[实用新型]料位计系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用电磁波用于确定到容纳在储罐中的产品的表面的距离的料位计系统。具体地，本发明涉及一种用于这种雷达料位计系统的传播设备。

背景技术

诸如雷达料位计的现场设备适合用于测量产品的料位，该产品诸如工艺液体、粒状化合物和其它材料。这种的雷达料位计的示例可以包括：微波单元，用于向表面发射微波以及接收被表面反射的微波；处理电路，被布置成与微波单元通信以及基于发射的微波与接收的微波之间的关系确定料位；接口，用于将所述处理电路外部连接到雷达料位计；以及功率管理电路，对微波单元和处理电路供操作功率。

更具体地，一般基于在电磁信号的发射与其反射的接收之间的时间来确定到产品表面的距离，其中电磁信号在储罐（tank）中的大气与储罐中所容纳的产品之间的界面反射。为了确定产品的实际填充料位，基于上述时间（所谓的飞行时间）和电磁信号的传播速度来确定从基准位置到表面的距离。

为了准确地确定电磁信号的飞行时间，接收的信号必须具有足够的幅度或功率以使得可以检测到并分析接收的信号。因此，使传播损耗保持为最小值是重要的。传播损耗例如可以是信号的散射或衰减的结果，这二者都会导致到达接收器/收发器的信号的功率的降低。传输线探针、波导结构和辐射天线均会发生传播损耗。

附着于天线的污染材料可以引起信号的散射，因为天线的几何形状被改变。在信号必须通过天线上的污染材料传播的情况下，污染物在天线上的附着也可以导致信号的衰减。

处理污染的问题尤其与用于存储石油产品的储罐相关，石油产品可以容易地粘到天线表面从而导致信号质量恶化。

涉及一种具有设置有防粘覆层的天线的填充料位传感器的US7,707,881公开了解决上述污染问题的尝试。US 7,707,881的目的是实现防止任何材料粘到天线表面的不可润湿且自清洁的表面。根据US7,707,881，可以通过形成具有防粘表面特性的微光滑表面来实现该目的。

然而，特别地对于储罐容纳物与环境状况的一些组合，结果是，诸如在US 7,707,881中描述的防粘覆层的防粘覆层不能够防止储罐容纳物附着于天线，从而导致性能损耗。

发明内容

鉴于上述及其它问题，本发明的总体目的是提供一种改进的料位计系统，具体地提供一种即便在污染方面的困难状况下也能够保持其料位计量性能的料位计系统。

根据本发明的第一方面，这些及其它目的是通过用于确定容纳在储罐中的产品的填充料位的料位计系统来实现的，该料位计系统包括：收发器，用于生成、发送和接收电磁信号；信号传播设备，其连接至收发器，该信号传播设备包括信号导向部分，该信号导向部分被布置和配置成将所发送的电磁信号沿着大体竖直的路径导向储罐内的产品的表面，以及返回由于所发送的电磁信号在容纳在储罐中的产品的表面处的反射而产生的表面回波信号；以及处理电路，其连接至收发器并被配置成基于表面回波信号确定填充料位；其中，信号导向部分的表面包括表面部分，该表面部分具有由该表面部分与水之间的小于30°的接触角限定的润湿性。

在本申请的上下文中使用的“润湿性”的限定涉及静态接触角。当液滴既不前进也不后退时可以说接触角是静态的。如本领域内技术人员知道的，可以通过将水滴布置在水平表面上、获取至少在液滴与表面之间的界面的轮廓图、并分析液滴的轮廓来确定表面的静态接触角。该类型的接触角测量被称作座滴（sessile drop）技术。

液体与固体之间的表面张力确定液体与表面接触的角。该角被称作液体到固体的润湿角或接触角。因此，可以认为润湿性是特定液体附着于具体表面的能力的测量，其中，较高的润湿性意味着液体更容易附着于表面。

当使用料位计系统时，信号导向部分是信号传播设备的进行操作以将所发送的信号朝向容纳在储罐中的产品的表面导向的部分。对于辐射天线，信号导向部分是天线的对于阵列天线情况可以通过直接发射或者对于抛物面天线情况可以通过反射使发送信号朝向储罐中的产品的表面导向的部分。在后者情况下，例如，信号导向部分是朝向储罐中的产品的表面的凹侧，并且具有指定的润湿性的表面部分面对储罐中的产品。

此外，信号导向部分有利地可以是导电的，例如是金属的，但也可以是部分绝缘的。

根据本发明的各个实施方式的料位计系统可以对确定容纳在任何种类的储罐中的产品的填充料位是有用的。由于在石油产品的海上运输期间发生的困难的表面污染状况，预期根据本发明的各个实施方式的料位计系统将对安装有料位计系统以确定船上储罐的填充料位的实施方式尤其有用。