[實用新型]自診斷型調頻連續波雷達物位計

有效

• 申請號: 201420317618.6
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN204115815U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 米卡埃爾·克列曼
• 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;G01S7/40
• 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

本實用新型涉及使用診斷掃描來提供調頻連續波(FMCW)雷達物位計的自診斷的自診斷型FMCW雷達物位計。

背景技術

雷達物位計廣泛用于測量容納在罐中的物品的填充物位。雷達物位計量通常通過非接觸式測量或通過通常被稱為導波雷達(GWR)的接觸式測量來執行，其中，非接觸式測量將發射電磁信號朝向容納在罐中的物品輻射而接觸式測量通過用作波導裝置的探針將發射電磁信號朝向物品引導并導入物品中。

通常將雷達物位計分為脈沖式系統或FMCW系統。在FMCW中，將具有變化頻率的信號朝向表面發射，基于發射信號與同時接收的信號之間的頻率(和/或相位)差來確定距離。發射信號被罐中的內容物的表面(或被任何其它阻抗過渡)反射，延遲了特定時間的回波信號被返回至物位計。回波信號與發射信號進行混頻以生成混頻信號，該混頻信號具有與在時間延遲期間發生的發射信號的頻率改變相等的頻率。針對線性掃描，還被稱為中頻(IF)的該頻率差與距反射表面的距離成比例。通常將混頻信號稱為IF信號。IF信號還包括來自天線中的反射的頻率分量和相似的近區回波。由于這些近區回波靠近于收發器發生，所以它們很強，使得難以檢測到表面回波。因此，雷達物位計具有在任何采樣之前對IF信號進行濾波的濾波器，從而抑制與所述表面不相關的頻率分量以獲得好的測量數據。

在許多情況下，雷達物位計用于如下應用：雷達物位計的故障可能導致危險情形因此雷達物位計必須極度可靠的應用。采用各種措施以確保雷達物位計的可靠性，從而降低危險情形的風險。例如，通過執行自診斷功能，雷達物位計可以進行檢驗以確保其正常工作。執行自診斷的一種方式為測量參考回波，這將檢驗雷達物位計的與生成、引導、濾波、放大、發射和/或接收電磁信號相關的部件，這些部件還被稱之為微波鏈。

US專利5614911描述了可以檢測問題例如在天線上形成沉積物或其它麻煩例如天線的損壞或損耗的FMCW雷達物位計。所述問題通過在雷達物位計進入實際操作之前首先存儲未受干擾的參考函數即罐頻譜來檢測。在實際操作期間，將測量的回波函數與存儲的未受干擾的回波函數進行比較，分析并評估任何差異以識別形成有沉積物或其它麻煩。相似地，US專利申請2006/0015292為時域反射計(TDR)雷達物位計，其可以檢測物料在天線上的堆積或TDR雷達物位計的電子設備的故障。使用在預定時間間隔上的距表面的距離的恒定測量來識別物料在天線上的堆積或TDR雷達物位計的電子設備的故障，例如天線與電子設備之間的耦接中的短路。然而，由于每個天線的天線回波不同并且它們隨著時間降級和改變，所以天線回波不適合用于診斷功能。

實用新型內容

關于雷達物位計的以上提及的期望特性，本實用新型的總體目的為使得能夠通過提供參考回波而不向雷達物位計添加部件或成本來檢驗FMCW雷達物位計。

本實用新型基于如下認識：通過配置距離與FMCW雷達物位計的頻率掃描中的頻率之間的關系，提供適應的頻率掃描，從而不能辨別在從收發器到信號傳播設備的信號傳播路徑中的回波。因此，在傳播路徑中的回波將提供可檢測的參考回波以使得雷達物位計能夠對微波鏈進行自診斷。

根據本實用新型的第一方面，這些和其它目的通過一種用于測量距容納在罐中的物品的表面的距離的自診斷型FMCW雷達物位計來實現。雷達物位計包括：收發器，所述收發器被設置成生成和發射具有頻率掃描形式的電磁發射信號；以及信號傳播設備和連接信號傳播設備與收發器的信號傳播路徑。信號傳播路徑和信號傳播設備被配置成將電磁發射信號朝向所述表面進行引導并且返回包括來自表面和信號傳播路徑中的阻抗過渡的反射的回波信號。雷達物位計還包括混頻器，所述混頻器連接至收發器并且被配置成將回波信號與電磁發射信號的一部分進行混頻以提供中頻信號。濾波裝置連接至混頻器并被配置成對中頻信號進行濾波以提供經濾波的中頻信號，處理電路連接至濾波裝置并且被配置成處理經濾波的中頻信號。頻率掃描為診斷掃描和測量掃描中之一，其中，診斷掃描被配置成使得在經濾波的中頻信號中可檢測參考回波，所述參考回波指示距阻抗過渡的距離。測量掃描被配置成使得在經濾波的中頻信號中參考回波受到抑制并且在經濾波的中頻信號中可檢測表面回波，所述表面回波指示距所述表面的距離。處理電路被配置成基于參考回波對雷達物位計進行自診斷以及基于表面回波確定距表面的距離。

診斷掃描被配置成使得經濾波的中頻信號包括來自在從收發器到信號傳播設備的傳播路徑中的阻抗過渡的回波。