[发明专利]物位测量装置、物位测量方法和计算机可读介质

说明书

本发明涉及一种物位测量装置，其包括具有多个传输和接收信道的片上雷达系统、对连续执行的多次测量的结果取平均的噪声水平降低装置以及可以将两个以上的所述发射信道或所述接收信道彼此组合以增加发射功率或接收功率的信号电平增加装置。本发明还涉及相应的物位测量方法和计算机可读介质。本发明实现了利用片上雷达系统形式的集成微波电路的物位测量。

技术领域

本发明涉及物位测量。特别地，本发明涉及具有片上雷达系统形式的集成微波电路的物位测量装置、用于测量容器中的介质的物位的方法、用于测量容器中的介质的表面拓扑的方法、程序元件和计算机可读介质。

背景技术

雷达进行物位测量的使用是目前的现有技术。与许多其它领域相比，雷达技术在物位测量中的突破只有在测量装置的电子器件能够检测和处理极小的反射信号之后才有可能。

现代测量装置不仅以高发射频率(通常可以在75至85GHz的范围内)为特征，而且还能够可靠地处理反射信号的处于高达120dB的范围内的振幅差。

现代测量装置是通过使用噪声极低的高频电路组件实现的，这些组件通常在基于砷化镓(GaAs)的集成微波电路(MMIC)形式的装置中使用。通过使用砷化镓组分，也可以增加对测量可用的高频功率。然而，该解决方案的缺点在于部件成本的增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于物位测量的具有片上雷达系统形式的集成微波电路的物位测量装置。

本发明的第一方面涉及一种具有片上雷达系统形式的集成微波电路的物位测量装置。这种片上雷达系统是具有用于数字功能的电路组件的高度集成微波电路(MMIC)，根据一实施例，该高度集成微波电路能够将雷达系统的完整功能集成在单个雷达芯片上以进行信号的产生、信号处理以及接收信号至数字表示的转换。

片上雷达系统(RSOC)具有多个发射信道，其中，发射信道分别被构造为产生具有例如在75至85GHz或更高频率范围内的高频发射信号。还可以设置一个或多个接收信道，其中，接收信道分别被构造为接收在填充材料表面上反射的发射信号。

可以提供被构造为增加(即，改善)接收信号的信噪比的噪声水平降低装置。在此，接收信号是由物位测量装置接收的信号，其源自于在填充材料表面上反射的发射信号。通过对连续执行的多次测量的结果取平均来增加信噪比。

替代地或附加地，提供了信号电平增加装置，信号电平增加装置被构造为组合至少两个发射信道以由此产生具有增加的发射功率的组合发射信号和/或被构造为组合至少两个接收信道以由此产生具有增加的接收功率的组合接收信号。

信号电平的这种增加意味着：在物位测量装置或片上雷达系统的相同功率的情况下，发射的发射信号总体上具有更高的发射功率，使得即使是弱反射性的介质或物体也可以被可靠地检测。这最终导致信号改善。

噪声水平降低装置也是如此。在片上雷达系统的相同总功率的情况下，由于提高了信噪比而在总体上改善了测量结果。这也导致信号改善，所述提高的信噪比仅使得可以将某些片上雷达系统用于物位测量，因为否则的话测量结果不够准确。

根据本发明的一实施例，噪声水平降低装置被构造为在对连续执行的多次测量结果取平均之后，确定是否已经对足够数量的测量取平均，以便达到特定的测量品质。如果未达所述测量品质，则触发另外的测量，所述另外的测量的结果也用于取平均，以便通过增加信噪比进一步改善测量结果。

例如可以通过考虑阈值来作出是否已经对足够数量的测量取平均的判定。如果通过取平均达到的信噪比低于预定阈值，则产生另外的回波信号曲线和/或测量结果并将其包含在平均值内。所述过程可以多次重复直到信噪比达到期望的品质。

根据本发明的另一实施例，物位测量装置被设计为频率调制连续信号物位测量装置(FMCW)，其中，连续执行的测量中的每一者包括频率扫描，例如在75GHz的起始频率到85GHz的最大频率下的频率扫描。