周期通常短得多，具有ms的量級，因此將存在不提供物位測量直至頻率分離適當(dāng)?shù)胤€(wěn)定為止的許多測量周期。利用本發(fā)明，可以節(jié)省用于那些測量的電力，從而提供了具有多個固有優(yōu)點的更節(jié)能的雷達物位計系統(tǒng)。
[0020]即使在采用更具時效性的頻率調(diào)節(jié)的情況下，由本發(fā)明提供的電力節(jié)省也是重要的。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點在可用電力不足的情形下尤其重要，例如不具有與遠程電源的任何連接并且將本地能量存儲裝置(例如電池)作為提供電力的唯一裝置的雷達物位計系統(tǒng)。為了降低物位計系統(tǒng)的維護成本，電池壽命應(yīng)當(dāng)盡可能長，優(yōu)選地具有數(shù)年的量級或甚至長達10年。這意味著設(shè)計具有很低的平均能耗但不影響物位計系統(tǒng)的性能例如監(jiān)視罐中的變化的準確度和能力的物位計系統(tǒng)是重要的。換言之，與這種處置電力管理的方式相關(guān)的一個優(yōu)點是降低的能耗，這又使得電池供電的雷達物位計系統(tǒng)能夠操作更長的時間段而不使電池耗盡。
[0022]評估頻率分離的簡單方式是直接檢測頻率分離。例如，可以將頻率分離評估電路配置成將檢測到的頻率分離與預(yù)定閾值進行比較以確定所述頻率分離的良好定時。在本文中，術(shù)語“頻率分離的良好定時”指頻率分離關(guān)于時間是足夠穩(wěn)定的和/或頻率分離足夠小。當(dāng)確定了頻率分離的良好定時時，頻率分離評估電路將生成上電信號以激活系統(tǒng)的更多部分。
[0023]評估頻率分離的另一種方式是檢測頻率調(diào)節(jié)器的狀況。例如，在頻率分離穩(wěn)定時可以使用表示當(dāng)前頻率分離與預(yù)定頻率分離之間的差的誤差信號來評估。
[0024]頻率分離評估電路和電力管理電路可以包括在與所述雷達物位計電路分離的單個低電力電路中。因此，將用于頻率穩(wěn)定階段所需的電路和部件與在測量階段期間使用的電路和部件有效分開。低電力電路因此可以為獨立的低電力FPGA方案或小的微控制單元。這樣的單元本身對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是已知的并且廉價并耐用。
[0025]另外，可以在雷達物位計電路進行的測量期間將頻率分離評估電路配置成停用。這樣的方案使得能夠進行電力劃分的簡單并高效的分離，例如在應(yīng)用時即執(zhí)行測量時繞過分離的低電力電路的電力管理?？梢酝ㄟ^不激活在準備階段期間使用的電路和部件來降低物位測量期間的峰值電力使用。此外，電力管理電路可以為雷達物位計電路提供用于多個連續(xù)測量的電力。
[0026]在本發(fā)明的一個實施例中，發(fā)射信號和參考信號是直流(DC)脈沖序列。在本發(fā)明的另一個實施例中，在發(fā)射信號和參考信號中的脈沖是經(jīng)頻率調(diào)制的，系統(tǒng)包括用于將返回信號與參考信號進行混頻以提供罐信號的混頻器。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明適用于DC脈沖式測量和調(diào)頻脈沖式測量二者。
[0027]當(dāng)研究所附權(quán)利要求和以下描述時本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點將變得明顯。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認識到可以在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，將本發(fā)明的不同特征進行組合以創(chuàng)建與以下描述的實施例不同的實施例。
【附圖說明】
[0028]現(xiàn)在將參照示出了本發(fā)明的實施例的附圖來更詳細地描述本發(fā)明的這些和其它方面。
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于脈沖式測量的雷達物位計系統(tǒng)的示意圖。
[0030]圖2是圖1中的測量電子裝置的示意圖。
[0031]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的測量電子裝置的示意圖。
[0032]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]在本詳細描述中，根據(jù)本發(fā)明的物位計系統(tǒng)的各種實施例是主要參考非接觸型脈沖雷達物位計系統(tǒng)來討論的，在該非接觸型脈沖雷達物位計系統(tǒng)中，使用輻射天線——例如錐形天線、喇πΛ形天線、陣列天線或貼片天線等-形式的傳播設(shè)備來朝向容納在罐中的物品傳播電磁信號。
[0034]應(yīng)當(dāng)指出，這絕不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明等價地適用于如下脈沖式導(dǎo)波雷達(GWR)物位計系統(tǒng)，其利用傳輸線探針形式的傳播設(shè)備，例如單引線探針(包括所謂的索末菲(Sommerfeld)探針或高保(Goubau)探針)、雙引線探針、同軸探針等。
[0035]圖1示意性地示出了設(shè)置在罐2的頂部、用于使用微波確定容納在罐2中的物品3的填充物位的物位計系統(tǒng)1。物位計系統(tǒng)1因此在下文中被稱為雷達物位計系統(tǒng)或RLG系統(tǒng)。
[0036]雷達物位計系統(tǒng)1包括:測量單元5 ;傳播設(shè)備，其在此具有喇叭形天線6的形式、用于朝向容納在罐2中的物品3的表面7傳播微波；以及通信天線8，其用于與遠程設(shè)備進行無線通信。
[0037]當(dāng)測量容納在罐2中的物品3的填充物位時，雷達物位計系統(tǒng)1由天線6朝向物品3的表面7發(fā)射電磁發(fā)射信號ST，其中該信號被反射作為表面回波信號SR。然后基于表面回波信號SR的飛行時間(從雷達物位計系統(tǒng)1到表面7并返回)來確定在罐2的頂部處的參考位置與物品3的表面7之間的距離?？梢愿鶕?jù)該距離和罐2的已知尺寸導(dǎo)出填充物位。
[0038]應(yīng)當(dāng)指出，盡管在本文中討論容納單一物品3的罐2，但是可以以相似方式測量至在罐2中存在的任何物料界面的距離。
[0039]如圖1示意性示出地，將示例性物位計系統(tǒng)1配置成使用無線數(shù)據(jù)傳輸與外部設(shè)備例如遠程控制中心進行通信。針對不同的應(yīng)用，這可能是有利的，因為用于通信的布線通?？梢源碛糜诎惭b物位計系統(tǒng)的成本的重要部分。通常還可以要求配置用于無線通信的物位計系統(tǒng)1接收來自本地能量存儲裝置例如電池或類似物(未示出)的電力。為了降低物位計系統(tǒng)1的維護成本，電池壽命應(yīng)當(dāng)盡可能長，優(yōu)選地具有數(shù)年的量級或甚至長達10年。這意味著設(shè)計具有很低的平均能耗而不影響物位計系統(tǒng)1的性能例如監(jiān)視罐2中的變化的準確度和能力的物位計系統(tǒng)1是重要的。這不僅對無線物位計系統(tǒng)1是重要的，而且對關(guān)于其電力/電能的供應(yīng)施加了其它限制的物位計系統(tǒng)也是重要的。這樣的雷達物位計系統(tǒng)的示例是通過通信線路供電的雷達物位計系統(tǒng)，例如所謂的雙線制雷達物位計，其經(jīng)由雙線制4-20mA電流回路來通信以及接收電能。
[0040]圖2示意性地示出了用于處置平均能耗重要的情形的廣泛使用的方案。如圖2所示，填充物位確定事件10a至10c在時間上分開,并且在這些填充物位確定事件10a至10c之間，物位計系統(tǒng)1處于休眠模式，在該休眠模式下用于確定填充物位的物位計系統(tǒng)的部件可以關(guān)閉。該方案通常被稱為間歇性操作，將填充物位確定事件之間的時間tu定義為更新頻率。該更新頻率可以針對不同類型的實施而不同，針對關(guān)于能量提供不具有實際限制的雷達物位計系統(tǒng)例如由電網(wǎng)供應(yīng)能量/電力的系統(tǒng)，更新頻率可以高至每秒一次。針對具有嚴格限制的系統(tǒng)，例如放置在較遠地方并且不具有任何遠程電源僅由本地能量存儲裝置例如電池來供電的罐，更新頻率可以較低，例如每分鐘一次或每10分鐘一次，或者更新頻率可以甚至更低例如每小時一次或每天一次(24小時的周期)。應(yīng)當(dāng)指出，具有限制量的能量的雷達物位計系統(tǒng)的設(shè)計通常取決于即將到來的應(yīng)用所需的更新頻率。例如，較苛刻的安全要求可能要求較高的更新頻率或更新頻率可以由需要填充物位較快更新的系統(tǒng)的操作者設(shè)置得較高。應(yīng)當(dāng)指出，還可以由于用于通過其它源例如氫燃料電池或光伏太陽能電池供電的雷達物位計系統(tǒng)的少量的可用能量/電力而施加限制。
[0041]作為降低雷達物位計系統(tǒng)1的平均能耗的另一種方式，本發(fā)明的各個方面提供了雷達物位計系統(tǒng)的部件的高效啟動以節(jié)約電力直至實際測量發(fā)生。以下將參照圖3和圖4進一步詳細描述。
[0042]圖3是示意性地示出了包括在圖1中的物位計系統(tǒng)中的功能部件的框圖。示例性物位計系統(tǒng)1包括通常被理解成雷達物位計電路的發(fā)射器支路和接收器支路。
[0043]將頻率生成電路26配置成生成第一時鐘頻率和第二時鐘頻率，所述第一時鐘頻率和第二時鐘頻率用于生成發(fā)射脈沖序列和參考脈沖序列。在所示示例中，頻率生成電路包括用于生成發(fā)射脈沖序列的發(fā)射脈沖生成器10。發(fā)射脈沖序列的脈沖重復(fù)頻率在此等于第一時鐘頻率。頻率生成電路還包括用于生成參考脈沖序列的參考脈沖生成器14。參考脈沖序列的脈沖重復(fù)頻率在此等于第二時鐘頻率。發(fā)射脈沖生成器10和參