[發明專利]具有鎖狀態控制的調頻連續波雷達水準儀

有效

• 申請號: 201310173095.2
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN104034391B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 米卡埃爾·克列曼;安德斯·伊爾斯科格
• 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: 康建峰;唐京橋

本發明涉及具有鎖狀態控制的調頻連續波雷達水準儀。根據本發明的雷達水準儀系統包括用于生成輸出信號的PLL電路。PLL電路配置成指示PLL電路的鎖狀態，并且信號修改電路連接到PLL電路，用于接收輸出信號，并且用于修改輸出信號的至少一個性質以便形成傳輸信號。信號修改電路被布置并配置成接收指示PLL電路的鎖狀態的PLL狀態信號，并且響應于指示PLL電路處于鎖定狀態的PLL狀態信號而修改輸出信號的至少一個性質。

技術領域

本發明涉及雷達水準儀系統，并且涉及使用雷達水準儀系統來確定填充水平的方法。

背景技術

由于雷達水平計量在1970年代和1980年代已被開發為商業產品，所以調頻連續波（FMCW）已成為針對高準確度應用的占優勢的測量原理。FMCW測量包括將信號傳輸到罐中，所述信號在幾個GHz量級的頻率范圍之上掃描。例如，信號可以處于25-27GHz或9-1.5GHz的范圍內。傳輸的信號被罐中內容的表面（或任何其它阻抗遷移）反射，并且已被延遲一定時間的回聲信號返回到儀表。回聲信號與傳輸的信號相混合以生成混合器信號，該混合器信號具有與在時間延遲期間發生的傳輸信號的頻率變化相等的頻率。如果使用線性掃描，則也被稱為中頻（IF）的這個差頻與到反射表面的距離成比例。混合器信號通常被稱為IF信號。

最近，FMCW原理已被改進，并且今天典型地涉及不是傳輸連續掃描，而是傳輸具有擁有實際上恒定的振幅的步進頻率的信號。當傳輸的信號和接收的信號混合時，每個頻率步長會提供一個恒定分段的恒定IF信號，這樣一來就提供了IF信號的一個“樣本”。為了毫無疑義地確定分段恒定IF信號的頻率，將會需要大于采樣定理所規定數目的頻率數N。然后以與傳統FMCW系統中類似的方式使用IF信號的頻率來確定到反射表面的距離。典型的值可以是1000-1500個步長中劃分的30m距離處200-300個IF周期。

注意，由連續頻率掃描引起的連續IF信號也可以被采樣以便允許數字處理。

盡管高度準確，但是傳統的FMCW系統（連續以及步進）相對而言功耗大，使得它們較少適合于電力受限的應用。這種應用的例子包括由二線接口如4-20mA回路供電的現場裝置以及由內部電源（例如電池或太陽能電池）供電的無線裝置。

發明內容

考慮到上述境況，本發明的一般目的是要使用FMCW測量原理來提供更有能效的填充水平確定。

根據本發明的第一方面，因此提供了一種用于確定罐中的產品的填充水平的雷達水準儀系統，包括：收發器，用于生成、傳輸和接收電磁信號；信號傳播裝置，其耦合到所述收發器，用于朝向所述產品的表面傳播傳輸信號，并且用于將由所述傳輸信號在所述表面處的反射引起的表面回聲信號傳播回到所述收發器；以及處理電路，其耦合到所述收發器，用于基于所述傳輸信號和所述表面回聲信號之間的關系來確定所述填充水平，所述收發器包括：PLL電路，用于生成輸出信號，所述PLL電路配置成指示所述PLL電路的鎖狀態；以及頻率修改電路，其連接到所述PLL電路，用于接收所述輸出信號，并且用于增加所述輸出信號的頻率以形成所述傳輸信號，其中，所述頻率修改電路在其中所述輸出信號的頻率未被所述頻率修改電路增加的第一狀態和其中所述輸出信號的頻率被所述頻率修改電路增加的第二狀態之間可控制，并且其中，所述頻率修改電路被布置并配置成接收指示所述PLL電路的鎖狀態的PLL狀態信號，并且響應于指示所述PLL電路處于鎖定狀態的PLL狀態信號，從所述第一狀態遷移到所述第二狀態。