所揭示的實施例涉及用于儲罐中的產(chǎn)品的導(dǎo)波雷達（GWR）水平面測量的饋通器。

背景技術(shù)：

將較大儲罐（也被稱為容器）（下文稱為“罐”）用于存儲各種產(chǎn)品是一種標(biāo)準(zhǔn)做法，所述產(chǎn)品包含飲料和石油產(chǎn)品等液體，以及粉末等固體產(chǎn)品。常規(guī)地，此類儲罐通常由非不銹鋼板制成，且在石油制品的情況下，所述罐通常由焊接在一起的從1/4英寸（0.63 cm）到1/2英寸（1.27 cm）厚度的鋼板制成。常規(guī)儲罐的尺寸通常在數(shù)百英尺（100英尺=30.5米）高度和數(shù)百英尺直徑的范圍內(nèi)。

當(dāng)其它感測方法可能難以提供可靠的和/或準(zhǔn)確的信息時，例如基于GWR的接觸電磁檢測和感測可以用于確定目標(biāo)的存在或標(biāo)記（目標(biāo)分類或形狀）、材料的表面的水平面或距材料的表面的距離。例如，在石油和天然氣行業(yè)中，不準(zhǔn)確或不可靠的水平面測量可能導(dǎo)致罐水平面量測應(yīng)用的盈利/收入的較大損失。在直徑為40到80米的儲罐中的水平面測量的1毫米（mm）的誤差可對應(yīng)于若干立方米的體積誤差。因為原油價格通常為至少$70每桶（1桶=42美制加侖或159升），所以1 mm的誤差可引起參與貿(mào)易和石油輸送的一方或多方的數(shù)千美元的損失。還已知的是，對于由GWR水平面系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的測量來說，產(chǎn)品水平面和/或位于罐頂部下方超過約50 m距離處的具有不同介電常數(shù)的兩種產(chǎn)品之間的界面的測量是一項挑戰(zhàn)。

在已知的GWR系統(tǒng)布置中，沿著傳播路徑來自電子設(shè)備區(qū)塊（包含處理器、用于發(fā)射的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和用于接收的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）以及收發(fā)器）的微波分量（其產(chǎn)生微波信號）通過包含聯(lián)接到收發(fā)器的50歐姆同軸電纜而沿著引導(dǎo)探頭發(fā)射到待測量的產(chǎn)品表面/界面，其中所述同軸電纜聯(lián)接到整體基本上50歐姆的同軸饋通器。饋通器具有其外部導(dǎo)體“套管”，所述套管焊接到在具有孔口的120到180歐姆金屬圓柱形罐噴嘴上的凸緣（阻抗取決于探頭直徑和噴嘴直徑），或經(jīng)由罐孔口螺紋連接罐的頂部表面中的孔口。罐內(nèi)的探頭電連接并機械連接到饋通裝置的中心導(dǎo)體，且其長度取決于應(yīng)用需要。自由空間中的探頭的阻抗是約370歐姆。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供此發(fā)明內(nèi)容是為了以簡化形式介紹一組簡要的所揭示概念，所述概念在下文在包含所提供的附圖的具體實施方式中進一步描述。此發(fā)明內(nèi)容并不意圖限制所主張的主題的范圍。

所揭示的實施例認識到，在具有噴嘴的儲罐或容器（下文稱為“罐”）（所述儲罐或容器使用常規(guī)噴嘴過程連接裝置（process connection），其包含焊接到在罐的噴嘴周圍的凸緣的同軸饋通裝置（下文通常稱為“饋通器（feed-through）”））的情況下，在饋通器的約50歐姆（Ω）的輸出與噴嘴輸入（通常為120到80 Ω）之間，以及從噴嘴的輸出到罐內(nèi)部的自由空間中的內(nèi)部金屬探頭（370 Ω）之間存在阻抗不匹配。在用于無噴嘴罐的常規(guī)饋通器（其可直接地螺紋連接于罐的頂部表面而不需要凸緣）的情況下，阻抗不匹配更加嚴(yán)重，因為阻抗從50 Ω突然地特定變化到370 Ω（自由空間中的金屬探頭阻抗）。在通常包括聚合物或聚合物復(fù)合材料（下文稱為“聚合物基的”）非金屬罐的情況下，阻抗不匹配情況是類似的，即，從50 Ω到370 Ω的突然變化，且微波和過程密封組件的組合件要復(fù)雜得多，因為饋通器螺紋連接于附接到非金屬罐的頂部的防漏金屬聯(lián)接裝置。

兩種過程連接裝置（焊接到罐噴嘴的凸緣的饋通器或螺紋連接于罐的頂部表面的饋通器）的此類阻抗不匹配在發(fā)射和接收期間在沿著噴嘴和罐的頂部的信號傳播期間產(chǎn)生微波功率損耗。除這些基于阻抗不匹配的微波功率損耗外，還存在由于從特定于在饋通器的同軸傳輸線路上的波傳播的橫向電磁波模式（TEM）模式到特定于沿著金屬探頭的表面波傳播的橫磁（TM）模式的模式轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致的微波功率損耗。最后，在沿著金屬探頭的波傳播期間，存在微波功率損耗，其中取決于探頭設(shè)計、其表面改性、其歐姆電阻以及探頭與周圍金屬表面之間的相對距離，損耗值通常在0.1到0.4 dB/m的范圍內(nèi)。

所揭示的實施例包含用于將過程連接裝置聯(lián)接到噴嘴或聯(lián)接到儲罐的頂部表面的同軸饋通器，其包含內(nèi)部電導(dǎo)體（探頭）、外部電導(dǎo)體，以及介電套管，所述介電套管設(shè)置在探頭與外部電導(dǎo)體之間，使得饋通器充當(dāng)同軸傳輸線路（CTL）。此CTL的介電套管通常具有沿著探頭方向約0.8λ到1.2λ的總電長度，其中λ是與詢問信號的帶寬（通常≥1 GHz，例如對于0.5 ns的脈沖為約2 GHz，且對于0.15 ns的脈沖寬度為約6 GHz）相關(guān)聯(lián)的中心長度，如通過由GWR儀器使用的時域反射測量原理描述。

沿著探頭方向，介電套管可以劃分成兩個區(qū)域：上部介電套管（靠近50 Ω同軸電纜），所述上部介電套管用于形成饋通器的上部CTL部分，所述上部CTL部分具有大體上等于50 Ω的阻抗）；以及下部介電套管，所述下部介電套管用于形成饋通器的下部CTL部分。如本文中所使用，“大體上等于50 Ω”定義為50 Ω±20%，定義為50 Ω±10%以及一些實施例。饋通器的此下部CTL部分具有子部分，所述子部分具有與上部CTL段的大體上50 Ω的阻抗段相比高出至少百分之四十（40%）的阻抗。

所揭示的同軸饋通器使饋通器與罐的噴嘴之間或饋通器與罐的頂部表面之間的阻抗不匹配最小化，這提供上述微波功率損耗的大大減少，從而通常提供5 dB或更多的微波損耗減少（在下文的實例部分中描述）。通過所揭示的饋通器提供的微波功率損耗的大大減少實現(xiàn)更加精確的水平面測量和在靠近罐的頂部表面處的水平面測量的減少的死區(qū)。此外，通過所揭示的饋通器提供的微波功率損耗的減少還使得能夠?qū)⑺矫鏅z測范圍延伸超出由已知饋通器提供的范圍。

附圖說明

圖1A示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器的GWR系統(tǒng)的描繪，所述同軸饋通器具有上部CTL段，其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段，其具有多個臺階式介電區(qū)，所述臺階式介電區(qū)將包括電子設(shè)備區(qū)塊的GWR過程連接裝置連接到在其上具有凸緣的儲罐的頂部表面，所述電子設(shè)備區(qū)塊聯(lián)接到示出為同軸電纜的傳輸線路連接器。

圖1B示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器的GWR系統(tǒng)的描繪，所述同軸饋通器具有上部CTL段，其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段，其具有線性漸變的介電質(zhì)，所述線性漸變的介電質(zhì)將包括電子設(shè)備區(qū)塊的GWR過程連接裝置連接到在其上具有金屬凸緣的儲罐的頂部表面，所述電子設(shè)備區(qū)塊聯(lián)接到傳輸線路連接器（示出為同軸電纜）。

圖2示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器的GWR系統(tǒng)的描繪，所述同軸饋通器具有上部CTL段，其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段，其具有不同的介電材料，所述介電材料將包括電子設(shè)備區(qū)塊的GWR過程連接裝置連接到在其上具有凸緣的儲罐的頂部表面，所述電子設(shè)備區(qū)塊聯(lián)接到示出為同軸電纜的傳輸線路連接器。

圖3A示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器的GWR系統(tǒng)的描繪，所述同軸饋通器具有上部CTL段，其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段，其具有圖1A、圖1B或圖2中示出的介電套管布置，其中饋通器經(jīng)由罐孔口螺紋連接至罐的頂部表面中的孔口。

圖3B示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器的GWR系統(tǒng)的描繪，所述同軸饋通器具有上部CTL段，其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段，其具有圖1A、圖1B或圖2中示出的介電套管布置，其中饋通器具有其外部導(dǎo)體“套管”，所述套管焊接到具有孔口的金屬噴嘴上的凸緣。

圖4A示出經(jīng)由金屬凸緣連接到非金屬罐的頂部表面的控制饋通的COMSOL Multiphysics（COMSOL）模擬結(jié)果。

圖4B是顯示與具有圖4A中示出的數(shù)據(jù)的控制饋通相比所揭示的饋通器的提高的效率的COMSOL模擬結(jié)果，所述所揭示的饋通器具有經(jīng)由金屬凸緣連接到非金屬罐的雙臺階式介電質(zhì)。

圖4C是顯示與具有圖4A中示出的數(shù)據(jù)的控制饋通相比所揭示的饋通器的提高的效率的COMSOL模擬結(jié)果，所述所揭示的饋通器具有經(jīng)由金屬凸緣連接到非金屬罐的漸變介電質(zhì)。

具體實施方式

參考附圖描述所揭示的實施例，其中相同的參考標(biāo)號在整個附圖中用于指示相似或等效的元件。附圖并未按比例繪制，且附圖僅提供用于說明某些所揭示的方面。下文參考用于說明的實例應(yīng)用來描述若干所揭示的方面。應(yīng)理解，闡述眾多具體細節(jié)、關(guān)系以及方法以提供對所揭示的實施例的全面理解。

然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)容易地認識到，可以在沒有一個或多個具體細節(jié)的情況下或者用其它方法實踐本文中所揭示的主題。在其它情況下，未詳細示出眾所周知的結(jié)構(gòu)或操作以避免混淆某些方面。本發(fā)明并不受限于所說明的動作或事件的排序，因為一些動作可以不同次序進行和/或與其它動作或事件同時進行。此外，并非所有所說明的動作或事件都需要用來實施根據(jù)本文中所揭示的實施例的方法。

所揭示的實施例包含同軸饋通器，所述同軸饋通器包含下部介電套管部分，所述下部介電套管部分使饋通器與具有噴嘴的罐的噴嘴之間或饋通器與無噴嘴罐的罐頂部之間的阻抗不匹配最小化。圖1A示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器100的GWR系統(tǒng)120，所述同軸饋通器具有上部CTL段100a，其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段100b，其具有多個臺階式厚度的介電區(qū)，所述介電區(qū)包含介電質(zhì)106和介電質(zhì)107，所述介電質(zhì)將包括電子設(shè)備區(qū)塊的GWR過程連接裝置連接到在其上具有金屬凸緣4的儲罐40的頂部表面40a，所述電子設(shè)備區(qū)塊包括聯(lián)接到收發(fā)器1的處理器80，所述收發(fā)器1聯(lián)接到示出為同軸電纜2的傳輸線路連接器。

饋通器100包含內(nèi)部電導(dǎo)體（探頭）10和具有突出肩部20a的外部電導(dǎo)體20（例如，不銹鋼）。探頭10具有突出金屬延伸區(qū)10a。饋通器100的外部電導(dǎo)體20示出為通過焊接材料31焊接到凸緣4的頂部。凸緣示出為通過緊固件41（例如，不銹鋼螺栓）固定且密封到罐40的頂部表面40a，并固定且密封到通常包括金屬的止動套管42。在此實施例中，用于下部CTL段的常規(guī)管狀圓柱形介電區(qū)被多臺階式介電區(qū)替代，所述多臺階式介電區(qū)示出為包含介電質(zhì)106和介電質(zhì)107的雙臺階式厚度介電質(zhì)106、107。饋通器100的底側(cè)示出為焊接到凸緣4。罐40可以包括金屬（例如，金屬或金屬合金）罐或非金屬罐，例如混凝土或聚合物基的罐。

設(shè)置在探頭10與上部CTL段100a（其如上文所提及提供大體上50歐姆的阻抗）中的外部電導(dǎo)體20之間的介電套管從上到下包括介電質(zhì)102，其例如包括通過介電O形環(huán)101（例如包括VITON等氟橡膠）密封的聚醚醚酮（PEEK）；接著是氣隙103；接著是介電環(huán)104，其例如包括ULTEM等聚醚酰亞胺；接著是介電質(zhì)105，其例如包括聚四氟乙烯（PTFE）。介電環(huán)104被配置為支撐探頭10的重量的承重環(huán)，所述探頭的重量取決于其長度可以為約6到8 kg。

饋通器100與常規(guī)饋通器一樣配置，使得罐40的內(nèi)部的環(huán)境不發(fā)生泄漏。防止泄漏是圖1A中示出密封介電套管的外側(cè)和內(nèi)側(cè)的O形環(huán)的原因，所述O形環(huán)包含O形環(huán)101（密封介電套管的外側(cè)）以及未標(biāo)號的其它O形環(huán)。下部CTL段100b中的介電套管從上到下包括在子段100b₁中的介電質(zhì)106，其下是在子段100b₂中的介電質(zhì)107。下部CTL段100b的至少一部分提供與上部CTL段100a的大體50 Ω的阻抗相比高出至少百分之四十（40%）的阻抗，所述大體50 Ω的阻抗可以與由貫穿其整個長度的常規(guī)饋通器提供的基本上50 Ω的阻抗相當(dāng)。

下部CTL段100b的電長度為在至少1 GHz的操作的中心頻率處大體0.4λ到0.6λ。上部CTL段100a的電長度為在至少1 GHz的操作的中心頻率處大體0.4λ到0.6λ，使得饋通器100通常在操作的中心頻率處具有0.8λ到1.2λ的電長度。

具有雙臺階式厚度介電質(zhì)106、107的同軸饋通器100在饋通器的傳輸線路朝向罐40的頂部表面40a移動時產(chǎn)生所述傳輸線路的阻抗的增加，其中介電質(zhì)106和107的電長度示出為約等于且可以各自等于約?λ。例如，通過減小如圖1A中示出的外部電導(dǎo)體20的厚度，可以增加介電質(zhì)106和107的介電材料的直徑，例如包括PTFE。應(yīng)注意，饋通器設(shè)計中的外部電導(dǎo)體20的厚度通常應(yīng)考慮與金屬套管當(dāng)暴露于最大溫度和壓力下時的機械阻力有關(guān)的機械方面。

作為實例，對于探頭10的典型的幾何形狀，以及雙臺階式厚度介電質(zhì)106、107的介電質(zhì)厚度的上述變化，對此類型的同軸傳輸線路的阻抗計算已經(jīng)示出：對于子段100b₁中的介電質(zhì)106，可以獲得從50 Ω到約65 Ω±10% Ω的增加，而子段100b₂的阻抗可以為約80 Ω±10% Ω。

對于常規(guī)饋通器，從50 Ω沿著下部CTL段100b中的饋通到約80 Ω的饋通器阻抗的增加導(dǎo)致會大大減少從饋通器100的輸出到罐的噴嘴的輸入或到無噴嘴罐的頂部的反射信號，這取決于過程連接裝置的類型。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從下部CTL段100b的上部子段100b₁中的常規(guī)的50 Ω到約65 Ω±10%接著到下部子段100b₂中的約80 Ω±10%的饋通器阻抗的增加改進饋通器與噴嘴之間（通常為120到180 Ω的阻抗），或（對于螺紋連接的過程連接裝置的情況）饋通器與罐的頂部之間（對于自由空間中的探頭10約370 Ω）的阻抗調(diào)適。下文關(guān)于圖4B描述的COMSOL模擬顯示與常規(guī)控制饋通相比，此雙臺階式同軸饋通器的大大提高的效率。

類似地，在另一實施例中，用圖1B中示出的線性漸變介電厚度（或下文描述的圖2中示出的非線性漸變介電區(qū)）來替換圖1A中示出的所揭示的雙臺階式厚度介電質(zhì)106、107，饋通器阻抗可以沿著下部CTL段中的饋通從常規(guī)地50 Ω增加至類似于由圖1A中示出的下部CTL段100b提供的阻抗的更高阻抗值。線性漸變介電質(zhì)提供下部CTL段的阻抗的逐漸（對數(shù)）增加，以為連接到噴嘴的饋通器或螺紋連接于罐（為金屬罐或非金屬罐）的頂部的饋通器提供增強的阻抗匹配。

圖1B示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器150的GWR系統(tǒng)170，所述同軸饋通器具有上部CTL段100a，其提供如圖1A中布置的大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段100b’，其具有線性漸變介電質(zhì)106'，所述介電質(zhì)將包括電子設(shè)備區(qū)塊的GWR過程連接裝置連接到在其上具有金屬凸緣4的儲罐40的頂部表面40a，所述電子設(shè)備區(qū)塊包括聯(lián)接到收發(fā)器1的處理器80，所述收發(fā)器聯(lián)接到示出為同軸電纜2的傳輸線路連接器。線性漸變介電質(zhì)106'還改進了饋通器150的輸出到如圖2中示出的罐40的頂部表面40a的阻抗匹配，或到具有噴嘴的罐的噴嘴（見下文描述的圖3）的阻抗匹配。線性漸變介電質(zhì)106'可以在其與阻抗對數(shù)增加的上部CTL段100a的界面處提供約50 Ω阻抗，使得在線性漸變介電質(zhì)106'的底部處，所述阻抗比上部CTL段100a中的50 Ω阻抗高≥40%，例如終止于約80 Ω±10%。

在其它實施例中，并非通過沿著下部CTL段中的徑向方向改變共用介電材料的介電厚度來實現(xiàn)如1A（具有臺階式介電厚度的下部CTL段100b）和圖1B（具有對數(shù)增加的厚度的下部CTL段100b'）中示出的所需阻抗分布，而是使用不同的介電材料來實現(xiàn)類似地所揭示阻抗結(jié)果。圖2示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器200的GWR系統(tǒng)220的描繪，所述同軸饋通器具有上部CTL段100a，其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段100b''，其具有相應(yīng)地在上部子段100b₁'中和在下部子段100b₂'中的不同的介電材料106''和107''，所述介電材料將包括電子設(shè)備區(qū)塊的GWR過程連接裝置連接到在其上具有凸緣4的儲罐40的頂部表面，所述電子設(shè)備區(qū)塊聯(lián)接到示出為同軸電纜的傳輸線路連接器。

在圖2中示出的GWR系統(tǒng)220實施例中，CTL饋通器使用具有不同介電常數(shù)的不同介電材料來提供朝向罐40的阻抗增加。在饋通器200的下部CTL段100b''中具有不同介電常數(shù)的不同介電材料提供從介電質(zhì)105（在上部CTL段100a的下部部分）到介電質(zhì)106''增加，以及從介電質(zhì)106''到介電質(zhì)107''增加的阻抗，而不必改變外部金屬套管20的內(nèi)部輪廓（其可以如圖所示始終保持圓柱形）。例如，在一個具體實施例中，介電質(zhì)105可以是30%玻璃增強的ULTEM（介電常數(shù)=3.7），介電質(zhì)106''可以是標(biāo)準(zhǔn)ULTEM（介電常數(shù)=3.1），且介電質(zhì)107''可以是PTFE（介電常數(shù)為2）。還可以將空氣用于介電質(zhì)107''，其中空氣的介電常數(shù)基本上為1?？諝獾慕殡姵?shù)可以由于壓力增加而增加至大體上超過1，罐中的蒸氣或氨水等產(chǎn)品一般皆是如此。此外，在一些實施例中，沿著徑向方向的介電厚度是非恒定的（例如，臺階式介電厚度或?qū)?shù)變換的介電厚度），或在下部CTL段中使用不同的介電材料。

圖3A示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器100（圖1A中示出）、饋通器150（圖1B中示出）或饋通器200（圖2中示出）的GWR系統(tǒng)300的描繪，所述饋通器具有上部CTL段（見圖1A、圖1B或圖2中的上部CTL段100a），其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段（見圖1A中的下部CTL段100b、圖1B中的下部CTL段100b'或圖2中的下部CTL段100b''），其提供比上部CTL段中的50 Ω阻抗高≥40%的阻抗。饋通器100、150或200螺紋連接金屬罐40'的頂部表面40a'中的孔口51。罐40'可以是金屬或非金屬（例如，聚合物基的）罐。然而，在非金屬罐的情況下，饋通器100、150或200螺紋連接密封到罐孔口的金屬板（此處未示出）。

圖3B示出根據(jù)示例性實施例的包含示例性同軸饋通器100（圖1A中示出）或饋通器150（圖1B中示出）或饋通器200（圖2中示出）的GWR系統(tǒng)350的描繪，所述饋通器具有上部CTL段（見圖1A、圖1B或圖2中的上部CTL段100a），其提供大體上50 Ω的阻抗；以及下部CTL段（見圖1A中的下部CTL段100b或圖1B中的下部CTL段100b'或圖2中的下部CTL段100b''），其提供比上部CTL段中的50 Ω阻抗高≥40%的阻抗。饋通器100或200具有其外部導(dǎo)體，所述導(dǎo)體通過焊接材料31焊接到在罐340的頂部表面340a上方的金屬圓柱形罐噴嘴340b上的凸緣4。噴嘴340b具有約120到180 Ω的阻抗（阻抗取決于探頭10的直徑和噴嘴340b的直徑）且具有孔口。在此實施例中，罐340可以是金屬或金屬合金或非金屬罐。

作為實例，下文描述在到金屬凸緣（例如圖1A、圖1B、圖2或圖3B中示出的凸緣4）的饋通連接的情況下的一系列饋通組合件。

1. 提供或準(zhǔn)備外部金屬導(dǎo)體20（例如，包括不銹鋼（SSt））以作為饋通器的具有突出肩部20a的初始組件。

2. 將外部金屬導(dǎo)體20焊接到凸緣4。此步驟僅適用于連接到凸緣的饋通器的情況。

3. 通過將介電環(huán)104從頂側(cè)向上滑至外部金屬導(dǎo)體20的突出肩部20a（所述介電環(huán)將停在所述突出肩部），插入所述介電環(huán)，其例如包括聚醚酰亞胺（PEI），所述聚醚酰亞胺是無定形的琥珀色至透明熱塑性塑料，其特性類似于相關(guān)的塑料PEEK，市售為外部金屬導(dǎo)體20中的ULTEM環(huán)。

4. 通過從頂側(cè)滑動探頭10來將其插入到饋通器中。探頭10具有加寬部分，所述加寬部分將被介電環(huán)104阻擋。

5. 將在饋通器的頂部中的例如包括PEEK環(huán)的O形環(huán)101（包含圖1A、1B和2中示出的O形環(huán)）向上插入到探頭10的金屬延伸部10a，其中所述O形環(huán)將停止，且因此界定圍繞探頭10的金屬延伸部10a的空氣腔室103。

6. 將介電質(zhì)106、107（圖1A中示出的雙臺階式厚度介電質(zhì)106、107）或例如包括VITON O形環(huán)的106'（圖1B中示出的漸變介電質(zhì)），或106''和107'' （圖2中示出的不同介電材料）插入在底側(cè)上的饋通器中（根據(jù)圖1A或1B）。

7. 將止動套管42添加在凸緣4的底側(cè)上，且例如通過圖1A、1B和2中示出的緊固件41（例如，螺栓）將其固定在此處。

所揭示的饋通器可以用在罐的GWR系統(tǒng)的廣泛范圍的過程連接裝置上，從而提供與貫穿饋通器的長度的常規(guī)50 Ω饋通器相比在阻抗匹配上的較大改進。

實例

通過以下具體實例進一步說明所揭示的實施例，所述特定實例絕不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍或內(nèi)容。

下文描述特定于時域反射測量的COMSOL模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，其中對于饋通器的不同幾何結(jié)構(gòu)，示出根據(jù)所揭示的實施例的具有1.8 V的峰值的初始詢問脈沖和0.5 ns的半極大處全寬度（FWHM），以及來自饋通器的末端（凸緣位置）和位于與信號源（產(chǎn)生上述電壓峰值）相距1 m處的金屬目標(biāo)（理想的電導(dǎo)體）的回波（脈沖）的實例，所述回波是寄生回波。在上述這兩個回波之間，可能存在其它寄生回波，所述其它寄生回波源自于來自饋通器的末端和金屬目標(biāo)的多個反射。模擬結(jié)果比較從所揭示的饋通器獲得的電壓回波與從控制饋通獲得的電壓回波，所揭示的饋通器具有介電布置，與上部CTL段中的阻抗相比，所述介電布置升高下部CTL段中的阻抗；所述控制饋通具有在上部CTL段和下部CTL段兩者中的常規(guī)管狀圓柱形介電套管，所述介電套管始終提供基本上50 Ω的阻抗。此處，示出用COMSOL獲得的模擬結(jié)果，所述COMSOL是用于模擬各種基于物理的問題的市售多用途軟件平臺。然而，還可以使用其它建模和模擬工具。

圖4A中示出的COMSOL模擬結(jié)果是針對經(jīng)由150 mm直徑的金屬凸緣連接的控制饋通，所述金屬凸緣密封到非金屬罐的頂部表面中的孔口。詢問脈沖（具有等于0.5 ns的脈沖寬度）的振幅示出為1.8 V。反射自此控制饋通的饋通器末端（凸緣）的回波信號的振幅示出為具有1.114 V的振幅。此寄生回波具有較高的信號振幅值，所述信號振幅值以較高信噪比（SNR）減小沿著可以用于水平面/界面測量的探頭傳播的信號功率。由于在凸緣位置處的寄生信號反射，信號衰減的幅度計算為：

Atten₁=20 * log (1.8/1.114)=4.16 dB。

特意地，忽略在衰減表達式中使用的負號。Atten₁是饋通器的阻抗（約50 Ω）與罐的頂部的阻抗（自由空間中的探頭10的阻抗等于370 Ω）之間的阻抗不匹配的結(jié)果。反射自位于距凸緣1 m處的金屬目標(biāo)（建模為理想電導(dǎo)體）的（回波）信號的振幅示出為具有-0.465 V的振幅。由于在金屬目標(biāo)處的信號反射，信號衰減計算為：

Atten₂=20 * log (1.8/0.465)=11.75 dB。

圖4B中示出的COMSOL模擬結(jié)果通過數(shù)值COMSOL計算顯示所揭示的饋通器與控制饋通相比提高的效率，所揭示的饋通器具有經(jīng)由150 mm金屬凸緣連接到非金屬罐的雙臺階式介電質(zhì)（見圖1A），所述控制饋通具有圖4A中示出的數(shù)據(jù)。詢問脈沖（脈沖寬度等于0.5 ns）的振幅同樣示出為1.8 V。反射自凸緣的（回波）信號的振幅示出為0.61 V。可以觀察到，由于在凸緣位置處的饋通器的輸出（約80 Ω±10%）與由所揭示的具有雙臺階式介電質(zhì)的饋通器提供的在罐的頂部處的自由空間中的探頭阻抗（370 Ω）之間的較好阻抗匹配，所計算的來自凸緣的寄生反射信號的振幅已經(jīng)從1.114 V減小至0.61 V。來自饋通器的末端（凸緣位置）的較低振幅寄生回波為“Atten1”提供較高值：

Atten₁=20 * log (1.8/0.61)=9.4 dB。此增加的Atten1的值是相對于具有其在圖4A中示出的性能的控制饋通的5.24 dB的改進。

反射自位于距凸緣1 m處的金屬目標(biāo)（建模為理想電導(dǎo)體）的（回波）信號的振幅示出為具有-1.0 V的振幅。由于在金屬目標(biāo)處的信號反射，此信號衰減計算為：

Atten₂=20 * log (1.8/1)=5.1 dB。由于反射可用信號（在分母上）的增加的值，相對于目標(biāo)信號計算Atten₂的較低值，這使得可用信號更容易與背景噪聲區(qū)分開，因此提供改進的設(shè)計。因此，反射自位于距信號源1 m處的目標(biāo)的可用信號幅度相對于具有其在圖4A中示出的性能的控制饋通改進了6.65 dB。

圖4C中示出的COMSOL模擬結(jié)果顯示所揭示的饋通器相對于控制饋通提高的效率，所揭示的饋通器具有漸變介電質(zhì)（見圖2），所述漸變介電質(zhì)經(jīng)由150 mm金屬凸緣連接到非金屬罐的頂部表面。反射自具有連接到非金屬罐的漸變介電質(zhì)的饋通器的凸緣的（回波）信號的振幅示出為具有0.733 V的振幅。在此情況下，所計算的衰減為：

Atten₁=20 * log (1.8/0.733)=7.8 dB。

此結(jié)果顯示相對于具有其在圖4A中示出的性能的控制饋通的3.64 dB的改進。

反射自位于距凸緣1 m處的金屬目標(biāo)（建模為理想電導(dǎo)體）的（回波）信號的振幅示出為-0.93 V的振幅。由于在金屬目標(biāo)處的信號反射，信號衰減計算為：

Atten₂=20 * log (1.8/0.93)=5.73 dB。這意味著反射自位于距信號源1 m處的目標(biāo)的可用信號相對于控制饋通改進了約6.02 dB。

經(jīng)上文已經(jīng)描述了各種所揭示的實施例，但應(yīng)理解，這些實施例僅作為實例而非限制呈現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以根據(jù)本發(fā)明對本文中所揭示的主題做出許多改變。另外，盡管已經(jīng)關(guān)于若干實施方案中的僅一個揭示特定特征，但如任何給定或特定應(yīng)用可能需要或?qū)θ魏谓o定或特定應(yīng)用可能有利，此特征可以與其它實施方案的一個或多個其它特征組合。