雷达物位计系统的制作方法

雷达物位计系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种雷达物位计系统。所述雷达物位计系统包括：第一接收器支路，用于将反射信号变换成第一数字测量信号；以及第二接收器支路，其被配置成将所述反射信号变换成第二数字测量信号。第一接收器支路根据第一增益函数对第一测量信号的幅度进行调制，第二接收器支路根据与第一增益函数不同的第二增益函数对第二测量信号的幅度进行调制。雷达物位计系统还包括处理电路，该处理电路被配置成基于第一测量信号和第二测量信号来确定填充物位。
【专利说明】雷达物位计系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种雷达物位计系统。

【背景技术】
[0002] 雷达物位计系统广泛用于测量容器中的填充物位。通常通过如下方式来执行雷达 物位计量：朝向容器中的物品传播电磁发射信号，并且接收由发射信号在该发射信号遇到 的阻抗过渡处(包括物品的表面）的反射所产生的电磁反射信号。
[0003] 可以朝向容器中容纳的物品辐射所发射的电磁信号，或者可以通过传输线探头将 所发射的电磁信号导向物品并导入到物品中。后者通常被称为导波雷达（GWR)。
[0004] 雷达物位计通常大体上被分类为脉冲式系统或者频率调制连续波（FMCW)型系统。
[0005] 脉冲式雷达物位计可以具有：第一振荡器，用于生成通过朝向容器中容纳的物品 的表面传输具有发射脉冲重复频率f t的脉冲而形成的发射信号；以及第二振荡器，用于生 成通过具有参考脉冲重复频率f；的参考脉冲形成的参考信号，其中参考脉冲重复频率f；与 发射脉冲重复频率f t相差给定频率差Λ f。该频率差Λ f典型地位于几 Hz或数十Hz的范 围内。
[0006] 在测量扫描开始时，使发射信号和参考信号同步以具有相同的相位。由于频率差 Δ f，发射信号与参考信号之间的相位差在测量扫描期间将逐渐增加。
[0007] 在测量扫描期间，将由发射信号在其遇到的阻抗过渡处的反射而形成的反射信号 与参考信号进行关联，以基于反射信号与参考信号之间的时间关联性(等同于相位关系）形 成测量信号。可以基于测量信号确定填充物位。
[0008] 在FMCW型雷达物位计系统中，朝向所述表面发射具有时变频率的发射信号，并基 于发射信号与反射信号之间的频率(和/或相位）差来确定距所述表面的距离。发射信号 和反射信号可以在混频器中进行组合，这产生了表示发射信号与反射信号之间的相位关系 (具体地为相位/频率差)的所谓的中频信号。可以基于所测量的相位/频率差和发射信号 的相位/频率随时间的已知变化来确定距所述表面的距离。
[0009] 为了确定容器中物品的填充物位，除了距物品的表面的距离之外，通常还确定距 已知坚直位置处的参考阻抗过渡的距离。可以根据参考阻抗过渡与物品的表面之间的距离 以及参考阻抗过渡的已知坚直位置来推断填充物位。
[0010] 例如，可以便利地通过在雷达物位计系统的信号传播装置(例如天线或者传输线 探头）与收发器之间的连接处的阻抗不连续提供参考阻抗过渡。
[0011] 在这种情况下，例如，与由物品的表面反射的表面回波信号相比，由参考阻抗过渡 反射的参考回波信号具有大得多的幅度。
[0012] 这可能使得难以确定所接收的反射信号的合适的增益函数和/或确定基于反射 信号与发射信号而形成的测量信号的合适的增益函数。增益可能过高，这可能导致参考回 波信号饱和；或者增益可能过低，这可能导致辨别表面回波信号困难。
[0013] US 6690320通过如下方式来解决该问题：在每个测量周期开始时使用相对低的 放大因子，当从基准脉冲提取到时序信息时，软件将放大因子增加至对于从小得多的物位 回波脉冲提取时序信息而言最佳的更高值。
[0014] 然而，存在与根据US 6690320的方法相关的改进空间，特别是参考阻抗过渡与物 品的表面之间的距离相对小的情况。 实用新型内容
[0015] 鉴于现有技术的以上提及的缺点和其他缺点，本实用新型的总体目的为提供一种 改进的填充物位确定。
[0016] 因此，根据本实用新型，提供了一种用于确定容器中的物品的填充物位的雷达物 位计系统，包括：信号传播装置，其被设置成朝向物品的表面传播电磁发射信号并且返回 由所述电磁发射信号在所述发射信号遇到的阻抗不连续处的反射所产生的电磁反射信号； 发射器电路，其耦接至信号传播装置并且被配置成在测量周期期间生成并发射所述发射信 号；接收器电路，其耦接至信号传播装置并且被配置成在测量周期期间接收反射信号，该 接收器电路包括：第一接收器支路，其被配置成将反射信号变换成表示发射信号与在测量 周期期间接收的反射信号之间的相位关系的数字第一测量信号，该第一测量信号是根据与 所述反射信号相关的第一增益函数经过幅度调制的；以及第二接收器支路，其被配置成将 反射信号变换成表示发射信号与在测量周期期间接收的反射信号之间的相位关系的数字 第二测量信号，该第二测量信号是根据与反射信号相关的、与所述第一增益函数不同的第 二增益函数进行幅度调制的；以及处理电路，其耦接至第一接收器支路和第二接收器支路 并且被配置成基于第一测量信号和第二测量信号来确定填充物位。
[0017] 术语"增益函数"应当被理解为第一 /第二测量信号与所接收的信号之间的幅度 关系。由于第一 /第二测量信号为数字信号(信号值的序列)，所以幅度关系是关于信号值 与所接收的信号幅度的。
[0018] 取决于雷达物位计系统的特定实施方式(例如如果雷达物位计系统为所谓的脉冲 式雷达物位计系统或者为FMCW型的雷达物位计系统)，和/或取决于应用或测量情况，第一 增益函数和第二增益函数可以表示数字第一/第二测量信号与模拟反射信号的幅度之间 的不同关系。
[0019] 例如，增益函数可以是频率独立的或频率依赖的。
[0020] 在频率独立增益函数的情况下，以上提及的幅度调制可以涉及将跨越测量信号的 频谱与可以小于或大于单位值(或等于单位值）的增益因子相乘。可替选地，频率独立增益 函数可以涉及对于高于参考电压电平的幅值，将该幅度值与第一增益因子相乘，而对于低 于参考电压电平的幅值，将该幅值与不同于第一增益因子的第二增益因子相乘。例如，参考 电压电平可以合适地为0V，于是可以将正幅值与第一增益因子相乘并且可以将负幅值与第 二增益因子相乘。
[0021] 在频率依赖增益函数的情况下，特定频率范围可以被强衰减、有效地阻止，而其他 频率范围可以被放大或者仅微弱地衰减。此外，增益可以被控制成随着频率基本连续地变 化。例如，在FMCW型雷达物位计系统中，距所述表面(或另一阻抗过渡）更长的距离对应于 测量信号(通常被称为中频信号或IF信号）的更高频率。为了补偿通过更长传播路径所产 生的增加的衰减，较高的频率比较低的频率被放大得更多。
[0022] 频率依赖增益函数可以有利地使用一个或若干个模拟滤波器来实施。
[0023] 相应地，第一接收器支路可以包括第一增益函数块，其可以包括第一放大器和/ 或第一频率滤波器。类似地，第二接收器支路可以包括第二增益函数块，其可以包括第二放 大器和/或第二频率滤波器。第一/第二增益函数块将第一/第二增益函数施加于对第 一 /第二增益函数块的输入信号以输出经幅度调制的输出信号，该输出信号已经根据第一 /第二增益函数进行了幅度调制。尽管已经提及了，但应当强调的是，第一增益函数块和第 二增益函数块中任一个增益函数块可以应用作为单位增益的最简单的可能的增益函数。
[0024] 雷达物位计系统可以有利地包括提供其他增益函数的另外的接收器支路。
[0025] 本实用新型基于如下实现：可以通过将从传播装置到处理电路的信号路径分为提 供不同增益函数的至少第一接收器支路和第二接收器支路，来实现距容器中的物品的表面 的距离的可靠且精确的确定。然后，给定反射信号将会产生如下两个数字测量信号：其携带 关于发射信号与反射信号之间的相同相位（时序）关系的信息但已经经受不同的增益函数。 这可以例如用于同时并且在相同测量周期内调节不同的测量信号，使得它们对于容器中的 不同区域的测量和/或具有明显不同特性的阻抗过渡是最佳的。
[0026] 由于第一测量信号和第二测量信号来源于同一反射信号，所以本实用新型的实施 方式使得当物品的表面接近于参考阻抗过渡并且即使该表面在比参考阻抗过渡高的坚直 位置处时，也能够对参考阻抗过渡的坚直位置(在适用的情况下）和物品的表面进行精确确 定。
[0027] 此外，不管雷达物位计系统是否包括参考阻抗过渡，都提供根据不同增益函数经 过幅度调制的同一测量信号的两个副本使得能够进行更高级的信号处理，由此，例如可以 提高填充物位测量的灵敏度。
[0028] 此外，两个(或更多个）测量信号的比较使得能够校准沿第一和/或第二接收器支 路的各种部件。例如，可以相对于彼此对滤波器和/或放大器进行校准。
[0029] 另外，测量信号的比较可以用于检测在接收器支路之一中的错误，例如部件故障。 这进一步提高了雷达物位计系统的可靠性。本实用新型的实施方式还提供了冗余填充物位 确定，这本身就提高了填充物位确定的可靠性。
[0030] 第二接收器支路可以有利地至少部分地与第一接收器支路并联，从而提供在信号 传播装置与处理电路之间的不同的信号路径。反射信号同时在至少部分并联的接收器支路 中被同时变换。
[0031] 此外，接收器支路中的至少一个接收器支路可以包括放大器电路和/或至少一个 频率滤波器，以用于实现以上所讨论的提供频率独立或频率依赖幅度调制的增益函数。
[0032] 根据各个实施方式，第一接收器支路可以包括第一模数变换器电路；第二接收器 支路可以包括与第一模数变换器电路不同的第二模数变换器电路。
[0033] 雷达物位计系统可以包括两个相同的ADC (模数变换器）部件，或者第一模数变换 器电路和第二模数变换器电路可以组合在单个部件中，即所谓的立体声ADC。
[0034] 可替选地，雷达物位计系统可以包括具有第一变换参数(例如第一动态范围）的第 一 ADC和具有第二变换参数(例如第二动态范围）的第二ADC，其中，所述第一增益函数和所 述第二增益函数可以至少部分地由第一变换参数和第二(不同）变换参数提供。
[0035] 根据本实用新型的各个实施方式，雷达物位计系统还可以包括参考阻抗过渡；并 且处理电路可以被配置成：基于第一测量信号确定距参考阻抗过渡的第一距离；基于第二 测量信号确定距物品的表面的第二距离；以及基于第一距离和第二距离来确定填充物位。
[0036] 如以上在背景部技术分所提及的，参考阻抗过渡可以例如便利地通过在雷达物位 计系统的信号传播装置(例如天线或传输线探头）与收发器之间的连接处的阻抗不连续来 提供。
[0037] 由于来自参考阻抗过渡的反射信号可能通常比来自容器中的物品的表面的反射 信号强得多，所以第一增益函数和第二增益函数可以有利地为第一恒定增益因子和第二恒 定增益因子，其中第二增益因子大于第一增益因子。
[0038] 此外，参考阻抗过渡可以被配置成导致具有与通过物品的表面所产生的反射相关 的相反极性(例如负极)的反射。在这种情况下，第一增益函数可以呈现如下极性依赖增益： 该极性依赖增益对于负幅度(如果来自参考阻抗过渡的反射为负）比对于正幅度具有更小 的增益因子。
[0039] 根据本实用新型的雷达物位计系统的各个实施方式，处理电路可以包括混合信号 形成电路，该混合信号形成电路被配置成形成包含第一测量信号的至少一部分和第二测量 信号的至少一部分的混合测量信号。处理电路还可以被配置成基于混合测量信号来确定填 充物位。
[0040] 根据本实用新型的雷达物位计系统的各个实施方式，处理电路可以包括选择电 路，该选择电路被配置成基于信号基准来选择第一测量信号与第二测量信号之一；以及处 理电路被配置成基于第一测量信号和第二测量信号中所选择的一个测量信号来确定填充 物位。
[0041] 可以随着容器中的变化条件等而改变哪个测量信号被认为是"最好的"测量信号。 [0042] 例如，就它们如何利用特定接收器支路的可用动态范围而言，可以评估来自不同 并联接收器支路的多个测量信号。传播装置的污染和/或容器气氛的变化特性可能会导致 不同的测量信号被选择用于填充物位确定。应当注意，填充物位仍然应当被认为是基于不 同的第一测量信号和第二测量信号（当二者(全部）已经被评估并且选择后）确定的。
[0043] 在各个实施方式中，雷达物位计系统还可以包括耦接至接收器电路和第二测量电 路的参考信号提供电路，参考信号提供电路被配置成提供表示发射信号的相位(或等同的， 时序）的电磁参考信号。
[0044] 根据各个实施方式，第一接收器支路和第二接收器支路可以共享被配置成组合发 射信号与参考信号的同一组合电路。在这些实施方式中，不同的增益函数可以在组合电路 的下游(例如通过放大电路和/或频率滤波器）来实现。
[0045] 组合电路可以例如使反射信号与参考信号关联，使得可以根据所产生的测量信号 确定反射信号与参考信号（以及从而发射信号）之间的时序(相位）关系。例如，可以通过参 考信号来控制反射信号的采样。
[0046] 根据所谓的脉冲式雷达物位计系统的第一组实施方式，发射信号生成电路可以包 括发射脉冲生成器，其被配置成生成呈具有发射脉冲重复频率的发射脉冲序列形式的发射 信号；参考信号提供电路可以包括耦接至发射信号生成电路的可控延迟电路，以提供呈经 受时变延迟的发射信号的形式的参考信号。
[0047] 根据所谓的脉冲式雷达物位计系统的第二组实施方式，发射信号生成电路可以包 括发射脉冲生成器，其被配置成生成呈具有发射脉冲重复频率的发射脉冲序列形式的发射 信号；并且参考信号提供电路可以包括参考脉冲生成器，其被配置成生成呈具有不同于发 射脉冲重复频率的参考脉冲重复频率的参考脉冲序列形式的参考信号。
[0048] 根据FMCW型雷达物位计系统的实施方式，发射信号生成电路可以包括可控以生 成具有时变微波频率的发射信号的微波信号源；以及参考信号提供电路可以包括微波信号 源。在这些实施方式中，组合电路可以有利地被设置成呈用于形成所谓的中频信号的混频 器的形式。
[0049] 混频器可以被设置成呈能够组合发射信号和反射信号的任何电路的形式，使得形 成表示发射信号与反射信号之间的相位差的中频信号。
[0050] 简单且紧凑的混频器的一个示例为所谓的单二极管漏极混频器（single diode leaky mixer)。
[0051] 雷达物位计系统还可以包括能量存储装置，其被配置成当雷达物位计系统处于闲 置状态下时存储能量并在雷达物位计系统处于激活状态时向微波信号源提供能量。
[0052] 本地能量存储装置例如可以包括电池、电容器和/或超级电容器。
[0053] 此外，雷达物位计系统还可以包括用于与远程系统进行无线通信的无线通信电路 (例如无线电收发器)。
[0054] 应当注意的是，信号传播装置可以是任何合适的辐射天线或传输线探头。天线的 示例包括喇叭形天线、棒状天线、阵列天线和抛物面天线等。传输线探头的示例包括单线探 头(高保（Goubau)探头)、双线探头和同轴探头等。
[0055] 应当注意的是，处理电路可以被设置成一个装置或一起工作的若干个装置。
[0056] 总之，本实用新型从而涉及一种雷达物位计系统，包括：第一接收器支路，用于将 反射信号变换成第一数字测量信号；以及第二接收器支路，被配置成将反射信号变换成第 二数字测量信号。第一接收器支路根据第一增益函数对第一测量信号的幅度进行调制，第 二接收器支路根据与第一增益函数不同的第二增益函数对第二测量信号的幅度进行调制。 雷达物位计系统还包括处理电路，该处理电路基于第一测量信号和第二测量信号来确定填 充物位。

【专利附图】

【附图说明】
[0057] 现在将参照示出本实用新型的示例性实施方式的附图来更详细地描述本实用新 型的这些方面和其他方面，在附图中：
[0058] 图1示意性示出了根据本实用新型的示例性实施方式的雷达物位计系统；
[0059] 图2是包括在图1中的雷达物位计系统中的测量单元的示意性框图；
[0060] 图3是示意性示出了图1中的雷达物位计系统的第一实施方式的框图；
[0061] 图4是示意性示出了图1中的雷达物位计系统的第二实施方式的框图；
[0062] 图5是示意性示出了图1中的雷达物位计系统的第三实施方式的框图；
[0063] 图6是示意性示出了根据本实用新型的实施方式的雷达物位计系统的使用的流 程图；以及
[0064] 图7a_7b是示出了使用第一测量信号和第二测量信号的示例性填充物位确定的 图。

【具体实施方式】
[0065] 在本详细描述中，主要参照包括如下接收器电路的雷达物位计系统来讨论根据本 实用新型的雷达物位计系统的各个实施方式：该接收器电路具有被配置成提供呈第一恒定 增益因子形式的第一增益函数的第一接收器支路和被配置成呈第二恒定增益因子形式的 第二增益函数的第二接收器支路。
[0066] 应当注意的是，这并没有限制本实用新型的范围，本实用新型同样适当地包括例 如包含如下接收器电路的雷达物位计系统：该接收器电路具有被配置成提供第一频率依赖 增益函数(例如使用第一频率滤波器）的第一接收器支路和被配置成提供第二频率依赖增 益函数(例如使用第二频率滤波器）的第二接收器支路。
[0067] 图1示意性示出了安装在容器2处以测量容器2中的物品的填充物位的雷达物位 计系统1。在本示例中，容器2实际上容纳有接近容器2的底部的第一物品3和在容器2中 较高位置处的第二物品4。第一物品3的浓度高于第二物品4的浓度。
[0068] 雷达物位计系统1包括下面将参照图2进一步详细描述的测量单元6和本文中呈 传输线探头7形式的信号传播装置。
[0069] 在操作中，通过探头7从测量单元6朝向探头7的端部传播发射信号ST。当发射 信号遇到阻抗过渡时，信号的一部分将被反射为反射信号。在被示出从测量单元6延伸至 探头7的端部的示意性的且简化的回波曲线10中，表示了示例性（时间扩展）的反射信号。 从容器的顶部到底部，回波曲线10包括所谓的基准回波12、表面反射回波13、界面反射回 波14和探头端部反射回波15。
[0070] 图2示出了图1中的雷达物位计系统1的示意性功能框图，其中具体示出了测量 单元6包括收发器20、处理电路21和通信接口 22。测量单元6 (收发器20)经由容器通孔 23连接至传输线探头7,并且经由（通信接口 22)连接至在这种情况下被表示为通信天线24 的通信通道。
[0071] 收发器20被配置成生成、发射并接收电磁信号，处理电路21连接至收发器20并 被配置成基于包含以上提及的通过发射信号在阻抗过渡处的反射所产生的反射信号的所 接收的电磁信号来确定容器2中的第一物品3和/或第二物品4的填充物位。
[0072] 通信接口 22连接至处理电路21并且被配置成使得雷达物位计系统与远程主机之 间能够进行通信。在图2的示例性实施方式中，雷达物位计系统1与远程主机之间的通信 被表示为无线通信。可替选地，例如可以通过基于有线的模拟和/或数字通信通道进行通 ?目。例如，通?目通道可以是双线制4-20mA回路并且可以通过在该双线制4_20mA回路上提供 与填充物位对应的特定电流来传送填充物位。也可以通过使用HART协议在这样的4-20mA 回路上发送数字数据。此外，可以使用纯数字通信协议，例如Modbus或基金会现场总线。
[0073] 现在将参照图3中的功能框图来描述根据本实用新型的雷达物位计系统的第一 实施方式。如在图3中示意性示出的，雷达物位计系统1包括在此呈发射脉冲生成器30的 形式的发射信号生成电路、信号分配器31、时序控制器32、在此呈参考脉冲生成器33的形 式的参考信号提供电路、第一接收器支路34、第二支路35和在此以微处理器36的形式提供 的处理电路。
[0074] 第一接收器支路34包括呈现为信号关联器37、第一放大器38、第一抗混叠滤波器 39和第一 ADC40的形式的组合电路。
[0075] 第二接收器支路35包括呈现为信号相关器37、第二放大器42、第二抗混叠滤波器 43和第二ADC44的形式的组合电路。
[0076] 如在图3中示意性示出的，发射脉冲生成器30由时序控制器32控制(时序控制器 32进而由微处理器36控制)，以生成呈发射脉冲序列形式的发射信号S T。发射信号ST经由 例如可以为所谓的威尔金森功率分配器（Wilkinson Power Divider) (WPD)的信号分配器 31被提供给信号传播装置7。
[0077] 如以上参照图1简要描述的，发射信号ST在其遇到阻抗过渡处被反射为反射信号 SK。如图3所示，经由信号分配器31将反射信号SK提供给信号关联器37(其包含在第一测 量支路34和第二测量支路35二者中）。
[0078] 除了控制发射脉冲生成器30的时序之外，时序控制器32还控制参考脉冲生成器 33以生成呈参考脉冲序列形式的参考信号S KEF。
[0079] 参考信号SKEF呈现与发射信号ST的脉冲重复频率略微不同的脉冲重复频率。在测 量操作开始时，使参考信号S KEF与发射信号ST同步，但由于频率差，发射信号ST与参考信号 SKEF之间的相位差随着时间增加。
[0080] 通过在信号关联器37中将反射信号SK与参考信号SKEF进行关联，可以从反射信号 SK与参考信号sKEF之间的相位差推导出与回波信号对应的距离。该技术通常被称为如本身 在雷达物位计量领域公知的时间扩展。
[0081] 信号关联器37例如可以被实施为在由参考信号SKEF控制的米样时间对反射信号 SK进行采样的采样器。
[0082] 相应地，信号关联器37输出时间扩展的测量信号Sm，可以基于该测量信号S m确定 从收发器到各种阻抗过渡的距离。
[0083] 在第一接收器支路34中，测量信号Sm通过第一放大器38,该第一放大器38通过 第一增益因子对测量信号S m进行放大。测量信号Sm接着通过第一抗混叠滤波器39和第一 ADC40,向微处理器36提供第一数字测量信号Sml。
[0084] 类似地，在第二接收器支路35中，测量信号5111通过第二放大器42,该第二放大器 42通过第二增益因子对测量信号S m进行放大。测量信号Sm接着通过第二抗混叠滤波器43 和第二ADC44,向微处理器36提供第二数字测量信号S m2。
[0085] 在图4中示意性示出了雷达物位计系统1的第二实施方式的功能框图。如在图4 中可见，该第二实施方式与图3的第一实施方式的不同之处在于第一接收器支路34和第二 接收器支路35不共享同一信号组合电路，以及在信号分配电路31处开始提供不同的信号 路径。
[0086] 在图4的第二实施方式中，第一接收器支路34因此包括第一放大器38、第一组合 电路37a、第一抗混叠滤波器39和第一 ADC40。
[0087] 第二接收器支路35包括第二放大器42、第二组合电路37b、第二抗混叠滤波器43 和第二 ADC44。
[0088] 到目前为止，已经参照所谓的脉冲式雷达物位计系统描述了本实用新型的实施方 式。参照图5,将以所谓的FMCW (频率调制连续波)型的雷达物位计系统的形式来描述根据 本实用新型的雷达物位计系统的第三实施方式。
[0089] 如在图5中示意性示出的，雷达物位计系统1包括微波信号源50、微波信号源控制 器51和混频器52。
[0090] 继而由微处理器36控制的微波信号源控制器51控制微波信号源50,以输出可以 呈现连续的或步进的扫频形式的发射信号ST。发射信号ST通过在此呈现辐射天线53的形 式的信号传播装置朝向容器中的物品的表面传播。发射信号ST还被作为参考信号SKEF提供 到混频器52的一个输入端。如图5所示，将由发射信号在该发射信号遇到的阻抗过渡处的 反射所产生的反射信号SK提供给混频器52的另一输入端。在混频器52中，参考信号SKEF (=ST)和反射信号&进行混频，从而产生呈所谓的中频信号（IF信号）的形式的测量信号。 IF信号SIF表示发射信号ST与反射信号SK之间的频率差(或相位差)。根据频率差(或相位 差）和关于扫频的配置的知识，可以确定距所述表面的距离。
[0091] 以与以上参照图3所描述的方式相同的方式将IF信号分离成两个信号路径。
[0092] 在第一接收器支路34中，IF信号SIF通过第一放大器38,该第一放大器38通过第 一增益对IF信号SIF进行放大。IF信号SIF接着通过第一抗混叠滤波器39和第一 ADC40, 向微处理器36提供第一数字IF信号SIF1。
[0093] 类似地，在第二接收器支路35中，IF信号SIF通过第二放大器42，该第二放大器 通过第二增益对IF信号SIF进行放大。IF信号SIF接着通过第二抗混叠滤波器43和第二 ADC44，向微处理器36提供第二数字IF信号SIF2。
[0094] 现在将参照图6中的流程图和图7a至图7b中的示例性回波曲线来描述根据本实 用新型的实施方式的雷达物位计系统的示例性使用。
[0095] 首先参照图6和图1，在第一步骤101中，朝向容器2中的第一物品3和第二物品 4传播发射信号ST。在随后的步骤102中，接收由发射信号ST在其遇到的阻抗过渡处的反 射而产生的反射信号SK。
[0096] 如以上参照图3、图4和图5所描述的，基于发射信号ST与反射信号\之间的时 序关系，在步骤103中形成第一测量信号Sml和第二测量信号Sm2。第一测量信号Sml和第二 测量信号Sm2经受了不同的增益函数，其中例如可以将第一测量信号Sml的第一增益函数用 于来自参考阻抗过渡的反射，可以将第二测量信号Sm2的第二增益函数用于来自容器2中的 上面(第一）物品3的表面的表面反射(或者用于来自在第一物品3与第二物品4之间的界 面的界面反射)。
[0097] 第一测量信号Sml的示例被示意性地以图7a中第一回波曲线60的形式示出。第一 回波曲线60从左到右包括：通过在收发器与信号传播装置之间的连接所形成的阻抗不连 续处的反射所产生的所谓的基准回波61 ;通过在第一物品3的表面处的反射所产生的表面 反射回波62 ;在第一物品3与第二物品4之间的界面处的反射所产生的界面反射回波63 ； 以及在传输线探头7的端部的反射所产生的探头端部回波64。
[0098] 如在图7a中可见，基准回波61呈现能够与距离(被分配为0m)精确关联的明显的 峰。然而，表面回波62相当弱，这可能使得难以正确地确定分配距第一物品3的表面的距 离。
[0099] 在图7b中示出了具有第二回波曲线70的形式的第二测量信号Sm2。该第二回波 曲线70包含与图7a中的第一回波曲线60相同的但具有另一(更高）增益因子的回波。
[0100] 因此，第二回波曲线70从左到右包括：由在收发器与信号传播装置之间的连接所 形成的阻抗不连续处的反射所产生的所谓的基准回波71 ;由在第一物品3的表面处的反射 所产生的表面反射回波72 ;在第一物品3与第二物品4之间的界面处的反射所产生的界面 反射回波73 ;以及在传输线探头7的端部处的反射所产生的探头端部回波74。
[0101] 如在图7b中可见，基准回波71和界面回波73二者均饱和，使得难以准确确定通 过这些回波表示的距离。
[0102] 返回到图6的流程图，在最后的步骤104中，基于第一测量信号Sml和第二测量信 号S m2确定距参考阻抗过渡的距离和距容器2中的第一物品3的表面的距离。
[0103] 如在图7a至图7b中示意性示出的，基于图7a中的第一回波曲线60来确定距参 考阻抗过渡的距离Di，并且基于图7b中的第二回波曲线70来确定距容器2中的第一物品 3的表面的距离D 2。
[0104] 在权利要求书中，词语"包括"不排除其他元件或步骤，不定冠词"一个"不排除复 数的情况。仅仅在彼此不同的从属权利要求中列举了特定措施的这一事实并不表示这些措 施的组合不可以被有利地使用。
【权利要求】
1. 一种用于确定容器中的物品的填充物位的雷达物位计系统，包括： 信号传播装置，其被设置成朝向所述物品的表面传播电磁发射信号，并且返回由所述 电磁发射信号在所述发射信号遇到的阻抗不连续处的反射所产生的电磁反射信号； 发射器电路，其耦接至所述信号传播装置并且被配置成在测量周期期间生成并发射所 述发射信号； 接收器电路，其耦接至所述信号传播装置并且被配置成在所述测量周期期间接收所述 反射信号，所述接收器电路包括： 第一接收器支路，其被配置成将所述反射信号变换成表示所述发射信号与在所述测量 周期期间所接收的所述反射信号之间的相位关系的数字第一测量信号，所述第一测量信号 是根据与所述反射信号相关的第一增益函数经过幅度调制的；以及 第二接收器支路，其被配置成将所述反射信号变换成表示所述发射信号与在所述测 量周期期间所接收的所述反射信号之间的相位关系的数字第二测量信号，所述第二测量信 号是根据与所述反射信号相关的、与所述第一增益函数不同的第二增益函数经过幅度调制 的；以及 处理电路，其耦接至所述第一接收器支路和所述第二接收器支路，并且被配置成基于 所述第一测量信号和所述第二测量信号来确定所述填充物位。
2. 根据权利要求1所述的雷达物位计系统，其中，所述第二接收器支路至少部分地与 所述第一接收器支路并联，从而在所述信号传播装置与所述处理电路之间提供不同的信号 路径。
3. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，其中，所述第一接收器支路和所述第二 接收器支路中的至少之一包括放大器电路。
4. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，其中，所述第一接收器支路和所述第二 接收器支路中的至少之一包括频率滤波器。
5. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，其中： 所述第一接收器支路包括第一模数变换器电路；以及 所述第二接收器支路包括与所述第一模数变换器电路不同的第二模数变换器电路。
6. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，其中： 所述雷达物位计系统还包括参考阻抗过渡；以及 所述处理电路被配置成： 基于所述第一测量信号确定距所述参考阻抗过渡的第一距离； 基于所述第二测量信号确定距所述物品的所述表面的第二距离；以及 基于所述第一距离和所述第二距离来确定所述填充物位。
7. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，其中： 所述处理电路包括混合信号形成电路，所述混合信号形成电路被配置成形成包含所述 第一测量信号的至少一部分和所述第二测量信号的至少一部分的混合测量信号；以及 所述处理电路被配置成基于所述混合测量信号来确定所述填充物位。
8. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，其中： 所述处理电路包括选择电路，所述选择电路被配置成基于信号基准来选择所述第一测 量信号与所述第二测量信号之一；以及 所述处理电路被配置成基于所述第一测量信号和所述第二测量信号中所选择的一个 测量信号来确定所述填充物位。
9. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，其中： 所述处理电路包括诊断电路，所述诊断电路被配置成基于所述第一测量信号与所述第 二测量信号之间的比较来确定诊断值；以及 所述处理电路还被配置成提供表示所述诊断值的信号。
10. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，其中，所述处理电路包括： 比较电路，其被配置成比较所述第一测量信号与所述第二测量信号；以及 校准电路，其被配置成基于所述比较来校准所述第一测量支路与所述第二测量支路中 的至少之一。
11. 根据权利要求1或2所述的雷达物位计系统，还包括： 耦接至所述接收器电路的参考信号提供电路，所述参考信号提供电路被配置成提供表 示所述发射信号的相位的电磁参考信号。
【文档编号】G01F23/284GK203848908SQ201420170062
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】克里斯特·约舒亚·弗勒维克 申请人:罗斯蒙特储罐雷达股份公司