專利名稱：液位測(cè)量系統(tǒng)中的天線饋線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在雷達(dá)液位測(cè)量系統(tǒng)中將微波信號(hào)從不同微波信道饋送到天線單元的裝置。此外本發(fā)明還介紹了一種用于實(shí)現(xiàn)上述饋送的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知通過雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量?jī)?chǔ)存在油箱中的介質(zhì)液位。這種裝置在文獻(xiàn)US 4 665 403中公開。當(dāng)測(cè)量油箱中介質(zhì)的液位時(shí)，要求液位必須被控制到滿足安全限制。因此例如一定要安裝一個(gè)或兩個(gè)獨(dú)立的溢出報(bào)警器。用戶還可能希望在測(cè)量數(shù)值中得到冗余值，則必需安裝多于一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，這也要求至少兩個(gè)完全獨(dú)立的液位計(jì)。
公開文本PCT/SE00/01291(D1)公開了一種用于測(cè)量油箱中介質(zhì)液位的裝置和方法，其中多于一個(gè)雷達(dá)信道用于獲得上述液位的測(cè)量數(shù)值，在此，在上述信道中測(cè)量的液位數(shù)值是彼此獨(dú)立地獲得的。這通過使用至少兩個(gè)微波信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，其中所述微波信號(hào)分布在獨(dú)立的信道中并輸送到相同的天線單元，由此至少兩個(gè)信號(hào)用來彼此獨(dú)立地測(cè)量液位。上述微波信號(hào)通過可檢測(cè)的特性來區(qū)分。
由于對(duì)于滿足安全、環(huán)境法規(guī)和要求的安全限制，完全相互分開地測(cè)量油箱中介質(zhì)的液位是有必要的。為了使測(cè)量可以具有故障保險(xiǎn)，使用兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的測(cè)量工具是有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，說明通過利用如D1中所述的雷達(dá)液位測(cè)量?jī)x來實(shí)現(xiàn)一種故障保險(xiǎn)系統(tǒng)并根據(jù)發(fā)明進(jìn)行改良。
本發(fā)明的一方面是提供一種具有裝置獨(dú)立要求特征的裝置。
本發(fā)明的另一方面是提供一種按照方法獨(dú)立要求的方法。
通過使用如權(quán)利要求書中所述的裝置和方法，能夠設(shè)置分開的雷達(dá)測(cè)量信道，在功能上獨(dú)立地提供獨(dú)立的或冗余的液位測(cè)量。饋電裝置的這種設(shè)置提供了用于獲得功能獨(dú)立性的廉價(jià)和有效的解決方案。
通過使用如權(quán)利要求書中所述的裝置和方法，還將能夠設(shè)置在分開的雷達(dá)測(cè)量信道中分布的微波信號(hào)彼此電流絕緣。波導(dǎo)是導(dǎo)電的。因此，通常當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)微波信號(hào)在同軸線上分配給波導(dǎo)時(shí)，上述波導(dǎo)將會(huì)使上述的同軸線(電纜)外部短路，由此，分布某個(gè)第一微波信號(hào)的信道并不完全與分布第二微波信號(hào)的信道在電流上獨(dú)立和相分離。在這里信道具有所有電子裝置的特性，包括微波發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，它需要產(chǎn)生、傳送、分布和接收上述的第一或第二微波信號(hào)到微波波導(dǎo)。用于本發(fā)明各方面的微波信號(hào)是可區(qū)分的。這可以通過產(chǎn)生用于不同信道的、具有例如不同極化、不同調(diào)制、不同頻率或發(fā)生時(shí)間的微波信號(hào)來設(shè)置。
在使用相同的天線器件時(shí)，在使用兩個(gè)或更多個(gè)源自不同微波信道的微波信號(hào)中，其重要任務(wù)是尋找一個(gè)合適的部件，這里叫作組合器，它可以接收電信號(hào)，也就是說在這種情況下，微波信號(hào)通過某種傳輸線，例如同軸電纜，分布到該部件，并且把這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成微波，以便在一波導(dǎo)裝置中將其分配到天線裝置。通過使用在權(quán)利要求中限定的裝置和方法能夠完成這項(xiàng)任務(wù)。能夠利用所述裝置，從不同電纜接收進(jìn)入的微波信號(hào)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成波，并且保持信道彼此電流絕緣地發(fā)送獨(dú)立的微波信號(hào)。
通過本發(fā)明各方面達(dá)到的一個(gè)重要目的是，對(duì)于油箱中介質(zhì)液位受到完全控制需要的所有測(cè)量裝置中，能夠只使用一個(gè)雷達(dá)儀器裝置。雷達(dá)裝置可以設(shè)有兩個(gè)或更多個(gè)微波信道，將微波信號(hào)分布到組合器并將微波傳送到唯一的一個(gè)天線器件。由于各信道是電流獨(dú)立的，并可以使彼此電流絕緣成為可能，由此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于故障保險(xiǎn)測(cè)量的各種權(quán)限要求，這反過來也意味著冗余的測(cè)量裝置將是多余的，并且單獨(dú)安裝的溢出報(bào)警器也是不必要的。對(duì)于兩個(gè)或更多天線功能，通過使用基本相同的天線器件，在油箱頂部只需要一個(gè)開口，至少用于液位測(cè)量目的，并且在兩個(gè)或更多信道中仍具有獨(dú)立的測(cè)量功能。通過多于兩個(gè)信道，使用一個(gè)包含兩個(gè)或更多天線功能的器件(hardware)，液位測(cè)量的可行性是沒有限制的，因?yàn)樘炀€器件是機(jī)械裝置并且由于所有實(shí)際理由是可靠安全的。天線功能的任何退化，例如由油箱中介質(zhì)對(duì)天線的污染，可以被儀器檢測(cè)到并且導(dǎo)致警報(bào)條件。
術(shù)語(yǔ)“電流(galvanically)”是如其通常的解釋那樣被使用的，由此表明兩個(gè)對(duì)象在直流范圍內(nèi)是彼此電流絕緣的。


圖1表示一個(gè)微波液位測(cè)量裝置，它有3個(gè)雷達(dá)信道和一個(gè)用于對(duì)天線進(jìn)行饋電的組合器；圖2表示一個(gè)雷達(dá)信道的電子裝置和一個(gè)空間上分開的組合器以及殼體底部；圖3表示一個(gè)用作在權(quán)利要求書中所述裝置的實(shí)例的組合器；圖4表示圖3中的組合器的從另外一個(gè)角度看的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面借助于附圖描述多個(gè)實(shí)施例。
在圖1a中示出一個(gè)完整的雷達(dá)液位測(cè)量?jī)x1的外殼2。所述外殼可以由金屬合金、塑料或者其他合適用于外殼的材料制成。由測(cè)量?jī)x中雷達(dá)信道的發(fā)送器產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)輸出裝置3被輸出。在圖1b中，外殼的頂部被去除，只留下外殼底部2b是可見的。在外殼內(nèi)部，如在此實(shí)例中，示出了用于三個(gè)不同的雷達(dá)液位測(cè)量信道4a、4b、4c的電子電路板一個(gè)疊一個(gè)地安裝。這些電路通過電絕緣片5相互電隔離和絕緣，所述絕緣片嵌入在每個(gè)雷達(dá)信道電路板4a、4b、4c之間以及最下面的電路板與外殼2之間。絕緣片可以省略。在外殼底部2b的內(nèi)部有一個(gè)組合器6。組合器6位于外殼的底部，用于接收來自雷達(dá)信道的4a、4b、4c的微波信號(hào)和用于將微波信號(hào)作為電波通過天線饋電波導(dǎo)7輸出，天線(未示出)通過饋電波導(dǎo)進(jìn)行饋電。這在圖2中示出。還示出一個(gè)用于天線，比如喇叭式天線的固定裝置8。附圖中所示的組合器是一個(gè)所謂的具有已知絕緣特性的繞桿接頭(turnstile junction)(參見A.F.Harwey“微波工程”，教育出版社1966，特別是第119-120頁(yè))并且在所示實(shí)例中的組合器6有用于三個(gè)不同雷達(dá)信道的三個(gè)接頭。這些接頭作為同軸連接器10a、10b、10c來表示。每個(gè)連接器安裝在一個(gè)波導(dǎo)部件6a、6b、6c上，其中每個(gè)波導(dǎo)部件有一個(gè)向一側(cè)的開口并且在這一側(cè)彼此聯(lián)合，使得波導(dǎo)部件6a、6b、6c具有一個(gè)共同的輸出口，在這種情況下它是由天線饋電波導(dǎo)7形成的。每個(gè)波導(dǎo)部件信道的另一側(cè)是封閉的。組合器要被固定到外殼2底部的設(shè)計(jì)為平的表面11上，由此所述平的表面11形成各導(dǎo)波部件信道的前壁。波導(dǎo)部件的內(nèi)部在圖4中示出，這里示出4個(gè)波導(dǎo)部件6a、6b、6c、6d，它們都具有矩形的橫截面，其中示出所有四個(gè)波導(dǎo)部件向同一個(gè)空間開口，在它們的中心設(shè)置有一個(gè)錐體12，用于波導(dǎo)部件6a、6b、6c、6d之間的阻抗匹配和用于達(dá)到所要求的典型絕緣特性。如在所描述的實(shí)例中，第四波導(dǎo)部件6d沒有被使用。它填充有形狀匹配的由微波吸收材料制成的波導(dǎo)終端器9。在圖4中，可以看到波導(dǎo)部件在組合器6的可拆除部分中有三個(gè)壁。在組合器6安裝并固定在與平的表面11上時(shí)，才增加了矩形波導(dǎo)的第四個(gè)壁。
微波信號(hào)通過例如在圖3中所示的探頭提供給組合器6。探頭設(shè)置成同軸連接器10a，這里每一個(gè)信道都設(shè)有這樣一個(gè)連接器。上述的連接器轉(zhuǎn)送來自其中一個(gè)雷達(dá)信道的微波信號(hào)，并且通過連接器10a的電纜信號(hào)中心部件把信號(hào)引入到波導(dǎo)部件6a的組合器6中，在此，上述的中心部件通過開口13進(jìn)入波導(dǎo)部件6a，由此微波轉(zhuǎn)換成波導(dǎo)6a內(nèi)的波形。由于信號(hào)提供給連接器10a的同軸電纜裝備有屏蔽層，它也被稱為信號(hào)地線，根據(jù)發(fā)明的一個(gè)方面，在信號(hào)地線與組合器6鑄件之間設(shè)有電絕緣。這個(gè)電絕緣利用電絕緣墊圈14來設(shè)置。墊圈14是由云母制成的。由于連接器10a與鑄件電絕緣并因此不能直接固定到鑄件上，連接器通過夾緊裝置15保持就位。該夾緊裝置是由電絕緣材料制成的，例如塑料。夾緊裝置通過固定裝置16，例如螺釘、柳釘或類似物固定到連接器6上。夾緊裝置15包圍連接器的插口，由此連接器可以穩(wěn)固地固定就位。
至組合器16的其他雷達(dá)信道微波信號(hào)的接頭以上述相同的方式制成。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能推導(dǎo)出的那樣，本發(fā)明各部件能以不同的方式制成并且仍然完成同樣的功能。上述類型的組合器可以用具有類似功能和特別是具有波導(dǎo)信道間的絕緣特性的其他任何微波混合部件來代替。同軸電纜可以由其他標(biāo)準(zhǔn)的微波傳輸線，例如印刷的共平面形波導(dǎo)制成。存在相應(yīng)的選擇方案用于實(shí)現(xiàn)電流絕緣。
權(quán)利要求
1.在液位測(cè)量系統(tǒng)中用于將至少兩個(gè)可區(qū)分的微波信號(hào)饋送到同一個(gè)天線單元的裝置，其中，所述各微波信號(hào)被分配在功能上相互獨(dú)立的各信道上，其特征在于，所述裝置包括一個(gè)饋電裝置(6)，后者具有-至少兩個(gè)波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)，上述每一個(gè)波導(dǎo)通過一個(gè)信號(hào)引導(dǎo)器接收上述微波信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)，其中信號(hào)引導(dǎo)器用于將微波信號(hào)轉(zhuǎn)送到波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)；以及-一個(gè)波導(dǎo)輸出口(7)，它為上述波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)所共有；其中，上述的波導(dǎo)輸出口(7)位于波導(dǎo)部件互連處，用于從上述輸出口(7)將上述可區(qū)分的微波饋送給上述天線單元。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在至少兩個(gè)波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)之間存在微波信號(hào)絕緣。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，上述波導(dǎo)部件和上述波導(dǎo)輸出口被設(shè)置用來通過上述微波信號(hào)絕緣提供上述信道的功能獨(dú)立性。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的裝置，其特征在于，上述信號(hào)引導(dǎo)器中的至少一個(gè)與其各自的波導(dǎo)部件電流絕緣。
5.如權(quán)利要求1-3之一所述的裝置，其特征在于，所有的信號(hào)引導(dǎo)部件都與各自的波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)電流絕緣。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的裝置，其特征在于，不同信道中的微波信號(hào)可通過各信道的信號(hào)的不同極化來區(qū)分。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的裝置，其特征在于，不同信道中的微波信號(hào)可通過各信道的信號(hào)的不同調(diào)制來區(qū)分。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的裝置，其特征在于，不同信道中的微波信號(hào)可通過各信道的信號(hào)的不同頻率來區(qū)分。
9.如權(quán)利要求1-8之一所述的裝置，其特征在于，不同信道中的微波信號(hào)可通過在時(shí)間上分開的各信道的信號(hào)來區(qū)分。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的裝置，其特征在于，至少兩個(gè)波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)相對(duì)于彼此是相互垂直地設(shè)置的。
11.如權(quán)利要求1-10之一所述的裝置，其特征在于，輸出口(7)相對(duì)于波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)垂直地設(shè)置。
12.如權(quán)利要求1-11之一所述的裝置，其特征在于，上述波導(dǎo)部件和上述波導(dǎo)輸出口由繞桿接頭構(gòu)成，用于提供上述信道的功能獨(dú)立性。
13.如權(quán)利要求1-12之一所述的裝置，其特征在于，輸出口(7)構(gòu)成為波導(dǎo)，它直接與天線單元連接。
14.如權(quán)利要求1-13之一所述的裝置，其特征在于，微波信號(hào)通過同軸線輸送給饋電裝置(6)，并且通過同軸連接器(10a、10b、10c)連接在波導(dǎo)部件上。
15.如權(quán)利要求1-14之一所述的裝置，其特征在于，把微波信號(hào)分配給上述饋電裝置(6)的信號(hào)引導(dǎo)器通過電流絕緣的墊圈(14)與各自的波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)電流絕緣。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，墊圈(14)是云母墊圈。
17.如權(quán)利要求14-16之一所述的裝置，其特征在于，連接器通過不導(dǎo)電的夾緊裝置(15)固定就位。
18.在液位測(cè)量系統(tǒng)中用于將至少兩個(gè)可區(qū)分的微波信號(hào)饋送給相同天線器件的方法，其中所述微波信號(hào)分配在分開的各信道中，該方法包括以下步驟-為每個(gè)微波信號(hào)提供一個(gè)波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)；-通過與該信號(hào)相關(guān)的信號(hào)引導(dǎo)器將每個(gè)微波信號(hào)轉(zhuǎn)送到一個(gè)相關(guān)的波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)；-將上述信號(hào)引導(dǎo)器的所有部件與上述相關(guān)的波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)電流絕緣；以及-將來自每個(gè)波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)的信號(hào)通過所有波導(dǎo)部件共有的輸出口(7)傳送給天線器件。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，包括將上述各信道彼此電流絕緣的步驟。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種用于將多于一個(gè)微波信號(hào)饋送到同一個(gè)天線單元的液位測(cè)量系統(tǒng)。微波信號(hào)可通過一個(gè)可檢測(cè)的特性來彼此區(qū)分。微波信號(hào)經(jīng)由功能上相互獨(dú)立的信道分布。測(cè)量系統(tǒng)包括饋電裝置(6)，它有至少兩個(gè)波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)，每個(gè)波導(dǎo)部件通過信號(hào)傳輸線接收上述波導(dǎo)信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)，所述傳輸線用于將微波信號(hào)傳送到波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)，在波導(dǎo)部件互連處還包括一個(gè)對(duì)于每個(gè)波導(dǎo)部件(6a、6b、6c)共有的輸出口(7)。
文檔編號(hào)G01S13/08GK1639549SQ02817927
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月14日
發(fā)明者密克爾·克勒曼, 簡(jiǎn)·維斯特玲 申請(qǐng)人:塞伯海洋電氣公司