[实用新型]雷达料位计系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及借助于雷达料位计系统来确定容纳在容器中的产品的界面的位置。 

背景技术

雷达料位计系统被广泛使用于测量容纳在容器中的产品的过程变量，例如填充料位、温度、压力等。雷达料位计量通常借助于非接触式测量或被称为导波雷达（GWR）的接触式测量来执行，其中，借助于非接触式测量时向容纳在容器中的产品辐射电磁信号，借助于接触式测量时通过用作波导的探针将电磁信号导向并导入到产品中。一般从容器顶部到容器底部竖直布置这样的探针。电磁信号随后在产品的表面处被反射，并且反射的信号被包括在雷达料位计系统中的接收器或收发器接收。基于发射信号和反射信号，可以确定距产品表面的距离。 

在许多应用中，还期望的是：能够确定在容器中的不同材料之间的一个或更多个界面的位置，以便于精确地确定容器中的材料的分布。 

GWR系统已实现广泛用于测量容纳在容器中的不同材料之间的界面（例如，油和水之间的界面）。 

具有不同介电常数的两种材料之间的突变界面造成沿着探针传播的一部分电磁信号被反射，由此可以基于反射信号的飞行时间和探针的传播特性来确定界面的位置。 

然而，针对一些材料组合或环境条件，界面可能包括材料之间的混合的乳状液，由此导致延伸的界面而不是突变的界面。延伸界面还可以被视为扩散界面或过渡区域。 

延伸的界面会导致当反射信号传播通过界面时反射信号的幅值的不可预测的减小。取决于上层的厚度，作为由上层所导致的在传输线中的介电损失的结果，由界面处的反射所产生的信号会被进一步减弱。因此，扩散界面会导致幅值减小的反射信号或在另外的情况下失真到不再能够检 测界面的程度的反射信号。 

此外，即使接收到可检测的反射信号，也会存在在确定扩散界面的位置时的不确定性，这是因为不知道电磁信号在延伸界面的什么位置被反射。 

US2010/0313654公开了如下一种方法：该方法用于通过使用在界面处反射的电磁信号的行进时间测量值与在电容性探针和参考电极之间测量的电容值的组合来确定在容器中的两种产品之间的延伸界面的位置。 

然而，根据US2010/0313654的方法需要界面被充分地明确限定，以使得发生电磁信号的可检测反射。此外，由于需要涉及电容值测量的第二测量，所以增加了系统的复杂度。 

实用新型内容

鉴于上述内容，本实用新型的总体目的是提供一种用于确定容纳在容器中的产品的界面的位置的改进的方法及系统。 

根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于确定容器中的材料界面的料位的雷达料位计系统，所述材料界面位于具有第一介电常数的第一材料和具有第二介电常数的第二材料之间，所述雷达料位计系统包括：收发器，所述收发器用于生成、发射以及接收电磁信号；探针，所述探针连接到所述收发器并被布置成引导来自所述收发器的发射电磁信号通过所述第一材料并进入到所述第二材料中，所述探针包括：沿着所述探针在所述第一材料中布置的第一多个参考过渡阻抗；以及沿着所述探针在所述第二材料中布置的第二多个参考过渡阻抗；以及处理电路，所述处理电路连接到所述收发器并被配置成基于所接收到的由所述第一多个参考过渡阻抗和所述第二多个参考过渡阻抗反射的电磁信号来确定所述界面的位置。 

在本申请的上下文中，“探针”为设计用于引导电磁信号的波导。可以使用若干类型的探针，例如单线（高保（Goubau）型）探针和双线探针。探针可以为基本上刚性的或柔性的，它们可以由金属（例如不锈钢）、塑料（聚四氟乙烯（PTFE））或上述的组合来制成。 

“收发器”可以为能够发射以及接收电磁信号的一个功能元件，或可以为包括独立的发射器单元和接收器单元的系统。 

容器可以为能够容纳产品的任何容器或器皿，其可以是金属的，或部 分或全部是非金属的，是敞开的、半敞开的或封闭的。 

每个参考过渡阻抗的位置是“已知”的意味着：该位置已借助于任何合适的测量技术预先确定。例如，可以基于所接收到的由各个参考过渡阻抗反射的电磁信号来确定位置，但是只是在受控的条件下，例如，在雷达料位计系统的生产期间，或当安装系统时且探针是干净的并且容器是空的情况下。在许多情况下，通过生产来精确地获知反射器的机械位置。