雷达型液位测量设备用遮蔽装置的制作方法

专利名称：雷达型液位测量设备用遮蔽装置的制作方法
雷达型液位测量设备用遮蔽装置本发明涉及用于在存储容器内测量液体体积的雷达型仪器，特别 是设置在垂直向下延伸到容器的波导管(静水井或稳定管)之上的雷 达仪器。所述波导管可能由于各种原因而在容器的底部上方的短距离 处终止，从而在波导管和底部之间留下小的间隙。在波导管下面的液 体表面缺少波导管提供的保护，从而完全暴露于在表面上的波动现象。尽管本发明将根据海运船只上的储罐进行描述，但是也能在任何类型的容器中实施本发明，例如陆上的LNG (液化天然气)储罐、石油 产品罐、化学制品罐和液体营养罐。特别关于在海运船只，例如运送液化天然气的船只上的储罐内处 于低液位的液体，已经公知，由液体表面产生的雷达回波在一方面受 到表面张力波和紊流的干扰，并在另一方面受到在罐的底部产生的回 波的干扰。 一般认为，两种类型的干扰都应当被最小化，以便允许雷 达水准仪以所需的用于海运船只上的运输监护计量的精度来测量液位。在雷达液位测量中(例如US 6184818所述)，使用稳定管避免与 罐内的设备相干涉，并防止液体的表面紊流引起反射信号的波动。稳 定管是从罐的上部一直延伸到罐的底部上方某一距离处的管道。天线 被设置在管内或直接设置在管的上面以将管道用作波导管来向下引导 辐射。在液位较低而且液体的表面位于稳定管的开口之下时，这样的 设置在操作上是不会令人满意的，因为管道不会在液体表面上提供稳 定区域。此外，在罐的下部区域存在高度的紊流，因为泵送装置在这 个区域内具有开口。除此之外，根据现有技术，为了避免由于底部反射信号引起的干 涉，偏转板或具有类似功能的装置，例如衰减器，被直接设置在天线 的下面。用于在LNG储罐内的液位测量的这些类型的技术的应用已经 在1996年进行了描述(ISO国际标准13689: 2001的委员会草案)。W0 01/29523描述了 一种通过雷达液位测量装置测定液位的设备， 其中，在管道的开口之下罐的底部放置微波吸收器以吸收微波能量， 从而防止来自罐的底部的回波。这样的装置不适于在其膜式罐的主要应用领域中的使用，在所述应用领域中，对于一些设计，所有的装置 必须位于与罐的底部相距某一距离处，而且不能直接位于所述底部之 上。此外，这个装置不提供防止表面紊流的保护。本发明的目的在于，在稳定管由于任何原因而不能一直延伸到罐 的底部的情况下在罐底附近获得受控的测量条件。用语受控的测量条 件在本发明的上下文中指的是，在其中由于罐内的其他设备、表面紊 流和底部反射所引起的杂波被减小的测量条件。对于船只储罐来说，罐内的波动:或由压舱物或货物的装载/卸栽引起的^&只的纵倾角/横 倾角的改变。来自机器的振动也可传播通过罐壁和罐内的其他机械结 构，并在罐内产生小波/表面张力波。在罐的内部，货船泵既产生振动又产生波动。特别是在LNG储罐内，附加的干扰源是喷淋泵/扫舱泵和 卸货管路，而且对于所有类型的低温货物，汽化将会在表面造成干扰。对罐底附近受控的测量条件的需要源于例如LNG膜式罐，在其中， 对某些类型的隔膜(即，殷钢金属板膜)来说，在稳定管的下端和隔 膜式罐底部之间必须始终有安全距离。相关的限制性可能在于不能 直接在膜式罐底部之上放置或支撑任何结构部分，也不能在罐底板上 打井以放置上述装置或通过在罐内向上测量来测量液位。另外，管道 和管道的支撑结构(三脚架或类似结构)可能在低温条件下相对于罐 壁受到热收缩，所以至少在低温下，在管道的下端和罐底之间会有显 著的自由波束空间，在其中，液体表面以及与底部反射的干涉的干扰 使测量精度下降。因此本发明的目的是提供一种装置，通过所述装置可在罐的底部 附近实现高精度测量。本发明的目的是提供一种装置，所述装置便于生产和安装，即， 采用最少的独立部分和低重量，所以托架或其他支撑机构可以是轻薄 的。所述装置在管道下面的相对定位的要求不一定比这种罐的正常建 造方法(即托架的焊接)所满足的要求更苛刻。本发明的另一个目的是提供一种装置，所述装置具有防止破坏罐 膜并避免部件在操作期间断裂的任何可能性的设计，因为这些部件可 能被浸透并破坏货船泵。在一方面，本发明包括一种用于容器内的低液位的雷达测量的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装置包括位于容器的底部附近的波屏 并与液体流体连通。在另一方面，本发明包括一种用于测定容器内的低液位的设备， 包括一种雷达测量装置和波导管，所述雷达测量装置具有天线，用于 朝液体的表面发送信号。所述设备的特征在于，其包括位于容器的底 部附近的遮蔽装置，所述遮蔽装置在该处与液体流体连通。因此，本发明的一方面提供一种方案，用于遮蔽充分大的液体表 面的部分以提供最佳可能的条件以在所述液体表面产生优质的雷达回 波。在第二个方面，本发明还包括一种装置，所述装置适合于使从罐 的底部反射的雷达信号所产生的干扰减到最小。这可通过各种消隐技 术来实现，例如吸收器、偏转板和衍射几何结构，或者是可想到的这 些技术的结合。本发明的这两个方面的目的是有利于有关在容器的底部附近由液 体表面产生的回波的提高的信号保真度，从而也允许雷达设备对存储 容器内处于很低液位的液体进行精确的测量。在本发明的一个实施例中，所述装置由单一类型的材料构成，例 如纤维垫或包含碳纤维的编织材料或类似材料，从而内在地满足使液 面平静的要求，而且充分柔软以对隔膜不构成危险。这个实施例不应被理解为是处于这样的情况下例如共振衰减器结构的高微波吸收效 率是必要的，或者纤维可能脱落并进入到货船泵之内的危险是不可接 受的。因此可以想到，所述装置的不同设计适用于不同的应用和要求。 在另一实施例中，所述装置至少部分地由雷达吸收材料制成和/或 覆盖。在另一实施例中，所述装置包括用于紧固到三脚架引导结构的紧 固装置。在这个实施例的一个特殊变形中，所述紧固装置包括至少一 个铰接关节，和/或由绝热材料制成，和/或包括可展开的部分。在本发明的另一实施例中，所述遮蔽装置适合于使从罐的底部反 射的雷达信号所产生的干扰减到最小。在另一实施例中，所述遮蔽装 置包括消隐装置，例如衰减器、偏转板和衍射几何结构。在最后提及 的实施例的一个特殊变形中，所述消隐装置被设置在波屏上和/或底部 部分上。在另一变形中，波屏位于雷达波束的主瓣之内。本发明的这个特殊实施例适用于有尺寸限制的罐，例如Samsung 1442 ( 130 x 230 x 180mm的内部测量)。在另一变形中，所述装置相对于雷达波束的辐射 波瓣的尺寸4艮大，以这种方式与波屏的相互作用可以忽略不计。在另一实施例中，所述波屏适合于围绕稳定管以提供伸缩式的设置。在本发明的一个实施例中，所述波屏包括穿孔。在另一实施例中， 所述装置包括底部部分，适合使从罐的底部反射的雷达信号所产生的 干扰减到最小。在另一变形中，所述底部部分是矩形的或正方形的。在另一实施例中，所述底部部分包括共振吸收器以削弱入射的雷 达信号的主要部分，这样使得在向下移位的位置上检测到小的雷达回 波，从而增大液体的有效深度。在另一实施例中，所述底部部分装备有格栅图案的板层，用于转 换输入阻抗以匹配LNG的阻抗。在这个实施例的一个变形中，所述底 部部分包括一层衰减材料，并优选包括螺钉，用于将衰减材料层紧固 到背衬金属上。在另一变形中，所述一层衰减材料位于格栅图案之下。 在另一变形中，所迷金属背衬包括至少两个区域，所述至少两个区域 位于距格栅图案不同的距离(四分之一波阶)处。所述衰减材料具有 使来自底部部分的反射尽可能微弱的功能。提供四分之一波阶的金属 背衬使来自两个区域的反射在向后朝向管道的方向中抵消。所述衰减 器是共振的，也就是所述衰减器的厚度适应于雷达信号的波长，所以 雷达能量在衰减器内被捕获和耗散。优选两个区域之间的边界对应于 雷达波束的主瓣的对称轴。在另一实施例中，根据本发明的遮蔽装置被成形为容器，在其中， 波屏包括容器的壁，而底部部分包括容器的底部。在本发明的一个实施例中，所述遮蔽装置在其下部之内装备有衰减器。所述容器的目的是提供稳定区域，所述稳定区域从罐的底部延伸 到稳定管的下端以上的至少几厘米处，整体上很少超过"厘米，尽管 如此，仍然能避免表面波和底部反射对测量信号的破坏。在本发明的一个实施例中，所述遮蔽装置的壁被至少部分地穿孔以建立与外部液体的流体连通。所述穿孔将适合以低延迟时间提供连 通，所以所述遮蔽装置内的液面以(显著)小于规定的总体测量精度 的最大偏差在用于设备的最高规定的泵送率下随着所述装置外部的平均液面而变。对于现有的LNG应用，所述延迟应当一般小于l-2mm。然而，所述壁的穿孔的另一个效果是来自外部的干扰将进入到被 遮蔽的区域内。为此，在本发明的一个实施例中，所迷穿孔的区域被 最小化并被设置在遮蔽装置的底部外围上以抑制表面张力波的进入， 直到罐的液位到达所述遮蔽装置的最底部，而且所述穿孔的区域以不 规则的方式被设置，以便各种开口之间的结构干涉被最小化。另一方 面，所述穿孔也具有使遮蔽装置内的驻波被减弱的效果，而且为此， 在本发明的一个实施例中，所述穿孔的区域4艮大而且以不规则的方式 遍布在遮蔽装置的整个侧壁上，和/或所述穿孔的区域包括垂直的或倾 斜的切片。为了获得想要的流体动力学过滤效果以便防止快速变化的 干扰进入，而在遮蔽装置的内部维持平均液位的比较不快速的变化， 在本发明的一个实施例中，所述穿孔由很多小孔而不是一些大孔构成。 每个孔的边缘优选是锐利的(90度)以增大流体动力学损耗，从而获 得充分的快速液位波动的衰减。从上文的详细描述可以理解，根据本 发明的遮蔽装置的设计能以三部分的矛盾因素之间的折衷方案被最优 化以用于所述设备的每个类型，所述三部分的矛盾因素是充分快速 的液位的连通；防止波动进入遮蔽装置；使遮蔽装置内的波动衰减。如上所述，在一个实施例中，波屏包括穿孔。这些穿孔将允许液 体的表面变得充分平静，从而获得稳定的测量，然而，提供与周围液 体的迅速连通以在底部区域内的最快速的泵送操作期间获得读数上的 充分低的时间常数和延迟。在本发明的实施例中，这在波屏被关闭时 是尤为重要的。根据本发明的遮蔽装置包括优选穿孔的波屏，优选包括雷达透明 材料或覆盖在内面上的雷达吸收材料，具有使最少的入射的雷达信号 被反射回到雷达接收器的物理尺寸和形状(消隐功能)。这也实现了 对共振的液体表面驻波的有效避免和抑制，所述液体表面驻波包括所 述装置内的表面张力波。在本发明的一个实施例中，波屏是狭窄的，以便其包围稳定管而 且允许在收缩时相对于稳定管作为套筒来滑动。在本发明应用的另一个实施例中，当有所述套筒可被热效应妨碍或结构的移动部分的任何 其他失准的危险时，波屏的直径就被增大以便在任何情况下在管道和 遮蔽装置之间都有空隙。在本发明的一个实施例中，波屏具有管状的 形状，而在另一个实施例中，所述波屏不形成封闭的几何结构并包括 弯曲的壁。在本发明的一个实施例中，遮蔽装置包括底部部分。设计所述底 部部分以便在安装期间，或者如果在操作期间将要出现系统的任何损 坏时(双重误差)不破坏隔膜。所述遮蔽装置在底部侧边具有最小的 锐利边缘，而且在一个实施例中，所述遮蔽装置装备有例如聚四氟乙 烯的非金属材料的距离保持件，从而使罐膜的腐蚀或磨损的危险减到 最小。所述罐膜之上的最小距离按具体应用来决定，作为由罐设计者 和造船厂应用的安全距离和由船主规定的对最小计量液位的要求之间的折衷。 一般地，用于殷钢板膜罐的安全距离是3-5mm。遮蔽装置的底部部分可包括吸收材料，所述吸收材料本质上用作 衰减器，而且在优选的设计中覆盖所述底部的全部面积。然而，所述 设计可采用不同的形式，其中，所述吸收材料可以被分布在整个遮蔽 装置的底部平面的不同高度上，从而构成格栅(或衍射)结构，所述 格栅结构很适合于使在所述底部部分产生的剩余回波转移到雷达的检 测范围之外。为了使在遮蔽装置内部的汽化的可能性减到最小，在一个实施例 中，所述遮蔽装置被具有低比热的材料制成，所以遮蔽装置内的温度 在任何时刻都等于环境温度。所述材料也满足其他的环境要求，例如对温度范围、侵蚀性化学 制品或腐蚀性液体的适用性，而且在一个实施例中，所述装置通过在 支撑托架上使用绝缘部分而与支撑结构基本上热隔离，所以从罐的顶 部通过三脚架结构转移的热量以及稳定管被防止加热遮蔽装置内的液 体。遮蔽装置和托架的隔离部分都能用于例如由塑性材料制成的LNG 储罐，在所述塑性材料中，聚四氟乙烯可能最常用于低温应用。为了使遮蔽装置内产生表面张力波的可能性减到最小，在本发明 的一个实施例中，所述遮蔽装置的支撑体包括用于减振的装置，其机 械地将所述遮蔽装置与泵或船只的其他部件通过罐结构所引起的振动 隔离。减振器例如由金属弹簧或橡胶块制成，但是在低温下，大多数材 料变得脆弱或释放掉其柔性，在这样的情况下，仅仅少数材料被使用， 例如聚酯薄膜和类似的塑料。在一些应用中，允许通过焊接、螺栓连接或通过使用夹紧托架将 所述遮蔽装置直接安装到罐底部。在本发明的一个实施例中，所述遮 蔽装置包括处于所述装置和罐膜之间的薄的聚四氟乙烯板或类似物， 从而允许自由的相对滑动，以防所述装置和罐膜不由热常数相等的材 料制成。在适合于所述遮蔽装置不能被直接安装在罐底部之上的情况的实 施例中，所述遮蔽装置包括紧固装置，所述紧固装置呈例如臂或托架 的形式，所述臂或托架连接于设置在底部上的支撑结构，或者以其他 任何方法安装在相对于罐的底部的固定的垂直距离处。在一个优选的 实施例中，这个支撑结构是用于三脚架的引导结构，也用于支撑扫舱 泵，所述扫舱泵用于罐的最后清空。因此，在最低测量的液位和由泵 送所及的最低液位之间始终有固定的相对且可选择的垂直距离。在本发明的一个实施例中，遮蔽装置包括适合于安装在构造部分 之上的紧固装置，所述构造部分相对于罐底部的垂直位置收缩。这通 过连接于所述遮蔽装置和所关心的构造部分的臂来实现，所述臂自动 地调整以适合于收缩的效果，例如通过使用构造中的双金属的元件或 通过所述遮蔽装置的垂直位置中的主动控制。在一个实施例中，遮蔽装置至少部分地由雷达吸收材料制成和/或 覆盖，所述雷达吸收材料被适当地编织或制造以在遮蔽装置内提供使流体动力学驻波减弱的理想效果。合适的材料例如是Kevlar (凯夫拉 尔)或其他碳纤维的材料。如前所述，在一个实施例中，遮蔽装置可以基本上由纤维垫或包 含碳纤维材料的编织材料或类似材料制成。这个实施例结合了壁的穿 孔的所需效果，从而允许通过所述壁的液体连通，对来自外部和在内 部的流体动力学波动的减振，和通过碳的吸收以及由不规则表面的散 射产生的微波的衰减。这样的柔性设备也会内在地满足避免对底部的 薄的罐隔膜的损害的要求。为了改善所述遮蔽装置的刚性，在本发明 的一个实施例中，所述纤维垫被喷涂粘性或塑性材料以润湿并聚集所 述纤维。也可以为所述遮蔽装置装备支撑环。在本发明的一个实施例中，通过使遮蔽装置不规则以及在水平面 内非对称，利用侧壁的楔形或波紋将遮蔽装置之内的内波图样分解。 因为很强的半波共振，因此优选避免简单、规则的几何结构。优选的 整体形状是奇数边的多边形，也优选具有不相等的边长。可以想到，通过使用根据本发明的遮蔽装置(包括波屏)遮蔽充波可将表面张力波产生的;^和i流减小到可接受的水平。所述波; 可采取各种形状和设计以提供对表面张力波和紊流的有效的阻尼力， 而不破坏来自液体的雷达回波的质量。对于所述波屏的特征，可以使 用各种消隐技术，例如吸收器、偏转板和衍射几何结构，或者是可想 到的这些技术的结合。另一方面，从罐的底部反射的雷达信号所产生的干扰可用很多方 法最小化。 一个选择是为所述遮蔽装置或至少为所述遮蔽装置的一部 分(例如底部部分)使用一种材料，所述材料吸收雷达能量以达到可 容许一小部分能量被反射成来自容器的底部的可检测的回波的程度。 另一个选择是使用倾斜的金属板，所述倾斜的金属板使雷达信号的主 要部分在到达容器的底部之前偏转到一旁，从而也使得来自容器的底 部的回波信号几乎不能被雷达检测。第三个方法涉及几何形状和样式 的栅格或排列，用来使回波能量的主要部分衍射到雷达的检测范围之 外。本领域技术人员可容易地想到，结合雷达信号衍射、偏转和吸收 的概念上的想法可能形成很多种非常适合于使来自容器的底部的回波 信号引起的干扰最小化的装置。虽然本发明的各种特征已经作为本发明的不同实施例进行了描 述，但是对于本领域技术人员显而易见的是，这些特征可被结合以提 供适合特定应用的装置。现在将通过附图对本发明的实施例进行描述，其中

图1示出根据本发明的第一实施例的装置；图2示出根据本发明的装置的第二实施例；图3示出衍射几何结构和不同的防波板几何结构；图4示出根据本发明的装置的一个实施例的底部结构的详图；图5示出本发明的第三实施例；图6示出将所述装置安装到罐上的不同的方法；图7示出根据本发明的遮蔽装置和所述遮蔽装置的安装；图8示出根据本发明的遮蔽装置，包括格栅图案；图8和9示出测试结果和对这些测试结果的分析。图1示出用于液位雷达测量的遮蔽装置1，包括波屏2和底部部分 3，其中，波屏2与液体4流体连通(未示出用于流体连通的装置)。 该图也示出稳定管5和支撑臂或紧固装置6。在这个实施例中，遮蔽装 置1被成形为容器，其中，波屏2包括容器的壁和容器底部的底部部 分3。在该图中示出了罐的底部IO以及底部结构11。图2示出本发明的一个实施例，其中，波屏2仅仅在底部部分3 的外围的一部分上延伸。该图也示出波屏2上的穿孔12。图3A和3B示出底部部分3上的衍射几何结构。这些衍射几何结 构也可位于波屏2上，波屏2和底部部分3上的衍射几何结构的组合 也是可能的。所述附图示出底部部分3的不同的部分20、 21、 24、 25、 26，所述不同的部分位于不同的水平面上(距离dl和d2 )。优选 结合所述部分的边缘(例如边缘22和23)的重叠，这允许减小底部杂 波的衍射图样的产生。对于所有部分来说，距离d2可以相同或者不同， 也就是可以在部分24和部分27之间有一个距离，而在部分24和部分 25之间有另一个距离。本领域技术人员可以理解，距离dl和d2与液 体介质的折射率和雷达的工作频率紧密地联系在一起。然而，对所述 距离的谨慎修改可能很好的提供衍射的反向散射，其极好地适合于波 屏的几何形状，从而也使反射回到雷达设备的能量(虽然是剩余的) 最小化。例如，可以采取10GHz的工作频率和液化天然气(LNG)的流 体，建议所述距离可在3至IO毫米的范围之间(更低的频率要求更大 的距离，反之亦然)。图3示出根据本发明的装置的不同的实施例。所述附图示出底部 部分34，所述底部部分在本发明的优选实施例中是衰减器、环300、 301和防波板2，所述环被紧固在底部部分上并提供消隐功能。图3C、 3D和3E示出底部部分3的不同的几何结构(分别是圆柱 形、奇数边的多边形和具有几个或不平行的边的不规则形状)。图3F示出底部部分3的一个实施例，其中，所述底部部分包含编 织结构和刚性的支撑环100。图3G示出本发明的一个实施例，其中，波屏2具有波紋的形状。这个实施例具有的优点是，遮蔽装置内的内部驻波被角部结构快速地 分解和驱散。在图3H-3K中，波屏包括薄的金属板或塑性材料，即不锈钢、铝、 聚四氟乙烯或类似物。在图3L-3N所示的实施例中，波屏包括编织材 料。以上所述的各种形状、壁结构的类型和微波衰减器的设计及几何 结构在本发明的一些实施例中被结合以为各种应用和要求提供最佳的稳定装置。图30示出根据本发明的装置的一个实施例，包括板501，其适合 于设置(安装)在罐底部的沟紋之间。板501提供可以安置遮蔽装置 的较大的面积，考虑到雷达管/雷达覆盖区域，可在所述板上移动遮蔽 装置以获得所述遮蔽装置的最佳安置。板501包括提供波屏2的壁. 所述遮蔽装置也包括穿孔的屏或波吸收器500。该图也示出稳定室502。图3P示出本发明的可替换的实施例，其中，包括波屏2、穿孔的 屏500和衰减器板34的圆柱形的遮蔽装置位于板构件501上。图4示出有关底部部分3的基本结构特征的详图，所述底部部分 在本发明的一个实施例中包括衰减装置。从下到上，所述结构包括金 属支撑件31，所述金属支撑件在优选的设计中被设置成尽可能地接近 存储容器(罐)的底部IO而不接触所述底部。上述设计特征要求支撑 件使其下表面32完全平行于容器(罐)的底部延伸，而同时，所述支 撑件的上表面33或底部部分可适当地包括相对于容器的底部以倾斜角 度设置的面板或平面。衰减装置3的第二个结构特征是吸收材料34， 所述吸收材料连接于支撑件的上表面以吸收大部分的能量，所述能量 从稳定管5向下穿透液体表面4。本领域技术人员容易想到，吸收材料 34的上下表面都可能形成关于雷达信号波的传播的不匹配，从而两个 表面很可能产生雷达回波。这个双重回波特征在商业上被利用于产品 中，所述产品一般指的是共振吸收器(Dailenbach层)，所述共振吸 收器很适合于用作衰减装置3中的吸收材料34。作为衰减装置3的进 一步的结构特征，包括了塑性材料35的附加层。所述层的目的主要是 提供吸收材料的保护，如果需要的话，也同时考虑衰减器的预期应用 来提供一些有关使衰减器3的雷达信号性能最优化的设计自由度。为 了简化这个设计自由度，在本发明的一个实施例中，所述衰减装置根 据D311enbach设计可包括具有高衰减系数的吸收材料34，或者作为替换，所述吸收材料极厚以致于不能提供共振，从而仅仅剩下吸收材料 的上表面产生可检测的回波。然而，通过使本发明的一个实施例包括一层具有合适厚度和折射率的塑性材料35可显著地减小这个回波，从 而也提供一种方案，所述方案为Dailenbach设计给出可行的替换方案。除此之外，对Dailenbach设计的仔细研究使得发明人想到有关底 部衰减装置3产生的回波的可测量位置的新特征和创造性的想法，这 提供了关于所述装置的预期应用的有益的方面。D3Uenbach层的共振 性质将消除反向散射，或者可用来产生一定的反向散射。后一特征将 不可避免地使衰减装置3产生的回波的可检测位置位移。通过对吸收 材料的谨慎选择可使所述位移提供在支撑件31下面的可检测位置，从 而也提供大于真实深度的液体的有效深度。这个有益的特征为以軟件 为基础的算法给出了增大的裕度，所述算法可被用于解决液体回波的 问题，所述液体回波来自衰减装置3产生的回波。衰减装置3的这个 重要特性同样很好地适用于在应用一层具有合适厚度和折射率的塑性 材料35以为Daiknbach设计提供上述提及的替换方案的情况。图5示出本发明的第三实施例，其中，遮蔽装置包括仅仅波屏2， 而且所述波屏2不形成完整的管的几何结构，而是部分地敞开。图6示出用于将装置1安装到罐上的不同的方法。在图6a中，遮 蔽装置被托架紧固到三脚架引导器701或类似结构上。该图示出所述 装置被安装在罐底部10但与其相隔一定距离处(没有接触)。图6b 示出用独立的金属背衬安装在罐底部IO上的所述装置。在该情况中， 所述装置可通过螺栓、焊接或胶粘来紧固，而且与罐底部接触。图6c 示出使用金属膜作为背衬来安装在罐底部上的所述装置。所述装置可 通过螺栓、焊接或胶粘来紧固，而且该图也示出一种夹紧环700。图7a示出本发明的一个实施例的定位。在这个实施例中，遮蔽装 置1的底部部分3包括微波衰减器，而且装备有排出孔600。该图以完 整刻度示出26mm的最小需要的计量高度，在该情况下铀m的底部部分 3的下表面和罐的底部之间的距离，以及8mm的底部部分3的上表面和 罐的底部之间的距离。该图也示出板接头610和罐隔膜10，所述板接 头在所示的情况中(殷钢罐)具有15mm的高度。图7b示出根据本发明的遮蔽装置1的一个实施例，所述遮蔽装置 装备有紧固装置800，所述遮蔽装置通过所述紧固装置可固定到三脚架引导结构上或任何其他设置在罐底部io上的支撑件。图7c示出根据本发明的遮蔽装置1的一个可替换的定位，其中， 所迷装置的托架被固定到另一个托架上，所述另一个托架从所述三脚 架引导装置突出，清舱泵也被固定在所述三脚架引导结构处。图7d示出有关遮蔽装置1的定位的另一个可能方案。图7e示出具有尺寸的安装详图。图8a示出具有格栅图案的遮蔽装置。遮蔽装置1包括波屏2和底 部部分3。根据本发明的这个实施例，底部部分3包括格栅图案层902。 对应于底部层900的所述格栅图案的下表面具有不同厚度的区域并提 供四分之一波阶901。衰减材料层34位于格栅图案层902和底部层900 之间。对应于图8a制造一种测试物以用于测试目的。这个测试物包括 塑性材料，其阻抗等于煤油的阻抗，这使得板层浸入到LNG和煤油中 时都是不可见的。在另一方面，所述板层在空气中是可见的。四分之 一波阶901和衰减材料34在本发明的这个实施例中适合于去除板层材 料的背面的反射的影响。如前所述，在本发明的一个实施例中，遮蔽装置设置有紧固装置， 用于将板层紧固到衰减材料上。在该实施例的一个特殊变形中，所述 紧固装置是螺钉，所述螺钉将所述板层紧紧向下压到衰减材料上，底 部部分是矩形的，而且所述螺钉^^对称地安装在每个短壁附近。图8b示出成形为容器并包括格栅图案的遮蔽装置。图8c-8g示出浸没在煤油中的遮蔽装置的测试的结果。煤油具有 的介电常数接近于LNG的介电常数。在测量中，到板层的距离是H7mm (在初步测试中是72mm)。使用的遮蔽装置大体上如图8b所示，但是 设置有紧固螺钉，而且用管道胶带将壁上的孔和有漏洞的壁角粘住以 避免煤油的泄漏。图8c示出板层上方是空气的初始测量。Gamma (灰度系数)-1.98。 测试结果是几乎理想的脉沖(Gamma-2.00相当于理想的Hanning脉 沖)，而且易于检测(45dB)(注意，在0损耗时脉沖从测试管产生 并可忽略)。图8d示出在遮蔽装置内没有液体的初始测量，这是包括平面金属 反射器(装置底部)和上方空气的测量条件。Gamma=2.12。图8e示出在板层上方具有20mm煤油的测试的结果。很好的脉冲，Gamina-2. 08。图8f示出在板层上方具有60mm煤油的测试结果。 Gamraa-2.15。图8g示出在板层上方具有140mm煤油的测试结果， Gamma=2. 07。在煤油的不同液位上的这些测量和类似测量的重心在图 9a中与标尺结果进行比较。以上所示的结果证明遮蔽装置是有效的，没有干涉的回波，而且 焦点可向精确度移动。为了检验这个部分，将参考(标尺)读数与雷 达读数比较。在图9a中可以看到雷达测量和用标尺测量的标称的煤油 液位之间的偏差。图9a表明这组数据的标准偏差是4. 2mm，这处在所 要求的+-5mm的精度范围内。图9b示出雷达与标尺的液位测量的比较。测量的标准偏差是 4.2mm，即精度在+-5mm之内。如误差棒所示，标尺测量(参考)的估 算精度是+-2111迈。图9c示出随液位变化的煤油振幅，而且该图中的结果是一致的。 以上所述的测量表明矩形形状的屏蔽装置不产生很大的不必要的 反射。实验也证实在降至板层上方10-150 11的液位处可以获得高于+-5111111 的精度。述，在本发明的范围之内有可能将一些或全部所述特征结合在单独的 实施例中。从而，在本发明的一个实施例中，所述遮蔽装置包括底部 部分上的消隐装置和波屏上的穿孔。在另一个实施例中，所述遮蔽装 置包括底部部分上和波屏上的穿孔，并适合于围绕稳定管。在又一实 施例中，所述遮蔽装置包括仅仅波屏，所述波屏基本上由纤维垫制成。
权利要求
1.用于容器内的低液位的雷达测量的遮蔽装置，其特征在于，包括位于容器的底部附近的并与液体流体连通的波屏。
2. 根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装置 基本上由纤维垫或包含碳纤维的编织材料或类似材料制成。
3. 根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装置 至少部分地由雷达吸收材料制成和/或覆盖。
4. 根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装置 包括用于紧固到三脚架引导结构的紧固装置。
5. 根据权利要求4所述的遮蔽装置，其特征在于，所述紧固装置 包括至少一个铰接关节，和/或由绝热材料制成，和/或包括可展开的 部分。
6. 根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装置 适合于使从罐的底部反射的雷达信号所产生的干扰减到最小。
7. 根据权利要求6所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装置 包括消隐装置，例如衰减器、偏转板和衍射几何结构。
8. 根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于，所述波屏位于 雷达波束的主瓣之内。
9. 根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于，所述波屏适合 于围绕稳定管以提供套筒式的设置。
10. 根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于，所述波屏包 括穿孔。
11. 根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装 置包括底部部分，所述底部部分适合于使从罐的底部反射的雷达信号 所产生的干扰减到最小。
12. 根据权利要求11所述的遮蔽装置，其特征在于，所述底部部 分是矩形的或正方形的。
13. 根据权利要求11所述的遮蔽装置，其特征在于，所述底部部 分包括共振吸收器以削弱入射的雷达信号的主要部分，这样使得在向 下移位的位置上检测到小的雷达回波，从而增大液体的有效深度。
14. 根据权利要求6所述的遮蔽装置，其特征在于，所述底部部 分装备有格栅图案板层。
15. 根据权利要求14所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装 置包括一层衰减材料。
16. 根据权利要求15所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装 置包括螺钉，用于将所述板层紧固到衰减材料层上。
17. 根据权利要求15所述的遮蔽装置，其特征在于，所述一层衰 减材料位于格栅图案之下。
18. 根据权利要求15所述的遮蔽装置，其特征在于，衰减材料层 包括至少两个区域，所述至少两个区域位于距格栅图案不同的距离(四 分之一波阶)处。
19. 根据权利要求18所述的遮蔽装置，其特征在于，所述两个区 域之间的边界对应于雷达波束的主瓣的对称轴。
20. 根据权利要求11所述的遮蔽装置，其特征在于，所述遮蔽装 置被成形为容器，在其中，波屏包括所述容器的壁，所述底部部分包 括所述容器的底部。
21. 根据权利要求20所述的遮蔽装置，其特征在于，所述消隐装 置被设置在所述波屏上和/或所述底部部分上。
22. 用于测定容器内的低液位的设备，包括雷达测量装置和波导 管，雷达测量装置具有天线，用于朝液体表面发送信号，其特征在于， 所述设备包括根据前述权利要求中任一项所述的遮蔽装置。
全文摘要
一方面，本发明包括一种用于液位雷达测量的遮蔽装置，包括与液体流体连通的波屏。另一方面，本发明包括一种用于测定液位的设备，包括雷达测量装置和波导管，雷达测量装置具有天线，用于朝液体的表面发送信号。所述设备的特征在于，其包括遮蔽装置，所述遮蔽装置适合于设置在稳定管之下和罐底部之上，其中，所述遮蔽装置与液体流体连通。
文档编号G01FGK101283240SQ200680035434
公开日2008年10月8日 申请日期2006年4月11日 优先权日2005年9月27日
发明者O·托莫拉斯, O·詹森, O·马尔莫 申请人:康斯伯格马里蒂姆公司