專利名稱：物位計系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種使用具有可控信號延遲的電磁信號的脈沖物位計系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雷達物位計(RLG)系統(tǒng)廣泛地用于確定容納在罐中的產(chǎn)品的裝料高度。雷達物位計量通常借助于非接觸測量來執(zhí)行，由此電磁信號射向容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品，或者借助于通 常被稱為導(dǎo)波雷達(GWR)的接觸測量來執(zhí)行，其中電磁信號通過作為波導(dǎo)的探針被導(dǎo)向并且進入產(chǎn)品。探針通常設(shè)置為垂直地從罐的頂部向底部延伸。探針還可以設(shè)置在稱作室的測量管中，該測量管連接到罐的外壁并且與罐的內(nèi)部流體連接。傳送的電磁信號在產(chǎn)品的表面反射，并且通過包括在雷達物位計系統(tǒng)中的接收器或者收發(fā)器接收反射信號?；趥魉托盘柡头瓷湫盘柨梢源_定到產(chǎn)品表面的距離。更特別的是，到產(chǎn)品表面的距離通?；陔姶判盘柕膫魉秃碗姶判盘柕姆瓷浣邮罩g的時間來確定，其中反射發(fā)生在罐內(nèi)的空氣和容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品之間的交界面上。為了確定產(chǎn)品的實際裝料高度，基于上述時間(所謂的飛行時間)和電磁信號的傳播速度來確定從基準位置到表面的距離。現(xiàn)今市場上大部分的雷達物位計系統(tǒng)是所謂的脈沖雷達物位計系統(tǒng)，或者基于傳送的調(diào)頻信號和其在表面處的反射之間的相位差來確定到表面的距離的系統(tǒng)，其中該脈沖雷達物位計系統(tǒng)基于脈沖的傳送和其在產(chǎn)品表面處的反射的接收之間的時間差來確定到容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面的距離。后一類型的系統(tǒng)通常被稱為是FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)類型。對于脈沖雷達物位計系統(tǒng)，時間展開技術(shù)通常用于解決飛行時間問題。這種脈沖雷達物位計系統(tǒng)通常具有第一振蕩器和第二振蕩器，其中第一振蕩器用于產(chǎn)生由向容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面?zhèn)魉偷?、具有傳送脈沖重復(fù)頻率ft的脈沖形成的傳送信號，第二振蕩器用于產(chǎn)生由具有與傳送脈沖重復(fù)頻率相差給定的頻率差A(yù)f 的基準脈沖重復(fù)頻率f；的基準脈沖形成的基準信號。該頻率差A(yù) f通常在幾Hz或者幾十Hz的范圍內(nèi)。在測量掃描初始，傳送信號和基準信號被同步為具有相同的相位。由于頻率差A(yù) f，傳送信號和基準信號之間的相位差在測量掃描期間將逐漸地增加。在測量掃描期間，由容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品表面處的傳送信號的反射而形成的反射信號與基準信號是相關(guān)的，使得輸出信號僅在反射脈沖和基準脈沖發(fā)生在相同時刻時產(chǎn)生。從測量掃描開始到由于反射信號和基準信號的相關(guān)性而導(dǎo)致的輸出信號發(fā)生的時間是傳送信號和反射信號之間的相位差的計量，這進而是反射脈沖的飛行時間的時間擴展計量，由此可以確定到容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面的距離。由于傳送信號和基準信號之間的頻率差A(yù)f的準確性對于脈沖雷達物位計系統(tǒng)的性能是重要的，因此第二振蕩器可以由調(diào)節(jié)器控制，該調(diào)節(jié)器監(jiān)控頻率差A(yù)f 并且調(diào)節(jié)第二振蕩器來保持預(yù)定的頻率差A(yù)f0為了提供穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器可能通常需要大約數(shù)以百計的頻率差A(yù)f的樣本，這對應(yīng)于由于頻率差A(yù)f 的低值而可以長達20-30秒的持續(xù)時間，其中該持續(xù)時間需要實現(xiàn)足夠的時間展開。相應(yīng)地，上述類型的當前可用的脈沖雷達物位計系統(tǒng)通常需要在實際的裝料高度測量可以開始之前供應(yīng)相當長一段時間的電力。
實用新型內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)上述的和其他的缺點，本實用新型總體的目的是提供一種改進的脈沖物位計系統(tǒng)和方法，并且尤其是實現(xiàn)更節(jié)能的裝料高度確定的脈沖物位計系統(tǒng)和方法。根據(jù)本實用新型的第一方面，這些和其他的目的通過用于使用電磁信號確定容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的裝料高度的物位計系統(tǒng)實現(xiàn)，物位計系統(tǒng)包括傳送信號發(fā)生電路，用于產(chǎn)生傳送脈沖序列形式的傳送信號；傳播設(shè)備，連接到傳送信號發(fā)生電路，并且設(shè)置為在罐內(nèi)向產(chǎn)品的表面?zhèn)鞑魉托盘?，以及返回由于在容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面處的傳送信號的反射而產(chǎn)生的反射信號；基準信號提供電路，被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號，傳送信號發(fā)生電路和基準信號提供電路中的至少一個包括用于提供傳送信號和基準信號之間的時變相位差的延遲電路；測量電路，連接到傳播設(shè)備和基準信號提供電路，測量電路被配置為基于基準信號和反射信號提供測量信號；以及連接到測量電路的處理電路，用于基于測量信號確定裝料高度，其中延遲電路包括多個延遲單元；和可控開關(guān)電路，被設(shè)置并配置為允許包括串聯(lián)連接的多個延遲單元的子集的延遲通路的形成，由此允許控制延遲電路的信號傳播延遲。罐可以是任何能夠容納產(chǎn)品的容器或者器皿，并且可以是金屬的，或者部分的或完全非金屬的、開口的、半開口的或者封閉的。此外，容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的裝料高度可以直接地通過使用罐內(nèi)的向產(chǎn)品傳播傳送信號的信號傳播設(shè)備來確定，或者間接地通過使用布置在所謂的室之內(nèi)的傳播設(shè)備來確定，該室位于罐外部但是與罐的內(nèi)部以流體連接，使得室內(nèi)的高度對應(yīng)于罐內(nèi)的高度。傳送信號是電磁信號?！皞鞑ピO(shè)備”可以是任何能夠傳播電磁信號的設(shè)備，包括傳送線路探針、波導(dǎo)和多種類型的天線，例如喇DA天線、陣天線等。需要注意的是，包括在處理電路內(nèi)的任何一種或者多種裝置可以被設(shè)置作為分離的物理部件、在單個部件內(nèi)的分離的硬件塊、或者通過一個或多個微處理器執(zhí)行的軟件中的一種。本實用新型基于如下實現(xiàn)傳送脈沖和基準脈沖之間的可控定時差異可以通過串聯(lián)地設(shè)置延遲單元和控制延遲單元的數(shù)量來實現(xiàn)，其中應(yīng)該通過這些延遲單元傳遞脈沖以提供傳送脈沖和基準脈沖中的一個(或者二者)。用于形成通過選定數(shù)量的延遲單元的延遲通路的延遲單元和可控開關(guān)電路可以包括在傳送信號發(fā)生電路或基準信號提供電路中的一個中或者二者中。例如，傳送信號發(fā)生電路可以包括振蕩器電路，例如壓控振蕩器，以及基準信號提供電路可以包括用于提供傳送信號的延遲型式的基準信號的延遲電路。通過包括多個延遲單元的延遲電路以及被設(shè)置并且配置為允許通過串聯(lián)連接的選定數(shù)量的延遲單元的延遲通路的形成的可控開關(guān)電路的使用，其中每個延遲單元為穿過該延遲單元的電磁信號提供已知的傳播延遲(該傳播延遲可以對于所有延遲單元是相同的，或者在延遲單元間不同)，可以在任何時候?qū)⒀舆t控制到希望的值。這允許物位計系統(tǒng)的多種節(jié)能操作模式。例如，在通過跳過延遲單元快速改變延遲的情況下，可以使用“快速搜索”模式。因此，可以快速找到在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面，并且隨后的測量可以在與表面有一定距離附近的有限范圍內(nèi)執(zhí)行。為了跨越這個有限范圍來測量，開關(guān)電路被控制為連續(xù)地通過與到表面一定距離附近的范圍對應(yīng)的延遲單元形成延遲通路。像這樣跨越有限范圍測量，相比較于跨越物位計系統(tǒng)的整個范圍進行“完整”測量節(jié)約了時間和能量。相比較于跨越物位計系統(tǒng)的整個范圍的測量，如此節(jié)約的能量可以例如替代地用于對選定的范圍或“窗口”多次進行過采樣，由此可以改進靈敏度。傳送信號發(fā)生電路和 基準信號提供電路可以有利地基于來自共同脈沖發(fā)生電路的輸入而分別提供傳送信號和基準信號。根據(jù)本實用新型的各個實施例，延遲電路還可以包括至少一個延遲調(diào)諧單元，為穿過至少一個延遲調(diào)諧單元的脈沖呈現(xiàn)傳播延遲，該傳播延遲取決于提供給至少一個延遲調(diào)諧單元的電源電壓而變化；以及連接到至少一個延遲調(diào)諧單元的電壓控制電路，用于為至少一個延遲調(diào)諧單元提供可控的電源電壓，從而允許控制至少一個延遲調(diào)諧單元的傳播延遲。因此，可以更準確地控制延遲電路所提供的總傳播延遲，這在裝料高度的確定中提供了改進的準確性。至少一個延遲調(diào)諧單元可以與由上述選定數(shù)量的延遲單元形成的延遲通路串聯(lián)連接。以這種方式，延遲電路的總傳播延遲通過延遲通路和至少一個延遲調(diào)諧單元的總延遲的和來提供。替選地，形成延遲通路的延遲單元可以包括在基準信號提供電路中，以及至少一個延遲調(diào)諧單元可以包括在傳送信號發(fā)生電路中，或者反之亦然。此外，延遲電路可以包括多個串聯(lián)連接的延遲調(diào)諧單元，每個延遲調(diào)諧單元為穿過該延遲調(diào)諧單元的脈沖呈現(xiàn)傳播延遲，該傳播延遲取決于提供給延遲調(diào)諧單元的電源電壓而變化。這提供了在增加的范圍內(nèi)和/或具有提高的精確性的總傳播延遲的調(diào)諧，這進而提供了改進的測量準確性。此外，電壓控制電路可以連接到延遲調(diào)諧單元的每一個，以允許同時控制提供給延遲調(diào)諧單元中的每一個的電源電壓。在本實用新型的各個實施例中，至少一個延遲單元可以為穿過至少一個延遲單元的脈沖呈現(xiàn)傳播延遲，該傳播延遲取決于提供給至少一個延遲單元的電源電壓而變化，并且延遲電路還可以包括連接到至少一個延遲單元的電壓控制電路，用于為至少一個延遲單元提供可控電源電壓。在這些實施例中，由于一個或多個延遲單元呈現(xiàn)取決于電源電壓的傳播延遲，因此延遲電路的總傳播延遲的變化可以通過改變形成延遲通路的延遲單元數(shù)量以及對于延遲單元的每一數(shù)量改變提供給延遲單元的電源電壓來實現(xiàn)，該延遲單元呈現(xiàn)取決于電源電壓的傳播延遲。在各個實施例中，這可以與上述延遲調(diào)諧單元相結(jié)合。為了提供延遲電路的表征和/或調(diào)整，物位計系統(tǒng)還可以包括相位檢測器，其設(shè)置為提供表示通過多個延遲單元的傳播延遲的信號。這個信號可以用于實現(xiàn)延遲電路的總傳播延遲的穩(wěn)定和準確的控制。例如，在一個或多個延遲單元呈現(xiàn)出取決于電源電壓的傳播延遲的實施例中，用于控制提供給這些延遲單元的電源電壓的電壓控制電路可以連接到相位檢測器，并且被配置為取決于相位檢測器提供的信號提供可控電源電壓。對于形成延遲通路，開關(guān)電路可以包括設(shè)置在相鄰的延遲單元之間的可控開關(guān)元件。替選地，全部延遲單元可以串聯(lián)連接，并且開關(guān)電路可以包括可控開關(guān)元件，用于將延遲單元中選定的一個連接到延遲電路的輸出。在本實用新型的各個實施例中，至少一個延遲單元可以是包括至少一個晶體管的邏輯電路。在包括一個或多個延遲調(diào)諧單元的實施例中，這些延遲調(diào)諧單元也可以是每個均包括至少一個晶體管的邏輯電路。這種邏輯電路的一個示例是反相器,但需要注意的是,延遲單元/延遲調(diào)諧單元可以被實施為大量不同邏輯電路中的任何一個，例如與門、與非門、或門、或非門等等。傳播設(shè)備可以是設(shè)置成向容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品延伸并且進入其中的傳送線探針，用 于向產(chǎn)品表面引導(dǎo)傳送信號，并且沿著傳送線探針引導(dǎo)回反射信號。根據(jù)另一實施例，傳播設(shè)備可以包括天線設(shè)備，該天線設(shè)備用于向容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面發(fā)射傳送信號并且捕獲由于在容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面處的傳送信號的反射而產(chǎn)生的反射信號。此外，物位計系統(tǒng)可以有利地被配置為由本地電源來供電,該本地電源例如可以包括電池、風(fēng)輪機、和/或太陽能電池等。此外，物位計系統(tǒng)還可以包括用于與外部設(shè)備無線通信的無線電收發(fā)器。根據(jù)本實用新型的第二方面，上述的和其他目的通過使用電磁信號確定容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的裝料高度的方法來實現(xiàn)，所述方法包括如下步驟產(chǎn)生脈沖序列形式的傳送信號；向容納在罐內(nèi)的所述產(chǎn)品的表面?zhèn)鞑ニ鰝魉托盘?；接收由于在所述產(chǎn)品的所述表面處的所述傳送信號的反射而產(chǎn)生的反射信號；提供脈沖序列形式的基準信號；基于所述基準信號和所述反射信號形成測量信號；以及基于所述測量信號確定所述裝料高度，其中產(chǎn)生所述傳送信號和提供所述基準信號的所述步驟中的至少一個包括如下步驟當通過包括串聯(lián)連接的多個延遲單元的延遲通路傳遞所述脈沖時，改變串聯(lián)連接的延遲單元的數(shù)量，以改變在所述傳送信號和所述基準信號之間的相位差。此外，本實用新型的第二方面的實施例和通過本實用新型的第二方面所取得的效果大部分類似于以上針對本實用新型的第一方面描述的實施例和效果。

現(xiàn)在，將參照示出本實用新型的示例實施例的附圖更詳細地描述本實用新型的這些和其他方面，其中圖I示意地示出安裝在示例性的罐內(nèi)的根據(jù)本實用新型的實施例的物位計系統(tǒng)；圖2是包括在圖I中的物位計系統(tǒng)內(nèi)的測量電子單元的示意圖示；圖3是示意地示出圖I中的物位計系統(tǒng)的方塊圖；圖4a示意地示出包括在圖3的物位計系統(tǒng)內(nèi)的延遲電路的第一示例性實施例；圖4b示意地示出包括在圖3的延遲電路內(nèi)的延遲調(diào)諧電路的示例性實施例；圖4c是示出使用圖4b中的延遲調(diào)諧電路可實現(xiàn)的傳播延遲的圖；圖4d示意地示出對于包括在圖4中的延遲調(diào)諧電路內(nèi)的示例性延遲調(diào)諧單元,傳播延遲與電源電壓的相關(guān)性；圖5示意地示出包括在圖3的物位計系統(tǒng)內(nèi)的延遲電路的第二示例性實施例；圖6示意地示出包括在圖3的物位計系統(tǒng)內(nèi)的延遲電路的第三示例性實施例；以及圖7是示意地示出根據(jù)本實用新型的方法的實施例的流程圖。
具體實施方式
在本詳細描述中，主要參考非接觸式的脈沖雷達物位計系統(tǒng)來討論根據(jù)本實用新型的物位計系統(tǒng)的各個實施例，其中使用例如錐形天線、喇叭天線、陣天線或者平板天線的 發(fā)射天線形式的傳播設(shè)備向容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品傳播電磁信號。應(yīng)該注意的是，這決不限制本實用新型的范圍，本實用新型可同樣應(yīng)用于使用探針形式的傳播設(shè)備的脈沖導(dǎo)波雷達(GWR)物位計系統(tǒng)，探針例如為單線探針(包括所謂的古博(Goubau)探針)、雙引線探針、同軸探針等。圖I示意地示出根據(jù)本實用新型的實施例的物位計系統(tǒng)1，其包括測量電子單元2和發(fā)射天線設(shè)備3形式的傳播設(shè)備。雷達物位計系統(tǒng)I設(shè)置在罐5上，罐5部分地被待計量的產(chǎn)品6填充。在圖I示出的情況中，產(chǎn)品6是例如谷物或者塑料粒的固體，但是產(chǎn)品同樣也可以是例如水或石油基產(chǎn)品的液體。通過分析由天線設(shè)備3向產(chǎn)品6的表面7發(fā)射的傳送信號S7，以及分析從表面7傳回的反射信號SK，測量電子單元2可以確定基準位置和產(chǎn)品6的表面7之間的距離，由此可以推導(dǎo)出裝料高度。需要注意的是，盡管在此討論的是包含單一產(chǎn)品6的罐5，但是可以以類似的方式測量到存在于罐5中的任意材料分界面的距離。如示意地在圖2中示出的，電子單元2包括用于傳送和接收電磁信號的收發(fā)器10、連接到收發(fā)器10的處理單元11，該處理單元11用于控制收發(fā)器并且處理由收發(fā)器接收的信號以確定在罐5內(nèi)的產(chǎn)品6的裝料高度。處理單元11此外經(jīng)由接口 12可連接到外部通信線13以用于模擬和/或數(shù)字通信。此外，盡管沒有在圖2中示出，雷達物位計系統(tǒng)I通?？蛇B接到外部電源，或可以通過外部通信線13來供電。替選地，雷達物位計系統(tǒng)I可以本地供電，并且可以被配置為無線地通信。盡管在圖2中作為分開的塊被示出，但是收發(fā)器10、處理電路11和接口 12中的一些可以設(shè)置在同一電路板上。在圖2中，此外，收發(fā)器10與罐5的內(nèi)部分離，并且經(jīng)由穿過設(shè)置在罐壁中的連接線(feed-through) 15的導(dǎo)體14連接到天線設(shè)備3。能夠理解的是,這個情況不是必需的，并且至少收發(fā)器10可以設(shè)置在罐5的內(nèi)部。例如，在天線設(shè)備3以如示意地在圖2中示出的平板天線的形式設(shè)置的情況下，至少收發(fā)器10和平板天線3可以設(shè)置在同一電路板上。圖3是示意地示出包括在圖I的物位計系統(tǒng)中的功能部件的方塊圖。示例性的物位計系統(tǒng)I包括發(fā)送器分支和接收器分支。發(fā)送器分支包括在此以脈沖發(fā)生器30形式設(shè)置的傳送信號發(fā)生電路、RF源31和發(fā)射天線32，并且接收器分支包括延遲電路34形式的基準信號提供電路、本地振蕩器35、測量電路36和接收天線37。[0060]由RF源31產(chǎn)生的微波通過由脈沖發(fā)生器30提供的脈沖Spkf來調(diào)制，使得形成傳送脈沖(微波能的短“包”)序列形式的傳送信號St并且通過發(fā)射天線32向產(chǎn)品的表面7發(fā)射。反射信號Sk由接收天線37接收，并且被遞送到測量電路36。測量電路36還提供有基準信號SKEF，該基準信號Skef通過使用延遲電路34延遲由脈沖發(fā)生器30提供的脈沖Spkf并且將延遲脈沖Spkf, del饋送給本地振蕩器35來形成。延遲電路34被控制用于改變延遲使得在傳送脈沖和基準脈沖之間的定時差異隨著時間變化(增加或減小)，所述控制由從微處理器38到延遲電路34的線示意地示出。在測量電路36中，基準信號Skef和反射信號Sk是時間相關(guān)的，以形成提供給微處理器38的時間擴展測量信號Sm，其中到產(chǎn)品6的表面7的距離基于測量信號Sm來確定。在上述示例性實施例中，基準信號Skef是傳送信號St的延遲型式。對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，延遲電路34同樣可以設(shè)置在發(fā)送器分支上用于延遲傳送信號，使得傳 送信號St成為基準信號Skef的延遲型式。替選地，延遲電路可以被配置為在發(fā)送器分支和接收器分支二者上提供延遲。例如，粗略的延遲可以提供在接收器分支上，而精細延遲提供在發(fā)送器分支上，并且反之亦然。測量電路36可以例如包括混頻器和采樣保持放大器，但是還可以以所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他方式來實施。例如，采樣保持放大器可以被配置為通過使用基準信號Skef控制采樣開關(guān)來實現(xiàn)時間相關(guān)。此外，對于所謂的導(dǎo)波雷達(GWR)，由脈沖發(fā)生器30產(chǎn)生的脈沖Spkf可以使用傳送線探針直接地向表面?zhèn)鞑?。因此，這樣的GWR系統(tǒng)可以在沒有在圖3中示出的RF源31和本地振蕩器35的情況下工作?，F(xiàn)在將參照圖4a_4d來描述在圖3中的物位計系統(tǒng)I的延遲電路34的第一示例
性配置。如示意地在圖4a中示出，延遲電路34包括多個延遲單元D1-Dn、開關(guān)電路40和延遲調(diào)諧單元41。如示意地在圖4a中示出，每一延遲單元D1-Dn具有傳播延遲TD。開關(guān)電路40是可控的，以通過選定數(shù)量的延遲單元D1-Dj在該情況下通過D1和D2)形成延遲通路，該延遲通路在圖4a中以粗線例示。在該示例中，由于每一延遲單元D1-Dn均具有傳播延遲Td,因此通過D1和D2的總傳播延遲是2Td。在穿過選定的延遲單元之后，信號通過延遲調(diào)諧單元41來路由，其中另外的可控延遲td可以被添加以進一步增加總傳播延遲的分辨率，總傳播延遲在該示例性情況中是2TD+td。在定時掃描期間，可以首先通過開關(guān)電路控制信號42控制開關(guān)電路40，以將待延遲的信號Spkf直接地傳給延遲調(diào)諧單元41,延遲調(diào)諧單元41由延遲調(diào)諧控制信號43來控制以從td,min到td,max進行掃描。此后，開關(guān)電路40被控制為將待延遲的信號Spkf傳遞通過第一延遲單元D1，并且延遲調(diào)諧單元41又被控制為從td,min到td,max進行掃描，等等。在該特定示例中，延遲電路34被實施在FPGA中，并且延遲單元D1-Dn是反相器。開關(guān)電路可以以所屬領(lǐng)域技術(shù)人員容易地實現(xiàn)的不同方式實施。當然，開關(guān)電路將引入附加的延遲，如有需要的話，該附加的延遲可以通過在其他的分支(在該情況下是發(fā)送器分支)中引入相應(yīng)的延遲來補償。現(xiàn)在將參照圖4b來描述實現(xiàn)圖4a中的延遲調(diào)諧單元41的一種示例性方式。[0071]如在圖4b中可以看出，示例性延遲調(diào)諧單元41包括串聯(lián)連接的多個延遲調(diào)諧單元di-d,，以及設(shè)置為允許控制提供給延遲調(diào)諧單元(I1-CIn的電源電壓Vs的電壓控制電路45。延遲調(diào)諧單元(I1-CIn的每一個均為穿過其的脈沖呈現(xiàn)傳播延遲，該傳播延遲取決于提供給該延遲調(diào)諧單元的電源電壓而變化。相比較于使用單個延遲調(diào)諧單元Cln，通過串聯(lián)連接多個延遲調(diào)諧單元(I1-CIn可以增加延遲調(diào)諧范圍td,min-td,max。這在圖4c中示意地示出，其中，頂部條46示出對于單個延遲調(diào)諧單元dn的可調(diào)諧延遲范圍(點線的)，并且底部條47示出對于包括串聯(lián)連接的多個延遲調(diào)諧單元(I1-CIn的總延遲調(diào)諧單元41的可調(diào)諧延遲范圍(點線的)。如上面所提及的，每一延遲調(diào)諧單元 <均呈現(xiàn)取決于電源電壓Vs而變化的傳播延遲td。延遲調(diào)諧單元dn的示例是邏輯電路，其可以使用CMOS技術(shù)來實施。這種邏輯電路呈現(xiàn)出隨著提高的電源電壓\而變短的傳播延遲。圖4d示意地示出對于反相器形式的示例邏輯電路的、傳播延遲td與電源電壓的示例性相關(guān)性。作為提供與由一連串延遲單元01-01^形成的延遲通路串聯(lián)的延遲調(diào)諧單元41的替選，延遲調(diào)諧可以替代地通過延遲電路34的延遲單元D1-Dn本身來執(zhí)行。下面將參照圖5對此進行描述。圖5中的延遲電路34不同于以上參照圖4a描述的延遲電路在于，每一個延遲單元D1-Dn均呈現(xiàn)出取決于提供給延遲單元D1-Dn的電源電壓Vs而變化的傳播延遲Td (Vs)。類似于上面參照圖4b描述的延遲調(diào)諧單元41的實施例，圖5中的延遲電路34還包括被設(shè)置和配置為給延遲單元D1-Dn提供電源電壓Vs的電壓控制電路50，其中該電源電壓Vs由提供給電壓控制電路50的控制信號51來確定。通過這種配置，可以如下精確地控制延遲電路34的總傳播延遲通過使用開關(guān)電路40確定要包括在延遲通路(在圖5示意地示出的示例性情況中為D1和D2)中的延遲單元的數(shù)量、以及通過使用電壓控制電路50控制電源電壓Vs來控制這些延遲單元D1和D2的延遲時間Td (Vs)。為了提供延遲電路的延遲控制/調(diào)節(jié)和/或校準，可以使用反饋配置。下面將參照圖6來描述這種反饋配置的示例。類似于上面參照圖5所描述的延遲電路，圖6中的延遲電路34包括電源電壓控制的延遲單元D1-Dn、開關(guān)電路40和電壓控制電路50。此外，圖6中的延遲電路34包括相位檢測器，該相位檢測器被設(shè)置為提供表示通過全部延遲單元D1-Dn的傳播延遲的信號61。信號61進而可以用于控制提供給延遲單元D1-Dn的電源電壓Vs，以保持通過全部延遲單元的傳播延遲恒定。以這種方式，每個延遲單元D1-Dn的傳播延遲Td可以保持基本恒定。延遲電路的總傳播延遲可以以與上面參照圖4a所描述的方式相同的方式來控制?，F(xiàn)在將參照圖7中的流程圖來描述根據(jù)本實用新型的方法的實施例。參照圖7，在第一步驟701中產(chǎn)生傳送脈沖序列形式的傳送信號，在下一步驟702中，向容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面?zhèn)鞑魉托盘枴魉托盘栐诒砻娣瓷洳⑶易鳛榉瓷湫盘柗祷?。在步驟703中接收該反射信號。在步驟704中，將來自用于產(chǎn)生傳送信號的脈沖發(fā)生電路的脈沖傳遞通過串聯(lián)連接的變化數(shù)量的延遲單元，以便形成具有時變延遲的、傳送信號的延遲副本形式的基準信、號。在隨后的步驟705中，通過使反射信號和基準信號時間相關(guān)來形成測量信號，并且在步驟706中，基于在步驟705中形成的測量信號來確定裝料高度。注意的是，以上主要參考ー些實施例描述了本實用新型。然而，對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員容易認識到的是，除了上述公開的實施例之外的其他實施例同樣可能在如所附權(quán)利要求所限定的本實用新型的范圍之內(nèi)。此外注意的是，在權(quán)利要求中，詞“包括”不排除其他的元件或步驟，并且不定冠詞 “ー(a)”或“ー個(an)”不排除復(fù)數(shù)。単獨的裝置或其他単元可以實現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施的僅有事實并不表明不能有利地使用這些措施的組合。
權(quán)利要求1.一種物位計系統(tǒng)，用于使用電磁信號確定容納在罐內(nèi)的產(chǎn)品的裝料高度，其特征在于，所述物位計系統(tǒng)包括 傳送信號發(fā)生電路，用于產(chǎn)生傳送脈沖序列形式的傳送信號； 傳播設(shè)備，連接到所述傳送信號發(fā)生電路，并且設(shè)置用于在所述罐內(nèi)向所述產(chǎn)品的表面?zhèn)鞑ニ鰝魉托盘枺约胺祷赜捎谌菁{在所述罐內(nèi)的所述產(chǎn)品的所述表面處的所述傳送信號的反射而產(chǎn)生的反射信號； 基準信號提供電路，被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號； 所述傳送信號發(fā)生電路和所述基準信號提供電路中的至少ー個包括用于提供所述傳送信號和所述基準信號之間的時變相位差的延遲電路； 連接到所述傳播設(shè)備和所述基準信號提供電路的測量電路，所述測量電路被配置為基于所述基準信號和所述反射信號提供測量信號；以及 連接到所述測量電路的處理電路，用于基于所述測量信號確定裝料高度， 其中所述延遲電路包括 多個延遲単元；以及 被設(shè)置并配置為允許延遲通路形成的可控開關(guān)電路，所述延遲通路包括串聯(lián)連接的多個所述延遲單元的子集，由此允許控制所述延遲電路的信號傳播延遲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物位計系統(tǒng)，其中所述延遲電路還包括 至少ー個延遲調(diào)諧單元，為穿過所述至少一個延遲調(diào)諧單元的脈沖呈現(xiàn)傳播延遲，所述傳播延遲取決于提供給所述至少ー個延遲調(diào)諧單元的電源電壓而變化；以及 連接到所述至少一個延遲調(diào)諧單元的電壓控制電路，用于為所述至少一個延遲調(diào)諧單元提供可控電源電壓，從而允許控制所述至少一個延遲調(diào)諧單元的所述傳播延遲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物位計系統(tǒng)，其中所述至少一個延遲調(diào)諧單元與所述延遲通路串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的物位計系統(tǒng)，其中所述延遲電路包括串聯(lián)連接的多個延遲調(diào)諧単元，每個延遲調(diào)諧単元為穿過所述延遲調(diào)諧單元的脈沖呈現(xiàn)傳播延遲，所述傳播延遲取決于提供給所述延遲調(diào)諧單元的電源電壓而變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物位計系統(tǒng)，其中所述電壓控制電路連接到所述延遲調(diào)諧單元中的每ー個，以允許同時控制提給所述延遲調(diào)諧單元的每ー個的電源電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的物位計系統(tǒng)，其中所述延遲単元的至少ー個為穿過所述至少ー個延遲單元的脈沖呈現(xiàn)傳播延遲，所述傳播延遲取決于提供給所述至少ー個延遲單元的電源電壓而變化，并且所述延遲電路還包括 連接到所述至少一個延遲単元的電壓控制電路，用于為所述至少一個延遲単元提供可控電源電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的物位計系統(tǒng)，其中所述延遲単元中的每ー個為穿過所述延遲調(diào)諧單元的脈沖呈現(xiàn)傳播延遲，所述傳播延遲取決于提供給所述延遲調(diào)諧單元的電源電壓而變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的物位計系統(tǒng)，其中所述電壓控制電路連接到所述延遲単元中的每ー個，以允許同時控制提供給所述延遲單元的每ー個的電源電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的物位計系統(tǒng)，還包括相位檢測器，所述相位檢測器被設(shè)置為提供表示通過所述多個延遲単元的傳播延遲的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的物位計系統(tǒng)，其中包括在所述延遲電路內(nèi)的所述電壓控制電路連接到所述相位檢測器，并且被配置為取決于由所述相位檢測器提供的所述信號提供所述可控電源電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的物位計系統(tǒng)，其中所述開關(guān)電路包括設(shè)置在相鄰的所述延遲單元之間的可控開關(guān)元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的物位計系統(tǒng)，其中所述至少一個延遲單元是包括至少ー個晶體管的邏輯電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的物位計系統(tǒng)，其中所述邏輯電路是反相器。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的物位計系統(tǒng)，由包括選自電池設(shè)備、太陽能電池和風(fēng)輪機的至少ー個設(shè)備的本地電源來供電。
專利摘要公開了一種物位計系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生傳送脈沖序列形式的傳送信號的傳送信號發(fā)生電路；傳播設(shè)備，連接到傳送信號發(fā)生電路并被設(shè)置用于在罐內(nèi)向產(chǎn)品的表面?zhèn)鞑魉托盘枺约胺祷赜捎谌菁{在罐內(nèi)的產(chǎn)品的表面處的傳送信號反射而產(chǎn)生的反射信號。物位計系統(tǒng)還包括被配置為提供基準脈沖序列形式的基準信號的基準信號提供電路。傳送信號發(fā)生電路和基準信號提供電路的至少一個包括用于提供傳送信號和基準信號之間的時變相位差的延遲電路。延遲電路包括多個延遲單元和被設(shè)置并配置為允許延遲通路形成的可控開關(guān)電路，延遲通路包括串聯(lián)連接的多個延遲單元的子集，從而允許控制延遲電路的信號傳播延遲。
文檔編號G01F23/284GK202420615SQ201120366420
公開日2012年9月5日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者塞繆爾·貝奎斯特, 法比安·文格爾, 瓦爾特·尼爾森 申請人:羅斯蒙特儲罐雷達股份公司