雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于確定填充物位的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)，包括：微波信號源，其能夠控制以生成第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號；傳播裝置，其連接到微波信號源；混合器，其連接到微波信號源；以及處理電路，其連接到微波信號源和混合器。該處理電路包括：微波信號源控制器；信號處理器；比較器；以及確定器，該確定器被配置成基于來自表面回波候選的第一集合和表面回波候選的第二集合的表面回波候選的子集，確定填充物位。
【專利說明】雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著二十世紀(jì)七十年代和八十年代雷達(dá)物位計(jì)被開發(fā)為商品，調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)已成為高準(zhǔn)確度應(yīng)用的主要測量原理。FMCW測量包括向罐體發(fā)送在大約幾GHz的頻率范圍內(nèi)掃描的信號。例如，信號可以在24GHz-27GHz或者或9GHZ-10.5GHz的范圍內(nèi)。所發(fā)送的信號被罐體中的內(nèi)含物的表面(或通過任意其他阻抗轉(zhuǎn)變)反射，并且延遲了一定時(shí)間的回波信號返回至該物位計(jì)?；夭ㄐ盘柵c所發(fā)送的信號混合以生成混合信號，該混合信號的頻率等于在時(shí)間延遲期間發(fā)生的所發(fā)送的信號的頻率變化。如果使用線性掃描，則也稱為中頻(IF)的該差頻與距反射面的距離成比例。混合信號經(jīng)常被稱為IF信號。
[0003]近來，改進(jìn)了 FMCW原理，并且現(xiàn)今，F(xiàn)MCW原理通常涉及不發(fā)送連續(xù)掃描信號、而是發(fā)送具有步進(jìn)頻率與幾乎恒定的振幅的信號。當(dāng)所發(fā)送的信號和所接收的信號被混合時(shí)，每個(gè)頻率步階將提供逐段恒定IF信號中的一個(gè)恒定段。
[0004]然后，以如傳統(tǒng)FMCW系統(tǒng)中一樣類似的方式，使用IF信號的頻率來確定距反射面的距離。典型值可以是以1000-1500步階劃分的30m距離處200-300個(gè)IF時(shí)段。
[0005]應(yīng)注意，也可對由連續(xù)頻率掃描產(chǎn)生的連續(xù)IF信號進(jìn)行采樣以允許數(shù)字處理。
[0006]雖然高度準(zhǔn)確，但是傳統(tǒng)FMCW系統(tǒng)(連續(xù)的以及步進(jìn)的)相對功耗大，從而使得它們不太適合功率受限的應(yīng)用。這樣的應(yīng)用的示例包括通過諸如4-20mA環(huán)路的雙線接口供電的現(xiàn)場裝置、以及由內(nèi)部電源(例如，電池或太陽能電池)供電的無線裝置。
[0007]主要電力消耗裝置是微波模塊，其由于對頻率準(zhǔn)確度的要求，要求相對高的功率以在每次掃描期間生成并發(fā)出微波能量。在各次掃描之間，可以使用合適的裝置來儲(chǔ)存電力，使得較低的平均電力可以用來在掃描持續(xù)期間對微波模塊供電。然而，由于空間限制和內(nèi)在安全(IS)要求，這樣的電力儲(chǔ)存容量是被嚴(yán)格限制的。因此，關(guān)鍵是限制微波模塊的活動(dòng)時(shí)段、即限制掃描的持續(xù)時(shí)間。此外，期望限制采樣率，以便降低模擬信號處理和A/D轉(zhuǎn)換的功耗。最后，從性能角度，具有寬帶寬以使得提供更魯棒的測量是有利的。
[0008]在使用離散且相互不同的頻率的時(shí)間序列作為發(fā)送信號的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)中，可以通過減少發(fā)送信號中的頻率的數(shù)量來減小微波模塊的活動(dòng)時(shí)間。
[0009]然而，減少保持的帶寬上的頻率的數(shù)量會(huì)導(dǎo)致IF信號失真，這又會(huì)引入可能被誤認(rèn)為表面回波的假回波。
[0010]因此，通過減少發(fā)送信號中的頻率的數(shù)量來降低雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)的功耗會(huì)導(dǎo)致填充物位確定的可靠性降低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]鑒于以上，本實(shí)用新型的一般目的是通過使用離散且相互不同的頻率的時(shí)間序列作為發(fā)送信號的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)來提供改進(jìn)的填充物位確定，具體地提供在填充物位確定的功耗和可靠性之間的更有利的折衷。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型，提供了一種用于確定罐體中的制品的填充物位的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)，該雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)包括:微波信號源，其能夠控制以生成第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號；傳播裝置，其連接到微波信號源，該傳播裝置被布置成向罐體中的制品的表面?zhèn)鞑サ谝话l(fā)送信號和第二發(fā)送信號并從表面?zhèn)鞑セ氐谝环瓷湫盘柡偷诙瓷湫盘枺摰谝环瓷湫盘柺怯傻谝话l(fā)送信號在第一發(fā)送信號遇到的阻抗不連續(xù)處的反射產(chǎn)生的，該第二反射信號是由第二發(fā)送信號在第二發(fā)送信號遇到的阻抗不連續(xù)處的反射產(chǎn)生的；混合器，其連接到微波信號源和傳播裝置，該混合器將第一發(fā)送信號和第一反射信號混合以形成第一中頻信號，并且將第二發(fā)送信號和第二反射信號混合以形成第二中頻信號；以及處理電路，其連接到微波信號源和混合器，該處理電路包括:微波信號源控制器，其控制微波信號源以生成第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號，其中第一發(fā)送信號包括限定第一發(fā)送信號的第一帶寬的、第一數(shù)量的離散且相互不同的頻率的時(shí)間序列，第一發(fā)送信號展現(xiàn)第一帶寬與第一數(shù)量之間的第一比率，第二發(fā)送信號包括限定第二發(fā)送信號的第二帶寬的、第二數(shù)量的離散且相互不同的頻率的時(shí)間序列，第二發(fā)送信號展現(xiàn)第二帶寬與第二數(shù)量之間的第二比率，其中第二比率不同于第一比率；信號處理器，其基于從混合器接收的第一中頻信號，確定表示表面回波候選的第一集合的第一數(shù)據(jù)集合，并且基于從混合器接收的第二中頻信號，確定表示表面回波候選的第二集合的第二數(shù)據(jù)集合；比較器，其對第一數(shù)據(jù)集合和第二數(shù)據(jù)集合進(jìn)行比較，以從表面回波候選的第一集合和表面回波候選的第二集合識別指示發(fā)送信號在罐體中相同物位的阻抗不連續(xù)處的反射的表面回波候選的子集；以及確定器，其基于來自表面回波候選的第一集合和表面回波候選的第二集合的表面回波候選的子集，確定填充物位。
[0013]應(yīng)該注意，信號傳播裝置可以是任意適合的輻射天線或傳輸線探針(probe)。天線的示例包括喇叭天線、桿狀天線、陣列天線以及拋物線天線等。傳輸線探頭的示例包括單線探針(Goubau探針)、雙線探針、以及同軸探針等。
[0014]還應(yīng)該注意，處理電路可被設(shè)置為一個(gè)裝置或者一起工作的若干裝置。
[0015]根據(jù)實(shí)施例，信號處理器還可以包括變換電路，其將所述第一中頻信號變換為第一頻譜，并且將所述第二中頻信號變換為第二頻譜。
[0016]根據(jù)實(shí)施例，變換電路還可以進(jìn)一步將所述第一頻譜變換為第一回波表示，所述第一回波表示指示距表面回波候選的第一集合中的每個(gè)表面回波候選的距離，并且將所述第二頻譜變換為第二回波表示，所述第二回波表示指示距所述表面回波候選的第二集合中的每個(gè)所述表面回波候選的距離。
[0017]此外，物位計(jì)系統(tǒng)有利地還可包括本地能量儲(chǔ)存裝置，其用于為所述物位計(jì)系統(tǒng)的操作提供電能。本地能量儲(chǔ)存裝置可例如包括電池、電容器和/或超級電容器。
[0018]另外，物位計(jì)系統(tǒng)還可包括用于與遠(yuǎn)程系統(tǒng)無線通信的無線通信電路，諸如無線電收發(fā)器。
[0019]本實(shí)用新型基于如下實(shí)現(xiàn):可以從使用具有不同頻率步階的兩個(gè)(或更多個(gè))發(fā)送信號的填充物位確定中識別以及忽視由中頻信號的失真產(chǎn)生的“假回波”。雖然這兩個(gè)發(fā)送信號可導(dǎo)致中頻信號的失真，但是失真將不同，這產(chǎn)生了指示罐體中的不同物位的“假回波”。另一方面，對于這兩個(gè)發(fā)送信號，真回波將導(dǎo)致指示罐體中的相同物位。[0020]由于第二發(fā)送信號的目的是識別“假回波”而不是提供具有高精度的非常獨(dú)特的表面回波，因此與第一發(fā)送信號相比，較少的不同頻率可用于第二發(fā)送信號，這意味著與使用足夠數(shù)量的不同頻率來將中頻信號的失真降低到不存在有害的“假回波”的水平相比，可以實(shí)現(xiàn)功耗的降低。
[0021]依據(jù)根據(jù)本實(shí)用新型的方法的各個(gè)實(shí)施例，第一數(shù)量的離散且相互不同的頻率中的相鄰頻率之間的頻差是第一帶寬與第一數(shù)量之間的第一比率的整數(shù)倍；并且第二數(shù)量的離散且相互不同的頻率中的相鄰頻率之間的頻差是第二帶寬與第二數(shù)量之間的第二比率的整數(shù)倍。
[0022]第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號中的任一個(gè)或兩者的離散且相互不同的頻率可以在時(shí)間序列中按從最低到最高(或從最高到最低)的順序被設(shè)置。因此，第一發(fā)送信號和/或第二發(fā)送信號將是所謂的步進(jìn)頻率掃描。
[0023]可替選地，離散且相互不同的頻率可以在時(shí)間序列中按任意順序被設(shè)置。只要頻率的順序?qū)τ诎l(fā)送信號是已知的，則可基于使用發(fā)送信號形成的中頻信號來確定表示表面回波候選的集合的數(shù)據(jù)集合。
[0024]在根據(jù)本實(shí)用新型的方法的各個(gè)實(shí)施例中，所述第一發(fā)送信號中的每個(gè)離散且相互不同的頻率可在第一持續(xù)時(shí)間內(nèi)被發(fā)送；并且所述第二發(fā)送信號中的每個(gè)離散且相互不同的頻率可在第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)被發(fā)送。這簡化了發(fā)送信號的生成和中頻信號的采樣。
[0025]有利地，第一持續(xù)時(shí)間可等于第二持續(xù)時(shí)間，由此可以進(jìn)一步簡化發(fā)送信號的生成和中頻信號的采樣。
[0026]根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，例如使用FFT (快速傅里葉變換)或任意其他合適的變換方案，可將第一中頻信號和第二中頻信號中的每個(gè)中頻信號從時(shí)域變換到頻域，以形成第一頻譜和第二頻譜。
[0027]此外，第一頻譜和第二頻譜有利地可分別變換到距離域，以利于距基于第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號而獲得的表面回波候選的距離的比較。
[0028]這里，距阻抗不連續(xù)處(諸如，罐體中的制品的表面)、或罐體中的阻抗不連續(xù)處的“物位”的“距離”應(yīng)該理解為等于例如發(fā)送信號從罐體頂部的參考位置到阻抗不連續(xù)處并返回的飛行時(shí)間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]現(xiàn)在將參照示出本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的附圖，更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的這些和其他方面，在附圖中:
[0030]圖1示意性地示出了具有被布置成確定罐體中的制品的填充物位的、根據(jù)本實(shí)用新型的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)的實(shí)施例的示例性罐體；
[0031]圖2是在圖1中的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)中包括的測量單元的示意性圖示；
[0032]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)的示意性框圖；
[0033]圖4是概述一種方法的流程圖；
[0034]圖5示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的發(fā)送信號序列的示例；
[0035]圖6a_6c是示出由第一發(fā)送信號產(chǎn)生的中頻信號以及中頻信號的變換的圖；
[0036]圖7a_7c是示出由第一發(fā)送信號產(chǎn)生的中頻信號和中頻信號的變換的圖；其示意性地示出了基于發(fā)送信號和表面回波信號而形成的示例性測量信號；以及
[0037]圖8是示出根據(jù)其確定填充物位的組合回波曲線的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1示意性地示出了雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)1，其包括測量單元2和這里以喇叭天線3的形式示出的信號傳播裝置。雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)I布置在罐體5的頂部以確定罐體5中的制品6的填充物位。
[0039]當(dāng)測量罐體5中的制品6的填充物位時(shí)，雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)I通過喇叭天線3向制品6的表面7發(fā)送電磁發(fā)送信號ST。發(fā)送信號St將被其遇到的阻抗不連續(xù)處(包括制品6的表面7)反射。因此，喇叭天線3將接收包括在罐體5中存在的不同的阻抗不連續(xù)處的反射的反射信號SK。如以下將進(jìn)一步描述的，反射信號Sk的處理將提供表面回波候選的集合。在該集合當(dāng)中，一個(gè)表面回波候選可被指定為表面回波。
[0040]然后，基于表面回波信號的飛行時(shí)間(從雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)I到表面7并返回)，確定距制品6的表面7的距離。根據(jù)飛行時(shí)間，可以確定通常稱為缺量的距表面的距離?；谠摼嚯x(缺量)和罐體5的已知維度，可以推斷填充物位。
[0041]除制品6的表面7之外的阻抗不連續(xù)處的示例例如可包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)，諸如圖1中所示的加熱線圈8。發(fā)送信號St還可首先被表面7反射、然后由罐體5的頂蓋9反射、并且在它由喇叭天線3接收之前最后再由表面7反射。
[0042]使用根據(jù)本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)，基于調(diào)相發(fā)送信號與表面反射信號之間的相位差來確定飛行時(shí)間。通常，該類測量方案一般被稱為FMCW (調(diào)頻連續(xù)波)。
[0043]參照圖2中的示意框圖，圖1中的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)I的測量單元2包括收發(fā)器10、測量控制單元(MCU) 11、無線通信控制單元(WCU) 12、通信天線13、諸如電池的能量儲(chǔ)存裝置14以及罐體饋通部(feed-through) 15。
[0044]如在圖2中示意性地示出的那樣，MCUll控制收發(fā)器11以生成、發(fā)送以及接收電磁信號。所發(fā)送的信號通過罐體饋通部15到達(dá)喇叭天線3 (在圖2中未示出)，并且所接收的信號從喇叭天線3通過罐體饋通部15到達(dá)收發(fā)器10。
[0045]如以上參照圖1簡要地描述的那樣，MCUll基于發(fā)送信號St和反射信號Sk之間的相位差，確定罐體5中的制品6的填充物位。填充物位從MCUll經(jīng)由WCU12、通過通信天線13被提供至諸如控制中心的外部裝置?？捎欣馗鶕?jù)所謂的WirelessHART通信協(xié)議(IEC62591)配置雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)I。
[0046]雖然測量單元2被示為包括能量儲(chǔ)存裝置14并包括用于允許無線通信的裝置(諸如，WCU12和通信天線13)，但是應(yīng)該理解，可以以不同方式(諸如，通過通信線路(例如4-20mA線路))提供電力供給和通信。
[0047]本地能量儲(chǔ)存裝置不必僅包括電池,而是可替選地或組合地包括電容器或超級電容器。
[0048]現(xiàn)在將參照圖3中的示意框圖來更詳細(xì)地描述圖1中的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)I。
[0049]現(xiàn)在參照圖3，示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的、圖2中的收發(fā)器10和MCUlI的更詳細(xì)的框圖。[0050]這里，收發(fā)器10包括由步階發(fā)生器22驅(qū)動(dòng)的微波源21，步階發(fā)生器22又由構(gòu)成MCUll的一部分的定時(shí)電路23控制。微波源21經(jīng)由功率分配器24連接到天線3。功率分配器24被布置成將來自天線的返回信號連接到混合器25，混合器25還被連接以接收來自微波源21的信號。混合器輸出連接到低通濾波器26和放大器27。
[0051]這里，除了以上提到的定時(shí)電路23外，處理電路11還包括:采樣器31，其被配置成對由混合器25輸出、由低通濾波器26低通濾波且由放大器27放大的中頻信號Sif進(jìn)行接收和采樣。采樣器31可包括與A/D轉(zhuǎn)換器組合的采樣和保持電路，或者被實(shí)現(xiàn)為sigma-delta轉(zhuǎn)換器。采樣器31由定時(shí)電路控制以與發(fā)送信號St同步。MCUll還包括信號處理器32、存儲(chǔ)器33、比較器34、以及物位確定器35。
[0052]雖然收發(fā)器10的元件通常以硬件實(shí)現(xiàn)，并且構(gòu)成通常稱為微波單元的集成單元的一部分，但是MCUll的至少一些部分可通常由嵌入式處理器執(zhí)行的軟件模塊來實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型不限于該特定實(shí)現(xiàn)，并且可設(shè)想適合實(shí)現(xiàn)這里描述的功能的任何實(shí)施方式。
[0053]已經(jīng)描述了圖3中示出的、圖1中的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)配置，現(xiàn)在將參照圖4描述一種方法。還將參照關(guān)于實(shí)現(xiàn)該方法的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)的、圖3中的框圖，并且在描述該方法期間在適當(dāng)時(shí)將參照圖5、圖6a-6c、圖7a-7c以及圖8中的圖。
[0054]首先返回圖4，在第一步驟101中發(fā)送第一發(fā)送信號ST1。參照圖3，定時(shí)電路23經(jīng)由步階發(fā)生器22控制微波源21。參照圖5，以第一數(shù)量(N)的離散且相互不同的頻率fn的時(shí)間序列fcrfN的形式提供第一發(fā)送信號ST1。如圖5示意性所示，離散且相互不同的頻率f0-fN限定第一帶寬此外，第一發(fā)送信號Sn展現(xiàn)第一帶寬B1與第一頻率數(shù)量N之間的第一比率Af1。如在第一發(fā)送信號Sn的放大部分中所示，第一比率Af1是就頻率而言相鄰的任意兩個(gè)離散且相互不同的頻率之間的頻差。在該特定示例中，就頻率而言相鄰的頻率還在時(shí)間序列中相鄰，但這不一定是這種情況?？商孢x地，離散且相互不同的頻率可按任意但已知的順序輸出。在圖5中，第一發(fā)送信號Sn的每個(gè)離散頻率的持續(xù)時(shí)間被標(biāo)記為h。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，發(fā)送第一發(fā)送信號Sn的每個(gè)離散頻率fn的持續(xù)時(shí)間h可以是約10μ S，第一帶寬可以是約1.5GHz，并且離散且相互不同的頻率的數(shù)量N可以是約300。這意味著，就頻率而言相鄰的離散頻率之間的頻差A(yù)f1 (第一比率)可以是約5MHz，并且總掃描時(shí)間可以是約3ms。這與在現(xiàn)有技術(shù)的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)中使用的掃描相比是顯著更快的掃描，這顯然節(jié)省了功率。然而，相對大的頻差Λ 4會(huì)導(dǎo)致中頻信號Sifi的失真。這將在以下更詳細(xì)地描述。
[0055]返回圖4中的流程圖，方法繼續(xù)到接收第一反射信號Ski的下一步驟102。第一反射信號Ski由第一發(fā)送信號Sn在阻抗不連續(xù)(諸如圖1中所示的表面7和加熱線圈8)處的反射產(chǎn)生。由于從雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)到不同的阻抗不連續(xù)處并返回的飛行時(shí)間，第一反射信號Ski將是第一發(fā)送信號Sn的延遲副本，其中從不同的阻抗不連續(xù)處反射的反射信號Ski的部分與第一發(fā)送信號Sn相比，將展現(xiàn)不同相位差。此外，相位差將隨著發(fā)送離散頻率fn的改變而以步階改變。
[0056]在隨后的步驟103中，通過在混合器25中對第一發(fā)送信號Sn和第一反射信號Siu進(jìn)行合成來形成第一中頻信號SIF1。在圖6a中示意性地示出了第一中頻信號SIF1。
[0057]如果使用了具有連續(xù)變化的頻率的發(fā)送信號，則中頻信號會(huì)成為連續(xù)信號，該連續(xù)信號包括針對與發(fā)送信號遇到的不同的阻抗不連續(xù)處相對應(yīng)的每個(gè)飛行時(shí)間的一個(gè)頻率分量。
[0058]由于第一發(fā)送信號Sn替代地是離散頻率fn的序列，因此相位差將以步階變化，這意味著第一中頻信號Sifi將以與第一發(fā)送信號Sn的不同頻率fn的傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間h相同的恒定部分的持續(xù)時(shí)間逐段恒定。這在圖6a中示意性地示出。
[0059]如果第一中頻信號Sifi失真，則對于第一中頻信號Sifi的低頻分量(對應(yīng)于短測量距離)，這不存在問題，但是不可能從第一中頻信號Sifi正確地獲得較高頻譜分量(對應(yīng)于較大測量距離)。這又導(dǎo)致在第一中頻信號Sifi中明顯存在不對應(yīng)于真回波(而對應(yīng)于由第一發(fā)送信號Sn的量化引起的“假回波”)的頻率。
[0060]返回圖4中的流程圖，下一步驟104確定并存儲(chǔ)第一回波曲線。在該步驟中，信號處理器32對已經(jīng)圖3中的采樣器31采樣的第一中頻信號Sifi進(jìn)行處理，以確定表示表面回波候選的第一集合的第一數(shù)據(jù)集合。在該實(shí)施例中，首先使用例如FFT (快速傅里葉變換)將圖6a中的第一中頻信號Sifi從時(shí)域變換到頻域。FFT操作的結(jié)果是圖6b中的頻譜，其中各峰值40a_40e對應(yīng)于第一中頻信號Sifi中的頻率分量。
[0061]在第一中頻信號Sifi變換到頻域之后，所得到的頻譜變換為第一回波曲線(在圖6c中示出)，其中回波被表示為不同距離屯-屯處的峰值42a_42e。
[0062]當(dāng)然，以上引用的第一數(shù)據(jù)集合不必是如這里示出的回波曲線，而可以是指示表面回波候選42a_42e的位置的任意表示,諸如,例如表格或其它等效表示。
[0063]第一數(shù)據(jù)集合存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器33中。
[0064]在基于第一發(fā)送信號Sn的傳輸而確定并存儲(chǔ)了第一數(shù)據(jù)集合之后，通過步驟105-108、使用第二發(fā)送信號St2來重復(fù)該過程。由于這些步驟與以上針對第一發(fā)送信號Sn描述的步驟101-104相同，因此將不詳細(xì)描述它們。替代地，描述將集中于第二發(fā)送信號St2與第一發(fā)送信號Sn之間的差別、以及在對第二中頻信號Sif2進(jìn)行變換時(shí)所獲得的結(jié)果之間的差別。
[0065]如可以從圖5中看出，第二發(fā)送信號St2與第一發(fā)送信號Sn不同。具體地，就頻率而言相鄰的任意兩個(gè)離散且相互不同的頻率fm之間的第二頻差Λ f2與針對第一發(fā)送信號Sn的第一頻差A(yù)f1不同。
[0066]以第二數(shù)量(M)的離散且相互不同的頻率fm的時(shí)間序列fcrfM的形式提供第二發(fā)送信號ST2。如在圖5中示意性地所示，離散且相互不同的頻率fcrfM限定第二帶寬B2，其在這里等于第一帶寬I。在圖5中，第二發(fā)送信號St2中的每個(gè)離散頻率的持續(xù)時(shí)間被標(biāo)記為t2。在該特定示例中，第二發(fā)送信號St2的不同頻率的傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間與第一發(fā)送信號Sn的不同頻率的傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間相同。
[0067]如可以從圖5中看出，第二發(fā)送信號St2的總持續(xù)時(shí)間或掃描時(shí)間顯著短于第一發(fā)送信號Sn的總持續(xù)時(shí)間或掃描時(shí)間。
[0068]參照圖7a_7c,將第二發(fā)送信號St2和第二反射信號Sk2混合產(chǎn)生了在圖7a中不意性地示出的第二中頻信號SIF2。
[0069]第二中頻信號Sif2的變換產(chǎn)生了具有如圖7b所示的頻率分量43a_43e的圖7b中的頻譜。
[0070]在第二中頻信號Sif2變換到頻域之后，所得到的頻譜變換為第二回波曲線(在圖7c中示出)，其中回波被示為不同距離(121-(125處的峰值44a-44e。第二數(shù)據(jù)集合(第二回波曲線)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器33中。
[0071]現(xiàn)在確定并存儲(chǔ)了第一數(shù)據(jù)集合和第二數(shù)據(jù)集合，方法繼續(xù)到步驟109，在步驟109中，對第一回波曲線和第二回波曲線進(jìn)行比較。這在圖8中被示意性地示出，其中，以相同距離比例將圖6c和圖7c中的回波曲線描繪在同一圖中。
[0072]在隨后的步驟110中，識別“真”回波，即與罐體5中的阻抗不連續(xù)處的反射相對應(yīng)的回波。如圖8所示，“真”回波在距離d12 (=d22)和d14 (=d24)處。剩余的回波是由第一中頻信號Sifi和第二中頻信號Sif2的失真產(chǎn)生的“假”回波。
[0073]最后，通過將“真”回波之一指定為表面回波并且取至該回波的距離，確定填充物位。例如，可選擇具有高于閾值的振幅的第一回波，在該情況下，第一“真”回波在距離d12(=d21)處。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，存在用于將一個(gè)表面回波候選指定為表面回波的許多其他方案和方法。
[0074]本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識到，本實(shí)用新型絕不限于上述優(yōu)選實(shí)施例。相反，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，許多變型和變更是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定罐體中的制品的填充物位的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)，所述雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)包括: 微波信號源，能夠控制以生成第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號； 傳播裝置，其連接到所述微波信號源，所述傳播裝置被布置成向所述罐體中的所述制品的表面?zhèn)鞑ニ龅谝话l(fā)送信號和所述第二發(fā)送信號并從所述表面?zhèn)鞑セ氐谝环瓷湫盘柡偷诙瓷湫盘?，所述第一反射信號是由所述第一發(fā)送信號在所述第一發(fā)送信號遇到的阻抗不連續(xù)處的反射產(chǎn)生的，所述第二反射信號是由所述第二發(fā)送信號在所述第二發(fā)送信號遇到的阻抗不連續(xù)處的反射產(chǎn)生的； 混合器，其連接到所述微波信號源和所述傳播裝置，所述混合器將所述第一發(fā)送信號和所述第一反射信號混合以形成第一中頻信號，并且將所述第二發(fā)送信號和所述第二反射信號混合以形成第二中頻信號；以及 處理電路，其連接到所述微波信號源和所述混合器，所述處理電路包括: 微波信號源控制器，其控制所述微波信號源以生成: 所述第一發(fā)送信號，其包括限定所述第一發(fā)送信號的第一帶寬的、第一數(shù)量的離散且相互不同的頻率的時(shí)間序列，所述第一發(fā)送信號展現(xiàn)所述第一帶寬與所述第一數(shù)量之間的第一比率；以及 所述第二發(fā)送信號，其包括限定所述第二發(fā)送信號的第二帶寬的、第二數(shù)量的離散且相互不同的頻率的時(shí)間序列，所述第二發(fā)送信號展現(xiàn)所述第二帶寬與所述第二數(shù)量之間的第二比率，所述第二比率不同于所述第一比率； 信號處理器，其基于從所述混合器接收的所述第一中頻信號，確定表示表面回波候選的第一集合的第一數(shù)據(jù)集合；以及基于從所述混合器接收的所述第二中頻信號，確定表示表面回波候選的第二集合的第二數(shù)據(jù)集合； 比較器，其對所述第一數(shù)據(jù)集合和所述第二數(shù)據(jù)集合進(jìn)行比較，以從所述表面回波候選的第一集合和所述表面回波候選的第二集合識別指示所述發(fā)送信號在所述罐體中相同物位的阻抗不連續(xù)處的反射的表面回波候選的子集；以及 確定器，其基于來自所述表面回波候選的第一集合和所述表面回波候選的第二集合的所述表面回波候選的子集，確定所述填充物位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)，其中所述信號處理器還包括: 變換電路，其將所述第一中頻信號變換為第一頻譜，并且將所述第二中頻信號變換為第二頻譜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)，其中所述變換電路進(jìn)一步將所述第一頻譜變換為第一回波表示，所述第一回波表示指示距所述表面回波候選的第一集合中的每個(gè)所述表面回波候選的距離，并且將所述第二頻譜變換為第二回波表示，所述第二回波表示指示距所述表面回波候選的第二集合中的每個(gè)所述表面回波候選的距離。
【文檔編號】G01F23/284GK203672448SQ201320259847
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】米卡埃爾·克列曼 申請人:羅斯蒙特儲(chǔ)罐雷達(dá)股份公司
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