[发明专利]用于测量罐体中散装产品体积的雷达料位计

说明书

用于测量罐体内散装产品的雷达料位计，其包括料位传感器、主天线、微波模块、软件模块、接口转换器和控制单元，并且还包括：至少两根带微波模块的补充天线；两个开关，其在结构上与主天线和微波模块连接成多通道收发模块(TRM)，多通道收发模块具有连接至料位传感器的信号输出和连接至控制单元的输入的监控输出，多通道TRM的通道号选择输入和控制输入连接到控制单元的相应输出。

技术领域

本发明涉及对罐体(tank，容器)中散装产品(bulk product，自由流动产品)体积的监控和测量，并且可用于化工、矿业、建筑行业和在使用装有散装材料的罐体的企业处使用。

背景技术

专利RU 2575185 C2(公布于2014年1月27日)公开了一种用于测量罐体中散装材料的料位(level)的方法和用于实施该方法的雷达料位计(radar level gauge，无线电位置料位指示器)。雷达料位计的天线包括印制微带天线，印制微带天线对罐体内部的辐射图(radiation pattern，辐射方向图)进行电扫描。天线被固定在所需的位置，相对于该位置，辐射图通过不同组辐射元件所激发的探测信号的相位转向(phase steering)来控制。这种控制天线图案的方法的缺点是：随着辐射图相对于布置辐射单元的平面的法向的偏离角增大，天线增益降低。当多种不利因素重合时，例如需要以大偏离角的辐射图(低高度大直径的罐体)进行作业，以及使用诸如水泥或干谷物等低反射率的产品，这种现象可能导致所反射的信号完全消失。

与本发明最相关的现有技术是一种非接触式雷达料位计，该非接触式雷达料位计包括带有单独的收发天线的料位传感器，基于安装在连接凸缘上的机械传动与其定向装置结合(例如，参见于2013年10月17日公布的US 2013/0269414 A1)。

雷达料位计的传感器和定向装置一起安装在罐体顶部。通过将定向装置的凸缘螺栓连接在罐体管道的配合凸缘上来安装传感器。因此，定向装置的凸缘与管道凸缘刚性连接。雷达料位计的独立收发天线被容置在罐体内部中，并通过定向装置联接到传感器。利用定向装置的机械传动来远程改变罐体内天线的角度。由于罐体内的散装块体(bulk mass)表面的特定形状，需要在天线的不同倾斜角度下进行测量。散装材料的实际料位在表面上的不同点处(特别是在装载点与卸载点处)会有很大的差别。因此，为了提高罐体内产品体积测量的精确度，要在表面上的不同点处进行料位测量。

在装有散装产品的罐体中进行测量时，改变罐体内部的天线倾斜角度的机械方法遇到了重大问题。在装有散装产品的罐体中具有高的含尘量的条件下，机械传动的存在大大降低了定向装置的可靠性以及将天线设置到所需位置的精确度。

与液体产品相比，用雷达法在散装材料的表面进行的测量具有其自身的特性。这与散装产品的表面不平坦且在某些情况下可能具有不规则结构有关，因此，天线发射的信号没有镜面反射，有时信号可能部分或完全丢失。在这种情况下，天线位置的变化会有助于有用信号的出现。还应注意的是，在多尘环境中工作的机械传动单元需要定期维护，从而增加了整个雷达料位计的运行费用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测量一个罐体中散装产品的体积的雷达料位计，该雷达料位计会在不需要操作人员于操作期间进行维护的情况下，确保对罐体中产品的体积进行具有更高可靠性和精确度的测量。

该目的是通过一种雷达料位计实现的，该雷达料位计包括料位传感器、主天线、微波模块、软件模块、接口转换器和控制单元，并且还包括：至少两根带微波模块的补充天线(supplementary antenna，附加天线)；两个开关(换向器)，其在结构上与主天线和微波模块连接成多通道收发模块(TRM)，该多通道收发模块具有连接至料位传感器的信号输出和连接至控制单元的输入的监控输出，多通道TRM的控制输入和通道号选择输入连接到控制单元的相应输出。

优选地，多通道收发模块(TRM)包括五根天线、五个微波模块和两个开关。

优选地，所有天线都封装在多通道TRM外壳中，以及天线的辐射侧朝向所研究的表面。