專(zhuān)利名稱(chēng)：具有用于選擇發(fā)射器或接收器模式的開(kāi)關(guān)的雷達(dá)液位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及打算用于使用近距離低功率雷達(dá)來(lái)測(cè)量容器中的內(nèi)容表面相對(duì)于測(cè)量位置的距離的雷達(dá)液位儀，所述測(cè)量位置位于所述表面之上，并且相對(duì)于所述容器的較低邊界被固定。
背景技術(shù)：
由于其簡(jiǎn)單和具有成本效益的微波元件，脈沖RLG(雷達(dá)液位計(jì)量，radar level gauging)正在成為用于工業(yè)液位計(jì)量的更加廣泛傳播的方法。脈沖RLG中的脈沖可以被載波頻率(通常是6或24GHz)調(diào)制，或者是未調(diào)制的DC脈沖。在后面的例子中，通常使用一些種類(lèi)的傳輸線(同軸電纜、雙線等等)，有時(shí)被稱(chēng)為探針，通常用于引導(dǎo)電磁信號(hào)穿過(guò)儲(chǔ)罐中的材料，其中它被儲(chǔ)罐內(nèi)容的不同部分之間的一個(gè)或多個(gè)界面(諸如空氣/液體)反射。在前面的例子中，還可以使用傳輸線或波導(dǎo)，但是通常使用天線來(lái)形成垂直雷達(dá)波束，其在可能的界面被反射。
脈沖雷達(dá)通常使用不同類(lèi)型的定向耦合。包括高速采樣能力的定向耦合器的例子在美國(guó)5,517,198中有所描述。定向耦合在發(fā)射線和接收線之間劃分可用功率，因此引入發(fā)射和接收的信號(hào)的極大衰減，降低了系統(tǒng)的靈敏度。這對(duì)于使用DC脈沖的系統(tǒng)尤其是問(wèn)題，因?yàn)槎ㄏ蝰詈掀鞯倪x擇受到還包括大的波長(zhǎng)的這種脈沖的極限帶寬的限制。
由于這個(gè)和其它原因，脈沖系統(tǒng)因此與頻率調(diào)制連續(xù)波(FMCW，frequency modulated continuous wave)雷達(dá)相比通常具有較低的靈敏度。靈敏度(檢測(cè)弱反射的能力)對(duì)于任何RLG是重要的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楦哽`敏度可以使得使用更小的天線或更長(zhǎng)的傳輸線，而保持所有其它參數(shù)不變。
一種提供無(wú)靈敏度損失的定向耦合的方法是使用諸如鐵淦氧循環(huán)器的循環(huán)器。盡管如此，這種解決方案十分昂貴，并且它們的性能通常依賴(lài)于溫度，使得它們不適合用在雷達(dá)液位儀中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是經(jīng)濟(jì)有效地改進(jìn)脈沖雷達(dá)液位計(jì)量系統(tǒng)的靈敏度。
可以通過(guò)根據(jù)本介紹的RLG系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)或其它目的，所述RLG系統(tǒng)包括用于接收電功率到所述雷達(dá)液位儀的電源接口；用于基于所述距離而外部呈現(xiàn)所述雷達(dá)液位儀信息的通信接口；用于生成和發(fā)射電磁發(fā)射器脈沖的發(fā)射器；可與用于將所述發(fā)射器脈沖引向所述表面并用于接收從所述表面反射回來(lái)的接收脈沖的部件連接的信號(hào)介質(zhì)接口；用于將所述信號(hào)介質(zhì)接口緊固在所述測(cè)量位置中的緊固結(jié)構(gòu)；用于接收所述接收脈沖的接收器；使所述發(fā)射器和所述接收器分別與所述信號(hào)介質(zhì)接口連接的開(kāi)關(guān)；以及用于控制所述開(kāi)關(guān)的操作以及用于確定所述距離的控制器電路，所述開(kāi)關(guān)適于當(dāng)發(fā)射所述發(fā)射器脈沖時(shí)，將所述信號(hào)介質(zhì)接口連接到所述發(fā)射器，并且當(dāng)接收所述反射的脈沖時(shí)，將所述信號(hào)介質(zhì)接口連接到所述接收器，所述開(kāi)關(guān)具有足夠短以便使能短距離檢測(cè)的切換時(shí)間。
根據(jù)該設(shè)計(jì)，先前被安排在發(fā)射器和信號(hào)介質(zhì)接口之間的定向耦合器被開(kāi)關(guān)替代。通過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)，信號(hào)介質(zhì)接口在脈沖發(fā)射期間僅連接到發(fā)射器，并且在接收反射的脈沖期間僅連接到接收器。這樣，與信號(hào)介質(zhì)接口總是與發(fā)射器和接收器兩者連接的現(xiàn)有解決方案相比，信號(hào)損耗可被極大降低。通常，可以體驗(yàn)10dB的改進(jìn)，其對(duì)于實(shí)際的硬件解決方案，對(duì)于天線系統(tǒng)可以對(duì)應(yīng)于2-3倍的更長(zhǎng)最大測(cè)量距離，或?qū)τ趥鬏斁€系統(tǒng)可以對(duì)應(yīng)于20米的更長(zhǎng)最大測(cè)量距離。
通過(guò)該設(shè)計(jì)，發(fā)射脈沖的全部功率將被引到儲(chǔ)罐，同時(shí)，反射的脈沖的全部功率將被引導(dǎo)到接收器。如所述，傳統(tǒng)的傳輸線系統(tǒng)使用一些種類(lèi)的功分器，在每個(gè)方向?qū)⒄穹档土?0％，與本發(fā)明相比，通常導(dǎo)致6+6dB的衰減。
開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間足夠短以使能短距離檢測(cè)。雷達(dá)液位儀通常測(cè)量從上至幾十米到下至幾分之一米，有時(shí)僅幾厘米范圍內(nèi)的距離。
從更多傳統(tǒng)的脈沖雷達(dá)，例如海上監(jiān)視雷達(dá)中已知使用開(kāi)關(guān)而不是例如定向耦合器來(lái)實(shí)施的概念不同的解決方案。這里，開(kāi)關(guān)被用于在相對(duì)較高功率信號(hào)(KW或MW)的發(fā)射和弱得多的雷達(dá)反射的接收之間進(jìn)行切換。為了不冒損壞接收器電路的風(fēng)險(xiǎn)，這些高功率信號(hào)使得需要在開(kāi)關(guān)和接收器電路之間包括甚至進(jìn)一步的衰減。此外，由于開(kāi)關(guān)必須被設(shè)計(jì)用來(lái)處理相對(duì)較高的功率水平，因而，它將相對(duì)較慢。這種開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間引起相當(dāng)大的死區(qū)(其中，所要測(cè)量的距離過(guò)短而不能被雷達(dá)記錄)，即，在開(kāi)關(guān)切換所需的時(shí)間期間由信號(hào)覆蓋的距離通常處于十米的等級(jí)。由于這種死區(qū)在雷達(dá)液位計(jì)量領(lǐng)域中是完全不能接受的，這種解決方案在該領(lǐng)域中被認(rèn)為是不切實(shí)際的。然而，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了具有可接受死區(qū)的系統(tǒng)。
為了獲得足夠短的死區(qū)，所述開(kāi)關(guān)應(yīng)當(dāng)具有非常短的處于ns等級(jí)的切換時(shí)間。優(yōu)選地，切換時(shí)間短于20ns。這種短切換時(shí)間僅可以通過(guò)不具有移動(dòng)部分的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括非常小規(guī)模的分立元件或集成電路形式的元件，并且開(kāi)關(guān)的有限尺寸使其不能處理大于幾W的功率。然而，在典型的RLG系統(tǒng)中，發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1W，優(yōu)選地，小于20mW，并且通常限制在幾mW，或甚至μW。因此，開(kāi)關(guān)的有限功率容量不是問(wèn)題。
為了給接收器提供更高的信號(hào)輸入強(qiáng)度以增強(qiáng)測(cè)量能力，在發(fā)明的RLG中，有利地提供了開(kāi)關(guān)和接收器之間的小信號(hào)衰減。該RLG應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地不包括比開(kāi)關(guān)自身引入的更明顯的發(fā)射器和接收器之間的衰減/隔離。
控制器電路可適于檢測(cè)脈沖何時(shí)從發(fā)射器發(fā)射，并且響應(yīng)于所述檢測(cè)，操作開(kāi)關(guān)以便將信號(hào)介質(zhì)接口連接到接收器。
優(yōu)選地，控制器電路還被安排用于操作開(kāi)關(guān)，以便在預(yù)定時(shí)間周期之后再次將接口連接到發(fā)射器。通常，該周期應(yīng)當(dāng)短于發(fā)射來(lái)自信號(hào)發(fā)生器的連續(xù)脈沖之間的時(shí)間。
控制器電路優(yōu)選地適于控制所述開(kāi)關(guān)的操作，以便允許確定小于半米的所述距離的值。
為了確保在開(kāi)關(guān)被切換到接收器之前沒(méi)有反射脈沖到達(dá)開(kāi)關(guān)，雷達(dá)液位儀可以進(jìn)一步在所述開(kāi)關(guān)和信號(hào)介質(zhì)接口之間包括延遲饋線。這種延遲饋線可以例如通過(guò)某個(gè)長(zhǎng)度的同軸電纜或印刷電路板上的導(dǎo)電圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述微波開(kāi)關(guān)和所述信號(hào)介質(zhì)接口之間的信號(hào)時(shí)延優(yōu)選地允許確定小于1米或小于半米的所述距離的值。所述信號(hào)時(shí)延可以等于或大于所述開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間的一半。
如果可以獲得滿意的切換時(shí)間，則通過(guò)將信號(hào)介質(zhì)接口和DC電壓連接等于所期望脈沖寬度的時(shí)間周期并且隨后斷開(kāi)，所述開(kāi)關(guān)可以適于實(shí)現(xiàn)脈沖生成。開(kāi)關(guān)的這種操作將消除需要單獨(dú)的信號(hào)生成器，因此簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。
如果開(kāi)關(guān)具有適當(dāng)?shù)那袚Q時(shí)間，則它還可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)反射信號(hào)的采樣，或至少預(yù)采樣。


參考示出了當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的附圖，將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其它方面。
圖1示意性地示出了雷達(dá)液位計(jì)量系統(tǒng)。
圖2示出了另一個(gè)雷達(dá)液位計(jì)量系統(tǒng)的斷面圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的收發(fā)器的方框圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的收發(fā)器的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了雷達(dá)液位計(jì)量(RLG)系統(tǒng)1，在其中可以有利地使用根據(jù)本發(fā)明的方法。系統(tǒng)1被安排用于執(zhí)行儲(chǔ)罐中的過(guò)程變量的測(cè)量，所述過(guò)程變量諸如儲(chǔ)罐5中的兩種(或更多)材料3和4之間的界面2的液位。通常，第一種材料3是存儲(chǔ)在儲(chǔ)罐中的內(nèi)容，例如諸如汽油的液體，而第二種材料4是空氣或一些其它大氣。在那種情況下，RLG將使能檢測(cè)儲(chǔ)罐中的內(nèi)容的表面的液位。注意不同的儲(chǔ)罐內(nèi)容具有不同的阻抗，并且電磁波將不傳播通過(guò)儲(chǔ)罐中的任何材料。因此，通常僅測(cè)量第一液體表面的液位，或如果第一液體足夠透明，則測(cè)量第二液體表面的液位。
系統(tǒng)1包括收發(fā)器10，其由處理器11控制，用于將電磁信號(hào)發(fā)射給儲(chǔ)罐5中的信號(hào)介質(zhì)接口12。所述信號(hào)可以是具有2ns或更短長(zhǎng)度的DC脈沖，頻率處于MHz等級(jí)，平均功率水平在mW或μW范圍內(nèi)。可替換地，可以將所述脈沖調(diào)制到GHz頻率的載波上。
在圖1所示的例子中，其中，所述信號(hào)是DC脈沖，并且在某些情況下，當(dāng)使用調(diào)制脈沖時(shí)，信號(hào)介質(zhì)接口12與延伸到儲(chǔ)罐內(nèi)容中的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)6連接。導(dǎo)波結(jié)構(gòu)可以是空心波導(dǎo)或某種探針，諸如同軸線探針、雙線探針或單線探針(還被稱(chēng)為表面波導(dǎo))。沿結(jié)構(gòu)6傳輸?shù)碾姶挪▽⒈粌?chǔ)罐中的材料之間的任何界面2反射，并且反射將被傳輸回信號(hào)介質(zhì)接口12。
可替換地，如圖2所示，并且通常是當(dāng)脈沖被調(diào)制到高頻載波上的情況下，信號(hào)介質(zhì)接口12與雷達(dá)天線7連接，雷達(dá)天線7被安排用于發(fā)射傳輸?shù)牟ㄒ宰杂蓚鞑サ絻?chǔ)罐中，并且用于接收被儲(chǔ)罐中的材料之間的任何界面2反射的波。
如圖2所示，儲(chǔ)罐可以具有將信號(hào)介質(zhì)接口12緊固在相對(duì)固定在儲(chǔ)罐5底部的測(cè)量位置的緊固結(jié)構(gòu)8。所述緊固結(jié)構(gòu)優(yōu)選地與儲(chǔ)罐5的上邊界中的饋通結(jié)構(gòu)9耦合。如圖2所示，該饋通結(jié)構(gòu)9可以是提供有氣密封口14的波導(dǎo)，能夠經(jīng)得住溫度、壓力和包含在儲(chǔ)罐中的任何化學(xué)制品。
由信號(hào)介質(zhì)接口接收的反射脈沖被饋送回收發(fā)器10，在那里在處理器11所控制的處理中被采樣和數(shù)字化?；诜瓷湫盘?hào)的數(shù)字化的、采樣的時(shí)域反射計(jì)(TDR)信號(hào)15被傳送回處理器11。信號(hào)15可以在時(shí)間上被擴(kuò)展，允許使用傳統(tǒng)硬件進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)和處理。
處理器11具有用于分析TDR信號(hào)以便確定儲(chǔ)罐中通常是表面2的液位的過(guò)程變量的軟件。處理器11還與存儲(chǔ)器16連接，存儲(chǔ)器16通常包括用于存儲(chǔ)預(yù)編程參數(shù)的ROM(例如EEPROM)和用于存儲(chǔ)可由微處理器11執(zhí)行的附加軟件代碼的RAM。處理器還可以與用戶(hù)接口17連接。
圖3更加詳細(xì)地示出了圖1中的收發(fā)器10。信號(hào)被在此是脈沖發(fā)生器21形式的發(fā)射器發(fā)射，并且被接收器23的采樣和保持電路22接收。接收器23還包括放大器24和A/D轉(zhuǎn)換器25。微波開(kāi)關(guān)26被提供用于將儲(chǔ)罐中的信號(hào)介質(zhì)接口12連接到發(fā)射器21(狀態(tài)A)或接收器23(狀態(tài)B)。
在所示的例子中，所述開(kāi)關(guān)是微波單片IC(MMIC，microwavemonolithic IC)，這里是單刀雙擲(SPDT)開(kāi)關(guān)，具有大約10ns的切換時(shí)間。這種開(kāi)關(guān)的例子是來(lái)自Hittite微波公司的HMC197?？梢允褂闷渌?lèi)型的開(kāi)關(guān)，都被制成IC并且包括分立元件。
開(kāi)關(guān)26由控制器電路控制，如圖3所示，所述控制器電路可被實(shí)施為獨(dú)立的控制器27，或直接實(shí)施在處理器11中。脈沖發(fā)生器21、采樣和保持電路22以及控制器27都提供有來(lái)自處理器11的振蕩信號(hào)28、30。A/D轉(zhuǎn)換器的輸出15被饋送回處理器11。
下面將描述收發(fā)器10的操作。
發(fā)射器21生成持續(xù)時(shí)間處于ns等級(jí)(這里是1ns)、頻率處于MHz等級(jí)(這里是2MHz)的脈沖。為此，發(fā)射器提供有高頻(例如2MHz)時(shí)鐘信號(hào)28。每個(gè)脈沖經(jīng)由處于狀態(tài)A的開(kāi)關(guān)26發(fā)射到信號(hào)介質(zhì)接口12。如所述，時(shí)鐘信號(hào)28還被提供給控制器27，其被觸發(fā)在脈沖發(fā)生器生成脈沖的同時(shí)向開(kāi)關(guān)26提供切換信號(hào)29。在對(duì)應(yīng)于通常比脈沖自身長(zhǎng)得多的開(kāi)關(guān)26的切換時(shí)間的時(shí)間周期之后，開(kāi)關(guān)26因此被切換到狀態(tài)B，連接信號(hào)介質(zhì)接口12和接收器23。
在脈沖被生成之后但是開(kāi)關(guān)26被切換到狀態(tài)B之前的時(shí)間內(nèi)，接收器將不能接收任何信號(hào)(導(dǎo)致盲區(qū)或死區(qū))。為了系統(tǒng)的可靠操作，期望在該盲區(qū)期間沒(méi)有反射信號(hào)到達(dá)開(kāi)關(guān)26，并且切換時(shí)間優(yōu)選地盡可能短。通過(guò)在本發(fā)明的時(shí)間可用的元件，10ns的切換時(shí)間被認(rèn)為足夠短并且具有合理的成本效率。
發(fā)射器脈沖被引導(dǎo)到儲(chǔ)罐中的信號(hào)介質(zhì)接口12，并且隨后由導(dǎo)波結(jié)構(gòu)(如圖1所示)或由天線(如圖2所示)引向表面2。電磁波在表面2被反射，并且接收脈沖返回到信號(hào)介質(zhì)接口，并且經(jīng)由開(kāi)關(guān)26連接到接收器23。采樣和保持電路22使用從處理器11接收的振蕩信號(hào)30(例如處于2MHz等級(jí))對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。信號(hào)隨后被放大器24放大并且被A/D轉(zhuǎn)換器25數(shù)字化。結(jié)果，時(shí)域反射計(jì)(TDR)信號(hào)15被提供給處理器11，在那里，通過(guò)合適的方法來(lái)分析所述TDR信號(hào)，以便確定諸如儲(chǔ)罐中的表面2的液位的過(guò)程變量。
在開(kāi)關(guān)26的切換時(shí)間被認(rèn)為相對(duì)于期望的接收脈沖的到達(dá)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況下，可以在開(kāi)關(guān)26和儲(chǔ)罐中的信號(hào)介質(zhì)接口12之間提供延遲饋線13。該延遲饋線可以適合于延遲來(lái)自?xún)?chǔ)罐的接收脈沖，因此允許較慢的開(kāi)關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)例如同軸電纜或印刷電路板上的圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)所述延遲饋線13。通常，由這種延遲饋線提供的額外延遲處于開(kāi)關(guān)26的切換時(shí)間的等級(jí)，并且作為例子，2-3米長(zhǎng)的同軸電纜段將允許大約20ns的切換時(shí)間。
控制器27適合于在不超過(guò)連續(xù)脈沖之間的時(shí)間的預(yù)定時(shí)間周期之后，將開(kāi)關(guān)26返回到狀態(tài)A(再次連接信號(hào)介質(zhì)接口12和發(fā)射器21)。這里，脈沖頻率是2MHz(500ns脈沖之間的時(shí)間)，控制器因此被設(shè)置成在小于500ns之后將開(kāi)關(guān)切換回狀態(tài)A。根據(jù)應(yīng)用，盡可能長(zhǎng)地將開(kāi)關(guān)保持在狀態(tài)B可能是有利的，在這種情況下，所述周期接近脈沖之間的時(shí)間(這里是500ns)。然而，可替換地，所述周期被設(shè)置短得多，并且可能例如僅為大約脈沖之間的時(shí)間的一半?？刂破?7可以使用內(nèi)部定時(shí)器或可以使用時(shí)鐘信號(hào)28來(lái)確定何時(shí)切換回狀態(tài)A。
圖4示出了可替換的實(shí)施例，其中，給予與圖3中的元件相同的元件相同的標(biāo)號(hào)。脈沖發(fā)生器在此被省略，以及時(shí)鐘信號(hào)28僅與控制器27’連接，其控制開(kāi)關(guān)26’作為發(fā)射器。開(kāi)關(guān)的A端與DC電壓連接。
在操作期間，開(kāi)關(guān)26’多數(shù)時(shí)間保持在狀態(tài)B。在時(shí)鐘脈沖在線28上到達(dá)時(shí)，開(kāi)關(guān)被切換到狀態(tài)A，將DC電壓連接到信號(hào)介質(zhì)接口12?？刂破麟S后適于立即將開(kāi)關(guān)切換回狀態(tài)B，導(dǎo)致DC脈沖發(fā)射到信號(hào)介質(zhì)接口12，該脈沖具有等于開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間的脈沖寬度。
為了使該實(shí)施例成為現(xiàn)實(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)當(dāng)快于上述10ns，并且為了提供具有期望脈沖寬度的脈沖，應(yīng)當(dāng)通常處于1ns等級(jí)。
作為發(fā)明的概念的附加方面，開(kāi)關(guān)26可以被用來(lái)執(zhí)行反射信號(hào)的采樣。根據(jù)開(kāi)關(guān)26的切換時(shí)間，這種采樣可以與采樣和保持電路22的采樣組合，或通過(guò)足夠快的開(kāi)關(guān)26，完全從設(shè)計(jì)中消除電路22。開(kāi)關(guān)26的這種采樣功能也可以被控制器27控制，其應(yīng)當(dāng)適于間歇地連接接收器23和信號(hào)介質(zhì)接口12，使得每個(gè)連接瞬間對(duì)應(yīng)于一個(gè)采樣。
應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，上面描述的實(shí)施例的多個(gè)變化有可能在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如，上面描述的雷達(dá)液位計(jì)量系統(tǒng)的所有元件不是強(qiáng)制的，但是可以被去除或替換。同樣，如果以及當(dāng)認(rèn)為有利時(shí)，可以包括另外的元件?？梢允褂贸鲜鐾獾钠渌?lèi)型的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，只要它們具有滿意的切換特性。
權(quán)利要求
1.一種雷達(dá)液位儀，打算用于使用近距離低功率雷達(dá)來(lái)測(cè)量容器中的內(nèi)容的表面相對(duì)于測(cè)量位置的距離，所述測(cè)量位置位于表面之上，并且相對(duì)于所述容器的較低邊界被幾何限定，所述雷達(dá)液位儀包括電源接口，用于接收電功率到所述雷達(dá)液位儀；通信接口，用于基于所述距離，外部地呈現(xiàn)所述雷達(dá)液位儀信息；發(fā)射器，用于生成并發(fā)射電磁發(fā)射器脈沖；信號(hào)介質(zhì)接口，可與用于將所述發(fā)射器脈沖引向所述表面并接收從所述表面反射回來(lái)的接收脈沖的部件連接；緊固結(jié)構(gòu)，用于將所述信號(hào)介質(zhì)接口緊固在所述測(cè)量位置；接收器，用于接收所述接收脈沖；開(kāi)關(guān)，使能所述發(fā)射器和所述接收器分別與所述信號(hào)介質(zhì)接口連接；以及控制器電路，用于控制所述開(kāi)關(guān)的操作和用于確定所述距離，所述開(kāi)關(guān)適合于當(dāng)發(fā)射所述發(fā)射器脈沖時(shí)連接所述信號(hào)介質(zhì)接口和所述發(fā)射器，并且當(dāng)接收所述反射的脈沖時(shí)連接所述信號(hào)介質(zhì)接口和所述接收器，所述開(kāi)關(guān)具有足夠短以便使能短距離檢測(cè)的切換時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述開(kāi)關(guān)具有短于100ns的切換時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述開(kāi)關(guān)具有短于20ns的切換時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述開(kāi)關(guān)被實(shí)現(xiàn)為集成電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述微波開(kāi)關(guān)是固態(tài)開(kāi)關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述發(fā)射的電磁脈沖的功率小于1W。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述發(fā)射的電磁脈沖的功率小于100mW。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述控制器電路適合于檢測(cè)脈沖何時(shí)從所述發(fā)射器發(fā)射，并且響應(yīng)于所述檢測(cè)，操作所述開(kāi)關(guān)以便連接所述信號(hào)介質(zhì)接口和所述接收器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述控制器電路還被安排用來(lái)在預(yù)定時(shí)間周期之后，連接所述信號(hào)介質(zhì)接口和發(fā)射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述控制器電路適合于控制所述開(kāi)關(guān)的操作，以便允許確定小于二分之一米的所述距離的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述控制器電路為所述開(kāi)關(guān)的切換提供同時(shí)的通斷控制信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述雷達(dá)液位儀在所述開(kāi)關(guān)和所述信號(hào)介質(zhì)接口之間進(jìn)一步包括延遲饋線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述延遲饋線在所述開(kāi)關(guān)和所述信號(hào)介質(zhì)接口之間提供等于或大于所述開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間的一半的信號(hào)時(shí)延。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述延遲饋線在所述微波開(kāi)關(guān)和所述信號(hào)介質(zhì)接口之間提供信號(hào)時(shí)延，以便允許確定小于1米的所述距離的值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述延遲饋線在所述開(kāi)關(guān)和所述信號(hào)介質(zhì)接口之間提供信號(hào)時(shí)延，以便允許確定小于二分之一米的所述距離的值。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述延遲饋線被提供為印刷電路板的導(dǎo)電圖案。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，還包括用于提供所述通信接口和所述電源接口的二線連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述緊固結(jié)構(gòu)適合與位于所述容器的上邊界的饋通結(jié)構(gòu)耦合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述緊固結(jié)構(gòu)適合于允許所述信號(hào)介質(zhì)接口的空間定向，使得所述發(fā)射脈沖的方向基本上垂直。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述控制器電路適合于控制所述微波開(kāi)關(guān)的操作，以便允許確定小于1米的所述距離的值。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述脈沖是調(diào)制脈沖。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述信號(hào)介質(zhì)接口可連接到天線，所述天線被安排在所述容器中發(fā)射和接收電磁波。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述信號(hào)介質(zhì)接口可連接到延伸到容器內(nèi)容中的探針。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述開(kāi)關(guān)適合于通過(guò)連接所述信號(hào)介質(zhì)接口和DC電壓等于期望的脈沖寬度的時(shí)間周期來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖生成。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述開(kāi)關(guān)被安排用來(lái)提供所述反射信號(hào)的采樣。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述開(kāi)關(guān)和接收器之間的信號(hào)衰減通常小于10dB。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述開(kāi)關(guān)和接收器之間的信號(hào)衰減通常小于3dB。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述開(kāi)關(guān)和接收器之間的信號(hào)衰減通常小于1dB。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，在所述開(kāi)關(guān)的發(fā)射器連接和接收器連接之間的衰減之后，所述發(fā)射器的最大輸出信號(hào)強(qiáng)度小于或等于所述接收器的輸入信號(hào)強(qiáng)度擊穿極限。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)液位儀，其中，所述發(fā)射器的最大輸出信號(hào)強(qiáng)度小于或等于所述接收器的輸入信號(hào)強(qiáng)度擊穿極限。
全文摘要
一種雷達(dá)液位儀(RLG)，打算用于使用近距離低功率雷達(dá)來(lái)測(cè)量容器中的內(nèi)容的表面相對(duì)于測(cè)量位置的距離，測(cè)量位置位于表面之上，并且相對(duì)于所述容器的較低邊界被固定。所述RLG包括用于發(fā)射電磁發(fā)射器脈沖的發(fā)射器、可以與用于將所述發(fā)射器脈沖引向所述表面并接收從所述表面反射回來(lái)的接收脈沖的部件連接的信號(hào)介質(zhì)接口。開(kāi)關(guān)當(dāng)發(fā)射所述發(fā)射器脈沖時(shí)連接所述信號(hào)介質(zhì)接口和所述發(fā)射器，并且當(dāng)接收所述反射的脈沖時(shí)連接所述信號(hào)介質(zhì)接口和所述接收器，所述開(kāi)關(guān)具有足夠短以便使能短距離檢測(cè)的切換時(shí)間。根據(jù)該設(shè)計(jì)，與現(xiàn)有解決方案相比，可以極大地降低信號(hào)損耗。
文檔編號(hào)G01S13/10GK101014875SQ200580030404
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者米凱爾·埃里克森 申請(qǐng)人:羅斯蒙特雷達(dá)液位股份公司