用于料位测量的多系统雷达的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及料位测量。尤其，本发明涉及一种用于料位雷达的电子模块、一种具有这种电子模块的料位雷达、FMCW料位雷达和脉冲料位雷达与切换装置组合的应用、以及一种用于测量料位的方法。
【背景技术】
[0002]这种料位雷达设备分别根据特定的雷达原理工作。市售的设备应用脉冲或FMCW雷达方法。
[0003]US7，710，125B2描述了一种脉冲雷达方法，其中使用参考通道。DE198 13 604A1描述了一种FMCW雷达方法。
[0004]所谓的脉冲料位雷达设备产生发射脉冲，所述发射脉冲借助于发射天线朝向物料表面发出。所述脉冲随后(至少部分地)从物料表面并且必要时也从容器底部、不同的填充介质之间的分离层和/或容器组件或干扰部位反射。被反射的发射脉冲随后由接收天线(在此也可以为发射天线)接收并且转换成中频脉冲。此后，进行模拟/数字转换和信号处理，所述信号处理最终应提供期望的测量结果。
[0005]另一个料位雷达原理是FMCW原理，所述FMCW原理基于频率调制的、连续的波。FMCW料位雷达设备不发送(离散的)发出信号脉冲，而是更确切地说由天线朝向物料表面的方向发出连续的波，并且更确切地说利用频率扫描或频率斜坡来发出。在此，被反射的信号也由相应的接收天线接收并且转换成中频信号，所述中频信号随后被输送给模/数转换器和跟随其后的信号处理装置。
[0006]脉冲和FMCW雷达设备使用在不同的应用中。这两族雷达设备的硬件在此构造非常不同，这尤其涉及高频(HF)前端的构造和其控制。HF前端为雷达设备的下述组件，所述组件直接与发送信号的产生和中频接收信号的产生相关联。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，在借助料位雷达设备进行料位测量时提高测量结果的质量。
[0008]该目的通过独立权利要求的特征来解决。本发明的改进方案从从属权利要求和如下说明中得到。
[0009]根据本发明的第一方面，提出一种用于料位雷达的电子模块，所述电子模块具有信号产生装置和切换装置。信号产生装置具有第一子组件和第二子组件。
[0010]第一子组件构成为用于产生第一 FMCW发送信号和用于产生中频(ZF)接收信号，所述第一 FMCW发送信号用于通过料位雷达的天线朝向物料表面的方向发出，所述中频接收信号溯源于由天线接收的被反射的第一发送信号。将“产生”ZF接收信号在此和在下文中理解成，雷达设备接收被反射的发送信号并且随后从所接收的信号通过频率变换产生ZF信号。
[0011]第二子组件构成为用于产生脉冲式的第二发送信号并且用于产生ZF接收信号，所述脉冲式的第二发送信号用于通过料位雷达的(可能其他的)天线朝向物料表面的方向发出，所述ZF溯源于由天线接收的被反射的第二发送信号。
[0012]切换装置构成为用于可选择地(受事件和/或用户控制地)激活第一子组件和第二子组件。
[0013]换言之，在特定的时刻，能够分别选择和使用两个子组件中的一个子组件，以便测量料位。
[0014]根据本发明的一个实施方式，第一子组件具有第一 HF前端以产生第一 FMCW发送信号和用于产生相应的ZF接收信号。同样地，第二子组件可以具有第二 HF前端以产生脉冲式的第二发送信号和用于产生ZF接收信号。
[0015]根据本发明的一个实施方式，第一子组件集成到第二子组件中。替选地，第二子组件也可以集成到第一子组件中。
[0016]在此，可能的是并且能够提出，第一子组件的特定的构件也可以由第二子组件使用，或者反之。
[0017]根据本发明的另一个实施方式，切换装置构成为用于以固定预设的时间顺序选择性地激活第一子组件和/或第二子组件。例如，可以预设的是，周期性地、交替地激活或禁用这两个子组件。
[0018]根据本发明的另一个实施方式，切换装置构成为用于根据例如被反射的第一发送信号和/或被反射的第二发送信号的回波信号幅值来激活第一子组件和/或第二子组件。因此，可能的是，回波信号幅值例如在天线的附近区域中上升超过特定的数值，电子模块通过下述方式从FMCW方法切换成脉冲方法:禁用第一子组件而激活第二子组件。
[0019]在相反的情况下，当特定的回波(例如料位回波)的回波信号幅值下降到特定的阈值之下或者位于所述阈值之下时，电子模块可以从脉冲方法切换至FMCW方法。
[0020]根据本发明的另一个实施方式，切换装置构成为用于根据所测量的料位来激活第一子组件和/或第二子组件。
[0021]因此，例如可以提出，当料位相对高时，即物料表面处于天线的附近区域中时，电子模块从第一子组件切换至第二子组件。
[0022]在料位低的情况下例如可以提出，电子模块从第二子组件切换至第一子组件。
[0023]根据本发明的另一个实施方式，切换装置构成为用于根据在被反射的第二发送信号中多重回波的存在来激活第一子组件。
[0024]即如果在脉冲方法之后测量和确定:在被反射的第二发送信号中不存在可相关联的回波、例如多重回波，那么电子模块可以切换至FMCW方法。
[0025]这会是有利的，因为在FMCW雷达的情况下多重反射映射于较高的ZF频域中，随后所述多重反射可以被滤除。
[0026]根据本发明的另一个实施方式，电子模块具有唯一的数字信号处理装置，以用于对被反射的发送信号进行处理。在所述数字信号处理装置之前，可以设有模/数转换器。
[0027]因此，可能的是，FMCW中频信号(测量信号，所述测量信号由被反射的发送信号引起)和ZF脉冲信号通过相同的信号处理装置处理。对此，不仅FMCW系统的HF前端而且脉冲系统的HF前端经由模/数转换器连接于数字信号处理装置。
[0028]根据本发明的另一个方面，提出一种具有在上文中和在下文中描述的电子模块的料位雷达。
[0029]根据本发明的另一个实施方式，料位雷达具有唯一的天线，信号产生装置连接到所述天线上，并且所述天线构成为用于发出发送信号并且用于接收被反射的发送信号。
[0030]替选地，例如可以设有两个分开的发送/接收天线，其中一个发送/接收天线连接于FMCW系统的HF前端并且另一个发送/接收天线连接于脉冲系统的HF前端。
[0031]根据本发明的另一个方面，提出FMCW料位雷达和脉冲料位雷达与切换装置组合的应用，以选择性地激活FMCW料位雷达和脉冲料位雷达。
[0032]两个料位雷达可以是分开的设备，所述设备例如分别具有自己的天线，以及自己的数字信号处理装置。
[0033]也可以提出，两个料位雷达中的每个料位雷达具有其自己的天线，然而，对由两个料位雷达产生的ZF信号的信号处理在共同的数字信号处理装置中进行。
[0034]根据本发明的另一个方面，提出一种用于测量料位的方法，其中首先通过料位雷达的信号产生装置的第一子组件产生FMCW发送信号。随后，将FMCW发送信号朝向物料表面的方向通过料位雷达的天线发出。随后，所述信号(此外)在物料表面上反射并且得到的、被反射的发送信号随后由料位雷达接收。随后，从所接收的、被反射的发送信号产生ZF接收信号，所述ZF接收信号溯源于由天线接收的、被反射的第一发送信号。
[0035]随后，激活信号产生装置的第二子组件，随后通过第二子组件产生脉冲式的第二发送信号，所述第二发送信号随后朝向物料表面的方向通过料位雷达的天线发出。相应的被反射的发送信号由天线接收并且随后从其产生ZF接收信号。
[0036]因此，可能的是，在脉冲雷达方法和FMCW雷达方法之间进行切换。
【附图说明】
[0037]在下文中，参考附图描述本发明的实施例。
[0038]图1示出根据本发明的一个实施例的料位雷达的部件。
[0039]图2示出根据本发明的另一个实施例的料位雷达的部件。
[0040]图3示出根据本发明的另一个实施例的料位雷达的部件。
[0041]图4示出根据本发明的另一个实施例的料位雷达的部件。
[0042]图5示出根据本发明的另一个实施例的装入到容器中的料位雷达。
[0043]图6示出可在图2、图3或图4的实施例中使用的耦合器的示例。
[0044]图7示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图。
[0045]图8示出根据本发明的另一个实施例的料位雷达的部件。
[0046]图9示出根据本发明的另一个实施例的料位雷达的部件。
【具体实施方式】
[0047]附图中的图示是示意性的而非按照比