[發明專利]具有多個接收器支路的雷達物位計系統

在審

• 申請號: 201410139653.8
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN104833403A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 克里斯特·約舒亞·弗勒維克
• 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: 陳煒;李德山

技術領域

本發明涉及一種雷達物位計系統和一種用于確定容器中的填充物位的方法。

背景技術

雷達物位計系統廣泛用于測量容器中的填充物位。通常通過如下方式來執行雷達物位計量：朝向容器中的物品傳播電磁發射信號，并且接收由發射信號在該發射信號遇到的阻抗過渡處（包括物品的表面）的反射所產生的電磁反射信號。

可以朝向容器中容納的物品輻射所發射的電磁信號，或者可以通過傳輸線探頭將所發射的電磁信號導向物品并導入到物品中。后者通常被稱為導波雷達（GWR）。

雷達物位計通常大體上被分類為脈沖式系統或者頻率調制連續波（FMCW）型系統。

脈沖式雷達物位計可以具有：第一振蕩器，用于生成通過朝向容器中容納的物品的表面傳輸具有發射脈沖重復頻率f_t的脈沖而形成的發射信號；以及第二振蕩器，用于生成通過具有參考脈沖重復頻率f_r的參考脈沖形成的參考信號，其中參考脈沖重復頻率f_r與發射脈沖重復頻率f_t相差給定頻率差Δf。該頻率差Δf典型地位于幾Hz或數十Hz的范圍內。

在測量掃描開始時，使發射信號和參考信號同步以具有相同的相位。由于頻率差Δf，發射信號與參考信號之間的相位差在測量掃描期間將逐漸增加。

在測量掃描期間，將由發射信號在該發射信號遇到的阻抗過渡處的反射而形成的反射信號與參考信號進行關聯，以基于反射信號與參考信號之間的時間關聯性（等同于相位關系）形成測量信號。可以基于測量信號確定填充物位。

在FMCW型雷達物位計系統中，朝向所述表面發射具有時變頻率的發射信號，并基于發射信號與反射信號之間的頻率（和/或相位）差來確定距所述表面的距離。發射信號和反射信號可以在混頻器中進行組合，這產生了表示發射信號與反射信號之間的相位關系（具體地為相位/頻率差）的所謂的中頻信號。可以基于所測量的相位/頻率差和發射信號的相位/頻率隨時間的已知變化來確定距所述表面的距離。

為了確定容器中物品的填充物位，除了距物品的表面的距離之外，通常還確定距已知豎直位置處的參考阻抗過渡的距離。可以根據參考阻抗過渡與物品的表面之間的距離以及參考阻抗過渡的已知豎直位置來推斷填充物位。

例如，可以便利地通過在雷達物位計系統的信號傳播裝置（例如天線或者傳輸線探頭）與收發器之間的連接處的阻抗不連續提供參考阻抗過渡。

在這種情況下，例如，與由物品的表面反射的表面回波信號相比，由參考阻抗過渡反射的參考回波信號具有大得多的幅度。

這可能使得難以確定所接收的反射信號的合適的增益函數和/或確定基于反射信號與發射信號而形成的測量信號的合適的增益函數。增益可能過高，這可能導致參考回波信號飽和；或者增益可能過低，這可能導致辨別表面回波信號困難。

US6690320通過如下方式來解決該問題：在每個測量周期開始時使用相對低的放大因子，當從基準脈沖提取到時序信息時，軟件將放大因子增加至對于從小得多的物位回波脈沖提取時序信息而言最佳的更高值。

然而，存在與根據US6690320的方法相關的改進空間，特別是參考阻抗過渡與物品的表面之間的距離相對小的情況。

發明內容

鑒于現有技術的以上提及的缺點和其他缺點，本發明的總體目的為提供一種改進的填充物位確定。

因此，根據本發明的第一方面，提供了一種用于確定容器中的物品的填充物位的雷達物位計系統，包括：信號傳播裝置，其被設置成朝向物品的表面傳播電磁發射信號并且返回由所述電磁發射信號在所述發射信號遇到的阻抗不連續處的反射所產生的電磁反射信號；發射器電路，其耦接至信號傳播裝置并且被配置成在測量周期期間生成并發射所述發射信號;接收器電路，其耦接至信號傳播裝置并且被配置成在測量周期期間接收反射信號，該接收器電路包括：第一接收器支路，其被配置成將反射信號變換成表示發射信號與在測量周期期間接收的反射信號之間的相位關系的數字第一測量信號，該第一測量信號是根據與所述反射信號相關的第一增益函數經過幅度調制的；以及第二接收器支路，其被配置成將反射信號變換成表示發射信號與在測量周期期間接收的反射信號之間的相位關系的數字第二測量信號，該第二測量信號是根據與反射信號相關的、與所述第一增益函數不同的第二增益函數進行幅度調制的；以及處理電路，其耦接至第一接收器支路和第二接收器支路并且被配置成基于第一測量信號和第二測量信號來確定填充物位。