[發(fā)明專利]使用帶有周期性排列的基準(zhǔn)阻抗轉(zhuǎn)變元件的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的雷達(dá)液位計系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980116643.X
• 申請日: 2009-05-13
• 公開（公告）號: CN102016524A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: O·愛德沃森
• 申請（專利權(quán)）人: 羅斯蒙特雷達(dá)液位股份公司
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284;G01F25/00;G01S13/08
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 高青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用諸如探針或靜止管的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的雷達(dá)液位計系統(tǒng)，所述雷達(dá)液位計系統(tǒng)用于確定包含在儲罐中的產(chǎn)品的填充液位。

背景技術(shù)

雷達(dá)液位計(RLG)系統(tǒng)廣泛用于確定包含在儲罐中的產(chǎn)品的填充液位。雷達(dá)液位計量一般通過非接觸式測量或接觸式測量來進(jìn)行，在非接觸式測量中，向包含在儲罐中的產(chǎn)品輻射電磁信號；接觸式測量通常被稱為導(dǎo)波雷達(dá)(GWR)，其通過利用諸如探針或靜止管的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)將電磁信號引導(dǎo)到產(chǎn)品中。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)一般被安排成從儲罐的頂部垂直延伸到儲罐的底部。也可以將波導(dǎo)結(jié)構(gòu)安排在測量管，即所謂的測量室中，該測量管與儲罐的外壁連接，并且與儲罐的內(nèi)部流體連通。

發(fā)射的電磁信號在產(chǎn)品的表面被反射，并且反射信號被包含在雷達(dá)液位計系統(tǒng)中的接收機(jī)或收發(fā)機(jī)接收。根據(jù)發(fā)射信號和反射信號，可以確定到產(chǎn)品表面的距離。

更具體地說，到產(chǎn)品表面的距離一般根據(jù)電磁信號的發(fā)射與在儲罐中的氣氛和其中包含的產(chǎn)品之間的界面上反射的電磁信號的接收之間的時間來確定。為了確定產(chǎn)品的實(shí)際填充液位，根據(jù)上述時間(所謂的飛行時間)和電磁信號的傳播速度來確定基準(zhǔn)位置到表面的距離。

當(dāng)前在市場上銷售的大多數(shù)雷達(dá)液位計系統(tǒng)是根據(jù)脈沖的發(fā)射與其在產(chǎn)品表面上的反射的接收之間的時間差來確定到包含在儲罐中的產(chǎn)品的表面的距離的所謂脈沖式雷達(dá)液位計系統(tǒng)，或是根據(jù)由時間差引起的發(fā)射調(diào)頻信號與其在表面上的反射之間的相位差來確定到表面的距離的系統(tǒng)。后一種類型的系統(tǒng)一般被稱為FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)型的系統(tǒng)。

需要知道傳播速度以便根據(jù)飛行時間來確定填充液位，所述傳播速度由各種因素確定，諸如波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的配置和儲罐內(nèi)的環(huán)境狀況。這種環(huán)境狀況例如包括包含在儲罐中的產(chǎn)品的表面上方的氣氛的成分。

對于適用于極高精度(諸如，0.1％或更低)的雷達(dá)液位計系統(tǒng)，儲罐氣氛將影響傳播速度。舉例來說，標(biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度比真空中慢大約0.03％，而加壓烴類氣體具有較大影響，例如，10bar壓強(qiáng)下的丙烷具有較大影響(1％)。

US?6867729和US?5249463公開了被設(shè)計成針對儲罐中產(chǎn)品表面上方的氣氛中的變化蒸氣濃度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟煌到y(tǒng)。

US?6867729中公開的液位測量系統(tǒng)通常以相對較低增益工作，以確定包含在儲罐中的物料的物料液位，并且周期性地以相對較高增益工作，以確定到在探針的預(yù)期感測區(qū)上方沿探針設(shè)置的目標(biāo)標(biāo)記的距離。所確定的到目標(biāo)標(biāo)記的距離被用于針對物料液位上方的蒸氣的特性來補(bǔ)償所確定的物料液位。

US?5249463中公開的測量水位的液位測量系統(tǒng)包含在最大水位上方配有一對隔開的基準(zhǔn)非連續(xù)體的探針。該基準(zhǔn)非連續(xù)體之間的測量距離與已知距離之間的差被用于提供與水位上方的蒸氣的介電常數(shù)的變化無關(guān)的水位測量結(jié)果。

盡管能夠確定儲罐氣氛中的傳播速度，但諸如US?6867729和US5249463中公開的基準(zhǔn)反射體將在它們附近產(chǎn)生某種干擾，影響雷達(dá)液位計系統(tǒng)的測量精度。通常，校準(zhǔn)回波太強(qiáng)并且干擾填充液位測量，或太弱并且受表面回波干擾。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述及其它缺點(diǎn)，本發(fā)明的一般目的是提供一種改進(jìn)的雷達(dá)液位計系統(tǒng)及方法，尤其是能夠進(jìn)行更高精度填充液位確定的雷達(dá)液位計系統(tǒng)及方法。

按照本發(fā)明的第一方面，這些及其它目的通過一種用于確定包含在儲罐中的產(chǎn)品的填充液位的雷達(dá)液位計系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，所述雷達(dá)液位計系統(tǒng)包含：收發(fā)機(jī)，用于生成、發(fā)射和接收一個頻率范圍內(nèi)的電磁信號；波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，被安排成延伸到包含在儲罐中的產(chǎn)品中，引導(dǎo)來自所述收發(fā)機(jī)的發(fā)射信號朝向產(chǎn)品的表面，并引導(dǎo)由所述發(fā)射電磁信號所遇到的阻抗轉(zhuǎn)變處的反射引起的回波信號回到所述收發(fā)機(jī)，所述回波信號包括由所述表面處的反射引起的表面回波信號；沿所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)基本上周期性設(shè)置的多個基準(zhǔn)阻抗轉(zhuǎn)變元件，其中，相鄰基準(zhǔn)阻抗轉(zhuǎn)變元件之間的距離被選擇成使得在每個基準(zhǔn)阻抗轉(zhuǎn)變元件處反射所述發(fā)射信號而引起的信號組合形成具有在所述頻率范圍內(nèi)的頻率的基準(zhǔn)信號；以及與所述收發(fā)機(jī)連接的處理電路，用于根據(jù)所述基準(zhǔn)信號的頻率和相鄰基準(zhǔn)阻抗轉(zhuǎn)變元件之間的距離來確定所述電磁信號在儲罐內(nèi)產(chǎn)品表面上方的媒體中的傳播速度，并根據(jù)所述表面回波信號和所述傳播速度來確定填充液位。