所公開的實施例涉及用于與非金屬存儲罐螺紋過程聯(lián)接的聯(lián)接裝置，提供用于導波雷達系統(tǒng)的發(fā)射器以及用于確定罐內(nèi)材料物位或不同材料之間的界面的方法。

背景技術：

通過導波雷達(Guided Wave Radar，GWR)測量的物位測量的實施，是通過沿引導探針發(fā)射微波亞納秒脈沖，并且測量回波從存儲罐(或容器)內(nèi)的產(chǎn)品材料的表面返回所需要的時間。通過相同的原理，存儲罐內(nèi)具有不同介電常數(shù)的產(chǎn)品介質(或材料)之間的界面也可以被測量。GWR物位發(fā)送器可具有多種不同的探針類型，或者可以以許多不同的方式(例如，螺紋或法蘭過程連接)附接到金屬或者非金屬存儲罐上。

就通過螺紋過程連接安裝到非金屬容器上的GWR物位發(fā)送器，傳統(tǒng)的解決方案包括將饋入件螺紋連接到聯(lián)接裝置內(nèi)，所述饋入件被連接到傳輸線連接器(例如電子塊的收發(fā)器側上的同軸電纜)，所述聯(lián)接裝置包括密封到存儲罐頂表面的平面金屬板或平面金屬箔。例如，螺紋過程連接包括聯(lián)接到聯(lián)接裝置上的饋入件，該聯(lián)接裝置包括可以被制作在混凝土存儲罐(也稱為混凝土“筒倉”)內(nèi)的孔口上的平面金屬板或平面金屬箔，用于罐內(nèi)固體產(chǎn)品(諸如谷物，塑料顆?；蛩?的物位的GWR測量。

饋入件與平面金屬箔聯(lián)接裝置一起提供所稱的“發(fā)射器”，該發(fā)射器不僅具有將儲藏罐的內(nèi)容與外界環(huán)境過程密封的機械功能，同樣的還有將發(fā)射器的饋入件所接收的發(fā)射線連接器(例如，同軸電纜)的電介質內(nèi)的微波傳播的橫向電磁(Transversal Electric and Magnetic，TEM)模式轉換為發(fā)射器外(即，沿著探針)的橫向磁(Transversal Magnetic，TM)模式的電磁功能。TM模式特定用于沿探針的微波傳播。這種從TEM模式到TM模式的電磁模式轉換是通過將傳輸線連接件(例如，同軸電纜)的外導體套管電連接到金屬箔聯(lián)接裝置的饋入件而成為可能。

技術實現(xiàn)要素：

提供本“發(fā)明內(nèi)容”是為了以簡化的方式引入對所公開概念的簡要節(jié)選，這些內(nèi)容在下面的“具體實施方式”(包括所提供的附圖)中被進一步說明。本“發(fā)明內(nèi)容”沒有意圖限制所要求保護的主題的范圍。

所公開的實施例認識到傳統(tǒng)的發(fā)射器在將來自傳輸線連接器(例如同軸電纜)的與橫向電磁(TEM)模式相關的電磁波能量轉換為沿探針傳播的橫向磁性(TM)模式方面具有低效率，該傳統(tǒng)的發(fā)射器包括聯(lián)接到用于導波雷達(GWR)系統(tǒng)的平面金屬板聯(lián)接裝置的饋入件，該導波雷達(GWR)系統(tǒng)用于儲藏罐(或容器)內(nèi)的產(chǎn)品的物位或界面進行測量，該儲藏罐(或容器)以下稱為“罐”。此外，在單個導體探針(可以是剛性的或柔性的)的情況下，傳統(tǒng)的包含平面金屬板聯(lián)接裝置的發(fā)射器僅提供從50歐姆(通常為同軸電纜的阻抗)到在罐內(nèi)的自由空間中的單個導體探針的377歐姆阻抗的一步式(one-step)阻抗過渡。在本文中認識到，在饋入件和在自由空間中沿著探針的波阻抗之間這種大的阻抗失配會產(chǎn)生振幅顯著的多次反射，這進一步降低了對于GWR物位或界面檢測來說能夠利用的微波脈沖能量。

所公開的發(fā)射器包括與所公開的聯(lián)接裝置的箔噴嘴聯(lián)接的饋入件，該聯(lián)接裝置提供與非金屬容器的密封和螺紋過程連接，包括用于具有厚混凝土壁的混凝土罐(或混凝土“筒倉”)的實施例，該聯(lián)接裝置包括阻抗匹配特征。所述聯(lián)接裝置能夠通過彎折金屬箔以提供具有圓柱形、喇叭形或波狀喇叭形的箔噴嘴而形成。如本文所使用的“金屬箔”指的是可彎曲的金屬，包括可由傳統(tǒng)板材彎曲設備彎曲的物品，此類物品通常具有對金屬板來說的標準厚度，諸如16分(GA)(0.060”或者1.59毫米)，14GA(0.075”或1.90毫米)，或11GA(0.120”或3.04毫米)，(”表示十進制法英寸)。金屬板的厚度通常將取決與應用的類型、以及要使用的探針長度。所選擇的金屬箔的厚度通常將反映發(fā)射器抵抗在其下方懸掛的長探針的重量以及置于其上方的收發(fā)器的重量的機械強度。

由此所公開的聯(lián)接裝置和發(fā)射器還可以應用于除了混凝土罐之外的其他非金屬罐，例如那些包括聚合物或聚合復合物罐(以下稱為“基于聚合物的罐”)，其與混凝土罐的壁厚度相比通常具有明顯更薄的壁。用于基于聚合物的罐的實施例的所公開的箔噴嘴位于聚合物罐的頂表面上方，從而不會明顯影響在罐頂表面處或附近的物位測量。

包括所公開的具有箔噴嘴的聯(lián)接裝置的發(fā)射器保留了已知發(fā)射器對非金屬罐的密封能力，并且還允許GWR發(fā)射器最小化能量損失，這是通過配置聯(lián)接裝置以提供圓柱形、喇叭形或波狀喇叭形的箔噴嘴，從而提供與已知的平面金屬箔聯(lián)接裝置相比改進的阻抗不匹配，因而減少轉化損失和寄生反射。包含所公開的聯(lián)接裝置的發(fā)射器的另一個好處在于非金屬罐的死區(qū)減少，由此增加了在此類罐中產(chǎn)品物位測量的準確性。

所公開的實施例里包括聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置用于將包含饋入件的螺紋過程連接件聯(lián)接到非金屬罐上，其中所述罐在其頂表面中包括罐孔口。用于混凝土罐的所述聯(lián)接裝置包括內(nèi)上金屬箔表面，所述內(nèi)上金屬箔表面包括螺紋孔口用于固定所述螺紋過程連接的饋入件到該孔口，在所述上金屬箔表面的相應側的第一和第二下金屬箔表面，并且第一和第二箔水平過渡區(qū)設置在所述上金屬箔表面的相應側以及第一和第二下金屬箔表面之間。對于用于基于聚合物的罐的聯(lián)接裝置實施例，如上面所提到的所述基于聚合物的罐與混凝土罐的壁厚相比通常具有明顯更薄的壁，通過使所述第一和第二下金屬箔表面從在罐孔口上延伸到罐的頂表面，所公開的箔噴嘴置于聚合物罐頂表面上方，從而不會明顯影響在罐頂表面處或其附近的物位測量。所公開的實施例還包括發(fā)射器，所述發(fā)射器包括螺紋連接到聯(lián)接裝置的箔噴嘴的饋入件，其中通常為同軸饋入件的外金屬“套筒”電連接到聯(lián)接裝置的內(nèi)上金屬箔表面，聯(lián)接裝置通常通過電子塊連接到常規(guī)地線。

附圖說明

圖1為根據(jù)一個實例性實施例的示例GWR系統(tǒng)的說明，該GWR系統(tǒng)包括具有發(fā)射器的混凝土罐，該發(fā)射器包括具有圓柱形形狀的箔噴嘴的所公開的聯(lián)接裝置，該發(fā)射器包括饋入件，該饋入件經(jīng)由圓柱形箔噴嘴中的孔口螺紋連接到罐內(nèi)。

圖2為根據(jù)一個實例性實施例的示例GWR系統(tǒng)的說明，該GWR系統(tǒng)包括具有發(fā)射器的混凝土罐，該發(fā)射器包括具有喇叭形形狀的箔噴嘴的所公開的聯(lián)接裝置，該發(fā)射器包括饋入件，該饋入件經(jīng)由喇叭形箔噴嘴中的孔口螺紋連接到罐內(nèi)。

圖3為示例GWR系統(tǒng)的說明，該GWR系統(tǒng)包括具有發(fā)射器的混凝土罐，該發(fā)射器包括具有波狀喇叭形形狀的箔噴嘴的所公開的聯(lián)接裝置，該發(fā)射器包括饋入件，該饋入件經(jīng)由波狀喇叭形箔噴嘴中的孔口螺紋連接到罐內(nèi)，其中在內(nèi)上金屬箔表面的相應側的過渡區(qū)包括至少一個中間水平臺階。

圖4為根據(jù)一個實例性實施例的示例GWR系統(tǒng)的說明，該GWR系統(tǒng)包括具有發(fā)射器的基于聚合物的罐，該發(fā)射器包括具有圓柱形形狀的箔噴嘴的所公開的聯(lián)接裝置，該發(fā)射器包括饋入件，該饋入件經(jīng)由圓柱形箔噴嘴中的孔口螺紋連接到罐頂部。

圖5為根據(jù)一個實例性實施例的示例GWR系統(tǒng)的說明，該GWR系統(tǒng)包括具有發(fā)射器的基于聚合物的罐，該發(fā)射器包括具有喇叭形形狀的箔噴嘴的所公開的聯(lián)接裝置，該發(fā)射器包括饋入件，該饋入件經(jīng)由喇叭形箔噴嘴中的孔口螺紋連接到罐頂部表面。

圖6為根據(jù)一個實例性實施例的示例GWR系統(tǒng)的說明，該GWR系統(tǒng)包括具有發(fā)射器的基于聚合物的罐，該發(fā)射器包括具有波狀喇叭形形狀的箔噴嘴的所公開的聯(lián)接裝置，該發(fā)射器包括饋入件，該饋入件經(jīng)由波狀喇叭形箔噴嘴中的孔口螺紋連接到罐頂部，其中在內(nèi)上金屬箔表面的相應側的過渡區(qū)包括至少一個中間水平臺階。

具體實施方式

參考附圖對所公開的實施例進行說明，其中相似的參考標記在各個附圖中使用，用于指代類似的或者等同的元件。附圖并不是按比例繪制的，其僅被提供用于說明某些公開的方面。以下描述了若干所公開的方面并參考示例應用進行說明。應當理解，陳述了大量具體的細節(jié)、關系和方法用于提供對所公開實施例的全面理解。

然而在相關領域具有普通技能的人員將容易地認識到，本文所公開的主題可以在沒有一個或多個具體細節(jié)的情況下或者采用其他方法的情況下實踐。其他情況下，并沒有詳細示出已知的結構或操作從而避免使某些方面模糊。本公開并不受到所說明的操作或事件的順序的限制，因為一些動作可以按照不同的順序發(fā)生和/或與其他動作或事件同時發(fā)生。另外，不是所有說明的動作或事件都要求實施根據(jù)本文所公開是實施例的方法學。

下面將參照圖1-6說明包括所公開的聯(lián)接裝置的發(fā)射器，附圖中示出了替代傳統(tǒng)的平面金屬箔的非平面金屬箔噴嘴，饋入件螺紋連接于噴嘴上以用于非金屬罐。箔噴嘴可以是圓柱形、喇叭形或波狀喇叭形噴嘴，該噴嘴由與聯(lián)接裝置的其余部分相同的箔材料形成，并且所述饋入件在箔噴嘴的頂部螺紋連接到孔口中。正如下面所描述的，發(fā)射器包含所公開的聯(lián)接裝置，提供了從TEM模式到TM模式的改進的模式轉換效率，以及改進的關于饋入件和波導(感應)探針的阻抗匹配。

相對于包含已知的平面金屬箔聯(lián)接裝置的傳統(tǒng)發(fā)射器，所公開的發(fā)射器實施例所提供的一個重大改進是通過被配置為由此提供箔噴嘴的金屬箔實現(xiàn)的。例如，圓柱形形狀的箔噴嘴可在探針的頂端圍繞該探針。因此過程連接饋入件螺紋連接到所公開聯(lián)接裝置的箔噴嘴中的螺紋孔口。饋入件的外金屬“套筒”與聯(lián)接裝置的金屬箔電連接，從而串接的饋入件/噴嘴，充當具有模式轉換器(TEM到TM)和阻抗過渡裝置的雙功能的微波發(fā)射器。

在包括具有箔噴嘴的聯(lián)接裝置的所公開的發(fā)射器的操作中，在箔噴嘴中的饋入件113下方的噴嘴的上側作為微波的同軸傳輸線起作用(呈現(xiàn)TEM模式，根據(jù)噴嘴的直徑，阻抗通常在120-180歐姆范圍內(nèi))，而與待測物位更靠近的箔噴嘴的下部分，執(zhí)行模式轉換(從TEM到TM)以及從噴嘴上部分的阻抗(120-180歐姆)到在自由空間中的探針的阻抗(大約377歐姆)的阻抗過渡。所公開的聯(lián)接裝置包括圓柱形箔噴嘴(參見如下圖1和4)，相對于包含已知的具有螺紋過程連接的用于非金屬罐的平面聯(lián)接裝置的發(fā)射器來說，功率損失降低了至少2dB，利用所公開的喇叭形狀的噴嘴(參見如下圖2，3，5和6所述)，與已知的平面聯(lián)接裝置相比，降低的功率損失為6dB甚至更多。

圖1描述了示例GWR系統(tǒng)100，該GWR系統(tǒng)100包括示出為具有厚壁的混凝土罐的非金屬存儲罐102(罐102)，該罐102具有根據(jù)示例性實施例的所公開的發(fā)射器，該發(fā)射器包括(i)包括圓柱形箔噴嘴的聯(lián)接裝置，該圓柱形箔噴嘴包括具有螺紋孔口106的內(nèi)上金屬箔表面105，第一箔水平過渡區(qū)111，以及第二箔水平過渡區(qū)112(圓柱形箔噴嘴105，106，111，112)，以及(ii)饋入件113。聯(lián)接裝置還包括第一下金屬箔表面115，第二下金屬箔表面116，第三箔水平過渡區(qū)121，第四箔水平過渡區(qū)122，以及外第一上金屬箔表面126和外第一上金屬箔表面127(聯(lián)接裝置105，106，111，112，115，116，121，122，126和127)。饋入件113經(jīng)由箔噴嘴的內(nèi)上金屬箔表面105中的螺紋孔口106螺紋連接到罐102的頂表面102a。

罐102還包括內(nèi)側壁102b。根據(jù)應用的類型，用于罐102(包括其頂表面102a)的罐壁厚度通常在4英寸(10.2厘米)到15英寸(38.1厘米)的范圍內(nèi)。盡管不能在本文圖1和其他附圖中示出，螺紋孔口106通常為具有螺紋的板孔口以使過程連接件的饋入件113能夠螺紋連接到箔噴嘴的上金屬箔表面105。如上所述，單個導體探針108聯(lián)接到饋入件113的中心導體，而饋入件113的外導體電連接到圓柱形箔噴嘴105，106，111，112的內(nèi)上金屬箔表面105上。

所公開的聯(lián)接裝置包括圓柱形箔噴嘴105，106，111，112或者其他公開的箔噴嘴，可以使用適當?shù)膹澢に囉山饘俨圃觳瓏娮?，從而提供如圖1所示的圓柱形噴嘴(以及如下圖4中所述的)，喇叭形噴嘴(參見如下圖2和5所述的)或者波狀噴嘴(參見如下圖3和6所述)。金屬箔可以包括多種金屬、金屬合金(例如不銹鋼)、或者金屬復合物。如果在TEM模式通過噴嘴傳播的過程中，期望避免在噴嘴中產(chǎn)生高次模，圓柱形箔噴嘴105，106，111，112的最大高度可以是8英寸(20厘米)，而箔噴嘴的最大直徑為6英寸(15厘米)，尤其是對于詢問脈沖寬度在0.5納秒之下。

系統(tǒng)100包括GWR電子塊110，電子塊110包括聯(lián)接到收發(fā)器上的處理器，用于發(fā)送的數(shù)模轉換器(DAC)和用于接收的模數(shù)轉換器(ADC)，電子塊110聯(lián)接到傳輸線連接器114，諸如同軸電纜或終止于同軸連接器的印刷電路板組件(PCBA)上的傳輸線，傳輸線連接器114抵接聯(lián)接到過程連接件，然后連接到所示具有螺紋的饋入件113上，饋入件113螺紋連接到螺紋孔口106。傳輸線連接器114實現(xiàn)為通常提供大約50歐姆的阻抗的同軸電纜。

圖1-3中的箔噴嘴的上部金屬箔表面105示出為具有大致等于(例如5％以內(nèi))罐102的壁厚的高度，從而內(nèi)上金屬箔表面105的水平基本上等于(例如5％以內(nèi))外第一上金屬箔表面126和第二上金屬箔表面127的水平。然而，在厚壁罐(例如圖1所示的罐102)的情況下，內(nèi)上金屬箔表面105的水平可以低于第一和第二上金屬箔表面126和127的水平。選擇地，一些情況下，在上金屬箔表面105相應側上的第一下金屬箔表面115和第二下金屬箔表面116的水平可以上升到以獲得基于電磁設計的考慮的期望的箔噴嘴105，106，111，112的減少的高度的位置。這一布置縮短第一和第二箔水平過渡區(qū)111，112的長度到小于罐102的厚度。

類似的，箔噴嘴105，106，111，112或其他箔噴嘴的直徑(或者大體橫截面面積)通常選擇為避免或者至少最小化在箔噴嘴內(nèi)部產(chǎn)生高次EM模(例如，TE₁₁)，公開的實施例認識到高次EM模根據(jù)在更高噴嘴直徑值(例如，大于4英寸(10厘米))的詢問脈沖寬度而發(fā)生。例如，對于詢問脈沖寬度低于0.5納秒以及噴嘴直徑高于4英寸(10厘米)，在來自罐的“回聲(echo)”響應中可以觀測到寄生“振鈴(ringing)”，這是因為TE₁₁模式與TEM模式的干涉。因此，該高次模被認為引入了額外的寄生反射到傳播的EM波，并且還減少了傳播的EM信號的能量由此降低GWR系統(tǒng)100的準確度和物位測量范圍。

根據(jù)罐102的壁厚、箔噴嘴的高度和直徑以及罐孔口106的高度，噴嘴尺寸可以通過模擬獲得(例如，COMSOL Multiphysics模擬)以滿足給定的電磁(EM)設計要求，例如最小化微波信號脈沖在其傳播通過箔噴嘴過程中的衰減，沿傳播鏈的好的阻抗匹配，以及最小化的寄生反射。設計防范還可包括，使得箔噴嘴不會在罐102內(nèi)延伸，這種延伸妨礙了在罐102頂部或其附近，緊鄰在箔噴嘴下的物位測量。從就包含具有圓柱形箔噴嘴105，106，111，112的圖1所示聯(lián)接裝置的發(fā)射器執(zhí)行的模擬已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)的包含已知的沒有箔噴嘴的聯(lián)接裝置的平面發(fā)射器，能量損失降低至少2dB。

形成所公開的具有箔噴嘴的聯(lián)接裝置的金屬箔材料可以采用標準的金屬鍛造技術處理，包括形成如圖1和圖4所示的具有圓柱形箔噴嘴的聯(lián)接裝置，以及具有其他幾何形狀的，例如如下圖2，3，5和6所述的喇叭形箔噴嘴的聯(lián)接裝置。這些金屬形成技術可包括沖壓和液壓成型，從而提供箔噴嘴的金屬箔材料由材料單板制成，不需要其他的的附加操作(例如焊接，鉚接)。然而，焊接一般能夠經(jīng)濟地執(zhí)行。然后，相應部件的安裝可以根據(jù)本文附圖中所示的示意圖執(zhí)行。

通常在罐102的頂表面(或者頂部)102a將存在多個孔，以提供能夠用于各種目的(觀測、發(fā)送器安裝、進入等)罐孔口103。這種罐孔口103可以配裝匹配的標準法蘭，以提供標準的螺紋孔(例如，國家管道螺紋(National Pipe Thread Taper，NPT)錐形連接)的螺紋插入件，或者可以存在尺寸能夠變動的進入孔。用于提供罐孔口103的孔，如果需要，還可以被添加到現(xiàn)有的罐上以實施所公開的實施例。如果罐102具有未使用的標準法蘭或NPT連接，通常不需要在罐102中切割另外的孔口。

就螺紋連接來說，箔噴嘴通常包括在中心的圈，該圈允許在其中切出螺紋以提供螺紋孔口106。此特征部可以是焊接或者形成在箔噴嘴中的塞。螺紋連接件提供在所公開的聯(lián)接裝置的箔噴嘴和過程連接件的饋入件113之間的機械連接和密封。在聯(lián)接裝置的外第一和第二上金屬箔表面126和127以及罐102的頂表面102a之間的密封的執(zhí)行可通過在螺紋上使用密封劑，或者通過襯墊和螺栓，這類似于傳統(tǒng)的法蘭連接。由于箔相對于其通常薄的壁橫截面具有大的直徑，最大的過程壓力可能在某種程度上受限。然而，傳統(tǒng)的非金屬罐在大氣壓力或者接近大氣壓力下使用。

圖2描述了示例GWR系統(tǒng)130，該GWR系統(tǒng)130包括具有根據(jù)示例性實施例的所公開的發(fā)射器的罐102，該發(fā)射器包括(i)聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置包括喇叭形箔噴嘴，該喇叭形箔噴嘴包括具有螺紋孔口106的內(nèi)上金屬箔表面105，第一箔水平過渡區(qū)111’，以及第二箔水平過渡區(qū)112’(喇叭形箔噴嘴105，106，111’，112’)，以及(ii)饋入件113。該聯(lián)接裝置還包括第一下金屬箔表面115，第二下金屬箔表面116，第三箔水平過渡區(qū)121，第四箔水平過渡區(qū)122，外第一上金屬箔表面126以及外第一上金屬箔表面127(聯(lián)接裝置105，106，111’，112’，115，116，121，122，126和127)。喇叭形箔噴嘴105，106，111’，112’示出為具有饋入件113，饋入件113經(jīng)由喇叭形箔噴嘴的內(nèi)上金屬箔表面105的螺紋孔口106螺紋連接到罐102。如上所提到的，饋入件113的外金屬套筒電連接到聯(lián)接裝置的內(nèi)上金屬箔表面105，而饋入件113的內(nèi)金屬導體電連接到單個導體探針108。

包含聯(lián)接裝置105，106，111’，112’，115，116，121，122，126和127的發(fā)射器提供在TEM-TM模式轉換期間的降低的傳播能量損失以及從饋入件阻抗(通常為50歐姆)到自由空間中的單個導體探針108阻抗的平滑的阻抗過渡。喇叭形箔噴嘴105，106，111’，112’表現(xiàn)出沿高度方向在其頂部和其底端之間的阻抗的連續(xù)變化，在這一區(qū)間也發(fā)生模式轉換。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包括聯(lián)接到圖2中所示的聯(lián)接裝置(包括喇叭形箔噴嘴105，106，111’，112’)的饋入件113的發(fā)射器，相對于具有帶有圖1所示的圓柱形箔噴嘴的聯(lián)接裝置的發(fā)射器，降低的微波損失大約為6dB；相對于已知的平面聯(lián)接裝置，降低的微波損失為8dB。喇叭形可以是，例如，錐形、金字塔形或者高斯形。喇叭形在上側具有更小的直徑，在下側具有更大的直徑。圖2所示發(fā)射器包括饋入件113以及與其螺紋連接的喇叭形箔噴嘴105，106，111’，112’。圖2所示發(fā)射器實施例具有的優(yōu)勢在于與圖1所示發(fā)射器相比更好的阻抗適配性，這是因為沿著喇叭形箔噴嘴105，106，111’，112’的阻抗是逐漸增加的。這樣的發(fā)射器(饋入件113和喇叭形箔噴嘴105，106，111’，112’)能夠進一步降低來自喇叭端部的寄生反射，這是因為在喇叭形箔噴嘴的下端和在自由空間中的探針108的阻抗(377歐姆)之間的阻抗不匹配更小，并且由此使得在用于物位或界面測量的微波傳播過程中的電磁功率損失最小化。設計中，喇叭開口端的直徑可以與罐孔口一樣大，從而在喇叭輸出阻抗和自由空間中的探針108的阻抗之間的不匹配最小化。

圖3描述了示例的GWR系統(tǒng)160，該GWR系統(tǒng)160包括具有根據(jù)示例性實施例的所公開的發(fā)射器的罐102，該發(fā)射器包括(i)聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置包括波狀喇叭形箔噴嘴，該波狀喇叭形箔噴嘴包括具有螺紋孔口106的內(nèi)上金屬箔表面105，第一箔水平過渡區(qū)111”，以及第二箔水平過渡區(qū)112”(喇叭形箔噴嘴105，106，111”，112”)，以及(ii)饋入件113。該聯(lián)接裝置還包括第一下金屬箔表面115，第二下金屬箔表面116，第三箔水平過渡區(qū)121，第四箔水平過渡區(qū)122，外第一上金屬箔表面126和外第一上金屬箔表面127(聯(lián)接裝置105，106，111”，112”，115，116，121，122，126和127)。饋入件113經(jīng)由波狀喇叭形箔噴嘴的內(nèi)上金屬箔表面105的螺紋孔口106螺紋連接到罐102。沿喇叭形箔噴嘴105，106，111”，112”的阻抗變化過渡也階梯形地從更低(在其更窄處)到更高(在其更寬處)。

在一個實施例中，波狀喇叭形箔噴嘴105，106，111”，112”配置為高斯波狀喇叭。該實施例能夠對所公開的波狀喇叭形提供性能的進一步改進，這是因為其更大的帶寬，以及具有更低交叉極化的輻射，這種輻射被認為非常適合使用雙極性探針信號的GWR系統(tǒng)。

圖4描述了示例GWR系統(tǒng)400，包括根據(jù)實例性實施例的基于聚合物的罐402。基于聚合物的罐402與混凝土罐的壁相比具有明顯更薄的罐壁，例如2英寸(5.1厘米)到4英寸(10.2厘米)。GWR系統(tǒng)400包括所公開的發(fā)射器，該發(fā)射器包括(i)聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置包括圓柱形箔噴嘴，該圓柱形箔噴嘴包括具有螺紋孔口106的內(nèi)上金屬箔表面105，第一箔水平過渡區(qū)111a，以及第二箔水平過渡區(qū)112a(圓柱形箔噴嘴105，106，111a，112a)，以及(ii)饋入件113。聯(lián)接裝置還包括外第一上金屬箔表面126a和外第一上金屬箔表面127a(聯(lián)接裝置105，106，111a，112a，126a和127a)。饋入件113經(jīng)由箔噴嘴的內(nèi)上金屬箔表面105中的螺紋孔口106螺紋連接到罐402的頂表面402a。

圖5描述了示例GWR系統(tǒng)500，包括根據(jù)實例性實施例的基于聚合物的罐402。GWR系統(tǒng)500包括所公開的發(fā)射器，該發(fā)射器包括(i)聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置包括喇叭形箔噴嘴，該喇叭形箔噴嘴包括具有螺紋孔口106的內(nèi)上金屬箔表面105，第一箔水平過渡區(qū)111a’，以及第二箔水平過渡區(qū)112a’(喇叭形箔噴嘴105，106，111a’，112a’)，以及(ii)饋入件113。聯(lián)接裝置還包括外第一上金屬箔表面126a和外第一上金屬箔表面127a(聯(lián)接裝置105，106，111a’，112a’，126a和127a)。饋入件113經(jīng)由箔噴嘴的內(nèi)上金屬箔表面105中的螺紋孔口106螺紋連接到罐402的頂表面402a。該實施例具有的優(yōu)點在于與圖4所示的發(fā)射器相比更好的阻抗適配性，這是因為沿著喇叭形箔噴嘴105，106，111a’，112a’的阻抗隨著其靠近罐孔口103而逐漸增加。

圖6描述了示例GWR系統(tǒng)600，包括實例性實施例的基于聚合物的罐402。GWR系統(tǒng)600包括所公開的發(fā)射器，該發(fā)射器包括(i)聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置包括喇叭形箔噴嘴，該喇叭形箔噴嘴包括具有螺紋孔口106的內(nèi)上金屬箔表面105，第一箔水平過渡區(qū)111a”，以及第二箔水平過渡區(qū)112a”(喇叭形箔噴嘴105，106，111a”，112a”)，以及(ii)饋入件113。聯(lián)接裝置還包括外第一上金屬箔表面126a和外第一上金屬箔表面127a(聯(lián)接裝置105，106，111a”，112a”，126a和127a)。饋入件113經(jīng)由箔噴嘴的內(nèi)上金屬箔表面105中的螺紋孔口106螺紋連接到罐402的頂表面402a。內(nèi)上金屬箔表面105相應側的過渡區(qū)111a”和112a”包括三(3)級臺階，該臺階如上所述提供階梯形阻抗輪廓。

盡管上文描述了不同的所公開的實施例，應當理解的是這些實施例僅是以實例的方式，而不是限制的方式呈現(xiàn)的。根據(jù)本公開可以對所公開的主題做出各種改進而不會偏離本公開的精神和范圍。另外，可能盡管僅僅就多個實施方式中的一個公開了特定的特征，如果其對任何給定或特定應用來說是期望的或有利的，該特征可以和其他實施方式中的一個或多個其他特征組合。