一种料空识别方法和装置制造方法
【专利摘要】本方法在物位测量的回波软件算法处理上加入了尾波识别的实现方式，通过对尾波的特征量查寻，找到准确的尾波位置，根据尾波位置与传感器长度差异来准确识别被测介质是否为料空，避免工业自动化控制的误操作。
【专利说明】一种料空识别方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及料位测量领域，更具体的说是涉及一种料空识别方法和装置。
【背景技术】
[0002]随着石油和化工工业的发展，物位计在工业自动控制领域得到了越来越广泛的应用。目前市场上存在的物位计以雷达物位计为主，比如:导波雷达物位计和脉冲雷达物位计。
[0003]导波雷达物位计采用时域反射原理和时域拓展技术进行测量的。其工作原理为:由发射单元输出的脉冲信号沿着导波雷达物位计的导波杆传播，当该脉冲信号传播到导波杆和被测介质的接触位置时，产生回波信号。进而，接收单元根据输出的脉冲信号和回波信号的时间差，从而得到被测介质的物位。
[0004]导波雷达物位计在现场的应用中，由于其测量原理的局限性，使得导波雷达在使用过程中不可避免的产生测量盲区，包括:上盲区和下盲区。只有物料处于上盲区和下盲区之间时，才能保证罐体内物位测量的可靠性。因而，在实际应用中，导波雷达物位计无法确定罐体内的被测介质是否处于料空的状态。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种料空识别方法和装置，以检测被测介质是否处于料空的状态。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种料空识别方法，所述方法应用于导波雷达物位计，包括:
[0008]获取被测介质反射回来的回波信号，生成相应的波形图；
[0009]根据所述波形图，判断所述回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号；
[0010]若否，则确定被测介质处于非料空状态；
[0011]若是，则计算所述尾波信号的所在位置，判断所述尾波信号的所在位置与所述导波雷达物位计末端所在位置的距离是否在预设范围内；
[0012]当所述尾波信号的所在位置与所述导波雷达物位计的末端所在位置的距离在预设范围内时，确定所述被测介质为料空状态。
[0013]优选的，所述获取被测介质反射回来的回波信号，生成相应的波形图，包括:
[0014]获取被测介质反射回来的回波信号；
[0015]按照预设频率对所述回波信号进行取样；
[0016]根据取样结果生成所述回波信号的波形图。
[0017]优选的，所述根据所述波形图，判断所述回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号包括:
[0018]在所述波形图中，确定所述导波雷达物位计的长度；
[0019]获取在所述导波雷达物位计的长度范围内的尾波信号；[0020]判断所述尾波信号是否满足最小幅值小于预设最小幅值，且最大幅值小于预设最大幅值的要求；
[0021]若是，则确定所述回波信号中存在满足预设要求的尾波信号；
[0022]若否，则确定所述回波信号中不存在满足预设要求的尾波信号。
[0023]优选的，当确定所述回波信号中存在满足预设要求的尾波信号时，所述计算所述尾波信号的所在位置包括:
[0024]在所述波形图中，获取所述尾波信号中幅值为预设最小幅值的两点；
[0025]将所述两点的中间点所在位置作为所述尾波信号的所在位置。
[0026]优选的，当确定所述回波信号中存在满足预设要求的尾波信号时，所述计算所述尾波信号的所在位置包括:
[0027]在所述波形图中，获取所述尾波信号的多点
[0028]根据多点拟合的方式，计算所述尾波信号的最低点；
[0029]将所述尾波信号的最低点所在位置，作为所述尾波信号的所在位置。
[0030]一种料空识别装置，所述装置包括:
[0031]获取被测介质反射回来的回波信号的信号采集单元；
[0032]按照预设频率，对所述信号采集单元采集到的回波信号进行取样，并生成相应波形图的采样单元；
[0033]根据所述波形图，判断所述回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号的第一判断单元；
[0034]当所述第一判断单元的判断结果为否时，则确定所述被测介质为非料空状态；
[0035]当所述第一判断单元的判断结果为是时，则计算所述尾波信号的所在位置计算单元;
[0036]判断所述尾波信号的所在位置与所述导波雷达物位计末端所在位置的距离是否在预设范围内的第二判断单元；
[0037]当所述第二判断单元的判断结果为是时，确定所述被测介质为料空状态。
[0038]优选的，所述装置还包括:显示所述回波信号的波形图的显示单元。
[0039]优选的，所述装置还包括:当确定被测介质为料空状态时，输出报警信号的报警单
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[0040]优选的，所述显示单元为液晶显示器。
[0041]优选的，所述报警单元单元包括:4-20mA电流输出模块。
[0042]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种料空识别方法，该方法应用于导波雷达物位计。该方法根据被测介质反射回来的回波信号，生成相应的波形图，并根据该波形图，判断回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号。若否，则确定被测介质为料空状态；若是，则进一步计算该尾波信号的所在位置，当该尾波信号的所在位置与所述导波雷达物位计的末端所在位置的距离在预设范围内时，确定所述被测介质为料空状态。本方法在物位测量的回波软件算法处理上加入了尾波识别的实现方式，通过对尾波的特征量查寻，找到准确的尾波位置，根据尾波位置与传感器长度差异来准确识别被测介质是否为料空，避免工业自动化控制的误操作。【专利附图】
【附图说明】
[0043]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0044]图1示出了本发明一种料空识别方法的一个实施例的流程示意图；
[0045]图2示出了本发明一种料空识别装置的一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0046]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]参见图1示出了本发明一种料空识别方法的一个实施例的流程示意图。在本实施例中，该方法包括:
[0048]101:获取被测介质反射回来的回波信号，并生成相应的波形图。
[0049]其具体操作方法为:按照预设的频率对被测介质反射回来的回波信号进行取样，获取多个目标点，将采集到的多个目标点按照一定的顺序连接，从而得到该回波信号的波形图。其中，不同的生产厂家生产的导波雷达物位计对回波信号的取样频率的设置不同，因而形成的波形图的精度也不同。
[0050]可以理解的是，取样频率越快该波形图的精度越高，然而在实际的应用中需要考虑存储器的存储能力，因而该取样频率可根据实际场合的需要由本领域的专业人员进行设置。
[0051]102:根据波形图，判断回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号。
[0052]需要说明的是，在实际的应用中，本领域的技术人员将通过导波雷达物位计末端反射回来的回波信号称作为尾波信号。由于电磁波在空气中和在被测介质中的传播速度不同，因而相对于在被测介质表面反射回去的回波信号来说，通过导波雷达物位计末端反射回来的回波信号(尾波信号)会产生延迟。导波雷达物位计浸没在被测介质中的部分越多，该尾波信号的延迟效果越明显。因而，当被测介质处于料空状态时，即导波雷达物位计的末端未与被测介质接触的状态，尾波信号的延迟效果最小。也就是说，当被测介质处于料空状态时，尾波信号的所在位置最接近导波雷达物位计的末端。
[0053]具体的，首先确定该导波雷达物位计的长度，并在导波雷达物位计的长度范围内查找最小幅值小于预设最小幅值Vmin，且最大幅值小于预设最大幅值Vmax的完整波形。其中，该最小幅值Vmin和最大幅值Vmax与物位计的类型、安装方式和测量介质的介电常数有关。
[0054]需要说明的是，在实际应用中，当确定回波信号中不存在满足上述要求的回波信号时，则可以直接确定被测介质不处于料空状态。
[0055]103:若是，则计算尾波信号的所在位置。
[0056]当确定回波信号中存在满足上述要求的尾波信号时，计算该尾波信号的所在位置。需要说明的值，在实际的应用中，需要查找尾波信号的特征量，通过该特征量确定尾波信号准确位置。本实施例将该尾波信号的最低点所在位置作为该尾波信号的所在位置。
[0057]具体的，可采用两点取平均或多点拟合的方式来获取该尾波信号的最低点。比如:首先找到波形与最小幅值Vmin相交的两点P1、P2，以两点取平均得到最低点位置Px。
[0058]104:判断尾波信号的所在位置与导波雷达物位计末端所在位置的距离是否在预设范围内。[0059]需要说明的时，在波形图中不同点在导波雷达物位计上对应不同的位置。将导波雷达物位计的末端在波形图中所对应的位置点Py与尾波信号的最低点Px相比较，若位置相差范围不大，则认为当前测量是料空状态，否则测量不在料空状态。需要说明的是，在实际的应用中，因每取值范围有差异，需根据情况进行设定，不作详细介绍。
[0060]需要说明的是，本发明还公开了与料空识别方法相适用的一种料空识别装置。参见图2示出了本发明一种料空识别装置的一个实施例的结构示意图。该装置包括:获取被测介质反射回来的回波信号的信号采集单元21 ；
[0061]按照预设频率，对信号采集单元21采集到的回波信号进行取样，并生相应波形图的采样单元22 ；
[0062]根据波形图，判断回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号的第一判断单元23，其中，当第一判断单元23的判断结果为否时，则确定所述被测介质为非料空状态；
[0063]当第一判断单元23的判断结果为是时，计算该尾波信号的所在位置计算单元24 ；
[0064]判断尾波信号的所在位置与导波雷达物位计末端所在位置的距离是否在预设范围内的第二判断单元25，其中，当所述第二判断单元25的判断结果为是时，确定被测介质为料空状态。
[0065]显示所述回波信号的波形图的显示单元26,可选的，该显示单元26为液晶显示器。
[0066]以及当确定被测介质为料空状态时，输出报警信号的报警单元27。所述报警单元27包括:4-20mA电流输出模块。当被测介质处于料空时，该电流输出模块输出相应大小的报警电流。
[0067]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0068]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0069]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种料空识别方法，所述方法应用于导波雷达物位计，其特征在于，包括: 获取被测介质反射回来的回波信号，生成相应的波形图； 根据所述波形图，判断所述回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号； 若否，则确定被测介质处于非料空状态； 若是，则计算所述尾波信号的所在位置，判断所述尾波信号的所在位置与所述导波雷达物位计末端所在位置的距离是否在预设范围内； 当所述尾波信号的所在位置与所述导波雷达物位计的末端所在位置的距离在预设范围内时，确定所述被测介质为料空状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取被测介质反射回来的回波信号，生成相应的波形图，包括: 获取被测介质反射回来的回波信号； 按照预设频率对所述回波信号进行取样； 根据取样结果生成所述 回波信号的波形图。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述波形图，判断所述回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号包括: 在所述波形图中，确定所述导波雷达物位计的长度； 获取在所述导波雷达物位计的长度范围内的尾波信号； 判断所述尾波信号是否满足最小幅值小于预设最小幅值，且最大幅值小于预设最大幅值的要求； 若是，则确定所述回波信号中存在满足预设要求的尾波信号； 若否，则确定所述回波信号中不存在满足预设要求的尾波信号。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当确定所述回波信号中存在满足预设要求的尾波信号时，所述计算所述尾波信号的所在位置包括: 在所述波形图中，获取所述尾波信号中幅值为预设最小幅值的两点； 将所述两点的中间点所在位置作为所述尾波信号的所在位置。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当确定所述回波信号中存在满足预设要求的尾波信号时，所述计算所述尾波信号的所在位置包括: 在所述波形图中，获取所述尾波信号的多点 根据多点拟合的方式，计算所述尾波信号的最低点； 将所述尾波信号的最低点所在位置，作为所述尾波信号的所在位置。
6.一种料空识别装置，其特征在于，所述装置包括: 获取被测介质反射回来的回波信号的信号采集单元； 按照预设频率，对所述信号采集单元采集到的回波信号进行取样，并生成相应波形图的采样单元； 根据所述波形图，判断所述回波信号中是否存在满足预设要求的尾波信号的第一判断单元； 当所述第一判断单元的判断结果为否时，则确定所述被测介质为非料空状态； 当所述第一判断单元的判断结果为是时，则计算所述尾波信号的所在位置计算单元； 判断所述尾波信号的所在位置与所述导波雷达物位计末端所在位置的距离是否在预设范围内的第二判断单元； 当所述第二判断单元的判断结果为是时，确定所述被测介质为料空状态。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:显示所述回波信号的波形图的显示单元。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:当确定被测介质为料空状态时，输出报警信号的报警单元。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述显示单元为液晶显示器。
10.根据权利要求8所 述的装置，其特征在于，所述报警单元包括:4-20mA电流输出模块。
【文档编号】G01F23/28GK103674171SQ201310702950
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】赵俊杰 申请人:重庆川仪自动化股份有限公司