具有通過選定數量延遲單元的可控延遲通路的脈沖物位計制造技術

公開了一種具有通過選定數量延遲單元的可控延遲通路的脈沖物位計系統，包括：用于產生傳送脈沖序列形式的傳送信號的傳送信號發生電路；傳播設備，連接到傳送信號發生電路并被設置用于在罐內向產品的表面傳播傳送信號，以及返回由于容納在罐內的產品的表面處的傳送信號反射而產生的反射信號。物位計系統還包括被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號的基準信號提供電路。傳送信號發生電路和基準信號提供電路的至少一個包括用于提供傳送信號和基準信號之間的時變相位差的延遲電路。延遲電路包括多個延遲單元和被設置并配置為允許延遲通路形成的可控開關電路，延遲通路包括串聯連接的多個延遲單元的子集，從而允許控制延遲電路的信號傳播延遲。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種使用電磁信號確定容納在罐內的產品的裝料高度的方法，以及涉及一種使用具有可控信號延遲的電磁信號的脈沖物位計系統。
技術介紹
雷達物位計(RLG)系統廣泛地用于確定容納在罐中的產品的裝料高度。雷達物位計量通常借助于非接觸測量來執行，由此電磁信號射向容納在罐內的產品，或者借助于通常被稱為導波雷達(GWR)的接觸測量來執行，其中電磁信號通過作為波導的探針被導向并且進入產品。探針通常設置為垂直地從罐的頂部向底部延伸。探針還可以設置在稱作室的測量管中，該測量管連接到罐的外壁并且與罐的內部流體連接。 傳送的電磁信號在產品的表面反射，并且通過包括在雷達物位計系統中的接收器或者收發器接收反射信號。基于傳送信號和反射信號可以確定到產品表面的距離。更特別的是，到產品表面的距離通常基于電磁信號的傳送和電磁信號的反射接收之間的時間來確定，其中反射發生在罐內的空氣和容納在罐內的產品之間的交界面上。為了確定產品的實際裝料高度，基于上述時間(所謂的飛行時間)和電磁信號的傳播速度來確定從基準位置到表面的距離。現今市場上大部分的雷達物位計系統是所謂的脈沖雷達物位計系統，或者基于傳送的調頻信號和其在表面處的反射之間的相位差來確定到表面的距離的系統，其中該脈沖雷達物位計系統基于脈沖的傳送和其在產品表面處的反射的接收之間的時間差來確定到容納在罐內的產品的表面的距離。后一類型的系統通常被稱為是FMCW(調頻連續波)類型。對于脈沖雷達物位計系統，時間展開技術通常用于解決飛行時間問題。這種脈沖雷達物位計系統通常具有第一振蕩器和第二振蕩器，其中第一振蕩器用于產生由向容納在罐內的產品的表面傳送的、具有傳送脈沖重復頻率ft的脈沖形成的傳送信號，第二振蕩器用于產生由具有與傳送脈沖重復頻率相差給定的頻率差Af 的基準脈沖重復頻率f；的基準脈沖形成的基準信號。該頻率差A f通常在幾Hz或者幾十Hz的范圍內。在測量掃描初始，傳送信號和基準信號被同步為具有相同的相位。由于頻率差A f，傳送信號和基準信號之間的相位差在測量掃描期間將逐漸地增加。在測量掃描期間，由容納在罐內的產品表面處的傳送信號的反射而形成的反射信號與基準信號是相關的，使得輸出信號僅在反射脈沖和基準脈沖發生在相同時刻時產生。從測量掃描開始到由于反射信號和基準信號的相關性而導致的輸出信號發生的時間是傳送信號和反射信號之間的相位差的計量，這進而是反射脈沖的飛行時間的時間擴展計量，由此可以確定到容納在罐內的產品的表面的距離。由于傳送信號和基準信號之間的頻率差Af的準確性對于脈沖雷達物位計系統的性能是重要的，因此第二振蕩器可以由調節器控制，該調節器監控頻率差Af 并且調節第二振蕩器來保持預定的頻率差Af0為了提供穩定的調節，調節器可能通常需要大約數以百計的頻率差Af的樣本，這對應于由于頻率差Af 的低值而可以長達20-30秒的持續時間，其中該持續時間需要實現足夠的時間展開。相應地，上述類型的當前可用的脈沖雷達物位計系統通常需要在實際的裝料高度測量可以開始之前供應相當長一段時間的電力。
技術實現思路
鑒于現有技術上述的和其他的缺點，本專利技術總體的目的是提供一種改進的脈沖物位計系統和方法，并且尤其是實現更節能的裝料高度確定的脈沖物位計系統和方法。根據本專利技術的第一方面，這些和其他的目的通過用于使用電磁信號確定容納在罐內的產品的裝料高度的物位計系統實現，物位計系統包括傳送信號發生電路，用于產生傳送脈沖序列形式的傳送信號；傳播設備，連接到傳送信號發生電路，并且設置為在罐內向產品的表面傳播傳送信號，以及返回由于在容納在罐內的產品的表面處的傳送信號的反射而 產生的反射信號；基準信號提供電路，被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號，傳送信號發生電路和基準信號提供電路中的至少一個包括用于提供傳送信號和基準信號之間的時變相位差的延遲電路；測量電路，連接到傳播設備和基準信號提供電路，測量電路被配置為基于基準信號和反射信號提供測量信號；以及連接到測量電路的處理電路，用于基于測量信號確定裝料高度，其中延遲電路包括多個延遲單元；和可控開關電路，被設置并配置為允許包括串聯連接的多個延遲單元的子集的延遲通路的形成，由此允許控制延遲電路的信號傳播延遲。罐可以是任何能夠容納產品的容器或者器皿，并且可以是金屬的，或者部分的或完全非金屬的、開口的、半開口的或者封閉的。此外，容納在罐內的產品的裝料高度可以直接地通過使用罐內的向產品傳播傳送信號的信號傳播設備來確定，或者間接地通過使用布置在所謂的室之內的傳播設備來確定，該室位于罐外部但是與罐的內部以流體連接，使得室內的高度對應于罐內的高度。傳送信號是電磁信號。“傳播設備”可以是任何能夠傳播電磁信號的設備，包括傳送線路探針、波導和多種類型的天線，例如喇DA天線、陣天線等。需要注意的是，包括在處理電路內的任何一種或者多種裝置可以被設置作為分離的物理部件、在單個部件內的分離的硬件塊、或者通過一個或多個微處理器執行的軟件中的一種。本專利技術基于如下實現傳送脈沖和基準脈沖之間的可控定時差異可以通過串聯地設置延遲單元和控制延遲單元的數量來實現，其中應該通過這些延遲單元傳遞脈沖以提供傳送脈沖和基準脈沖中的一個(或者二者)。用于形成通過選定數量的延遲單元的延遲通路的延遲單元和可控開關電路可以包括在傳送信號發生電路或基準信號提供電路中的一個中或者二者中。例如，傳送信號發生電路可以包括振蕩器電路，例如壓控振蕩器，以及基準信號提供電路可以包括用于提供傳送信號的延遲型式的基準信號的延遲電路。包括多個延遲單元的延遲電路以及被設置并且配置為允許通過串聯連接的選定數量的延遲單元的延遲通路的形成的可控開關電路的使用，其中每個延遲單元為穿過該延遲單元的電磁信號提供已知的傳播延遲(該傳播延遲可以對于所有延遲單元是相同的，或者在延遲單元間不同)，可以在任何時候將延遲控制到希望的值。這允許物位計系統的多種節能操作模式。例如，在通過跳過延遲單元快速改變延遲的情況下，可以使用“快速搜索”模式。因此，可以快速找到在罐內的產品的表面，并且隨后的測量可以在與表面有一定距離附近的有限范圍內執行。為了跨越這個有限范圍來測量，開關電路被控制為連續地通過與到表面一定距離附近的范圍對應的延遲單元形成延遲通路。像這樣跨越有限范圍測量，相比較于跨越物位計系統的整個范圍進行“完整”測量節約了時間和能量。相比較于跨越物位計系統的整個范圍的測量，如此節約的能量可以例如替代地用于對選定的范圍或“窗口”多次進行過采樣，由此可以改進靈敏度。傳輸傳送信號發生電路和基準信號提供電路可以有利地基于來自共同脈沖發生電路的輸入而分別提供傳送信號和基準信號。根據本專利技術的各個實施例，延遲電路還可以包括至少一個延遲調諧單元，為穿過至少一個延遲調諧單元的脈沖呈現傳播延遲，該傳播延遲取決于提供給至少一個延遲調諧單元的電源電壓而變化；以及連接到至少一個延遲調諧單元的電壓控制電路，用于為至少一個延遲調諧單元提供可控的電源電壓，從而允許控制至少一個延遲調諧單元的傳播延遲。因此，可以更準確地控制延遲電路所提供的總傳播延遲，這在裝料高度的確定中提供了改進的準確性。至少一個延遲調諧單元可以與由上述選定數量的延遲單元形成的延遲通路串聯連接。以這種方式，延遲電路的總傳播延遲通過延遲通路和至少本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種物位計系統，用于使用電磁信號確定容納在罐內的產品的裝料高度，所述物位計系統包括：傳送信號發生電路，用于產生傳送脈沖序列形式的傳送信號；傳播設備，連接到所述傳送信號發生電路，并且設置用于在所述罐內向所述產品的表面傳播所述傳送信號，以及返回由于容納在所述罐內的所述產品的所述表面處的所述傳送信號的反射而產生的反射信號；基準信號提供電路，被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號；所述傳送信號發生電路和所述基準信號提供電路中的至少一個包括用于提供所述傳送信號和所述基準信號之間的時變相位差的延遲電路；連接到所述傳播設備和所述基準信號提供電路的測量電路，所述測量電路被配置為基于所述基準信號和所述反射信號提供測量信號；以及連接到所述測量電路的處理電路，用于基于所述測量信號確定裝料高度，其中所述延遲電路包括：多個延遲單元；以及被設置并配置為允許延遲通路形成的可控開關電路，所述延遲通路包括串聯連接的多個所述延遲單元的子集，由此允許控制所述延遲電路的信號傳播延遲。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：瓦爾特·尼爾森，法比安·文格爾，塞繆爾·貝奎斯特，
申請(專利權)人：羅斯蒙特儲罐雷達股份公司，
類型：發明
國別省市：