[發明專利]按照雷達原理工作的料位測量系統

有效

• 申請號: 201310040265.X
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103245395B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: M.戴爾曼;M.格丁;U.韋格曼;N.波爾
• 申請（專利權）人: 克洛納測量技術有限公司
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284;G08C17/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 杜荔南,劉春元

技術領域

本發明涉及一種按照雷達原理工作的、用于測量位于容器中的介質的料位（Füllstand）的料位測量系統。在此，在料位測量系統中設置用于發送電磁信號的信號發送設備、生成要由信號發送設備發送的至少一個電磁信號的電子設備、以及壓力密封的和/或擴散密封的隔離元件。

背景技術

這樣的料位測量系統常常也稱作為貯罐水平探測雷達（TLPR）系統，并用于測量諸如貯罐或料倉的容器中的料位。在這種雷達測量設備中應用了利用物理規則的運行時間方法，即所發送的電磁信號的運行路段等于運行時間和傳播速度的乘積。在測量容器中的介質（例如液體或散料）的料位的情況下，運行路段相當于在輻射和重新接收電磁信號的天線和介質表面之間的雙倍距離。根據所謂的回波函數或數字化的包絡線來確定有用回波信號（也就是在介質表面上所反射的信號）和該有用回波信號的運行時間。包絡線代表了作為“天線-介質表面”間距的函數的回波信號的振幅。可以從在天線到容器底面的已知距離和介質表面到天線的由測量所確定的距離之間的差值中計算出料位。例如將其天線空腔至少部分地用介電插入物充填的天線（參閱例如DE 10 2008 020 036 A1）用于大多是微波輻射的電磁信號的發送和接收。

按照要測量其料位的介質的種類而定，或者按照環境條件的種類而定，料位測量設備有時受到了極端的負荷（例如高溫或高壓）。此外可能需要將在容器和測量設備之間的接口由于防爆而必須構造成壓力密封的和擴散密封的。因此在現有技術中，至少例如生成要發送的信號或分析檢測到的信號的電子設備被從實際過程中取消。測量設備的一部分、尤其是天線保留在容器內。于是，由電子設備所生成的發送信號大多經過作為信號引導體的波導被傳輸給天線。

為了也達到在容器的內部空間和外部空間之間的所需的隔離，例如將氣密密封的隔離元件引入到波導中（參閱例如DE 20 2009 009 102 U1）。種隔離元件例如可以通過使用金屬玻璃（Metaglas）來生成。這在此涉及被壓力密封和擴散密封地引入到金屬凸緣中的玻璃片。隔離元件在此大多位于波導的內部，并且在這里滿足了至少兩個任務：一方面因此生成了容器的壓力密封和擴散密封的封閉，另一方面得出了在容器之內和之外的防爆區之間的區域隔離。類似的情況適用于以“時域反射計（Time Domain Reflectometry, TDR）”已知的線路連接的料位測量系統。

尤其是在雷達信號的（例如大于60 GHz的）較高頻率下，在波導中不利的是，由于要經過波導傳輸的信號的小的波長，應將所使用的波導的直徑構造得小。但是，（特別是直徑、間隙尺寸、或波導過渡的）機械公差由此強烈地起作用，以至于尤其是通過采用金屬玻璃和隨之而來的結構上的過渡的解決方案強化地導致差的信號質量。此外在高頻下由于制造原因不能像例如在低頻的雷達系統中常見的那樣實現椎體結構，所述椎體結構構成了對于高頻信號的阻抗匹配。在波導長度對于運行時間的、與頻率有關的影響方面存在附加的問題，這導致信號的分散。如果使用了（大于2 GHz的）高的帶寬，該問題尤其重要。最后在高頻信號的情況下已證明為幾乎不可能的是，以芯片之外的線路結構的形式從生成信號的芯片引導信號。因此可能需要將信號發送設備、即天線集成在芯片上。

例如在DE 10 2009 049 676 A1中描述了將測量設備的電子設備分成用于實際測量的部件和用于分析測量信號的部件，該DE 10 2009 049 676 A1描述了借助壓力測量進行汽車油箱中的料位測量。在此在油箱中的傳感器部件和位于其之外的分析部件之間存在無線連接。

US 2004/0100281 A1描述了一種雷達料位測量設備的示例，該雷達料位測量設備具有在鑒于防爆而不同的空間之間的電流隔離。

發明內容

因此本發明所基于的任務在于，說明一種按照雷達原理工作并且配備了壓力密封的和/或擴散密封的隔離元件的料位測量系統，該料位測量系統允許使用較高頻的信號。