[发明专利]脉冲式物位计系统和方法

说明书

本发明涉及一种包括频率控制电路的脉冲式物位计系统。如果获取的信号表示先前的填充物位确定与当前填充物位确定之间的时间短于预定的时间，则所述频率控制电路使用存储在存储器中的先前的频率控制设置来控制包括脉冲式物位计系统中所包括的发射信号生成电路和参考信号生成电路中的至少一个。如果所获取的信号表示先前的填充物位确定与当前填充物位确定之间的时间长于预定的时间，则所述频率控制电路以实现发射信号的脉冲重复频率与参考信号的脉冲重复频率之间的期望的脉冲重复频率差为目标来迭代地调节发射信号生成电路和参考信号生成电路中的至少一个。

技术领域

本发明涉及一种脉冲式物位计系统以及用于控制该脉冲式物位计系统的方法。

背景技术

雷达物位计(RLG)系统广泛用于确定罐中所容纳的物品的填充物位。雷达物位计量通常借助于非接触式测量或者借助于通常被称为导波雷达(GWR)的接触式测量来执行，在非接触式测量中朝向罐中所容纳的物品辐射电磁信号，在接触式测量中通过用作波导装置的探头将电磁信号导向并导入物品中。通常将探头设置为从罐的顶部朝向罐的底部垂直延伸。也可以将探头设置于测量管(所谓的腔)中，该测量管连接至罐的外壁并与罐的内部流体连通。

所发射的电磁信号在物品的表面被反射，反射信号被包括在雷达物位计系统中的接收器或收发器接收。可以基于发射信号和反射信号来确定距物品表面的距离。

更具体地，通常基于电磁信号的发射与其在罐中的空气和物品之间的界面中的反射的接收之间的时间来确定距物品表面的距离。为了确定物品的实际填充物位，基于以上提及的时间(所谓的行进时间(time-of-flight))和电磁信号的传播速度来确定从参考位置到表面的距离。

现在市场上的多数雷达物位计系统或者是基于发射脉冲与接收脉冲在罐中所容纳的物品表面处的反射之间的时间差来确定距物品表面的距离的、所谓的脉冲式雷达物位计系统，或者是基于发射的频率调制信号与其在表面处的反射之间的频率(和/或相位)差来确定距表面的距离的系统。后一种系统通常被称为FMCW(调频连续波)类型。

对于脉冲式雷达物位计系统，通常使用时间扩展技术来求解飞行时间(time-of-flight)。

这样的脉冲式雷达物位计系统可以具有第一振荡器和第二振荡器，其中，第一振荡器用于生成通过以发射脉冲重复频率f_t朝向罐中所容纳的物品的表面发射脉冲而形成的发射信号，第二振荡器用于生成通过以与发射的脉冲重复频率相差已知的(至少近似已知的)脉冲重复频率差Δf的参考脉冲重复频率f_ref的参考脉冲而形成的参考信号。该频率差Δf通常在数赫兹(Hz)或者数十赫兹范围内。

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Δf，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。

在测量扫描期间，例如可以将通过发射信号在罐中所容纳的物品的表面处的反射所形成的反射信号与参考信号相关联，使得仅当反射脉冲和参考脉冲同时发生时产生输出信号。在这样的示例性脉冲式物位计系统中，从测量扫描的开始到由于反射信号与参考信号的关联而产生输出信号的发生的时间是发射信号与反射信号之间相位差的量度，该时间继而是反射脉冲的飞行时间的时间扩展量度，可以根据所述时间来确定距罐中所容纳的物品的表面的距离。

由于发射信号的脉冲重复频率与参考信号的脉冲重复频率之间的脉冲重复频率差Δf的精度对脉冲式雷达物位计系统的性能很重要，所以可以通过频率调节器来控制第一和/或第二振荡器，所述频率调节器监视脉冲重复频率差Δf并控制第一和第二振荡器中至少之一以使脉冲重复频率差的实际值与期望值之间的差最小化。

为了提供稳定的调节，调节器可能需要与长达20～30秒的持续时间对应的大约数百个频率差Δf的样本。

因此，在可以开始实际的填充物位测量之前，当前可用的脉冲式雷达物位计系统可能需要被供电达相当长的时间段。