[发明专利]具有改进的雷达窗的雷达料位计

说明书

技术领域

本发明涉及使用电磁波的雷达料位计系统，用于对在容器中的产品的表面的料位进行测量。

背景技术

雷达料位计(RLG)被适当地用于对产品(诸如在罐内包含的处理流体、粒状复合物和其它材料)的料位进行非接触式测量。这样的雷达料位计的示例可以包括：收发器，用于发送和接收微波；天线，其被布置来将微波引导向表面，并且向收发器返回由该表面反射的微波；以及处理电路，其适于基于由收发器发送和接收的微波之间的关系来确定所述料位。

在一些应用中，天线被安装到罐内，并且被暴露于罐含物和环境。然而，在一些情况下，期望将RLG和其天线与罐含物隔离。例如，可能有益的是，提供朝向罐内部的平滑表面，从而避免在诸如天线的复杂结构中存在的隐藏隔间的污染。

然而，对于这样的设计的挑战是它要求通常在50-400mm的范围内的、与天线横截面对应的、在罐中的开口。如果该开口必须承受高压，特别是如果温度高得足以使得覆盖天线开口的至少一部分的隔离材料失去其部分强度，则该开口的大小可以是机械问题。

已知用于解决这些问题的几种解决方案。根据这些解决方案之一，在天线之下布置了雷达罩(也成为窗口密封条或雷达窗)。在授予Smith等的US 6,325,391中给出了这样的雷达罩的示例，其中，在罐的法兰和有支架的管之间的界面处布置了窗口密封条。雷达计被安装到有支架的管，使得天线向管内延伸，其开口刚好在窗口密封条上方。该窗口密封条形成为由PTFE构成的倒锥形，并且厚得足以承受罐的压力。

然而，在一些应用中，特别是当温度高时，罐中的压力超过在US 6,325,391中公开的PTFE窗口密封条可以承受的压力。因此需要一种能够承受甚至更高的压力的改进的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种雷达窗，其可以承受比传统解决方案高的压力。

使用一种雷达料位计来实现这个和其他目的，所述雷达料位计包括：收发器，用于在工作频率下发送和接收微波；处理电路，其连接到所述收发器，并且适于基于由所述收发器发送和接收的微波之间的关系来确定填充料位；天线，其连接到所述收发器，并且被布置来通过罐的开口来发射和接收微波；微波透射密封构件，其适于覆盖所述开口并且密封所述罐，所述密封构件包括提供结构强度的金属网格层，所述金属网格层具有被形成来允许微波的透射的密封开口。

根据本发明，所述罐开口因此被所述金属网格划分为多个较小的开口，从而改善了所述密封构件的机械强度。同时，所述密封构件被设计来例如通过所述开口的适当的电介质填充或电介质盖来保持其压力密封特性。

所述金属网格被形成使得最小化其对于雷达透射和天线方向图的影响。即使开口的总的横截面是密封构件的总的横截面的小部分(诸如10％)，开口的设计也可以例如在用于雷达料位测量的通常的频带上提供几乎完全的微波透明。用于实现这一点的方式之一是形成具有与所述工作频率相等的谐振频率的开口。

在开口上的隔离材料的材料和厚度相同的情况下，最大压力与开口的表面成反比地增加。换句话说，(由适当的材料密封的)大量的开口将承受比(被相同的材料密封的)一个大开口大得多的压力。通过谨慎地设计具有仅为密封构件的总面积的小部分(例如10-20％)的总面积的多个小开口(例如，超过10个开口)可以允许在指定的频率范围中的微波的接近100％的透射率和很低的反射率。

根据一个实施例，所述密封构件可以包括面向罐的内部的电介质层，其完全覆盖金属网格的表面，以由此避免隐藏空间被暴露于天线空气。

在批准使用爆燃性空气的情况下，金属网格也作为用于静电放电的均衡器，只要覆盖金属网格的任何电介质层不太厚。对于传统的密封构件，开口的可能大小被严格地限制(诸如20cm²)以限制电荷的累积。

对于线性极化，金属网格可以包括实质上平行的λ/2狭槽。通过在狭槽之间的适当间隔，透射率可以接近100％。此外，金属网格可以包括金属条，该金属条可以是直的或优选地略弯以实质上沿着在密封构件表面上的磁场线。

如果所述极化是圆形的或可改变的，则所述密封构件必须对于两个或更多的极化具有类似的透射特性。在该情况下，在金属网格中的开口优选地是90度或120度对称的。例如，该开口可以是圆形的或十字形的。

密封构件的厚度可以被进一步选择来在其表面上不同，由此获得透镜效果。这样的透镜效果可以简化在密封构件上方的天线设计(即，使用较短的喇叭)。

可以将密封构件与天线集成，并且/或者，密封构件可以是能够与许多类型的天线组合的、独立的、金属加强的雷达窗。