[發明專利]間歇表面測量

有效

• 申請號: 201110351672.3
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN103017865A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 法比安·文格爾
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙特儲罐雷達股份公司
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;李春暉

技術領域

本發明涉及一種料位計系統，該料位計系統使用電磁波以確定到裝在罐中的產品的表面的距離。

背景技術

諸如雷達料位計的現場裝置適合用于測量諸如工藝流體、粒子料以及其它材料的產品的高度(level)。這樣的雷達料位計的示例可以包括：微波單元，用于向表面發射微波以及接收表面反射的微波；處理電路，被布置成與微波單元通信，以及基于發射的微波和接收的微波之間的關系而確定高度。

近年來，對于對功耗具有其它限制的無線測量裝置或系統(諸如，例如，通過4-20mA的電流回路連接的、所謂的回路供電系統)的需求不斷增加。無線測量裝置可以例如由電池或太陽能來供電。對于這樣的裝置，有利的是提高能效，例如以便增加電池的壽命。因此，需要具有提高的功率效率的新型測量裝置，以便對傳統雷達料位計進行改進。

帶來功耗減小的一種途徑是減少測量時間，即使得測量更快速。然而，與通常用于雷達料位計的連續測量方案相結合的較短測量時間將提供大量的測量結果。大量的結果不一定會帶來測量精度或可靠性的提高。此外，處理和存儲所生成的增加的數據量更加困難，特別是在給定對能耗的限制的情況下。因此，雷達料位計系統的間歇運行是對于提高能效的有吸引力的替選，其中在該間歇運行中，系統僅以給定的時間間隔執行測量。

然而，也存在與間歇測量相關聯的問題。例如，系統可以被配置為以規則的間隔喚醒并且執行測量，并且如果要測量的產品的表面特性隨時間變化，則測量可能會提供不可靠的結果。此外，下一次測量可能也是不可靠的，等等，這會導致可靠測量與不穩定高度讀數之間的較長時段。

因此，需要一種用于間歇地測量罐中的產品的料位的改進料位計系統和方法。

發明內容

鑒于上述內容，本發明的總體目的是提供一種改進的方法和裝置，其用于可靠地確定裝在罐中的產品的料位，從而提供提高的可靠性和能效。特別地，本發明的一個目的是至少針對一些測量條件為間歇料位計系統提供減少的活動時間。

根據本發明的第一方面，該目的和其它目的通過確定裝在罐中的產品的料位的方法來實現，該方法包括如下步驟：a)向產品的表面的目標區域發射電磁探測信號；b)接收作為電磁探測信號在表面處的反射的反射探測信號；c)確定表示反射探測信號的幅度的參數值；如果參數值表示大于預定閾值的幅度，則：d)向表面的目標區域發射電磁測量信號；e)接收作為電磁測量信號在表面處的反射的返回信號；以及f)基于電磁測量信號與返回信號之間的時間關系，確定料位。

本發明基于如下實現：有利的是在執行測量循環之前，確立使得測量很可能會成功的測量條件。在使用向表面發射電磁信號以及由在產品表面處的反射得到的反射信號的測量系統中，發射信號的充足部分應該被反射并且由接收器接收，以實現反射信號的分析，從而確立到表面的距離。

在產品表面具有時變散射體的性質的測量條件下，諸如對于湍動表面，反射信號的信號強度會與表面的時間變化相對應地隨時間而變化。在相對慢的測量中，其中，測量時間顯著長于時變表面的周期，反射信號將是表示表面的時間平均值的時間平均信號。在該上下文中，表面的周期與表面的特定點處的表面高度隨時間的變化有關。因此，在測量顯著慢于表面的周期性時間變化的情況下，與表面的周期相關地執行測量的實際時間不會影響測量結果。

在測量時間可以等于或小于時變表面的周期的快速測量系統中，相反成立。如果在反射信號具有相對低的幅度時開始測量循環，則測量可能會失敗或者測量結果會不可靠，從而由于可能需要重復測量直至成功地執行測量為止而導致不必要的能耗。然而，通過發射可以顯著短于測量信號的初始信號、探測信號以確立是否反射了信號的充足部分，可以確定測量條件是否是有利的。從而，更可能的是，僅在很可能導致成功測量的條件下開始和執行測量，從而由于減少了失敗測量的數量而導致能效提高。

另外，在測量時間顯著短于表面周期的料位計系統中，從確定反射探測信號的幅度大于預定閾值到測量完成的時間足以使表面被認為在測量持續時間期間是準靜態的。

因此，當在周期性時變表面上進行測量時，根據本發明的實施例的料位計系統尤其有用，其中，在該周期性時變表面中，時變表面的周期至少等于或長于測量持續時間。因而，系統的活動時間與表面的時間變化的周期有關，其中系統的活動時間被定義為從發射第一探測脈沖到測量完成的時間。特別地，假設表面條件為使得可能在時變表面的周期期間的某點進行測量，活動時間短于或等于時變表面的周期。湍動表面的典型周期可以為大約10ms。