[發明專利]雷達料位計

在審

• 申請號: 201811159849.8
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN110646063A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 奧洛夫·愛德華松;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: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 王萍;楊林森

一種雷達料位計，具有：波導結構，其被布置成將測量信號導向表面以及返回反射信號；以及電磁波轉換器，其被布置成以電磁波將測量信號發射到波導結構中。電磁波轉換器具有：被布置在N?1個同心饋送環中的多個輻射元件，其中每個饋送環的半徑與H_0N模式的電場的徑向零點一致；以及饋送電路，其被連接成將測量信號從收發器電路饋送至輻射元件，從而使得電磁波轉換器激發在H₀₁模式下的電磁波。使用對饋送環半徑的這種選擇，H_0N模式將不被激發。

技術領域

本發明涉及雷達料位計，其具有生成在圓形波導中傳播的H₀₁模式(TE₀₁)波的電磁波轉換器。

背景技術

用于測量儲罐中液體和其他填充材料的料位的雷達料位計系統是眾所周知的，并且這樣的系統通常包括：用于向液體表面發射微波信號的發射器；用于接收由液體表面反射的微波信號的接收器；以及用于根據發射和接收的微波信號的傳播時間計算儲罐內液體的料位的信號處理裝置。這樣的裝置已經變得越來越重要，尤其是對于石油產品，例如，原油和由其制成的產品。儲罐可以是構成油船總負載量的一部分的大型容器，或者甚至更大的通常圓柱形的具有數十或數千立方米容積的陸基儲罐。

在一些應用中，儲罐可以包含造成干擾反射的內部結構。在其他應用中，儲罐可以具有浮頂，該浮頂被可移動地布置并且調整以定位成靠近表面。在這兩種情況下，提供具有從天線延伸至儲罐的內容物中的波導結構——通常是具有圓形橫截面的所謂“靜止管(still pipe)”——的計量儀可以是有利的。波導結構用作在其中電磁波傳播的圓形波導。

根據電磁波的橫截面場圖，存在電磁波的多種傳播模式。在橫向電(TE)模式(也稱為H模式)下，電場在意味著僅H分量(磁)在縱向方向上的橫截面中。在橫向磁(TM)模式(也稱為E模式)下，磁場在意味著僅E分量(電)在縱向方向上的橫截面中。在圓形波導中，例如，靜止管中，由于其低損耗和低分散的性質，因此TE₀₁或者H₀₁模式是優選的模式。第一后綴指示場在角方向上具有的變化的數目而第二后綴指示場在徑向方向上具有的變化的數目。

存在若干方式來生成雷達料位計的H₀₁模式電磁波。特別是經常使用貼片或者縫隙陣列(patch or slot array)，因為它可以使用眾所周知的印刷線路板(PWB)技術被制成。H₀₁陣列的典型布局是輻射器元件的一個或者若干個同心環(貼片(patch)或者徑向縫隙(slot)——縫隙是貼片的兩倍)。輻射器元件被饋送電磁信號，以便產生H₀₁傳播模式的典型周向電場(circumferential electrical field)。作為這樣的天線的示例，參照US 6,266,022，其公開了具有輻射元件的兩個同心環的平面天線。

不幸的是，由于貼片/縫隙的離散布局，因此這樣的波轉換器除了期望的H₀₁模式之外還產生至少一些寄生模式，并且這些寄生模式將對計量儀性能有負面影響。

為了抑制這樣的寄生模式，現有技術文獻US 8,040,274公開了設有用來抑制不需要的模式的同心脊的陣列天線保護元件。

發明內容

本發明的目的是提供具有相對較強H₀₁模式的H₀₁模式陣列轉換器。