实际填充水平，从参考位置到表面的距离基于上述时间(所谓的飞行时间)和电磁信号的传播速度来确定。 

目前市场上的大多数雷达料面计系统要么是基于发射脉冲和接收脉冲在物料的表面处的反射之间的时间差来确定到储罐中所容纳的物料的表面的距离的所谓脉冲雷达料面计系统，要么是基于所发射的调频信号和调频信号在表面处的反射之间的相位差来确定到表面的距离的系统。后一类型的系统通常称为FMCW(调频连续波)类型。 

很多物料，特别是液体，在雷达料面计系统中通常使用的频率范围内至少在某种程度上对电磁信号是透明的，这可能导致当测量低填充水平时，从储罐的底部反射的电磁信号与从物料的表面反射的电磁信号干 扰，即，距离分辨能力可能不足以区分从储罐的底部反射的电磁信号与从液体表面反射的电磁信号。 

EP 1242794披露了一种雷达水平测量设备，其具有位于储罐的底部处的用于微波信号的吸收器。通过该吸收器，储罐的底部的反射可以被显著减少，这允许测量低填充水平。在根据EP 1242794的雷达水平测量设备中，吸收器以尖峰(spike)的连接板的形式设置，其中，尖峰的尖端指向入射微波的方向。这些尖峰由对微波有良好吸收能力的材料制成。虽然根据EP 1242794的吸收器允许测量比先前可能的水平更低的填充水平，但是吸收器从储罐的底部到顶部的延伸将可以测量的最低填充水平限制到约为微波信号的至少一个波长。由于雷达水平测量系统的频率范围通常约为千兆赫的十分之一，所以波长约为几厘米。 

实用新型内容

鉴于现有技术的上述和其他缺点，本实用新型的一个目的在于提供一种改进的雷达料面计系统，特别是能够准确地测量较低填充水平的雷达料面计系统。 

根据本实用新型的第一方面，因此提供了一种雷达料面计系统，用于确定储罐中所容纳的物料的填充水平，该雷达料面计系统包括：收发器，用于生成、发射和接收电磁信号；传播设备，电连接至收发器并且被布置成朝向储罐中所容纳的物料的表面传播所发射的电磁信号，并且将从所发射的电磁信号遇到的阻抗转变处的反射得到的回波信号返回给收发器，其中，回波信号包括从表面处的反射得到的表面回波信号；处理电路，连接至收发器并且被配置成基于返回的表面回波信号来确定填充水平；以及底部反射器，被布置在储罐的底部，底部反射器包括多个相位修改结构，每个相位修改结构均被配置成修改所发射的电磁信号的相位并且反射相位修改后的电磁信号，其中，按照不同相位修改结构所反射的相位修改后的电磁信号相互作用以朝向传播设备提供相消干扰的方式来布置多个相位修改结构。 

储罐可以是能够容纳物料的任何容器或器皿，并且可以是金属的，或者部分或完全是非金属的、开口的、半开口的或者封闭的。所生成、发射和接收的电磁信号通常是微波信号。传播设备可以是能够引导来自收发器的电磁信号并且朝向收发器引导电磁信号的任何设备。 

传播设备可以被配置成将电磁信号辐射到自由空间中，或者被布置成与被布置成引导所辐射的电磁信号的波导结构协作。 

传播设备的例子包括喇叭形天线、杆状天线、贴片天线和阵列天线。在一些应用中，诸如在所谓的浮顶罐中，传播设备(通常是天线)通常被称为模式转换器或模式发生器。