[發明專利]脈沖式物位計系統和方法

有效

• 申請號: 201410398427.1
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN105091980B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 萊夫·尼爾森;哈坎·尼貝里;哈坎·德林
• 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

本發明涉及一種包括頻率控制電路的脈沖式物位計系統。如果獲取的信號表示先前的填充物位確定與當前填充物位確定之間的時間短于預定的時間，則所述頻率控制電路使用存儲在存儲器中的先前的頻率控制設置來控制包括脈沖式物位計系統中所包括的發射信號生成電路和參考信號生成電路中的至少一個。如果所獲取的信號表示先前的填充物位確定與當前填充物位確定之間的時間長于預定的時間，則所述頻率控制電路以實現發射信號的脈沖重復頻率與參考信號的脈沖重復頻率之間的期望的脈沖重復頻率差為目標來迭代地調節發射信號生成電路和參考信號生成電路中的至少一個。

技術領域

本發明涉及一種脈沖式物位計系統以及用于控制該脈沖式物位計系統的方法。

背景技術

雷達物位計(RLG)系統廣泛用于確定罐中所容納的物品的填充物位。雷達物位計量通常借助于非接觸式測量或者借助于通常被稱為導波雷達(GWR)的接觸式測量來執行，在非接觸式測量中朝向罐中所容納的物品輻射電磁信號，在接觸式測量中通過用作波導裝置的探頭將電磁信號導向并導入物品中。通常將探頭設置為從罐的頂部朝向罐的底部垂直延伸。也可以將探頭設置于測量管(所謂的腔)中，該測量管連接至罐的外壁并與罐的內部流體連通。

所發射的電磁信號在物品的表面被反射，反射信號被包括在雷達物位計系統中的接收器或收發器接收。可以基于發射信號和反射信號來確定距物品表面的距離。

更具體地，通常基于電磁信號的發射與其在罐中的空氣和物品之間的界面中的反射的接收之間的時間來確定距物品表面的距離。為了確定物品的實際填充物位，基于以上提及的時間(所謂的行進時間(time-of-flight))和電磁信號的傳播速度來確定從參考位置到表面的距離。

現在市場上的多數雷達物位計系統或者是基于發射脈沖與接收脈沖在罐中所容納的物品表面處的反射之間的時間差來確定距物品表面的距離的、所謂的脈沖式雷達物位計系統，或者是基于發射的頻率調制信號與其在表面處的反射之間的頻率(和/或相位)差來確定距表面的距離的系統。后一種系統通常被稱為FMCW(調頻連續波)類型。

對于脈沖式雷達物位計系統，通常使用時間擴展技術來求解飛行時間(time-of-flight)。

這樣的脈沖式雷達物位計系統可以具有第一振蕩器和第二振蕩器，其中，第一振蕩器用于生成通過以發射脈沖重復頻率f_t朝向罐中所容納的物品的表面發射脈沖而形成的發射信號，第二振蕩器用于生成通過以與發射的脈沖重復頻率相差已知的(至少近似已知的)脈沖重復頻率差Δf的參考脈沖重復頻率f_ref的參考脈沖而形成的參考信號。該頻率差Δf通常在數赫茲(Hz)或者數十赫茲范圍內。

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，例如可以將通過發射信號在罐中所容納的物品的表面處的反射所形成的反射信號與參考信號相關聯，使得僅當反射脈沖和參考脈沖同時發生時產生輸出信號。在這樣的示例性脈沖式物位計系統中，從測量掃描的開始到由于反射信號與參考信號的關聯而產生輸出信號的發生的時間是發射信號與反射信號之間相位差的量度，該時間繼而是反射脈沖的飛行時間的時間擴展量度，可以根據所述時間來確定距罐中所容納的物品的表面的距離。

由于發射信號的脈沖重復頻率與參考信號的脈沖重復頻率之間的脈沖重復頻率差Δf的精度對脈沖式雷達物位計系統的性能很重要，所以可以通過頻率調節器來控制第一和/或第二振蕩器，所述頻率調節器監視脈沖重復頻率差Δf并控制第一和第二振蕩器中至少之一以使脈沖重復頻率差的實際值與期望值之間的差最小化。

為了提供穩定的調節，調節器可能需要與長達20～30秒的持續時間對應的大約數百個頻率差Δf的樣本。

因此，在可以開始實際的填充物位測量之前，當前可用的脈沖式雷達物位計系統可能需要被供電達相當長的時間段。