具有電源電壓控制的延遲的脈沖水準測量系統技術方案

提供了具有電源電壓控制的延遲的脈沖水準測量系統。一種水準測量系統包括：發射信號生成電路，用于生成發射脈沖序列形式的發射信號；傳播設備，連接到發射信號生成電路并配置為向罐內產品的表面傳播發射信號，并返回由于發射信號在該表面處的反射而得到的反射信號。該系統還包括被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號的基準信號提供電路。發射信號生成電路和基準信號提供電路中的至少一個包括延遲電路，用于提供發射信號和基準信號間的時變相位差。該延遲電路包括：至少一個電源電壓控制的延遲單元，該延遲單元對通過其的脈沖展示出根據提供到其的電源電壓而改變的傳播延遲；及電壓控制電路，連接到延遲單元，用于提供可控電源電壓到延遲單元。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及利用脈沖雷達水準測量系統來確定罐中所包含的產品的填充水準的方法并涉及脈沖雷達水準測量系統。
技術介紹
雷達水準測量(Radar level gauge,RLG)系統被廣泛應用于確定罐中所包含的產品的填充水準。雷達水準測量通常借助于向罐中包含的產品輻射電磁信號的非接觸測量來進行，或者借助于通常稱為導波雷達(Guided wave radar,GffR)的、其中通過作為波導的探針將電磁信號導向并導入所述產品的接觸測量來進行。所述探針通常被布置為從罐的頂部向底部垂直延伸。所述探針還可被布置在連接到罐的外壁并與罐的內部流體相通的測量管(所謂的室(chamber))中。所發射的電磁信號在所述產品的表面處被反射，而反射信號由雷達水準測量系統中所包括的接收器或者收發器接收。基于所發射的信號和反射信號，可確定到產品的表面的距離。更具體地，到產品的表面的距離通常基于發射電磁信號和接收其在罐內的氣氛與其中包含的產品之間的界面處的反射之間的時間來確定。為了確定產品的實際填充水準，基于上述時間(所謂的飛行時間)以及電磁信號的傳播速度來確定從基準位置到所述表面的距離。當今市場上的大多數雷達水準測量系統要么是基于發射脈沖與接收其在產品表面處的反射之間的時間差來確定到罐內包含的產品的表面的距離的所謂的脈沖雷達水準測量系統，要么是基于所發射的調頻信號與其在所述表面處的反射之間的相位差來確定到所述表面的距離的系統。后一類型的系統通常稱為調頻連續波(Frequency ModulatedContinuous Wave, FMCff)型。對于脈沖雷達水準測量系統，通常使用時間擴展技術來得到飛行時間(time-of-flight)。這種脈沖雷達水準測量系統一般具有第一振蕩器和第二振蕩器，第一振蕩器用于生成由脈沖形成的發射信號，用于以發射脈沖重復頻率ft向罐內包含的產品的表面發射，第二振蕩器用于生成由基準脈沖形成的基準信號，其基準脈沖重復頻率f；與發送脈沖重復頻率相差給定的頻率差Af。該頻率差Af—般在Hz的量級或幾十Hz的范圍在測量掃描的開始，發射信號和基準信號被同步為具有相同的相位。由于頻率差A f，發射信號和基準信號之間的相位差在測量掃描期間會逐漸增加。在測量掃描期間，將由于發射信號在罐內包含的產品的表面的反射而形成的反射信號與基準信號相關，使得僅在反射脈沖和基準脈沖同時發生時才產生輸出信號。從測量掃描的開始到由于反射信號與基準信號的相關而導致發生輸出信號的時間為發射信號與反射信號之間的相位差的度量，其又是反射脈沖的飛行時間的時間擴展的度量，根據其可以確定到罐內所包含的產品的表面的距離。由于發射信號和基準信號之間的頻率差Af的準確度對于脈沖雷達水準測量系統的性能來說很重要，因此，可通過監視頻率差Af 并調節第二振蕩器以保持預定的頻率差Af 的調節器來控制第二振蕩器。為了提供穩定的調節，由于需要低值的頻率差Af以獲得足夠的時間擴展，因此，調節器一般需要幾百樣本量級的頻率差Af ，這對應于長度為20-30秒的持續時間。因此，在開始實際的填充水準測量之前，當前可獲得的上述類型的脈沖雷達水準測量系統通常需要被通電一相當的時間段。
技術實現思路
鑒于現有技術中的上述和其他缺陷，本專利技術的一個總目標是提供一種改進的脈沖水準測量系統和方法，并且具體地，提供一種能夠實現更能量有效的填充水準確定的脈沖水準測量系統和方法。 根據本專利技術的第一方面，這些以及其他目標是通過一種水準測量系統來實現的，該系統用于利用電磁信號來確定罐中包含的產品的填充水準。所述水準測量系統包括發射信號生成電路，用于生成發射脈沖序列形式的發射信號；傳播設備，連接到所述發射信號生成電路并被配置為向所述罐內的所述產品的表面傳播所述發射信號，并返回由于所述發射信號在所述罐中所包含的所述產品的所述表面處的反射而得到的反射信號；基準信號提供電路，被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號；所述發射信號生成電路和基準信號提供電路中的至少一個包括延遲電路，該延遲電路用于提供所述發射信號和所述基準信號之間的時變相位差；測量電路，連接到所述傳播設備并連接到所述基準信號提供電路，所述測量電路被配置為基于所述基準信號和所述反射信號來提供測量信號；及處理電路，連接到所述測量電路，用于基于所述測量信號來確定填充水準，其中，所述延遲電路包括至少一個電源電壓控制的延遲單元，該至少一個電源電壓控制的延遲單元對于通過該至少一個電源電壓控制的延遲單元的脈沖，展示出根據提供到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲；及電壓控制電路，連接到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元，用于提供可控電源電壓到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元，以使得能夠控制所述延遲電路的信號傳播延遲。所述罐可以是能夠容納產品的任何容器或器皿，并且可以是金屬的，或部分或全部為非金屬的，可以是開放的、半開放的、或密封的。此外，罐中所包含的產品的填充水準可通過利用信號傳播設備向罐內產品傳播發射信號來直接確定，或者利用設置在位于罐外部但與罐內部流體連通使得室內的水準與罐內的水準對應的所謂室內的傳播設備來間接確定。發射信號為電磁信號。所述“傳播設備”可以是能夠傳播電磁信號的任何設備，包括發射線探針、波導和各種類型的天線(如喇叭天線、陣列天線等)等。應注意，處理電路中所包括的裝置中的任何一個或幾個可以被提供為分離的物理部件、單個部件內的分離的硬件模塊或者由一個或幾個微處理器執行的軟件。本專利技術基于如下實現可以利用展示電源電壓依賴的傳播延遲的至少一個電源電壓控制的延遲單元并通過控制所述電源電壓、以很高的精度來獲得發射脈沖和基準脈沖之間的可控定時差。一個或幾個電源電壓控制的延遲單元和用于控制到電源電壓控制的延遲單元的電源電壓的電壓控制電路可包括于發射信號生成電路或者基準信號提供電路中，或者包括于二者中。例如，發射信號生成電路可包括振蕩器電路(例如壓控振蕩器)，基準信號提供電路可包括用于提供發射信號的延遲版本形式的基準信號的延遲電路。通過利用包括展示出電源電壓依賴的傳播延遲的至少一個電源電壓控制的延遲單元和控制電源電壓的電壓控制電路的延遲電路，可在任何時間將延遲控制為期望的值。這使得能夠實現所述水準測量系統的各種節電工作模式。例如，可使用‘快速搜索’模式，其中，通過快速改變電源電壓來快速地改變延遲。這樣，可快速地找到罐內產品的表面，而隨后的測量可以在距表面距離周圍有限的范圍內進行。與在所述水準測量系統的整個范圍內進行“完整”的測量相比，像這樣在有限的范圍內進行測量可以節省時間和功率。這樣與在所述水準測量系統的整個范圍內進行“完整”的測量相比而節省的功率例如相反可用于對所選的范圍過采樣或多次“加窗”，從而能夠改善敏感度。 發射信號生成電路和基準信號提供電路可以有利地基于共同的脈沖產生電路來分別提供發射信號和基準信號。但是，根據本專利技術的各實施例，發射信號生成電路和基準信號提供電路可被連接到或可包括不同的脈沖產生電路(如不同的振蕩器)。此外，延遲電路可包括串聯的多個電源電壓控制的延遲單元，每個電源電壓控制的延遲單元對于通過該電源電壓控制的延遲單元的脈沖展示根據提供到該電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲。這樣，與單個電源電壓控制的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水準測量系統，用于利用電磁信號來確定罐中包含的產品的填充水準，所述水準測量系統包括：發射信號生成電路，用于生成發射脈沖序列形式的發射信號；傳播設備，連接到所述發射信號生成電路并被配置為向所述罐內的所述產品的表面傳播所述發射信號，并返回由于所述發射信號在所述罐中所包含的所述產品的所述表面處的反射而得到的反射信號；基準信號提供電路，被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號；所述發射信號生成電路和基準信號提供電路中的至少一個包括延遲電路，該延遲電路用于提供所述發射信號和所述基準信號之間的時變相位差；測量電路，連接到所述傳播設備并連接到所述基準信號提供電路，所述測量電路被配置為基于所述基準信號和所述反射信號來提供測量信號；及處理電路，連接到所述測量電路，用于基于所述測量信號來確定填充水準，其中，所述延遲電路包括：至少一個電源電壓控制的延遲單元，該至少一個電源電壓控制的延遲單元對于通過該至少一個電源電壓控制的延遲單元的脈沖，展示出根據提供到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲；及電壓控制電路，連接到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元，用于提供可控電源電壓到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元，以使得能夠控制所述延遲電路的信號傳播延遲。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：瓦爾特·尼爾森，法比安·文格爾，塞繆爾·貝奎斯特，
申請(專利權)人：羅斯蒙特儲罐雷達股份公司，
類型：發明
國別省市：