具有MCU定時電路的雷達(dá)物位計技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于使用電磁信號來確定到容納在容器中的產(chǎn)品的表面的距離的方法及物位計系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
雷達(dá)物位計（RLG）系統(tǒng)廣泛用于確定容納在容器中的產(chǎn)品的填充物位。雷達(dá)物位計量通常借助于非接觸式測量由此向容納在容器中的產(chǎn)品輻射電磁信號來進(jìn)行，或者借助于接觸式測量（通常被稱為導(dǎo)波雷達(dá)（GWR））由此通過用作波導(dǎo)的探針將電磁信號引導(dǎo)向并引導(dǎo)到產(chǎn)品中來進(jìn)行。探針通常設(shè)置為從容器的頂部豎直延伸向容器的底部。探針也可以設(shè)置在與容器的外壁連接并與容器的內(nèi)部流體連接的測量管（即所謂的腔室）中。發(fā)射的電磁信號在產(chǎn)品的表面處被反射，且反射信號由包括在雷達(dá)物位計系統(tǒng)中的接收器或收發(fā)器接收?；诎l(fā)射信號和反射信號可以確定到產(chǎn)品的表面的距離。更具體地，通?；诎l(fā)射電磁信號與接收到該電磁信號在容器中的大氣和容器中所容納的產(chǎn)品之間的界面上的反射之間的時間來確定到產(chǎn)品表面的距離。為了確定產(chǎn)品的實際填充物位，基于以上提到的時間（所謂的飛行時間）和電磁信號的傳播速度來確定從參考位置到表面的距離。現(xiàn)今市場上的大多數(shù)雷達(dá)物位計系統(tǒng)是基于發(fā)射脈沖與接收到該脈沖在產(chǎn)品表面處的反射之間的時間差來確定到容納在容器中的產(chǎn)品的表面的距離的所謂的脈沖式雷達(dá)物位計系統(tǒng)，或是基于發(fā)射的調(diào)頻信號與該調(diào)頻信號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)。后一類型的系統(tǒng)通常稱為是FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）類型的。對于脈沖式雷達(dá)物位計系統(tǒng)，通常使用時間擴(kuò)展技術(shù)來決定飛行時間。這樣的脈沖式雷達(dá)物位計系統(tǒng)通常具有用于生成發(fā)射信號的第一振蕩器和用于生成參考信號的第二振蕩器，其中，該發(fā)射信號由用于向容納在容器內(nèi)的產(chǎn)品的表面發(fā)射的具有發(fā)射脈沖重復(fù)頻率的脈沖形成，該參考信號由具有與發(fā)射脈沖重復(fù)頻率不同的參考脈沖重復(fù)頻率的參考脈沖形成。在測量掃描開始時，發(fā)射信號和參考信號被同步以具有相同的相位。在測量掃描期間，由于頻率差，發(fā)射信號與參考信號之間的相位差將逐漸增加。在測量掃描期間，將由發(fā)射信號在容納于容器中的產(chǎn)品的表面處反射而形成的反射信號與參考信號關(guān)聯(lián)，以使得只有在反射脈沖和參考脈沖同時出現(xiàn)時才產(chǎn)生輸出信號。從測量掃描開始到由于反射信號和參考信號關(guān)聯(lián)而導(dǎo)致輸出信號出現(xiàn)的時間是發(fā)射信號與反射信號之間的相位差的量度，該相位差的量度又是反射脈沖的飛行時間的時間擴(kuò)展量度，可以根據(jù)該時間擴(kuò)展量度來確定到容納在容器中的產(chǎn)品的表面的距離。具有兩個振蕩器的脈沖式雷達(dá)物位計系統(tǒng)需要在兩個振蕩器之間精確地定時以便準(zhǔn)確地將發(fā)射信號與參考信號關(guān)聯(lián)。因此，振蕩器性能是關(guān)鍵的。此外，因為發(fā)射信號與參考信號之間的頻率差的準(zhǔn)確度對脈沖式雷達(dá)物位計系統(tǒng)的性能而言是重要的，所以在實際填充物位測量可以開始之前可能需要冗長的校準(zhǔn)程序。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述的及其他的缺點，本發(fā)明的總體目的是提供一種改進(jìn)的脈沖式物位計系統(tǒng)和方法，并且特別是提供一種用于確定填充物位的簡化且更加魯棒的脈沖式物位計系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這些目的及其他目的通過一種用于使用電磁信號來確定容納在容器中的產(chǎn)品的填充物位的方法來實現(xiàn)，該方法包括下述步驟：a）生成具有預(yù)定長度的發(fā)射信號；b）向容納在容器中的產(chǎn)品的表面?zhèn)鞑グl(fā)射信號；c）接收由發(fā)射信號在產(chǎn)品的表面處反射而產(chǎn)生的反射信號；d）確定所接收的反射信號是否與發(fā)射信號在時域中交疊；e）如果檢測到交疊則將交疊參數(shù)設(shè)定為狀態(tài)1，而如果沒有檢測到交疊則將交疊參數(shù)設(shè)定為狀態(tài)0；如果交疊參數(shù)的狀態(tài)沒有改變且如果沒有檢測到交疊，則生成具有超過第一預(yù)定長度的更新的預(yù)定長度的發(fā)射信號并且重復(fù)步驟b）；如果交疊參數(shù)的狀態(tài)沒有改變且如果檢測到交疊，則生成具有短于第一預(yù)定長度的更新的預(yù)定長度的發(fā)射信號并且重復(fù)步驟b）；如果交疊參數(shù)的狀態(tài)改變，則基于發(fā)射信號的預(yù)定長度來確定容納在容器中的產(chǎn)品的填充物位。容器可以是能夠容納產(chǎn)品的任何容器或器皿，并且容器可以是金屬的、或部分地或完全地非金屬的、開放的、半開放的或閉合的。此外，容納在容器中的產(chǎn)品的填充物位可以通過使用向容器內(nèi)部的產(chǎn)品傳播發(fā)射信號的信號傳播裝置來直接確定，或通過使用放置在下述所謂的腔室內(nèi)部的傳播裝置來間接確定，該腔室位于容器的外部但是與容器的內(nèi)部流體連接以使得腔室內(nèi)的物位對應(yīng)于容器內(nèi)部的物位。發(fā)射信號為電磁信號且應(yīng)該將信號的長度理解為信號的持續(xù)時間。此外，信號可以被設(shè)置為例如具有任意形狀的一個或更多個脈沖、被設(shè)置為脈沖序列或者被設(shè)置為波形。本發(fā)明基于下述認(rèn)識：可以通過基于下述發(fā)射信號的性質(zhì)確定到產(chǎn)品的表面的距離，來實現(xiàn)用于確定容器中的產(chǎn)品的填充物位的改進(jìn)的物位計系統(tǒng)和改進(jìn)的方法，對于該發(fā)射信號，發(fā)射信號與由此接收的反射信號之間在時域中發(fā)生交疊。通過本發(fā)明，提供了用于確定填充物位的簡化的方法，這是因為為了確定填充物位不需要對反射信號分析而只需要對反射信號進(jìn)行檢測并且將反射信號與發(fā)射信號關(guān)聯(lián)。如果檢測到接收的反射信號與發(fā)射信號之間的交疊，則可以基于發(fā)射信號的已知性質(zhì)來確定填充物位。在上述的方法中，應(yīng)該注意的是，如果在步驟e)中沒有確定填充物位，則生成具有更新的預(yù)定長度的發(fā)射信號并且從步驟b)起重復(fù)該方法。優(yōu)選地，執(zhí)行方法的迭代直到確定填充物位為止。在本發(fā)明的一個實施方式中，發(fā)射信號優(yōu)選可以是單個發(fā)射脈沖。在使用單脈沖形式的發(fā)射信號時，當(dāng)接收的反射脈沖的前沿與發(fā)射信號的后沿交疊時，在容器的外部位置處發(fā)射信號與反射信號之間在時域中交疊。由此，可以通過下述步驟來確定填充物位：設(shè)置具有與容器的高度對應(yīng)的長度的第一發(fā)射信號，并且逐步地減小發(fā)射信號的長度直到交疊狀態(tài)發(fā)生改變、即直到?jīng)]有交疊發(fā)生為止，由此基于針對其而確定了交疊狀態(tài)的改變的發(fā)射信號的長度來確定填充物位。當(dāng)以單脈沖的形式設(shè)置發(fā)射信號時，發(fā)射信號的長度與脈沖的長度相同。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，上述的發(fā)射信號的預(yù)定長度優(yōu)選可以基于先前確定的填充物位。通常，測量周期中的第一發(fā)射信號可以具有任意選擇的長度，該長度優(yōu)選地被選擇以使得該長度與短于或者等于容器的高度的距離對應(yīng)。或者，發(fā)射信號可以被設(shè)置為最短的可實現(xiàn)信號。在第一測量信號的反射已經(jīng)被接收之后，可以確定為了檢測表面的位置是否需要增加或者減少信號的長度。因此，通過步進(jìn)地改變發(fā)射信號的長度，可以找到表面的位置。然而，通過替代地基于先前確定的填充物位來選擇測量周期中的第一測量信號的長度，在找到表面之前可能會需要測量的較少迭代。因此，與在第一發(fā)射信號的長度會是任意選擇的情況下相比測量系統(tǒng)變得更加節(jié)能并且更快。在本發(fā)明的一個實施方式中，生成發(fā)射信號的步驟可以包括下述子步驟：生成具有預(yù)定長度的第一脈沖P1；生成具有與第一脈沖P1的長度不同的長度的第二脈沖P2；對第一脈沖P1和第二脈沖P2進(jìn)行邏輯運算以提供具有與第一脈沖P1和第二脈沖P2之間的長度差相對應(yīng)的長度的控制脈沖PSW；以及生成具有與控制脈沖PSW的長度相對應(yīng)的長度的發(fā)射信號。通過發(fā)射信號的最小可實現(xiàn)長度來確定最短可測量距離。在某些情況下，例如如果產(chǎn)品的表面接近于容器的頂板，則可能不能夠直接提供用于準(zhǔn)確確定到表面的距離的充分短的發(fā)射信號。因此，可以利用邏輯運算來形成具有與兩個脈沖的差對應(yīng)的長度的中間控制脈沖。然后控制脈沖又可以用于形成發(fā)射信號。如果第一脈沖P1和第二脈沖P2同時開始或者同時結(jié)束，那么邏輯XOR運算可以用于提供代表脈沖之間長度差的控制脈沖PSW。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，生成發(fā)射信號的步驟可以包括下述子步驟：生成具有預(yù)定長度的第一脈沖P1；生成相對于第一脈沖P1具有預(yù)定的時間延遲的第二脈沖P2；對第一脈沖P1和第二脈沖P2進(jìn)行邏輯運算以提供具有與第一脈沖和第二脈沖的交疊相對應(yīng)的長度的控制脈沖PSW；以及生成具有與控制脈沖PSW的長度相對應(yīng)的長度的發(fā)射信號。以如上所述那樣類似的方式，可以使用邏輯運算以形成中間控制脈沖，該中間控制脈沖又用于形成發(fā)射信號。在這里，可以使用AND運算來提供代表脈沖P1與脈沖P2之間的交疊的脈沖PSW。此外，第一脈沖P1和第二脈沖P2可以具有相同的長度。為了提供用于確定容器的任何填充物位的表面的位置的發(fā)射信號，期望的是以可控制的量來減少和增加發(fā)射信號的長度。因此，如果第一脈沖P1和第二脈沖P2具有相同的長度，并且如果預(yù)定的時間延遲恒定，假設(shè)第一脈沖和第二脈沖兩者都增加相同的量，則又控制發(fā)射信號的長度的控制脈沖PSW的長度的增加等于第一脈沖和第二脈沖的長度的增加。因此，提供了用于通過改變第一脈沖P1和第二脈沖P2的長度來改變發(fā)射信號的長度的簡單方式。還應(yīng)該注意的是，可以使用不同于上述邏輯運算的其他邏輯運算或者邏輯運算的組合例如OR、NOR、NAND等來生成發(fā)射信號和/或中間控制脈沖。在本發(fā)明的一個實施方式中，發(fā)射信號最好可以包括兩個發(fā)射脈沖。在發(fā)射信號包括兩個或更多個脈沖的情況下，將發(fā)射信號的長度定義為從第一脈沖的前沿側(cè)（leadingflank）到最后的脈沖的下降沿側(cè)（fallingflank）的時間。此外，生成發(fā)射信號的步驟最好可以包括下述步驟：生成第一發(fā)射脈沖T1；生成相對于第一發(fā)射脈沖T1具有預(yù)定的時間延遲的第二發(fā)射脈沖T2。對于包括單脈沖的發(fā)射信號，當(dāng)反射脈沖的前沿與發(fā)射脈沖的后沿交疊時檢測到交疊。然而，通過使用兩個發(fā)射脈沖T1和T2形式的發(fā)射信號可以提供用于確定填充物位的更加節(jié)能的方法，其中，第二發(fā)射脈沖T2相對于第一發(fā)射脈沖T1具有可控的時間延遲。因此，與對于包括單發(fā)射脈沖的發(fā)射信號相比可以使兩個發(fā)射脈沖T1和T2顯著地更短。因此，生成發(fā)射信號并且確定填充物位需要更少的能量。在本發(fā)明的一個實施方式中，如果對于包括有第一發(fā)射脈沖T1和第二發(fā)射脈沖T2（該第二發(fā)射脈沖T2相對于第一發(fā)射脈沖T1具有預(yù)定的時間延遲）的發(fā)射信號，交疊參數(shù)的狀態(tài)改變，則可以基于預(yù)定的時間延遲來確定容納在容器中的產(chǎn)品的填充物位。如上所述，可以基于因為其而發(fā)生交疊狀態(tài)的改變的發(fā)射信號的已知性質(zhì)來確定填充物位。在這里，用于確定填充物位的已知性質(zhì)是兩個發(fā)射脈沖之間的時間延遲。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種使用電磁信號來確定容納在容器中的產(chǎn)品的填充物位的物位計系統(tǒng)，該物位計系統(tǒng)包括：發(fā)射信號生成電路，該發(fā)射信號生成電路包括用于生成電磁信號的振蕩器、用于通過控制振蕩器來提供具有預(yù)定長度的第一發(fā)射信號的微控制器單元MCU；傳播裝置，該傳播裝置連接到發(fā)射信號生成電路，并且被設(shè)置成向容器內(nèi)部的產(chǎn)品的表面?zhèn)鞑サ谝话l(fā)射信號并且返回由第一發(fā)射信號在容納在容器中的產(chǎn)品的表面處反射而產(chǎn)生的反射信號；以及信號路由電路，該信號路由電路設(shè)置在發(fā)射信號生成電路與傳播裝置之間，該信號路由電路包括：環(huán)形器，該環(huán)形器連接到傳播裝置并且被配置成通過第一輸出端將第一發(fā)射信號耦合到傳播裝置，該環(huán)形器還被配置成接收來自傳播裝置的反射信號并且將該反射信號耦合到第二輸出端；以及混頻器，該混頻器連接到環(huán)形器的第二輸出端以接收反射信號，該混頻器還連接到MCU并且被配置成如果在混頻器處反射信號與第一發(fā)射信號在時域中交疊則提供交疊指示給MCU。其中，MCU被配置成：如果接收到交疊指示則將交疊參數(shù)設(shè)定為狀態(tài)1，并且如果沒有接收到交疊指示則將交疊參數(shù)設(shè)定為狀態(tài)0；以及如果交疊參數(shù)的狀態(tài)沒有改變且沒有接收到交疊指示，則生成長度超過第一發(fā)射信號的長度的第二發(fā)射信號；以及，如果交疊參數(shù)的狀態(tài)沒有改變且接收到交疊指示，則生成長度短于第一發(fā)射信號的長度的第二發(fā)射信號；以及，如果交疊參數(shù)的狀態(tài)改變，則基于針對其交疊參數(shù)的狀態(tài)改變的發(fā)射信號的長度來確定容納在容器中的產(chǎn)品的填充物位。傳播裝置可以是能夠傳播電磁信號的任何裝置，包括傳輸線探針、波導(dǎo)和各種類型的天線，例如喇叭天線、陣列天線等。在本上下文中混頻器應(yīng)該被理解為下述頻率混頻器，該頻率混頻器具有兩個輸入端和一個輸出端，該輸出端配置成只有在兩個輸入端子上都存在信號時才提供輸出信號。因此混頻器用作為針對發(fā)射信號和反射信號的邏輯AND門，只有當(dāng)在混頻器中發(fā)射信號和反射信號在時域中交疊時才提供輸出。環(huán)形器應(yīng)該被看作下述三端口裝置，該三端口裝置具有用于從發(fā)射信號生成電路接收發(fā)射信號的輸入端子、用于將發(fā)射信號提供給傳播裝置并且用于從傳播裝置接收反射信號的輸入/輸出端子、以及用于將反射信號提供給混頻器的輸出端子。環(huán)形器也可以以四端口裝置的形式被設(shè)置，其各個端口分別用于提供發(fā)射信號和接收發(fā)射信號。然而，可以使用執(zhí)行期望的定向信號的功能的任何類型的信號路由裝置或者耦合。MCU是具有至少一個下述輸出端的微控制器單元，該至少一個輸出端能夠進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制（PWM）以便提供用于控制振蕩器的輸出的具有不同長度的脈沖，以使得可以提供具有不同長度的發(fā)射信號。MCU還包括用于接收交疊指示信號的輸入端。本發(fā)明的第二方面是基于下述認(rèn)識：可以通過使用對由RF振蕩器生成的發(fā)射信號的長度進(jìn)行控制的MCU，來實現(xiàn)用于確定到容器中的產(chǎn)品的距離的改進(jìn)的物位計系統(tǒng)。將在待測量的產(chǎn)品的表面處的反射產(chǎn)生的接收信號與發(fā)射信號在時域中進(jìn)行比較，如果發(fā)生交疊，則接收到的反射信號行進(jìn)的距離短于信號的長度乘以光速。因此，到表面的距離是脈沖行進(jìn)的距離的一半，由此，可以基于針對其而檢測到交疊的發(fā)射信號的長度來確定到表面的距離。在所述系統(tǒng)中，物位計系統(tǒng)的最小可測量距離與MCU可以實現(xiàn)的最小脈沖長度的一半近似地成比例而分辨率與發(fā)射信號可以隨其增加的最小長度成比例。除了對于本發(fā)明的第一方面所討論的優(yōu)勢之外，本發(fā)明的第二方面的優(yōu)勢還在于與現(xiàn)有技術(shù)中已知的需要兩個振蕩器的雷達(dá)物位計系統(tǒng)相比，可以降低測量電路的復(fù)雜度。此外，根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)對定時誤差較不敏感，并且與其中將由不同的振蕩器生成的信號的相位差或者頻率差用于確定距離的系統(tǒng)的相比，振蕩器的性能較不關(guān)鍵。而且，因為測量的分辨率基于MCU的性能，并且因為MCU的性能是不斷改進(jìn)的，因此可以通過更換MCU而很容易地對測量系統(tǒng)進(jìn)行升級。在測量系統(tǒng)中使用MCU的另外的優(yōu)勢還在于可以通過MCU控制外圍部件例如放大器、衰減器和電源，從而使得能夠改進(jìn)性能和/或功率效率，這可能是以其他方式不可能實現(xiàn)的。在本發(fā)明的一個實施方式中，MCU最好可以被配置成在提供發(fā)射信號之前的預(yù)定時間啟動振蕩器。此外，物位計系統(tǒng)可以還包括開關(guān)，該開關(guān)由MCU控制以將振蕩器的輸出端在接通狀態(tài)與關(guān)斷狀態(tài)之間進(jìn)行切換。由于在到達(dá)穩(wěn)定頻率且可以提供穩(wěn)定的RF信號之前，振蕩器可能會需要一定的開啟時間或者啟動時間，因此，由MCU控制的微波開關(guān)可以連接到振蕩器的輸出端，而不是通過控制振蕩器的電源來控制振蕩器的輸出。因此，MCU可以控制振蕩器的電源以使得在發(fā)射信號要被提供之前振蕩器有足夠的時間啟動。由此，通過在振蕩器啟動之后足夠的時間觸發(fā)連接到振蕩器的輸出端的微波開關(guān)來提供發(fā)射信號，從而使振蕩器的固有開啟時間較不相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，來自混頻器的交疊指示最好可以是直流（DC）脈沖。在本測量系統(tǒng)中，由混頻器提供的交疊指示信號不必包含任何信息。因此，提供DC脈沖是足夠的。進(jìn)而可以通過幅值檢測器來檢測DC脈沖，該幅值檢測器又將適當(dāng)格式的交疊指示信號提供給MCU。在本發(fā)明的一個實施方式中，發(fā)射信號生成電路還包括下述邏輯電路，該邏輯電路被配置成提供與由MCU的第一輸出端和第二輸出端提供的第一脈沖P1與第二脈沖P2之間的差相對應(yīng)的控制脈沖PSW，并且其中，控制脈沖PSW耦合到開關(guān)用于控制振蕩器的輸出端，從而使得通過振蕩器提供具有與控制脈沖PSW的長度相對應(yīng)的長度的發(fā)射信號ST。因為測量系統(tǒng)的最短可測量距離與發(fā)射信號的長度成比例，所以為了能夠在容器接近于滿的情況下檢測填充物位，期望實現(xiàn)盡可能短的發(fā)射信號。同時，在MCU中，最小可實現(xiàn)脈沖長度通?；旧媳让}沖長度的最小可實現(xiàn)步長要長。因此，可以通過提供如上所述的邏輯電路來增加測量系統(tǒng)的分辨率，以使得發(fā)射信號的最小長度等于MCU的最小步長。因此，可以通過取長度相差一個步長的兩個脈沖之間的差來提供長度等于脈沖長度的最小可實現(xiàn)步長的發(fā)射信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，物位計系統(tǒng)還包括設(shè)置在信號生成電路與混頻器之間用于延遲發(fā)射信號的可控延遲電路。可以期望改進(jìn)物位計測量的分辨率使其超過由通過MCU可實現(xiàn)的最小步長所設(shè)定的極限。設(shè)置在定向耦合器和混頻器之間的可控延遲電路可以相對于在混頻器處的反射信號將發(fā)射信號延遲下述增量，該增量顯著地小于MCU的最小步長。因此，一旦如上所述那樣通過MCU控制發(fā)射信號的長度來確定填充物位，那么可以通過步進(jìn)地增加或者減少可控延遲電路的延遲來進(jìn)行第二迭代測量過程。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，物位計系統(tǒng)可以還包括設(shè)置在環(huán)形器與混頻器之間用于延遲反射信號的可控延遲電路。以如同上述那樣類似的方式，可以通過在環(huán)形器和混頻器之間設(shè)置可控延遲電路從而控制反射信號在去混頻器途中的延遲，來改進(jìn)物位計測量的分辨率。在本發(fā)明的一個實施方式中，物位計系統(tǒng)可以還包括設(shè)置在MCU與開關(guān)之間用于延遲發(fā)射信號的至少一部分的可控延遲電路。如對于本發(fā)明的第一方面所討論的那樣，可以最好使用包括兩個發(fā)射脈沖的發(fā)射信號。當(dāng)使用包括兩個脈沖的發(fā)射信號時，填充物位測量的分辨率被通過MCU可實現(xiàn)的兩個脈沖之間的時間延遲的最小步進(jìn)改變所限制?？梢酝ㄟ^在MCU與開關(guān)之間設(shè)置可控延遲電路來改進(jìn)這種分辨率，該可控延遲電路可控制以僅延遲包括在發(fā)射信號中的兩個脈沖之一。延遲電路可以優(yōu)選地由MCU可控制，以使得例如發(fā)射信號的第一脈沖沒有被延遲而第二脈沖被延遲了可控的時間段。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，傳播裝置可以包括用于向所述表面發(fā)射所述發(fā)射信號的第一傳播裝置和用于接收所述反射信號的第二傳播裝置。為了避免在信號生成電路與傳播裝置之間的界面處的反射到達(dá)信號接收電路、即上述系統(tǒng)中的混頻器，最好可以將傳播裝置的發(fā)射部分和接收部分分隔開。參照本發(fā)明的物位計系統(tǒng)，可以在環(huán)形耦合器與傳播裝置之間的界面處部分地反射發(fā)射信號，從而干擾在界面處反射的信號?？梢酝ㄟ^除去環(huán)形器以使得發(fā)射信號從定向耦合器直接傳播到第一傳播裝置以及通過提供直接連接到混頻器的輸入端的用于接收反射信號的第二傳播裝置來避免這樣的干擾反射。在本發(fā)明的一個實施方式中，物位計系統(tǒng)可以還包括：連接到環(huán)形器的第二輸出端以接收反射信號的第二混頻器；以及設(shè)置在定向耦合器與第二混頻器之間用于對第一發(fā)射信號進(jìn)行相移并且將經(jīng)相移的第一發(fā)射信號提供到第二混頻器的相移電路；第二混頻器還連接到MCU并且被配置成如果在混頻器處反射信號和經(jīng)相移的第一發(fā)射信號在時域中交疊則提供交疊指示給MCU。在某些情況下，可以使反射信號發(fā)生相移以使得發(fā)射信號和反射信號相互抵消。從而，即使兩個信號在時域中交疊，混頻器也可以不提供輸出。通過使用兩個混頻器并且對提供給其中一個混頻器的發(fā)射信號進(jìn)行相移，可以避免異相信號的問題，因為如果發(fā)射信號和反射信號在時域中交疊則混頻器中的至少之一將提供輸出信號。相移電路可以提供例如90°的固定相移，或者相移電路可以是可控相移電路。此外，由于相移等于時間延遲，所以為了在確定填充物位的時候?qū)r間延遲進(jìn)行補(bǔ)償，MCU必須知道交疊檢測是否是延遲信號的結(jié)果。因為發(fā)射信號的頻率和相位延遲的量兩者都是已知的，所以可以進(jìn)行這樣的補(bǔ)償。如同本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易意識到的那樣，也可以通過設(shè)置相移電路以使得對提供給第二振蕩器的反射信號進(jìn)行相移來實現(xiàn)如同上述的相同效果。本發(fā)明的該第二方面的另外的效果和特征基本上和以上結(jié)合本發(fā)明的第一方面所描述的效果和特征類似。附圖說明現(xiàn)在，將參照示出了本發(fā)明的示例性實施方式的附圖來對本發(fā)明的這些及其他方面進(jìn)行更詳細(xì)地描述，在附圖中：圖1示意性地示出了安裝在示例性容器中的根據(jù)本發(fā)明的實施方式的物位計系統(tǒng)；圖2是包括在圖1中的物位計系統(tǒng)中的測量電子單元的示意圖；圖3a和圖3b是示意性地示出了圖1中的物位計系統(tǒng)的實施方式的框圖；圖4a和圖4b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的物位計系統(tǒng)中的脈沖發(fā)生；圖5是示意性地概略示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法的流程圖；圖6a和圖6b示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的物位計系統(tǒng)中的發(fā)射信號；圖7示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的可替選的實施方式的物位計系統(tǒng)中的發(fā)射信號。具體實施方式在本詳細(xì)說明中，參照非接觸式脈沖式雷達(dá)物位計系統(tǒng)，主要論述了根據(jù)本發(fā)明的物位計系統(tǒng)的各種實施方式，其中，通過使用輻射天線（例如錐形天線、喇叭天線、陣列天線或者貼片天線）形式的傳播裝置來向容納在容器中的產(chǎn)品傳播電磁信號。應(yīng)當(dāng)注意，這絕不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明等同地可應(yīng)用于利用探針形式的傳播裝置的脈沖式導(dǎo)波雷達(dá)（GWR）物位計系統(tǒng)，探針如單線探針（包括所謂的高保（Goubau）探針）、雙引線探針、同軸探針等。圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的物位計系統(tǒng)1，該物位計系統(tǒng)1包括測量電子單元2以及輻射天線裝置3形式的傳播裝置。雷達(dá)物位計系統(tǒng)1設(shè)置在容器5上，容器5部分地填充有待計量的產(chǎn)品6。在圖1中所示出的情況中，產(chǎn)品6是液體，例如水或者石油基產(chǎn)品，但是產(chǎn)品同樣可以是固體，例如顆?；蛘咚芰狭狭?。通過分析由天線裝置3向產(chǎn)品6的表面7輻射的發(fā)射信號ST和從表面7行進(jìn)回來的反射信號SR，測量電子單元2可以確定參考位置與產(chǎn)品6的表面7之間的距離，由此，可以推斷填充物位。例如參考位置可以是天線裝置3的位置。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然在本文中討論了容納單一產(chǎn)品6的容器5，但是可以以相似的方式測量到容器5中存在的任何材料界面的距離。如圖2中示意性地示出的那樣，電子單元2包括收發(fā)器10和處理單元11，收發(fā)器10用于發(fā)射并接收電磁信號，處理單元11連接到收發(fā)器10用于控制收發(fā)器并且處理由收發(fā)器所接收到的信號從而確定容器5中的產(chǎn)品6的填充物位。此外，處理單元11經(jīng)由接口12可連接到外部通信線13用于模擬通信和/或數(shù)字通信。而且，雖然圖2未示出，但是雷達(dá)物位計系統(tǒng)1通?？蛇B接到外部電源，或雷達(dá)物位計系統(tǒng)1可以通過外部通信線13被供電?；蛘?，雷達(dá)物位計系統(tǒng)1可以被本地供電并可以被配置成以無線的方式進(jìn)行通信。盡管收發(fā)器10、處理電路11和接口12在圖2中示出為分離的塊，但是它們中的幾個可以設(shè)置在同一電路板上。此外，在圖2中，收發(fā)器10被示出為與容器5的內(nèi)部分離并且經(jīng)由導(dǎo)體14連接到天線裝置3，該導(dǎo)體14穿過設(shè)置在容器壁中的饋通部分15。應(yīng)當(dāng)理解的是，其并非必須是上述情況，至少收發(fā)器10可以設(shè)置在容器5的內(nèi)部。例如，在如圖2中示意性地示出的那樣天線裝置3以貼片天線的形式設(shè)置的情況下，至少收發(fā)器10和貼片天線3可以設(shè)置在同一電路板上。圖3a為示意性地示出了圖1中的物位計系統(tǒng)中所包括的功能部件的方框圖。示例性的物位計系統(tǒng)1包括發(fā)射信號生成電路300、信號路由電路302和傳播裝置3。發(fā)射信號生成電路包括：微控制器單元MCU304、邏輯電路306、RF振蕩器308和控制RF振蕩器308的輸出端的開關(guān)310。在MCU304接收到要進(jìn)行物位測量的命令的情況下，MCU304啟動振蕩器308以使得在要提供發(fā)射信號之前振蕩器有時間啟動并且達(dá)到穩(wěn)定的頻率。接下來，MCU304向邏輯電路306提供第一脈沖P1和第二脈沖P2，邏輯電路306在本示例中被表示為邏輯AND功能。為了提供具有可控長度的脈沖P1和P2，MCU310設(shè)置有使得能夠進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制的至少兩個輸出端。由邏輯電路306中的邏輯運算所產(chǎn)生的信號是用于控制與RF振蕩器的輸出端連接的微波開關(guān)310的控制信號PSW。當(dāng)控制信號PSW為高時，開關(guān)310閉合。由此，通過RF振蕩器308將長度等于控制信號PSW的長度的發(fā)射信號ST提供到信號路由電路302。信號路由電路302包括：定向耦合器312、環(huán)形器314、混頻器316和幅值檢測器318。發(fā)射信號ST由定向耦合器312接收，定向耦合器312將發(fā)射信號ST提供給混頻器316和環(huán)形器314二者。定向耦合器也可以被稱作功率分配器?？梢允褂帽绢I(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何類型的定向耦合器或者功率分配器，例如傳輸線耦合器、波導(dǎo)耦合器、混合耦合器或者分立元件耦合器來實現(xiàn)將發(fā)射信號ST耦合到兩個輸出端的期望效果。在環(huán)形器314中，發(fā)射信號ST被提供給傳播裝置3，在傳播裝置3中發(fā)射信號ST被發(fā)射向待測量的產(chǎn)品的表面7。通過傳播裝置3接收在表面7處或者在產(chǎn)品的中間界面處反射的信號，并且將其提供回環(huán)形器314。這里被描述為三端口裝置的環(huán)形器314被配置成使得連接到傳播裝置3的端口輸出從連接到定向耦合器312的端口所接收的發(fā)射信號ST，并且由環(huán)形器314的連接到傳播裝置3的端口接收的反射信號SR被輸出到連接到混頻器316的端口上。應(yīng)當(dāng)注意的是環(huán)形器也可以實施為四端口裝置。在混頻器316中接收發(fā)射信號ST和反射信號SR，并且混頻器316被配置成如果兩個信號之間在時域中存在交疊則提供輸出信號SM。輸出信號SM通常可以是DC信號。例如，可以使用雙重平衡混頻器，該雙重平衡混頻器在任何一個輸入信號都不存在的情況下不提供輸出信號。幅值檢測器318連接到混頻器316的輸出端和MCU304之間以檢測來自混頻器的輸出信號SM并且將輸出信號SM轉(zhuǎn)換成具有可以被MCU304讀取的格式的“狀態(tài)”信號。由幅度檢測器318提供的信號代表ST與SR之間交疊的狀態(tài)，即，如果沒有發(fā)生交疊，則不提供代表狀態(tài)“0”的信號，而如果發(fā)生交疊，提供代表狀態(tài)“1”的信號給MCU304。圖3b示意性地示出了在圖1所示的物位計系統(tǒng)的實施方式。圖3b的系統(tǒng)的大部分與以上參照圖3a描述的系統(tǒng)類似。區(qū)別在于在圖3b中，相移電路322設(shè)置在定向耦合器312和第二混頻器320之間。發(fā)射信號ST以未被改變的狀態(tài)提供到第一混頻器316，并且ST的相移版本經(jīng)由相移電路322提供到第二混頻器320。由此，即使發(fā)射信號和反射信號異相，混頻器中之一也將檢測時域中的交疊并且提供輸出給幅值檢測器318。例如相移電路322可以將輸入信號的相移大約90°。以和上文中相對于圖3a描述的同樣的方式，第二幅值檢測器318連接到混頻器316的輸出端和MCU304之間以檢測來自第二混頻器320的輸出信號SM2并且將輸出信號SM2轉(zhuǎn)換成具有可以被MCU304讀取的格式的“狀態(tài)2”信號。因為相移也與時間延遲對應(yīng)，因此MCU304必須知道交疊檢測是來自第一混頻器316的非延遲信號輸出的結(jié)果還是來自第二混頻器320的延遲信號輸出的結(jié)果。因此，每個混頻器316、320各自設(shè)置有輸出端，該輸出端又導(dǎo)致從幅值檢測器318、324中的每個提供到MCU的兩個分離的輸入端的狀態(tài)信號，狀態(tài)1和狀態(tài)2。由此，MCU可以根據(jù)從哪個幅值檢測器接收到交疊檢測來確定交疊發(fā)生在非延遲信號的情況下還是發(fā)生在延遲信號的情況下。因為發(fā)射信號的頻率以及相移的量是已知的，因此在確定填充物位時如果交疊發(fā)生在延遲信號的情況下，則MCU可以對得到的時間延遲進(jìn)行補(bǔ)償。圖4a和圖4b示出用于形成具有期望的長度的控制信號PSW的方法，其中，控制信號PSW的最小長度等于可以由MCU304提供的脈沖長度的最小步長，而由MCU304提供的脈沖長度的最小步長又與最短可測量距離對應(yīng)。例如，來自MCU304的最小脈沖長度lp可以是500ps而脈沖長度的最小步長Δl可以是60ps。由此，當(dāng)使用基于最小步長的發(fā)射信號時，最小可測量距離顯著地減小。在圖4a中，從MCU304的第一輸出端提供具有長度lp的第一脈沖P1。由MCU304的第二輸出端提供長度也是lp的第二脈沖P2。在這里，P2在時間上相對于P1延遲了lp–Δl。由此形成具有長度Δl的控制信號PSW，該具有長度Δl的控制信號PSW用于形成具有長度Δl的發(fā)射信號ST。在圖4b中，脈沖P1和脈沖P2二者都具有l(wèi)p+Δl的長度而兩個脈沖之間的延遲保持不變，即lp–Δl。因此，形成具有長度2Δl的控制信號PSW。由此，提供了用于形成這樣的發(fā)射信號的方法，其具有等于MCU304的最小可實現(xiàn)步長的整數(shù)倍的長度。應(yīng)當(dāng)注意的是，上述方法僅僅是可以如何形成發(fā)射信號的一個示例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易意識到可以通過使用用于實現(xiàn)期望的邏輯功能的其他邏輯元件或者邏輯元件的組合來以其他方式形成發(fā)射信號。此外，也可以使用多于兩個的脈沖來形成期望的控制信號。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式用于確定填充物位的方法的流程圖。首先，在步驟502中，生成發(fā)射信號ST。在步驟504中，向待測量的產(chǎn)品的表面?zhèn)鞑グl(fā)射信號St，并且在步驟506中，接收所得到的反射信號SR。接下來，在步驟508中確定在發(fā)射信號ST與接收到的反射信號SR之間是否發(fā)生交疊。如果檢測到交疊，則在步驟510中將狀態(tài)參數(shù)設(shè)定為“1”。如果將狀態(tài)參數(shù)設(shè)定為“1”導(dǎo)致狀態(tài)變化，則可以得出結(jié)論：本發(fā)射信號具有與到表面的距離對應(yīng)的長度。因為最先前發(fā)射的信號沒有導(dǎo)致交疊，所以先前的信號的長度不對應(yīng)于到表面的距離。因而在步驟512中，可以基于針對其檢測到了指示交疊的狀態(tài)參數(shù)的改變的發(fā)射信號的長度來確定到表面的距離以及由此確定填充物位。另一方面，如果沒有發(fā)生狀態(tài)改變，則在步驟514中減小發(fā)射信號的長度并且方法在步驟502處重新開始。在步驟508中沒有檢測到交疊的情況下，在步驟516中將狀態(tài)參數(shù)設(shè)定為“0”。遵循如上所述的相似的推理路線，如果將狀態(tài)參數(shù)設(shè)定為“0”導(dǎo)致狀態(tài)改變，則在步驟512中可以確定填充物位。如果在步驟516中將狀態(tài)設(shè)定為“0”沒有導(dǎo)致狀態(tài)改變，則這意味著發(fā)射信號的長度對應(yīng)于比到表面的距離短的距離。因此，在步驟518中增加發(fā)射信號的長度并且測量方法在步驟502處重新開始。圖6a和圖6b示意性地示出了對于在混頻器316處發(fā)生交疊和沒有發(fā)生交疊的情況下發(fā)射信號ST與反射信號SR之間的關(guān)系。示出了在混頻器316的位置處在時域中的信號。使用和圖4中相同的符號，圖6a示出具有長度lp的發(fā)射信號ST和對應(yīng)的反射信號SR。在圖6a中，發(fā)射信號ST和反射信號SR沒有在時域中交疊，因此，到表面的距離比對應(yīng)于發(fā)射信號ST的長度要長并且混頻器沒有提供交疊指示。在圖6b中，ST的長度增加了Δl且示出在混頻器316處反射信號SR如何與發(fā)射信號ST在時域中交疊，并且來自混頻器的指示交疊的輸出信號SM被提供，因此可以確定到表面的距離小于對應(yīng)于最新發(fā)射信號ST的距離。舉例來說，假設(shè)針對其而發(fā)生交疊的發(fā)射信號的長度是10ns，在信號以光速行進(jìn)的情況下，信號行進(jìn)的對應(yīng)距離是3m。假定信號行進(jìn)到表面并且返回，則到表面的距離是1.5m。由于例如定向耦合器與傳播裝置之間以及傳播裝置與混頻器之間的布線的長度，因此可能需要對測量的距離進(jìn)行補(bǔ)償。在其中信號在介電常數(shù)與真空的介電常數(shù)顯著不同的介質(zhì)中傳播的情況下，也會期望對測量的距離進(jìn)行補(bǔ)償。這樣的補(bǔ)償最好可以由MCU進(jìn)行。遵循同樣的原因，如上所述的60ps的最小步長提供了大約9mm的物位測量分辨率。為了進(jìn)一步改進(jìn)物位計系統(tǒng)的分辨率，可控的延遲電路可以設(shè)置在定向耦合器312和混頻器316之間用于使發(fā)射信號ST在混頻器316處相對于反射信號SR發(fā)生延遲，或者可控的延遲電路可以設(shè)置在環(huán)形器314和混頻器316之間用于使反射信號SR在混頻器316處相對于發(fā)射信號ST發(fā)生延遲。因為兩種設(shè)置的總原則是相同的，所以將只描述其中延遲電路設(shè)置在定向耦合器312和混頻器316之間的情況。假設(shè)默認(rèn)條件是延遲電路沒有引入延遲，可以如上述那樣進(jìn)行填充物位測量并且基于針對其而檢測到交疊狀態(tài)的改變的信號長度來確定測量的填充物位。通過發(fā)射針對其而檢測到交疊的最后的（即最長的）信號，并且通過在定向耦合器和混頻器之間步進(jìn)地增加發(fā)射信號的延遲，當(dāng)兩個信號在混頻器處不再交疊時將檢測到交疊狀態(tài)的新的改變?，F(xiàn)在，可以通過取發(fā)射信號的長度并且減去針對其而發(fā)生交疊狀態(tài)的改變的延遲來確定填充物位。因為發(fā)射信號的長度和延遲兩者都由MCU控制并且為MCU所知，因此可以簡單地從基于脈沖長度的距離中減去對應(yīng)于延遲的距離以實現(xiàn)更加準(zhǔn)確的測量。例如可控的延遲電路可以是具有實際長度不同的發(fā)射線的印刷電路板（PCB）。由此，可以通過控制下述路徑來控制信號的延遲，該路徑為發(fā)射信號通過延遲電路中的一個或更多個發(fā)射線所采用的路徑。在本發(fā)明的一個實施方式中，如圖7中示意性地示出的那樣，發(fā)射信號ST可以包括兩個發(fā)射脈沖T1和T2。因為如圖6b中所示出的那樣，包括單脈沖的發(fā)射信號的交疊發(fā)生在反射信號的前沿側(cè)（leadingflank）與發(fā)射信號的后沿側(cè)（trailingflank）之間，所以可以通過消除發(fā)射信號的中間部分而實現(xiàn)更加節(jié)能的信號發(fā)射方案。因此，對于包括兩個分離的發(fā)射脈沖T1和T2的發(fā)射信號ST，交疊發(fā)生在反射信號的T1與發(fā)射信號的T2之間，其中，T2以可控的方式相對于T1被延遲。由此，與使用單發(fā)射脈沖的情況相比，測量系統(tǒng)的能量消耗可以顯著降低。通過改變兩個脈沖之間的距離可以測量不同的距離，從而，當(dāng)如圖7中所示的那樣由混頻器316檢測到交疊時，可以通過MCU304觸發(fā)讀出T1和T2之間的已知時間延遲來確定到表面的距離。使用兩個發(fā)射信號的另外的優(yōu)勢在于來自天線的反射減少了。對于包括兩個發(fā)射脈沖的發(fā)射信號也可以使用上述的可控延遲電路。然而，雙脈沖發(fā)射信號方案開辟了可控延遲電路的可替選設(shè)置，也就是在MCU304和開關(guān)310之間替代邏輯電路306。通過這樣的設(shè)置，MCU可以提供兩個脈沖P1和P2并且控制延遲電路只對兩個脈沖之一進(jìn)行延遲，以使得形成具有下述時間差的兩個發(fā)射脈沖T1和T2，該時間差由P1和P2之間的時間延遲以及由來自延遲電路的時間延遲兩者所決定。由此可以通過可控延遲電路來實現(xiàn)如上述那樣對分辨率的同樣改進(jìn)。此外，應(yīng)該意識到用于找到表面的各種搜索算法可以被MCU所使用。這樣的搜索算法可以例如包括提供與裝滿一半的容器對應(yīng)的第一發(fā)射信號，并且如果沒有檢測到交疊，則下一個發(fā)射信號可以與裝滿1/4的容器對應(yīng)等。注意，以上主要參照幾個實施方式描述了本發(fā)明。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的那樣，除以上公開的實施方式之外的其他實施方式也同樣可以在如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。還要注意，在權(quán)利要求中，詞“包括（comprising）”不排除其他的元件或步驟，并且不定冠詞“一個（a）”或“一個（an）”不排除多個。單個設(shè)備或其他的單元可以實現(xiàn)權(quán)利要求中所記載的幾項的功能。僅是在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載的某些測量的這個情況不表示這些測量的組合不能用于獲益。