专利名称：用于监视雷达液位计系统的工作的工作监视装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于监视用于确定罐中所含的产品的填充液位的雷达液位计系统的工作的装置。本实用新型还涉及一种具有工作监视功能的雷达液位计系统。
背景技术：
雷达液位计系统广泛用于测量罐中所含的产品的过程变量，如填充液位、温度、压力等。通常，借助于朝着罐中所含的产品辐射电磁信号的非接触测量、或者借助于由担当波导的探针朝着产品中引导电磁信号的接触测量(常常称作导波雷达(GWIO)来执行雷达液位计量。通常，从罐的顶部向底部竖直地布置探针。电磁信号随后在产品表面处反射，反射信号被雷达液位计系统中包含的收发器或接收器接收。基于发射及反射信号，可确定距产品表面的距离。更具体地，通常基于电磁信号的发射与电磁信号在罐中的空气与罐中所含的产品之间的分界面中的反射的接收之间的时间来确定距产品表面的距离。为了确定产品的实际填充液位，基于电磁信号的沿着探针的传播速度以及上面提到的时间(所谓的飞行时间) 来确定从参考位置到表面的距离。在雷达液位计系统以及其它用于确定罐中产品的填充液位的系统的一些应用中， 能够稳妥地告知填充液位是否已达到特定临界液位(高或低)或者填充液位是否在正常填充液位范围内是重要的。例如，可能需要提供一种用于发出指明填充液位何时超过预设极限的信号从而安全地能够防止过填充状况的系统。传统上，以包括机械地连接到检测器的浮动构件的机械系统来实现产生报警的系统。US 5 649 450中公开了这样的系统的例子。然而，这样的机械系统是许多问题的起因。 例如，罐中的环境常常相对粗陋，使得可移动机械部件很可能随时间的推移而发生故障。进一步地，浮动构件需要与流体相接触，这是不利的，因为表面在使用中通常不安静。因而，这些机械系统具有鲁棒性、准确性和可靠性的问题。为了解决与用于提供过填充报警信号的机械系统相关联的以上问题，US 7 319 401提供了一种用于连续地确定填充液位、并且在确定填充液位超过指示高液位和/或过填充状况的预设阈值的情况下产生报警信号的系统。然而，取决于应用和规章和/或操作员内部指南，罐应用的操作员可能仍需要定期地执行保证试验以验证过填充报警系统的工作。这样的保证试验可能要求操作员人工测量填充液位并将人工测得的填充液位值与根据US 7 319 401的系统所给出的填充液位值相比较。因此，虽然US 7 319 401中公开的系统提供了比先前的机械过填充报警系统显著更高的可靠性，但是仍可能存在改进的空间以便进一步减少在过填充报警系统的保证试验上花费的时间和努力。
实用新型内容鉴于现有技术的上述和其它缺点，本实用新型的总体目的是提供一种用于监视雷达液位计系统的改进的方法和系统，并且使这种用于监视雷达液位计系统的系统的保证试验变得容易。根据本实用新型的第一方面，这些和其它目的是通过一种监视被安装在罐处并且被布置成确定罐中所含的产品的填充液位的雷达液位计系统的工作的方法来实现的，该方法包括以下步骤提供延伸到罐中所含的产品中的探针；沿着探针、在距罐的顶部处的参考位置第一距离处提供第一传播特性不连续；生成并发射电磁信号；将被发射电磁信号沿着探针、朝着罐中所含的产品引导到罐中所含的产品中；接收包括多个回波的反射电磁信号，该多个回波由被发射电磁信号所遇到的传播特性不连续处的反射引起，反射电磁信号包括由第一传播特性不连续处的反射引起的第一参考回波以及由罐中所含的产品的表面处的反射引起的表面回波；评估表现出与距参考位置的第一距离对应的飞行时间的反射电磁信号的第一部分；基于该评估确定在反射电磁信号的第一部分中是否能检测到第一参考回波；如果确定了在反射电磁信号的第一部分中能检测到第一参考回波，则提供第一信号； 而如果确定了在反射电磁信号的第一部分中不能检测到第一参考回波，则提供与第一信号不同的第二信号。应当注意，根据本实用新型的方法决不局限于按任何特定顺序执行其步骤。罐可以是能够包含产品的任何容器或器皿，并且可以是金属的、或者部分或全部非金属的、敞开的、半敞开的或者封闭的。在本申请的上下文中，“传播特性不连续”应当理解为影响被发射电磁信号的传播的任何特性的不连续。这样的特性包括例如阻抗、介电常数、电导率等。如本领域普通技术人员所公知的，填充液位在正常使用期间波动的典型液位范围是从罐总高度的约10%至约90%。此外，可以直接评估反射电磁信号的上述第一部分，或者可以基于反射信号和发射信号、或者与发射信号有关的参考信号来形成测量信号。另外，还可以评估使用反射电磁信号形成的测量信号和/或整个反射电磁信号。在雷达液位计系统中，从罐的顶部处的参考位置到罐中所含的产品的表面的距离是基于被表面反射的电磁信号的飞行时间以及产品表面上方罐之内的传播特性来确定的。 根据此距离，可确定填充液位。本实用新型基于如下认识被罐之内给定位置(或者在无干扰条件下通过雷达液位计系统自身的测量而确定的位置)处布置的传播特性不连续反射的电磁信号的飞行时间将取决于传播特性不连续(比如参考反射器)是否被产品覆盖而变化。由于产品中的传播速度低于产品表面上方的空气中的传播速度，所以与传播特性不连续未被产品覆盖时相比，传播特性不连续被产品覆盖时电磁信号去往传播特性不连续(并返回)的飞行时间将更长。本实用新型的发明人已进一步认识到可使用此效应来可靠地指示罐中的产品的表面在传播特性不连续的位置的下方还是上方。通过验证参考传播特性不连续的位置，可验证工作监视装置的测量能力究竟如何以及测量的质量，这将使得罐操作员可以避免不必要的人工干预。第一信号将向操作员指明表面液位在第一传播特性不连续的位置下方，第二信号将向操作员指明表面液位在第一传播特性不连续处或上方。[0022]有利地，可连续地(S卩，以0. IHz或更高的范围内的重复频率)执行根据本实用新型的本方面的方法的步骤。这将允许对被布置成确定填充液位的雷达液位计系统的工作以及罐中的状况的连续监视。评估步骤可以有利地包括以下步骤基于反射电磁信号的第一部分获取候选信号特性集；以及将候选信号特性集与所存储的指示第一参考回波的信号特性集相比较。由此，由于表现出处于相同液位并且具有与第一传播特性不连续足够相似的信号特性集的寄生反射极其不可能出现，所以可使得该检测的选择性在实践上是防呆的。为了更进一步降低此风险，第一传播特性不连续可以被有利地设计成导致容易区分的信号特性集，比如，相对于来自产品表面的反射的信号特性而言符号相反，或者具有正的和负的部分。根据各种实施例，根据本实用新型的方法可以有利地进一步包括以下步骤识别表面回波；以及基于表面回波确定填充液位。在这些实施例中，在确定了第一参考回波可检测的情况下提供的第一信号可以指示填充液位。由此，可连续地监视填充液位以使得操作员可得到第一传播特性不连续的位置与当前填充液位之间留下的裕度的指示。如果第一信号指示填充液位，则操作员此外还将能够验证为了例如降低填充液位而采取的措施是有效的。在一些应用中，比如在各种处理器皿和/或锅炉中，罐中所含的产品的表面上方的蒸汽浓度等可能随时间的推移而显著变化。在这样的条件下，即使当第一参考传播特性不连续在罐中所含的产品的表面上方时，与距罐的顶部处的参考位置的第一距离对应的飞行时间也可能变化。为了在这样的条件下实现第一参考传播特性不连续的可靠检测，根据本实用新型的方法可以进一步包括以下步骤沿着探针、在距第一传播特性不连续已知距离处提供第二传播特性不连续；基于反射电磁信号确定第一传播特性不连续与第二传播特性不连续之间的电距离；以及基于已知距离和电距离确定与距罐的顶部处的参考位置的第一距离对应的经蒸汽补偿的飞行时间，其中，评估表现出经蒸汽补偿的飞行时间的反射电磁信号的经蒸汽补偿的部分。根据一个实施例，第一传播特性不连续可以被布置成定义罐的正常填充液位范围上方的过填充检测区。由此，可以可靠地检测潜在有害的过填充状况。根据另一实施例，第一参考传播特性不连续可以被布置成定义靠近罐底部的耗尽区。在各种应用中，比如在加工工业中，不希望允许罐在无意中“干涸”，因为这可能导致对泵和/或其它设备的损坏。通过将第一参考传播特性不连续布置成定义上述耗尽区，可以可靠地确定干涸状况。可替选地，第一参考传播特性不连续可以被布置成定义上述过填充检测区，又一个传播特性不连续可以被布置成定义上述耗尽区，以允许罐中的过填充状况和耗尽状况的同时监视。根据本实用新型的第二方面，上述和其它目的是通过一种监视被安装在罐处并且被布置成确定罐中所含的产品的填充液位的雷达液位计系统的工作的方法来实现的，该方法包括以下步骤在距罐的顶部处的参考位置第一已知距离处提供第一传播特性不连续； 生成并发射电磁信号；朝着罐中所含的产品传播被发射电磁信号；接收包括多个回波的反射电磁信号，该多个回波由被发射电磁信号所遇到的传播特性不连续处的反射引起，反射电磁信号包括由第一传播特性不连续处的反射引起的第一参考回波以及由罐中所含的产品的表面处的反射引起的表面回波；识别表面回波；基于表面回波确定填充液位；评估表现出与距参考位置的第一距离对应的飞行时间的反射电磁信号的第一部分；基于该评估确定在反射电磁信号的第一部分中是否能检测到第一参考回波；如果确定了在反射电磁信号的第一部分中能检测到第一参考回波，则提供指示填充液位的第一信号；而如果确定了在反射电磁信号的第一部分中不能检测到第一参考回波，则提供与第一信号不同的第二信号。本实用新型的此第二方面所获得的效果以及实施例与上面针对本实用新型的第一方面所描述的效果以及实施例在很大程度上类似。根据本实用新型的第三方面，上述和其它目的是通过一种用于监视被安装在罐处并且被布置成确定罐中所含的产品的填充液位的雷达液位计系统的工作的工作监视装置来实现的，所述工作监视装置包括收发器，收发器用于生成、发射和接收电磁信号；探针， 探针连接到收发器并且被布置成将被发射电磁信号从收发器朝着罐之内的产品引导到罐之内的产品中、并返回由被发射电磁信号所遇到的传播特性不连续处的反射引起的反射电磁信号，反射电磁信号包括由罐中所含的产品的表面处的反射引起的表面回波；至少第一传播特性不连续，该至少第一传播特性不连续沿着探针被布置在距罐的顶部处的参考位置第一已知距离处，并且被配置成朝着收发器回反射被发射电磁信号的一部分以由此提供第一参考回波；信号评估器，信号评估器用于评估表现出与距参考位置的第一距离对应的飞行时间的反射电磁信号的第一部分；确定器，确定器用于基于该评估确定在反射电磁信号的第一部分中是否能检测到第一参考回波；以及信号发生器，信号发生器用于在确定了在反射电磁信号的第一部分中能检测到第一参考回波的情况下提供第一信号；而在确定了在反射电磁信号的第一部分中不能检测到第一参考回波的情况下提供与第一信号不同的第二信号。“收发器”可以是能够发射和接收电磁信号的一个功能单元，或者可以是包括单独的发射器和接收器单元的系统。信号评估器、确定器和信号发生器中的一个或多个可以以多个单独的装置提供或者在单个装置中提供，并且可以通过硬件、软件或它们的组合来实现。在本申请的上下文中，“探针”是被设计用于引导电磁信号的波导。可以使用多种类型的探针，例如单线(Goubau型)和双线探针。探针可以基本上是刚性的或挠性的，并且探针可以由金属(如不锈钢)、塑料(如PTFE)或它们的组合制成。第一传播特性不连续可以由沿着探针被布置在第一已知液位处的参考反射器提 {共。这样的参考反射器可以以能够反射沿着探针行进的电磁信号的结构来实施，并且可以借助于探针外部的结构、探针中的内部结构或者它们的组合来实现。此外，在多个参考反射器的情形中，不同的参考反射器可以以相同或不同的反射结构来提供。参考反射器可以有利地包括上部，为被发射电磁信号提供向着较高阻抗的第一阻抗过渡；以及下部，为被发射电磁信号提供向着较低阻抗的第二阻抗过渡，上部和下部沿着探针分开一距离，该距离被选择成使得被第一阻抗过渡反射的电磁信号和被第二阻抗过渡反射的电磁信号一起构成具有正部分和负部分的合成反射电磁信号，从而使被参考反射器反射的接收电磁信号的鉴别变得容易。具有某一极性的被发射电磁信号(比如“正”脉冲)在向着较低阻抗的过渡处的反射将与该被发射电磁信号具有相同的极性，而向着较高阻抗的过渡处的反射将具有相反的极性。因此，被这种合适地间隔开的相反阻抗过渡反射的电磁信号将导致具有相反极性部分的合成电磁信号。这将使得这种信号与被产品表面反射的信号容易区分，因为表面通常提供单个被隔离的阻抗过渡(通常向着较低阻抗)。上部与下部之间的合适距离与脉冲时间有关，对于Ins脉冲，约100 mm的距离将得到容易区分的合成电磁信号。然而，应当理解，在该示例性距离周围存在一定范围的距离也将达到相同目的。信号评估器可以有利地包括获取单元，获取单元用于基于反射电磁信号的第一部分获取候选信号特性集；以及比较器，比较器用于将候选信号特性集与所存储的指示第一参考回波的信号特性集相比较。根据本实用新型的工作监视装置可以有利地进一步包括处理电路，处理电路用于识别表面回波、并基于反射电磁信号确定填充液位。此外，第一传播特性不连续可以由使得罐的操作员能够控制第一参考传播特性不连续的位置的可移动参考反射器来提供。最后，根据本实用新型的第四方面，上述和其它目的是通过一种用于监视被安装在罐处并且被布置成确定罐中所含的产品的填充液位的雷达液位计系统的工作的工作监视装置来实现的，所述工作监视装置包括收发器，收发器用于生成、发射和接收电磁信号； 传播装置，传播装置连接到收发器并且被布置成将被发射电磁信号从收发器朝着罐之内的产品引导到罐之内的产品中、并返回由被发射电磁信号所遇到的传播特性不连续处的反射引起的反射电磁信号，反射电磁信号包括由罐中所含的产品的表面处的反射引起的表面回波；至少第一传播特性不连续，该至少第一传播特性不连续被布置在距罐的顶部处的参考位置第一已知距离处，并且被配置成朝着收发器回反射被发射电磁信号的一部分以由此提供第一参考回波；信号评估器，信号评估器用于评估表现出与距参考位置的第一距离对应的飞行时间的反射电磁信号的第一部分；确定器，确定器用于基于该评估确定在反射电磁信号的第一部分中是否能检测到第一参考回波；处理电路，处理电路用于识别表面回波、并基于反射电磁信号确定填充液位；以及信号发生器，信号发生器用于在确定了在反射电磁信号的第一部分中能检测到第一参考回波的情况下提供指示填充液位的第一信号；而在确定了在反射电磁信号的第一部分中不能检测到第一参考回波的情况下提供与第一信号不同的第二信号。传播装置可以包括天线，天线被布置成朝着罐中所含的产品辐射被发射电磁信号、并接收反射信号。在这样的实施例中，在传播装置包括辐射天线的情况下，第一传播特性不连续以及(在需要时)任何其它传播特性不连续可以以安装在罐之内已知液位处的固定结构的形式提供。分别与提供第一信号和第二信号有关，以下内容是相关的。对于雷达液位计系统中的模拟输出接口，可以以4mA至20mA之间的电流来传达填充液位。可利用例如21. 75mA的报警电流(4至20mA范围之外的电流)传达报警状况，比如高液位报警、低液位报警、一般报警、参考损耗报警、参考发现报警。可替选地，可通过将模拟输出端的电流设置为与特定的预定义填充液位对应的电流来传达报警状况或者在正常工作状况之外的工作状态。作为例子，可以以模拟输出端的20mA来传达高液位报警。在特定现场应用中，这通常要求 20mA不包括在与正常工作状况对应的电流范围内。在许多现场应用中，提供了数字通信链路。这将提供传达目前工作状况的多个指示的可能性。例如，可彼此独立地传达报警和所确定的填充液位。
现在，将参照示出了本实用新型的当前优选实施例的附图来更详细地描述本实用新型的这些和其它方面，其中图Ia以安装在示例罐中的雷达液位计系统的形式示意性地图示了根据本实用新型实施例的工作监视装置；图Ib是图Ia中的工作监视装置中包含的测量电子单元的示意性图示；图2a示意性地图示了适合用在根据本实用新型的工作监视装置的实施例中的示例参考反射器；图2b示意性地图示了从图2a中的参考反射器处的反射获得的回波信号；图3是示意性地图示了根据本实用新型的方法的实施例的流程图；以及图4a_c示意性地图示了在不同填充液位的情况下罐中的不同示例工作状况、以及由工作监视装置获得的示例回波轮廓。
具体实施方式
在本详细描述中，主要关于利用了单线探针的脉冲式导波雷达(GWR)液位计系统来讨论根据本实用新型的雷达液位计系统的各种实施例。应当注意，这决不限制本实用新型的范围，其同样可应用于配备有各种其它类型的探针(比如两引线探针、同轴探针等)的 GWR系统。此外，本实用新型的各方面还可应用于非接触型雷达液位计系统，其中，利用辐射天线(比如锥形天线或片状天线)朝着罐中所含的产品传播电磁信号。此外，主要涉及借助于测量发射脉冲与反射脉冲之间的时间来进行填充液位确定。然而，相关领域的技术人员明白，本实用新型的教导同样可应用于利用了用于通过例如频率调制连续波(FMCW)测量来确定填充液位的相位信息的雷达液位计系统。当使用在载波上调制的脉冲时，也可利用相位信息。图Ia以雷达液位计系统1的形式示意性地图示了根据本实用新型实施例的工作监视装置，其包括测量电子单元2以及附接有两个参考反射器4a_b的探针3。在部分填充有待计量的产品6的罐5上提供雷达液位计系统1。第一 4a和第二 4b参考反射器担当分别布置在罐5中的已知液位ha和hb处的参考传播特性不连续，如下面将进一步更详细讨论的，每个参考反射器4a_b可以取决于参考反射器的配置而包括多于一个的参考传播特性不连续。在图Ia中，罐被示意性地图示为包括靠近罐5的顶部的过填充检测区9a、靠近罐5的底部的耗尽区％、以及过填充检测区9a与耗尽区9b之间的正常工作区9c。本领域技术人员公知，正常工作的填充液位范围可取决于应用而变化，并且通常可以在罐5高度的约10% -90%。为了使操作员能够改变过填充区和/或耗尽区的延伸范围，可以将第一如和/或第二 4b参考反射器布置成沿着探针3可移动。当在过填充检测区9a中检测到填充液位时，可以提供诸如报警信号的信号以使得可防止潜在危险的过填充情况，而当检测到耗尽区9b中的填充液位时，提供指示其的信号以使得能够防止罐被耗尽的情况(有时称作“干涸”情况)可能是有利的。该后一情况在储罐5(比如图Ia中示意性地描绘的储罐)中可能不是特别有害。然而，对于加工工业中的罐，如果允许罐被耗尽，则泵和/或其它设备可能被损坏。通过分析从表面7回行进的反射信号SR，测量电子单元2可确定第一参考反射器 4a是否能在它的已知液位ha处或周围被检测到，并提供指示第一参考反射器如是否能在距已知液位ha的预定距离内被检测到的信号。另外，测量电子单元2可确定第二参考反射器4b是否能在它的已知液位hb处被检测到，并提供指示其的信号。在图Ia中所示的工作监视装置1的实施例中，它另外还担当用于确定罐中的产品的填充液位的雷达液位计系统。因而，测量电子单元2还确定产品6的表面7与参考位置 (如罐顶板)之间的距离，从而可推断填充液位。应当注意，虽然本文中讨论含有单个产品 6的罐5，但是也可通过类似的方式测量沿着探针距任何材料分界面的距离。如图Ib中示意性地所示，电子单元2包括收发器10，收发器10用于发射和接收电磁信号；处理单元11，处理单元11连接到收发器10以便控制收发器10并且处理由收发器10接收到的信号以监视参考反射器如-b并确定罐5中的产品6的填充液位。处理单元 11此外还可连接到外部通信线13以便经由接口 12进行模拟和/或数字通信。此外，虽然在图Ib中未示出，但是雷达液位计系统1通常可连接到外部电源，或者可以通过外部通信线13被供电。可替选地，雷达液位计系统1可以被配置成以无线方式通信。图Ib中的处理单元11包括信号评估器15、确定器16和信号发生器17。信号评估器15评估反射电磁信号&的至少一部分，确定器16确定由第一如和/或第二 4b参考反射器提供的一个或多个传播特性不连续是否能沿着探针3在它们的预期位置处被检测到， 信号发生器17取决于来自确定器16的输出而提供信号。图加-b示意性地示出了第一示例参考反射器以及由所发射的电磁信号&在该参考反射器处的反射引起的回波信号。在图加中，示出了在探针3的一部分上提供参考反射器30。根据当前图示的例子，以两个半部31a和31b的形式提供参考反射器30，这两个半部31a和31b借助于两个夹持器34a-b夹持到探针3。参考反射器30具有长度为L。的基本上为圆柱形的部分32、以及朝着探针3平滑地倾斜并且每个都延伸了长度Le的第一和第二基本上为截头圆锥体形状的端部33a-b。通过提供图加中的参考反射器30，探针3局部变厚并因此局部表现出较低阻抗。 沿着探针3向下行进的电磁信号&因此将首先在代表第一传播特性不连续的参考反射器 30的顶部处、然后在代表第二传播特性不连续的参考反射器的底部处部分地反射。参考反射器的顶部处的反射是向着较低阻抗的过渡处的反射的结果，所得到的反射信号^因此将与进入信号St符号相同。类似地，参考反射器的底部处的反射将导致与进入信号St符号 /极性相反的反射信号SK2。图2a中的参考反射器30的倾斜端部33a_b的目的是避免凸缘，罐5中的产品6 可在凸缘上累积并干扰测量。此外，参考反射器30的每个倾斜端部33a-b的长度应当显著短于脉冲式系统的脉冲长度。例如，在Ins脉冲的情形中，脉冲长度约为150mm，且每个倾斜端部33a-b的长度Le应当小于约20mm。应当注意，倾斜端部33a_b可以具有相互不同的长度和/或形状。选择图2a中的参考反射器30的直径以使得进入信号St的功率的约在参考反射器的每个端部处被反射。此外，有利地选择参考反射器30的中央部分的长度L。以使得顶部和底部反射信号Ski和Sk2相组合以形成容易区分的波形。为了获得合适的参考反射器信号并同时降低过度探针污染的风险，在下面提供了图2a中的参考反射器30的示例尺度，这些示例尺度理想地导致图2b中示意性地示出的波形。脉冲式系统-脉冲长度tp Ins探针直径d :6mm参考反射器直径D :20mm圆柱形部分的长度L。:100-150mm倾斜部分的长度Le < 20mm由于沿着探针的阻抗变化，这些参数通常将导致约0.08的反射系数(Imm层的 PTFE将给出约0. 14的反射系数)。由此，避免了沿着探针3发射的电磁信号的过度衰减， 同时获得了由参考反射器处的反射引起的可区分的信号。如上所述，将存在两个反射Ski和Sk2，它们在时间上分开并且极性相反。通过将反射信号Ski与Sk2之间的时间t。与脉冲长度tp相匹配，进入的半周期将作为容易区分的全周期被反射。在由上面给出的参数表示的示例情形中，可以例如将圆柱形部分32的长度L。选择为约IOOmm以得到被淹没的参考反射器30的合成反射信号SK1+SK2的如图2b中所示的全周期曲线形式(tp = Ins对应于对微波辐射透明的液体中的约100mm)。可替选地，可以将长度L。选择为约150mm以得到未被淹没的参考反射器30的全周期曲线形式。显然，可以选择其它长度L。以便获得容易区分的合成反射信号。上面已示范了脉冲式波导雷达GWR系统的参考反射器30的设计，其中，参考反射器30的长度L。以容易区分的反射信号被获得这一方式与脉冲长度tp有关。对于FMCW(频率调制连续波)型GWR系统，参考反射器30的长度L。应当代之以与FMCW型系统的扫频特性的中心频率有关。特别地，参考反射器30的长度L。应当对应于发射信号的中心频率处的波长的四分之一。对于FMCW型系统，产品中的发射信号的波长(在透明产品的情形中) 是最相关的，因为可通过适当地选择被淹没的参考反射器30的尺度来使得它在实践上不可见。作为调节参考反射器30的长度L。以实现被淹没时的期望不可见性的替选方案，参考反射器可以以沿着探针隔开波长(FMCW扫频的中心频率处的波长)的四分之一的两个单独反射器来提供。[0087]现在将参照图3中的流程图描述根据本实用新型实施例的包括保证试验的过填充检测的方法。在第一步骤301中，至少基于与由第一如参考反射器提供的第一传播特性不连续的已知液位ha对应的反射电磁信号&的多个部分来获取候选信号特性集。这种候选信号特性集可以例如包括峰值电压、脉冲持续时间、脉冲形状等中的一个或多个。随后，在步骤302中，将所获取的信号特性集(例如，在脉冲式GWR系统的情形中为回波轮廓)与所存储的指示第一传播特性不连续的信号特性集相比较。所存储的信号特性集可以例如是阈值幅度，在此情形中，可以将基于反射电磁信号&确定的回波轮廓与这种阈值幅度相比较。在接下来的步骤303中，评估在步骤302中执行的比较的结果以检测由参考反射器如提供的第一传播特性不连续，并在步骤304中提供指示评估结果的信号。基于在步骤304中提供的指示评估结果的信号，可以得出关于罐以及安装在罐处的雷达液位计系统的工作状态的结论以确定其填充液位。另外，工作监视系统可以进一步确定罐中所含的产品的填充液位，这允许提取更多关于该系统的工作状态的信息。现在，将参照示意性地图示了具有不同填充液位状况的三个示例工作情形的图 4a-c进一步阐明这一点。在图如中，图示了罐5的填充液位7处于正常工作区9c中的情形。在图如中可以看出，获取了具有多个不同回波的回波轮廓30。特别地，图如中所示的回波轮廓30具有第一 31和第二 32强的负回波。第一负回波31由图Ia中的发射信号&在测量电子单元2 与探针3之间的分界面处的反射引起，而第二负回波32由探针3的端部处的反射引起。图如中的回波轮廓30进一步包括由发射信号&在罐5中的产品6的表面7处的反射引起的 (正)表面回波36、以及由发射信号&分别在第一如和第二 4b参考反射器处的反射引起的两个额外回波37、38。应当注意，如上面结合图加-b所述，参考反射器如-b的回波37、 38中的每一个是包括正部分和负部分的合成回波。基于对图如中的回波轮廓30的评估，可检测参考反射器如-b在它们的已知液位 ha、hb处的可能存在性，并且可确定填充液位7。评估回波轮廓的一种示例方式是使用用于确定应当指派哪个回波是表面回波36的正阈值电压Vth,smf、以及用于确定应当指派哪些回波是来自参考反射器4a-b的回波37、38的负阈值电压Vth,&。本领域技术人员应知道，可以想到用于将回波轮廓中的回波指派给表面和/或参考结构的多个其它准则。在图如中，分别示出了第一和第二传播特性不连续的已知液位ha、hb，在图如中可以看出，第一参考反射器如在它的已知液位&处被检测到，而第二反射器4b不能在它的已知液位hb处被检测到，这是因为产品6与产品6上方罐5中的空气之间存在传播速度的差异。此外，可以在位于第一参考反射器如的液位ha下方(并且位于第二参考反射器4b 的液位hb上方)的液位hs处检测到表面7的液位(填充液位)。根据该组观测结果-第一参考反射器如在它的已知液位1处被检测到；[0102]-第二参考反射器4b不能在它的已知液位hb处被检测到(而是处于似乎低于已知液位hb的测得的液位处)；并且-可以在第一参考反射器4a的已知液位下方的液位处识别出表面7，可以(至少)推断出罐在正常工作模式，且工作监视装置1如所期望的那样工作。 该组观测结果可用作工作监视装置1的保证试验，并且可以定期地或无规律地运行。根据一个实施例，可有利地连续地(比如以约IHz的测量频率(每秒一次测量扫描))执行这种相组合的状态检查和保证试验。现在转到图4b，图示了表面液位7 (填充液位)处于过填充检测区9a内的情形。 在此情形中获取的回波轮廓40中，第一参考反射器4a不能在它的已知液位ha处被检测到， 表面回波36指示第一参考反射器4a的已知液位ha上方的液位hs，再次地，第二反射器4b 不能在它的已知液位hb处被检测到。在此情形中，可确定表面7处于过填充检测区9a中，并且可输出表面液位。工作监视装置1并非总是能识别出表面液位。例如，在罐5中可能存在困难的表面状况，比如因罐的填充而导致的湍流等。在这样的情况下，工作监视装置1可能能够也可能不能在第一参考反射器4a的已知液位ha处检测第一参考反射器4a。如果第一参考反射器4a能在它的已知液位ha处被检测到，则可推断出工作监视装置1是起作用的并且表面7不在过填充检测区9a中。因此，可以允许罐5继续工作。如果第一参考反射器4a不能在它的已知液位&处被检测到，则可推断出表面7处于第一参考反射器4a的已知液位ha处或上方。最后，在图4c中，图示了表面液位7 (填充液位)处于罐5的底部处的耗尽区9b内的情形。在此情形中获取的回波轮廓50中，第一参考反射器4a和第二参考反射器4b分别在它们的已知液位ha、hb处被检测到，这意味着表面7必位于第二参考反射器4b下方(亦如图4c中所示)。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，不定冠词“一”不排除多个。 在相互不同的从属权利要求中叙述特定的措施并非表明不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求1.一种用于监视被安装在罐处并且被布置成确定所述罐中所含的产品的填充液位的雷达液位计系统的工作的工作监视装置，所述工作监视装置包括收发器，所述收发器用于生成、发射和接收电磁信号；以及探针，所述探针连接到所述收发器并且被布置成将被发射电磁信号从所述收发器朝着所述罐之内的所述产品弓丨导到所述罐之内的所述产品中、并返回由所述被发射电磁信号所遇到的传播特性不连续处的反射引起的反射电磁信号，所述反射电磁信号包括由所述罐中所含的所述产品的表面处的反射引起的表面回波，其特征在于，所述工作监视装置进一步包括至少第一参考反射器，所述至少第一参考反射器沿着所述探针被布置在距所述罐的顶部处的参考位置第一已知距离处，并且被配置成朝着所述收发器回反射所述被发射电磁信号的一部分以由此提供第一参考回波；信号评估器，所述信号评估器用于评估表现出与距所述参考位置的所述第一距离对应的飞行时间的所述反射电磁信号的第一部分；确定器，所述确定器用于基于所述评估确定在所述反射电磁信号的所述第一部分中是否能检测到所述第一参考回波；以及信号发生器，所述信号发生器用于在确定了在所述反射电磁信号的所述第一部分中能检测到所述第一参考回波的情况下提供第一信号；而在确定了在所述反射电磁信号的所述第一部分中不能检测到所述第一参考回波的情况下提供与所述第一信号不同的第二信号。
2.如权利要求1所述的工作监视装置，其中，所述信号评估器包括获取单元，所述获取单元用于基于所述反射电磁信号的所述第一部分获取候选信号特性集；以及比较器，所述比较器用于将所述候选信号特性集与所存储的指示所述第一参考回波的信号特性集相比较。
3.如权利要求1或2所述的工作监视装置，其中，所述工作监视装置进一步包括处理电路，所述处理电路用于识别所述表面回波、并基于所述反射电磁信号确定所述填充液位。
4.如权利要求3所述的工作监视装置，其中，所述第一信号指示所述填充液位。
5.如权利要求1或2所述的工作监视装置，其中，所述第一参考反射器是可移动参考反射器。
6.如权利要求1或2所述的工作监视装置，其中，所述第一参考反射器被布置成定义所述罐的正常填充液位范围上方的过填充检测区。
7.一种用于监视被安装在罐处并且被布置成确定所述罐中所含的产品的填充液位的雷达液位计系统的工作的工作监视装置，所述工作监视装置包括收发器，所述收发器用于生成、发射和接收电磁信号；以及传播装置，所述传播装置连接到所述收发器并且被布置成将被发射电磁信号从所述收发器朝着所述罐之内的所述产品弓丨导到所述罐之内的所述产品中、并返回由所述被发射电磁信号所遇到的传播特性不连续处的反射引起的反射电磁信号，所述反射电磁信号包括由所述罐中所含的所述产品的表面处的反射引起的表面回波，其特征在于，所述工作监视装置进一步包括至少第一参考反射器，所述至少第一参考反射器被布置在距所述罐的顶部处的参考位置第一已知距离处，并且被配置成朝着所述收发器回反射所述被发射电磁信号的一部分以由此提供第一参考回波；信号评估器，所述信号评估器用于评估表现出与距所述参考位置的所述第一距离对应的飞行时间的所述反射电磁信号的第一部分；确定器，所述确定器用于基于所述评估确定在所述反射电磁信号的所述第一部分中是否能检测到所述第一参考回波；处理电路，所述处理电路用于识别所述表面回波、并基于所述反射电磁信号确定所述填充液位；以及信号发生器，所述信号发生器用于在确定了在所述反射电磁信号的所述第一部分中能检测到所述第一参考回波的情况下提供指示所述填充液位的第一信号；而在确定了在所述反射电磁信号的所述第一部分中不能检测到所述第一参考回波的情况下提供与所述第一信号不同的第二信号。
8.如权利要求7所述的工作监视装置，其中，所述传播装置包括天线，所述天线被布置成朝着所述罐中所含的所述产品辐射所述被发射电磁信号、并接收所述反射信号。
专利摘要雷达液位计系统的工作监视装置和具有工作监视功能的雷达液位计系统。工作监视装置包括收发器；探针，连接到收发器并且将被发射电磁信号从收发器朝着罐内的产品引导到产品中、并返回由被发射电磁信号所遇到的传播特性不连续处的反射引起的反射电磁信号，包括由产品表面处的反射引起的表面回波；至少第一传播特性不连续，沿着探针布置在距罐顶的参考位置第一距离处，并且朝着收发器回反射一部分被发射电磁信号以提供第一参考回波；信号评估器，评估表现出与第一距离对应的飞行时间的反射电磁信号的第一部分；确定器，确定在该第一部分中能否检测到第一参考回波；信号发生器，如果能则提供第一信号，如果否则提供与第一信号不同的第二信号。
文档编号G01F23/284GK202304948SQ20112034398
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者托马斯·文纳贝里, 马库斯·格兰 申请人:罗斯蒙特储罐雷达股份公司