[發明專利]雷達物位計和相關方法

有效

• 申請號: 201710011215.7
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN108072423B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 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
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;李德山

本公開內容涉及用于測量罐中產品的過程變量的雷達物位計及方法。雷達物位計(1、100)包括：收發器電路(6、106)；傳播裝置(10)；以及處理電路(7)，其用于基于發送信號與返回信號之間的關系來確定過程變量的值。物位計具有DC/DC轉換器(15)和能量存儲單元(17)，DC/DC轉換器連接至電源接口(12)并且被配置成將第一電壓轉換為低于第一電壓的第二電壓。物位計還具有連接在DC/DC轉換器與能量存儲單元之間的開關(20)，開關具有非導通狀態和導通狀態，非導通狀態用于當收發器電路激活時將能量存儲單元從DC/DC轉換器斷開，導通狀態用于僅當收發器電路不激活時才將能量存儲單元連接至DC/DC轉換器。

技術領域

本發明涉及用于測量罐中產品的過程變量的雷達物位計。特別地，其涉及這種物位計的收發器電路的電源。

背景技術

在許多雷達物位計應用中，雷達信號的產生和處理通常將消耗比預期的電源可以連續遞送的電力更多的電力。雖然其它高精度雷達物位測量技術可能涉及類似的約束，但是這對于FMCW(調頻連續波)雷達技術尤其如此。

許多現場設備通過雙線電流回路供電，該回路在指定范圍內的電流下提供指定范圍內的電壓。在一些雙線電流回路中，回路中的電流用于指示由RLG感測的電平，其中，該范圍的下限是為RLG供電的最困難的情況。這種電流回路的一個示例是4mA至20mA回路，其中，電流在4mA至20mA的范圍內。

在其它情況下，物位計由諸如電池組這樣的本地能源供電。這是例如無線雷達物位計的情況。本地電源將具有峰值電流限制(也可能表達為峰值功率限制)。另外，本地能量存儲單元在其需要充電或替換之前僅能夠遞送有限的總能量。

在這兩種情況下，需要通過雙線回路或電池供電，并且在另外的情況下還可能需要通過特定功率管理方案和結構來供電，以實現全功能性，而不管電源的限制。一種常用的解決方案是雷達信號的間歇生成，從而只要沒有信號生成就使得能量能夠被存儲在能量存儲單元中。

在雷達物位計中，通常使用DC/DC(直流-直流)轉換器將來自電源(例如，雙線接口或電池)的電壓轉換為現場設備中的所需(較低的)內部電壓。為了將功率消耗保持在最小，通常需要使用高效DC/DC轉換器(例如，約90％的效率)。這種轉換器的問題是它們相當嘈雜，并且將在收發器電路的敏感模擬電路中引起干擾。如果現場設備是本質上安全的系統，則由于存在對允許多少電容的限制而使得難以實現去除這種噪聲的高效電容濾波，因此這個問題更加突出。

一種特定的情況涉及根據FMCW(調頻連續波)工作的雷達物位計。在這種物位計中，DC/DC轉換器的開關頻率也可能干擾雷達物位計中的中頻(IF)信號。

低噪聲DC/DC轉換器在現有技術中是已知的。然而，這種轉換器的功率效率較低(例如50％至80％)。因此，在如上所述的電力供應有限的情況下，在不以測量速率、帶寬(掃描長度)或信號處理能力的形式犧牲測量性能的情況下，這種轉換器無法用于整個系統。

在沒有DC/DC轉換器的情況下，其他部件可能產生會干擾收發器電路的噪聲。

因此，希望避免由高效DC/DC轉換器和其他部件引起的噪聲的負面影響。

發明內容

本發明的一個目的是克服上述缺點，并避免由DC/DC轉換器或其它部件引起的雷達物位計中的敏感模擬電路的干擾。