[發明專利]基于門控調頻連續波的分體式導波雷達液位計

有效

• 申請號: 202110181569.2
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112985540B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 趙博;孟祥焱;沈紹祥;張曰義;劉小軍;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供一種基于門控調頻連續波的分體式導波雷達液位計，包括：電子學單元，設置于待測液位的容器外，用于產生發射信號；同軸電纜，與所述電子學單元連接，用于將所述發射信號傳輸至設置于待測液位的容器內的同軸導波桿；所述同軸導波桿基于頻域反射原理產生回波信號返回至所述電子學單元，進而獲得待測液位的高度信息。能夠實現電子學與雷達探頭的異地安裝，電子學遠離高溫高壓高輻照容器，提高了設備工作的可靠性；在低頻應用中容易實現較大的系統帶寬，提高測量精度，同時有利于設備小型化；采用門控開關對發射和接收通道進行控制，實現了較大的系統收發隔離度；采用高通濾波器有效抑制直達波信號，能夠防止中頻放大器飽和。

技術領域

本公開涉及測量技術領域，尤其涉及一種基于門控調頻連續波的分體式導波雷達液位計。

背景技術

目前核動力裝置上的高溫高壓容器如穩壓器、蒸汽發生器的水位均采用壓力原理進行接觸式測量，受容器內負載的工況影響，差壓水位測量存在精度低、可靠性不高的問題，而人工檢尺、浮體式等其它接觸式液位測量也存在工作量大，操作誤差大且危險系數高、量程有限、老化嚴重等缺點。

雷達式液位計所發射的電磁波在同一介質中傳播速度穩定，不受溫度、密度、粉塵、壓力等的影響，因此可以在復雜環境下穩定、準確地工作，具有精度高、可靠性高的優點，是高溫高壓容器液位測量的有效手段。傳統雷達液位計大多采用一體式結構形式，電子學單元安裝在被測容器上，無法應用在強輻照環境中。

由此，如何提供一種能夠在高溫高壓高輻照容器進行液位測量的液位計是一個亟需解決的技術課題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于上述問題，本公開提供了一種基于門控調頻連續波的分體式導波雷達液位計，以緩解現有技術中在高溫高壓高輻照容器中難以有效的進行液位測量等技術問題。

(二)技術方案

本公開提供一種基于門控調頻連續波的分體式導波雷達液位計，包括：電子學單元，設置于待測液位的容器外，用于產生發射信號；同軸電纜，與所述電子學單元連接，用于將所述發射信號傳輸至設置于待測液位的容器內的同軸導波桿；所述同軸導波桿基于頻域反射原理產生回波信號返回至所述電子學單元，進而獲得待測液位的高度信息。

在本公開實施例中，所述電子學單元包括：發射模塊，用于產生兩路調頻連續波信號；開關模塊，包括：發射選通開關，用于對一路調頻連續波信號進行幅度調制；接收選通開關，與所述發射選通開關處于相反的開關狀態，用于間隙性接收所述回波信號；以及收發切換開關，同時與所述發射選通開關和接收選通開關相連，對應所述發射選通開關和接收選通開關的開關狀態使電子學單元處于信號發射態或信號接收態；接收模塊，用于接收另一路調頻連續波信號作為本振信號，進而將所述回波信號處理為數字回波信號；以及信號處理模塊，用于發出控制信號控制所述發射模塊和開關模塊工作，并對數字回波信號進行處理得到液位高度信息。

在本公開實施例中，所述發射模塊包括：基帶線性調頻信號產生模塊、鎖相環、功分器、以及放大器，其中，所述基帶線性調頻信號產生模塊在信號處理模塊的控制下產生20～40MHz線性調頻信號并輸出到所述鎖相環的參考端；所述鎖相環將參考端接收的參考信號倍頻到頻率為1～2GHz的調頻連續波信號，并輸入功分器；所述的功分器將調頻連續波信號分為兩路。

在本公開實施例中，所述接收模塊包括：混頻器、高通濾波器、放大器、低通濾波器、以及ADC；其中，所述混頻器用于接收另一路調頻連續波信號作為本振信號，使得所述回波信號經接收模塊處理后數字化為數字回波信號。

在本公開實施例中，發射信號間隙，發射選通開關導通，收發切換開關處于發射狀態，接收選通開關關閉，提高發射時隙內的收發隔離度。

在本公開實施例中，接收信號間隙，發射選通開關關閉，收發切換開關處于接收狀態，接收選通開關導通，提高接收時隙內的收發隔離度。