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多通道的导波雷达料位计.pdf

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通道 导波 雷达 料位计
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摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201410498369.X

申请日:

2014.09.25

公开号:

CN105222857A

公开日:

2016.01.06

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01F 23/284申请日:20140925|||公开
IPC分类号: G01F23/284 主分类号: G01F23/284
申请人: 罗斯蒙特储罐雷达股份公司
发明人: 奥洛夫·爱德华松
地址: 瑞典哥德堡
优先权: 2014.06.30 US 14/318,982
专利代理机构: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 魏金霞;田军锋
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410498369.X

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.06.09|||2016.01.06

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

一种用于检测与到料箱中内容物的表面的距离有关的过程变量的料位计,该料位计包括:功能上独立的第一电路装置和第二电路装置,该第一和第二电路装置包括收发器电路和处理电路。该料位计还包括提供具有相同传播模式的信号之间的隔离的功率分配器、单线传输线探针和提供过程密封件的电连接件与单线传输线探针之间的电匹配连接的匹配装置。功率分配器与匹配装置的组合允许在一个单线传输线探针上有多个通道。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于检测与到料箱中内容物的表面的距离有关的过程变量的料位计,所述料位计包括:
第一电路装置(2a),所述第一电路装置(2a)包括第一收发器电路和第一处理电路,所述第一收发器电路用于发射第一电磁发射信号以及接收第一电磁回波信号,所述第一处理电路连接至所述第一收发器电路,用于测定第一过程变量,
第二电路装置(2b),所述第二电路装置(2b)包括第二收发器电路和第二处理电路,所述第二收发器电路用于发射第二电磁发射信号以及接收第二电磁回波信号,所述第二处理电路连接至所述第二收发器电路,用于测定第二过程变量,过程密封件提供穿过料箱壁的密封的电馈通,以及
单线传输线探针(6),所述单线传输线探针(6)由所述过程密封件机械地悬置并且延伸到所述料箱中的所述内容物内,所述单线传输线探针适于以相同的传播模式朝向所述内容物引导所述第一和第二发射信号并且将所述第一和第二发射信号引导至所述内容物内,以及适于以相同的传播模式引导反射信号返回至所述第一和第二电路装置,
从所述探针的角度来看,所述电馈通(7)具有第一输入阻抗,从所述电馈通的角度来看,所述单线传输线探针具有第二输入阻抗,所述第二输入阻抗大于所述第一输入阻抗,
其特征在于,
功率分配器(5),所述功率分配器(5)将所述第一收发器电路和所述第二收发器电路电气连接至所述电馈通,所述功率分配器适于提供所述第一收发器电路和所述第二收发器电路之间的信号隔离,以及
匹配装置(8),所述匹配装置(8)提供所述电馈通和所述单线传输线探针之间的电匹配连接。

2.  根据权利要求1所述的料位计,其中,所述第二输入阻抗是所述第一输入阻抗至少四倍或至少七倍大。

3.  根据权利要求1或2所述的料位计,其中,所述第一输入阻抗小于50ohm,和/或所述第二输入阻抗大于200ohm。

4.  根据前述权利要求中的任一项所述的料位计,其中,所述功率分配器提供所述第一和第二收发器电路之间的隔离,使得所述第一和第二电路 装置在功能上独立。

5.  根据权利要求3所述的料位计,其中,所述功率分配器提供所述第一和第二收发器电路之间的至少为15dB、优选地至少为20dB的隔离。

6.  根据前述权利要求中的任一项所述的料位计,其中,所述第一电路装置和所述第二电路装置功能相同。

7.  根据权利要求1所述的料位计,其中,所述第一电路装置(2a)和所述第二电路装置(2b)中的至少一者具有至少一个可变操作参数,诸如脉冲重复频率或扫描太阳城集团。

8.  根据前述权利要求中的任一项所述的料位计,其中,所述发射信号包括持续太阳城集团为纳秒量级的一系列脉冲。

9.  根据前述权利要求中的任一项所述的料位计,还包括用于接收电功率的功率限制电源接口,所述接口向所述第一电路装置和所述第二电路装置提供驱动功率,使得安全操作在本质上得以确保。

10.  根据前述权利要求中的任一项所述的料位计,其中,所述功率分配器(5)是威尔金森式功率分配器与变压器式功率分配器中的一者。

11.  根据权利要求9所述的料位计,其中,所述威尔金森式功率分配器(51)形成在长形柔性载体(52)上,所述长形柔性载体(52)沿其纵向方向卷起。

12.  根据前述权利要求中的任一项所述的料位计,其中,所述过程密封件(7)包括中心导体和包围所述中心导体的介电套筒。

13.  一种用于检测与到料箱中内容物的表面的距离有关的过程变量的方法,所述方法包括如下步骤:
发射第一电磁发射信号,
发射第二电磁发射信号,
将所述第一和第二发射信号供给料箱壁中的密封的电馈通,同时确保 所述第一和第二发射信号之间的电隔离,
使所述电馈通的输入阻抗与延伸到所述料箱中的内容物内的单线传输线探针的输入阻抗电匹配,
将所述第一和第二发射信号从所述电馈通馈送至所述单线传输线探针,
朝向所述内容物沿所述探针引导所述第一和第二发射信号并且将所述第一和第二发射信号引导至所述内容物内,
以相同的传播模式将反射的第一和第二电磁回波信号沿所述探针引导回至所述电馈通,
接收所述第一电磁回波信号,
接收所述第二电磁回波信号,以及
基于所述发射信号和所述回波信号之间的关系测定第一过程变量和第二过程变量。

14.  根据权利要求13所述的方法,其中,所述第一和第二发射信号,以及所述第一和第二回波信号以一个单一传播模式沿所述单线传输线探针传播。

15.  根据权利要求13或14所述的方法,还包括在发射的步骤中改变至少一个操作参数。

说明书

说明书多通道的导波雷达料位计
技术领域
本发明涉及一种使用电磁波的多通道雷达料位计,其中电磁波由导波探针引导至料箱中以测定到料箱中的产品的表面的距离。
背景技术
雷达料位计量(RLG)是一种日益重要的用于料箱、容器等内的料位计量的方法。雷达料位计通常包括收发器电路和处理电路,处理电路连接至适于允许电磁信号传播到料箱中的传播装置。这种系统的示例由同一申请人公开在US7106247中。
信号传播装置可以是定向天线。然而,在一些应用中,利用天线来提供自由传播的信号的雷达料位计并不合适,因此使用波导结构来对波进行引导。基于传播机理,在现有技术中已知三种不同类型的导波结构。
第一种类型的波导是中空的(例如,具有适当横截面的管道),其具有半个波长或者更大的横截面,从这种意义上讲,该波导是“厚”的,该横截面有可能通过电介质充填而减小。在这种波导中的电磁场通常具有沿传播方向的至少一个场分量。当用于雷达料位应用中时,这种类型的波导被称为“静管(stillpipe)”,并且其必须进行穿孔,以使内侧具有与外侧相同的料位。
第二种类型的波导结构是具有两个或更多个导体的传输线,例如双线(twinline)或同轴线。传输线波导的直径远小于所传输的波的波长,并且一个典型特征是电磁场为横向或TEM型(横向电磁场)。具有两根不锈钢线和稀疏介电分离(sparsedielectricseparations)的双线是一个实用的示例。对于使用1GHz以下(波长为300mm以上)的信号的实际料位测量应用,通常使用直径(或最大横向尺寸)为3-20mm的传输线。过小的直径将增加电阻损耗,并且可能引起材料堵塞和机械强度方面的问题。
最后,第三种类型的波导结构是表面波导(SWGs),例如具有或不具有介电涂层的单线传输线或管。与波长相比,表面波导可以非常薄(1GHz以下使用的普通SWG直径为4-8mm),但是其沿传播方向还具有场并且在SWG外部也具有场。相比于TEM型的传输线探针,由于与布线相距较远处存有场,表面波导需要更多的自由空间。在单一金属线的情况下,诸如不锈钢的不良电导体是适当的。使用单线探针用于料位测量是非常实用且可靠的,并且与例如由同一类型的导体制成的双线相比,其每米的衰减更低。
因此,第二类型和第三类型波导结构的直径都远小于所传输的波的波长。在雷达料位计量应用中,这种波导通常被称为“探针”,并且该检测原理有时被称为导波雷达(GWR)。现今最常见的类型使用无载波的短脉冲(约1ns),并且占据大致0.1~1GHz的频率范围。
由于安全限制、环境法规和要求等,往往需要对容器中的介质的表面水平进行多次测量,其中,这些测量彼此完全分开并且在功能上彼此独立。例如,在用于罐式汽车的装载容器的雷达料位测量系统中,需要在功能上独立于料位测量系统的至少一个警报功能(例如,溢出警报)。
功能独立性不仅要求分开的单元,而且意味着一个系统中的故障不会导致其他系统降级或不运行。这种独立性可以通过确保没有共同的电路和布线来实现,即,确保不同的测量系统之间必须不存在任何电接触。实现这点的一个方法是仅安装至少两个完全独立的料位计。
然而,近年来,用于雷达料位计的机械安装的成本比用于料位计中的电子器件的成本增长的更快。因此,使两个或更多个电子单元使用相同的信号传播装置(诸如天线)是具有成本效率且有利的,只要共用的零件可以被认为具有很高的可靠性。这种系统在市场上已经显示出是成功的,特别是由于各种安全法规往往要求在关键功能上的冗余。当一些零件(如天线或静管)由两个料位计共享时,必须实现用以在两个料位计之间保持充分的电隔离的设计。如果故障料位计产生异常信号或呈现异常的阻抗,则电路应当实现为用以使正常的料位计与可能会使另一单元降级到超出其规格范围之外的干扰隔离。
例如由US6,414,625、US6,765,524、和US2013/0009803所述的现有技术通常涉及如下系统,即,在该系统中,多个料位计共享一个共用的信 号传播装置,并且提供两种或三种不同的功能,例如,料位计量和高位报警。在料位计的信号侧,通常由两个线路(所谓的总线)一起提供的电源和信号接口可以由料位计共享,或者两者可以分开设置(后一种情况往往被称为“分立隔离”(galvanicallyseparated)安装形式)。在标准总线的情况下,连接被指定为使得在一个单元中的任意错误不会干涉另一个单元的连接。用于其他单元之间的总线连接的类型测试程序确保了不可能发生这样的故障。
在料位计的雷达侧,也有类似的要求,即功能故障的料位计必须不能干涉其它料位计。至今为止,这一要求已经将用于使多个料位计连接至单一的传播装置的可用方案局限于包括不同且可区别的信号或传播模式的方案。例如,专利′625和′524(上文提到的)公开了连接至天线的两个或更多个雷达通道,其中,信号可以通过例如具有不同的极化模式而区别。较新的US2013/0009803(也在上文提到)公开了将两个电子单元以不同的传播模式(例如TEM模式和表面波导模式或在多导体探头中多于一个的TEM-模式)连接至GWR探针。在这两种情况下,都可以相对容易地确保不同模式之间的隔离超过所需的大约20dB。在约20dB或更大的抑制的情况下,典型的料位计量信号处理必须能够忽略干扰。用于雷达料位计的典型回波信号有时包含那一数量级的干扰。因此任何典型的信号处理都必须控制那一数量级的干扰。
总之,现有技术建议使用允许多于一种传播模式(或极化模式)的传播装置(天线、中空波导或多模传输线)以及相应的耦合结构,以在两个或三个独立的料位计量功能之间提供充分的隔离。如果使用了单线探针,则只有一个传播模式可用,因此不能使用现有技术的方案。分离具有可区别信号特征的信号是可能的(如上文‘625中所述),但是以不确定的方式确切地辨认出来自不正常的电子单元的信号是不可能的。在最后一种情况下,必须采取措施以确保故障单元和正常单元之间的充分的隔离。
到目前为止,尚没有允许多个料位计至单线传输线探针的连接具有料位计之间的充分隔离以使这些单元在假如一个单元中出现异常功能的情况下充分独立的已知方案。用于信号侧上一些总线连接中的方法包括较大的信号衰减,而较小的功率裕度不允许将这些信号衰减复制到雷达侧。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种使用单线传输线探针的多通道料位计。
该目的和其它目的通过一种料位计实现,该料位计包括:第一电路装置,该第一电路装置具有第一收发器电路和第一处理电路,第一收发器电路用于发射第一电磁发射信号以及接收第一电磁回波信号,第一处理电路连接至第一收发器电路并且用于测定第一过程变量;第二电路装置,该第二电路装置具有第二收发器电路和第二处理电路,第二收发器电路用于发射第二电磁发射信号以及接收第二电磁回波信号,第二处理电路连接至第二收发器电路并且用于测定第二过程变量。功率分配器电连接至第一收发器电路并且电连接至第二收发器电路以提供第一收发器电路和第二收发器电路之间的信号隔离。过程密封件提供从功率分配器穿过料箱壁的密封的电馈通,该电馈通具有与功率分配器的电匹配连接。该料位计还包括由过程密封件机械悬置并且延伸到料箱中的内容物中的单线传输线探针,该单线传输线探针适于朝向该内容引导发射信号并将该发射信号导入至该内容物,以及适于将反射信号引导回至第一和第二电路装置。从探针的角度来看,电馈通具有第一输入阻抗,从电馈通的角度来看,单线传输线探针具有第二输入阻抗,匹配装置被设置成用于提供电馈通和单线传输线探针之间的电匹配连接。
值得注意的是,虽然使用了术语功率“分配器”,但是其功能是用于充当两个电路装置和那个单一探针之间的关口,同时维持两个电路装置与第一和第二发射信号之间的电隔离。
还应当注意的是,这两个发射信号在经过功率分配器之后均连接至料箱壁中的一个单一的电馈通。
单线传输线探针通常是表面波导,信号只能以一种传播模式并且以同一传播模式沿着该表面波导传播。
功率分配器基本上确保了两个收发器和两个电路装置(有时称为两个“通道”)之间的充分隔离。然而,在单线传输线探针的情况下,较低的匹配(通常反射因子为-3dB)会使隔离弱化。因此,根据本发明的方案还包括探针和电馈通之间的匹配装置。这种匹配装置本身是已知 的,并且已经在其他申请中被提出过。然而,本发明基于如下认识,即,必须将功率分配器与匹配装置结合以允许一个单线传输线探针上的多个通道,否则在连接有单线探针的情况下,功率分配器的隔离将会被非常强的失配反射(在单线探针连接至50ohm时为-3dB)破坏。
在许多其他雷达料位计的应用中,诸如威尔金森式(Wilkinson)功率分配器(实质上是一个阶梯式阻抗变换器)的功率分配器可以直接地匹配至单线的阻抗,但是对于导波雷达料位计量的应用而言,探针的密封悬架通常具有相对较低的阻抗。探针在自由空间中的阻抗与电馈通(面向料箱)的阻抗之间的关系可以是四倍、五倍、六倍,甚至更多。例如,穿过过程密封件的电连接件的阻抗可以小于50ohm,或者甚至小于40ohm,而探针在料箱内的自由空间中的阻抗可以大于200ohm,或者甚至大于350ohm。作为示例,直径4-10mm的未涂层的单线探针在自由空间中针对相关工作频率具有的在300-400ohm范围内的阻抗。
根据优选实施方式,由功率分配器提供的信号隔离使得所述第一和第二电路装置功能上独立。这意味着该隔离足以允许多个料位计中的一个料位计在其他料位计存在任何类型的故障时的特定功能。如在背景技术部分所述的,这两个料位计可以是具有完全独立的用途的不同系统(例如,一个系统用于料位计量,另一个系统用于高料位监控)的一部分。在优选实施方式中,该隔离至少为15dB,或者至少为20dB。
在电路装置之间提供充分的隔离确保了通道之间有极少的泄露或无泄露。因此,没有必要使第一和第二电磁信号可以相互区分。事实上,根据优选实施方式,第一和第二电子单元被设计用于发射基本上相同的电磁信号,即,具有相同的频率和振幅特征的信号。值得注意的是,这两个电路装置通常并不完全同时使用。然而,根据本发明的设计旨在使相互干涉最小化。即使这两个装置用在不同的总体系统(例如料位测量和溢出检测)中,也需要避免干涉。
在这种情况下,电路装置可以在功能上相同,最优选地,可以是来自于相同制造工艺的多个样品。这使得该系统的制造是高效的。两个大致相同的单元简单地连接至功率分配器,该功率分配器经由匹配装置连接至单线传输线探针。
每个电路装置都优选地包括用于接收电功率的功率限制电源接 口。该接口可以向第一和第二电路装置提供驱动功率使得本质安全操作得以确保。通过如此限制每个电路装置可用的功率,进一步降低了串扰的潜在风险。即使一个电路装置提供了类似于表面回波的错误信号,该信号将会被限制于非常短的距离范围,并被限制为使得正常的发射机只测量到非常弱的信号。
根据一种实施方式,电路装置具有至少一个可变操作参数。这一可变操作参数可以在预先计划的点及时改变,或者响应于通过(over)信号接口接收到的控制信号而改变。通过改变诸如脉冲雷达料位计中的脉冲重复频率的可变操作参数,可能消除来自于非功能性电路装置的干扰信号,即使是在20dB的隔离可能不是相当充分的罕见情况下。
附图说明
下面将参照附图更详细地描述本发明,附图示出了本发明的当前优选的实施方式。
图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的雷达料位计。
图2示意性地示出了二级威尔金森式功率分配器。
图3示出了用于宽带式威尔金森式功率分配器的卷起设计的立体图。
图4示出了料箱馈通结构的示例。
图5示出了替代性的匹配装置的示例。
具体实施方式
在本具体实施方式部分中,参照使用脉冲信号的雷达料位计系统以及通过测量发射脉冲和反射脉冲之间的太阳城集团进行的填充料位测定,对根据本发明的雷达料位计系统的多种实施方式进行主要描述。然而,在使用其他雷达技术时,本发明的教导也可能同样适用。当使用载波上调制的脉冲时,也可以利用相位太阳城集团。
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的雷达料位计系统1,该雷达料位计系统1包括至少两个测量电子单元2a、2b,该两个测量 电子单元2a、2b各自包括具有连接至处理电路4a、4b的收发器电路3a、3b的电路装置。每个收发器电路3a、3b均被连接至功率分配器5,该功率分配器5将在下文作更详细的描述。功率分配器经由料箱馈通结构7和匹配装置8连接至单线传输线探针6。雷达料位计系统1安装在料箱10上,该料箱10部分地填充有待计量的产品11。探针延伸到产品11内。
通过这种设计,信号可以通过基本上两种不同的方式从一个电路装置2a泄露至另一个2b。首先,可能存在通过功率分配器5的内部泄露。该泄露由图1中的箭头A表示。其次,可能存在通过功率分配器的由于探针与料箱馈通结构7之间的失配而引起的反射的泄露。该泄露由图1中的箭头B表示。
此外,料位计1可以经由接口14连接至用于模拟和/或数字通信的外部通信线路13。而且,雷达料位计系统1通常可以连接至外部电源,或者可以通过外部通信线路13来供电。替代性地,料位计可以使用例如无线HART协议进行无线通信,并且该料位计可以使用带有电池的本地电源(未显示)或其他净化能源的装置以便自主运行。
无论电源是何种类型,电路装置2a、2b的电源优选以本质安全的方式制成。在料位计安装于爆炸危险环境的许多应用中,使用这种本质安全型电源是出于安全的需求。本质安全型电源意味着,除其他因素外,电流和电压被限制在给定的极限以下。由于输入电压和电流的这种限制,雷达信号的输出也以非常可靠的方式受到限制。因此,故障电路只有有限的能力来产生可能影响连接至相同探针的其他电子单元的干扰信号。有限的可用功率简单地限制来自于故障料位计的任何错误信号的信号强度。
在运行中,第一收发器电路3a发射由探针6引导至料箱内以及通过由表面12引起的阻抗过渡反射的第一电磁发射信号ST1。反射信号——被称作第一回波信号SR1——由探针6引导回至收发器电路3a。由于功率分配器的正常功能,在电子单元2a和探针6之间的通信中,每个方向上都将会有50%的功率损失。第一处理电路4a测定基准位置(诸如料箱顶)和产品11的表面12之间的距离,从而可以推断填充高度L或其他过程变量。应当注意的是,虽然料箱10在此包含单一的产品11,但是以类似的方式可以测量沿探针到任何材料界面的距离。
类似地,第二收发器电路3b发射由探针6引导至料箱内以及通过由 表面12引起的阻抗过渡反射的第二电磁发射信号ST2。反射信号——被称作第二回波信号SR2——由探针6引导回至收发器电路3b。第二处理电路4b以与第一处理电路4a相同的方式测定过程变量。
功率分配器(呈两个或更多个零件的形式)是常见的部件并且可以被实现为耦合传输线或分支线耦合器。对1:2的带宽而言,三个λ/4-阶梯将会提供良好的隔离和匹配,更宽的带宽则会需要更多的阶梯。功率分配器还可以包括铁氧体心变压器。
图2示出了所谓的威尔金森式功率分配器的简单示例,该威尔金森式功率分配器在此具有两个级。这样的二级分配器在至少一个倍频程带宽范围内提供良好的匹配和较低的耦合,从而使得其对具有有限的相对RF带宽(诸如1-2GHz,即,因子为2)的系统有用。该功率分配器的物理尺寸(在所示示例中的电路板大约为25×70mm)也与料位计的总体设计参数相兼容。
在图2所示的示例中,功率分配器具有阻抗为50ohm的输入端子15(在图1中由面向料箱馈通结构的z2表示)。第一级具有两个阻抗均为81ohm的腿部16和阻抗为94ohm的桥接件17。第二级具有两个阻抗均为62ohm的腿部18和阻抗为100ohm的桥接件9。每个输出端子20的阻抗均为50ohm(在图1中由面向电路装置的z1表示,)。该分配器的物理尺寸大约为25mm×70mm。在0.9GHz–2.1GHz的频率范围内,所示的分配器将提供收发器电路之间的约为-24dB的隔离。与收发器电路的阻抗匹配将理想地为约为-37dB。
对导波雷达(GWR)型的脉冲雷达料位计系统而言,通常可以使用脉冲宽度约为1ns的脉冲。一ns的脉冲一般对应于约0.1GHz到1GHz的频率范围。在这么大的相对带宽(因子为10)的情况下,将会需要具有更多个级的威尔金森式功率分配器。使用传统的设计时,具有许多个级的威尔金森式功率分配器将会变得成问题地长,因此可能需要特殊的设计。图3示出了形成在诸如柔性PCB的柔性基底52上的威尔金森式功率分配器51的示例。该基底可以沿其纵向方向卷起,以形成更紧凑的部件。通过这种设计,宽带功率分配器可以装配到较小的空间内,并且具有例如六个级或更多个级的威尔金森式功率分配器变得可行。
料箱馈通结构7的示例示于图4中。该馈通结构包括过程密封件21, 该过程密封件21提供穿过料箱壁的密封的电连接件。出于这个目的,料箱密封件21在本文中包括呈绕中心导体24布置的介电环形套筒形式的密封元件23。料箱馈通结构8也充当用于延伸到料箱内的探针6的悬架。出于这个目的,图4中示出的料箱馈通结构8具有可以附接有探针6的探针连接端子25。在典型应用中,由探针施加在该端子25上,因而施加在过程密封件21上的力相当大,并且该作用力可能为数吨的量级。因此,中心导体24和环形套筒23的尺寸通常相当粗大,作为示例,导体24的直径可为4.8mm。因此,过程密封件21实际上是具有相对较低阻抗的同轴连接件,其阻抗通常大约为50ohm。
单线传输线探针可以由单个的整体式导体形成,该整体式导体可以由介质涂层覆盖(所谓的高包(Goubau)线)或者不被介质涂层覆盖。然而,在许多应用中,探针是具有缠绕在一起的多根金属线的钢丝。在料箱内的自由空间中通常具有是过程密封件21的阻抗的数倍大的阻抗,典型的阻抗值可以是350ohm。因此,将探针6连接至过程密封件21通常会产生低阻抗同轴连接与自由空间中的单线传输线探针的阻抗(即探针的自由空间阻抗)之间的阻抗过渡。该阻抗过渡将提供可与表面反射发生干涉的反射。匹配装置8布置为用于消除或减小这种阻抗过渡。一般地,理想的是将该阻抗过渡减小至这样的程度,即,由过渡引起的反射弱于由料箱中的油面引起的反射。来自于阻抗过渡的反射还可引起电路装置之间的泄露,如上文参照图1中的箭头B所述。由此,匹配装置用于减小该类型的泄露。
在本发明的上下文中,匹配装置涉及设置在料箱内自由空间中的在密封的电馈通与单线传输线探针之间的任何元件。事实上,正如下面将要讨论的,匹配装置往往是布置在单线传输线周围的装置。探针的上部继而将具有逐渐增大直至“自由空间阻抗”的阻抗。
可能的匹配装置在本领域中是已知的,并在例如US7,636,659中进行了论述,因此以引用的方式并入于此。在图4的示例中,该装置包括围绕单线探针6设置的中空的圆锥形介电构件31。
在图5中,该装置包括朝着单线探针6的自由端直径递减的四个圆筒形部段32a-d。每个圆筒形部段32a-d的长度均可有利地约为待由收发器3a、3b发射的信号的中心频率的波长的四分之一。由此,能够实现宽带阻抗过渡。当提供具有附加的圆筒形部段的更长的阻抗匹配装置时,可以实现更大的带宽。正如上文所讨论的,在脉冲雷达料位计的情况下,这是特 别有利的。
已知多种匹配装置的设计是介电和金属。阶梯式变换器通常是用于所需最大失配的最短的设计,但是连续的变化更好,以免油位部分地覆盖该变换器。在任何情况下,来自于变换器的反射都应当被设计成远低于来自于油面的大约为-15dB的反射。作为示例,衰减可以在-20dB与-24dB之间。
在大多数情况下,电路装置之间的隔离和常规输入功率限制共同确保来自于一个电路装置的干扰不可能达到对于另一个电路装置而言的显著的水平。然而,出于安全原因,即使是未必可能的状况也应当消除,出于该目的,电路装置可以具有至少一个可变操作参数。例如,在脉冲雷达料位计中,脉冲重复频率(PRF)可以在给定界限内可变而不显著影响料位计的性能。如果这样的可变参数发生变化,电路装置将有可能从任何干扰信号(干扰信号将极不可能同时在该参数中显示相同的变化)中区分出真实信号。
在一种实施方式中,一个或多个操作参数根据预定计划进行改变。根据另一种实施方式,参数可以响应于由料位计接收的控制信号而进行改变。应注意的是所有电路装置都可以同时地改变参数。目的并非主要是使两个功能性电路彼此相互区分,而只是为了从非功能性电路(非功能性电路不符合参数变化)中区分出功能性电路(功能性电路符合参数变化)。一种可靠的方法将会是在发生改变的参数的三个数值(理想情况是该三个数值应当全都给出相同的最终结果)之间进行改变,然后选择中间结果。如果三个测量值中的一个测量值导致错误的且强烈偏移的数值,则所选定的数值将仍然是正确的。当然,如果两个连续的测量值提供相同或相似的结果,那么第三个测量值可能是不必要的。
太阳城集团本领域的技术人员会认识到本发明绝不局限于上文所描述的优选实施方式。相反,在所附权利要求的范围内,可以进行许多修改和变化。例如,威尔金森式功率分配器和阻抗变换器可以根据所需参数以各种细节制作。

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