具有電源電壓控制的延遲的脈衝水準測量系統的製作方法

2023-05-26 16:15:16

專利名稱：具有電源電壓控制的延遲的脈衝水準測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及脈衝雷達水準測量系統。
背景技術：
雷達水準測量(Radar level gauge，RLG)系統被廣泛應用於確定罐中所包含的產品的填充水準。雷達水準測量通常藉助於向罐中包含的產品輻射電磁信號的非接觸測量來進行，或者藉助於通常稱為導波雷達(Guided wave radar,GffR)的、其中通過作為波導的探針將電磁信號導向並導入所述產品的接觸測量來進行。所述探針通常被布置為從罐的頂部向底部垂直延伸。所述探針還可被布置在連接到罐的外壁並與罐的內部流體相通的測量管 (所謂的室(chamber))中。所發射的電磁信號在所述產品的表面處被反射，而反射信號由雷達水準測量系統中所包括的接收器或者收發器接收。基於所發射的信號和反射信號，可確定到產品的表面的距離。更具體地，到產品的表面的距離通常基於發射電磁信號和接收其在罐內的氣氛與其中包含的產品之間的界面處的反射之間的時間來確定。為了確定產品的實際填充水準， 基於上述時間(所謂的飛行時間)以及電磁信號的傳播速度來確定從基準位置到所述表面的距離。當今市場上的大多數雷達水準測量系統要麼是基於發射脈衝與接收其在產品表面處的反射之間的時間差來確定到罐內包含的產品的表面的距離的所謂的脈衝雷達水準測量系統，要麼是基於所發射的調頻信號與其在所述表面處的反射之間的相位差來確定到所述表面的距離的系統。後一類型的系統通常稱為調頻連續波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCff)型。對於脈衝雷達水準測量系統，通常使用時間擴展技術來得到飛行時間 (time-of-flight)。這種脈衝雷達水準測量系統一般具有第一振蕩器和第二振蕩器，第一振蕩器用於生成由脈衝形成的發射信號，用於以發射脈衝重複頻率ft向罐內包含的產品的表面發射， 第二振蕩器用於生成由基準脈衝形成的基準信號，其基準脈衝重複頻率f；與發送脈衝重複頻率相差給定的頻率差Δ ·。該頻率差Af—般在Hz的量級或幾十Hz的範圍在測量掃描的開始，發射信號和基準信號被同步為具有相同的相位。由於頻率差 Δ f，發射信號和基準信號之間的相位差在測量掃描期間會逐漸增加。在測量掃描期間，將由於發射信號在罐內包含的產品的表面的反射而形成的反射信號與基準信號相關，使得僅在反射脈衝和基準脈衝同時發生時才產生輸出信號。從測量掃描的開始到由於反射信號與基準信號的相關而導致發生輸出信號的時間為發射信號與反射信號之間的相位差的度量，其又是反射脈衝的飛行時間的時間擴展的度量，根據其可以確定到罐內所包含的產品的表面的距離。由於發射信號和基準信號之間的頻率差Δ ·的準確度對於脈衝雷達水準測量系統的性能來說很重要，因此，可通過監視頻率差Δι並調節第二振蕩器以保持預定的頻率差Δ f的調節器來控制第二振蕩器。為了提供穩定的調節，由於需要低值的頻率差Af以獲得足夠的時間擴展，因此， 調節器一般需要幾百樣本量級的頻率差Δ ·，這對應於長度為20-30秒的持續時間。因此，在開始實際的填充水準測量之前，當前可獲得的上述類型的脈衝雷達水準測量系統通常需要被通電一相當的時間段。

實用新型內容鑑於現有技術中的上述和其他缺陷，本實用新型的一個總目標是提供一種改進的脈衝水準測量系統和方法，並且具體地，提供一種能夠實現更能量有效的填充水準確定的脈衝水準測量系統和方法。根據本實用新型的第一方面，這些以及其他目標是通過一種水準測量系統來實現的，該系統用於利用電磁信號來確定罐中包含的產品的填充水準。所述水準測量系統包括 發射信號生成電路，用於生成發射脈衝序列形式的發射信號；傳播設備，連接到所述發射信號生成電路並被配置為向所述罐內的所述產品的表面傳播所述發射信號，並返回由於所述發射信號在所述罐中所包含的所述產品的所述表面處的反射而得到的反射信號；基準信號提供電路，被配置為提供基準脈衝序列形式的基準信號；所述發射信號生成電路和基準信號提供電路中的至少一個包括延遲電路，該延遲電路用於提供所述發射信號和所述基準信號之間的時變相位差；測量電路，連接到所述傳播設備並連接到所述基準信號提供電路，所述測量電路被配置為基於所述基準信號和所述反射信號來提供測量信號；及處理電路，連接到所述測量電路，用於基於所述測量信號來確定填充水準，其中，所述延遲電路包括至少一個電源電壓控制的延遲單元，該至少一個電源電壓控制的延遲單元對於通過該至少一個電源電壓控制的延遲單元的脈衝，展示出根據提供到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲；及電壓控制電路，連接到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元，用於提供可控電源電壓到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元，以使得能夠控制所述延遲電路的信號傳播延遲。所述罐可以是能夠容納產品的任何容器或器皿，並且可以是金屬的，或部分或全部為非金屬的，可以是開放的、半開放的、或密封的。此外，罐中所包含的產品的填充水準可通過利用信號傳播設備向罐內產品傳播發射信號來直接確定，或者利用設置在位於罐外部但與罐內部流體連通使得室內的水準與罐內的水準對應的所謂室內的傳播設備來間接確定。發射信號為電磁信號。所述「傳播設備」可以是能夠傳播電磁信號的任何設備，包括發射線探針、波導和各種類型的天線(如喇叭天線、陣列天線等)等。應注意，處理電路中所包括的裝置中的任何一個或幾個可以被提供為分離的物理部件、單個部件內的分離的硬體模塊或者由一個或幾個微處理器執行的軟體。本實用新型基於如下實現可以利用展示電源電壓依賴的傳播延遲的至少一個電源電壓控制的延遲單元並通過控制所述電源電壓、以很高的精度來獲得發射脈衝和基準脈衝之間的可控定時差。一個或幾個電源電壓控制的延遲單元和用於控制到電源電壓控制的延遲單元的電源電壓的電壓控制電路可包括於發射信號生成電路或者基準信號提供電路中，或者包括於二者中。例如，發射信號生成電路可包括振蕩器電路(例如壓控振蕩器)，基準信號提供電路可包括用於提供發射信號的延遲版本形式的基準信號的延遲電路。 通過利用包括展示出電源電壓依賴的傳播延遲的至少一個電源電壓控制的延遲單元和控制電源電壓的電壓控制電路的延遲電路，可在任何時間將延遲控制為期望的值。 這使得能夠實現所述水準測量系統的各種節電工作模式。例如，可使用『快速搜索』模式， 其中，通過快速改變電源電壓來快速地改變延遲。這樣，可快速地找到罐內產品的表面，而隨後的測量可以在距表面距離周圍有限的範圍內進行。與在所述水準測量系統的整個範圍內進行「完整」的測量相比，像這樣在有限的範圍內進行測量可以節省時間和功率。這樣與在所述水準測量系統的整個範圍內進行「完整」的測量相比而節省的功率例如相反可用於對所選的範圍過採樣或多次「加窗」，從而能夠改善敏感度。 發射信號生成電路和基準信號提供電路可以有利地基於共同的脈衝產生電路來分別提供發射信號和基準信號。但是，根據本實用新型的各實施例，發射信號生成電路和基準信號提供電路可被連接到或可包括不同的脈衝產生電路(如不同的振蕩器)。此外，延遲電路可包括串聯的多個電源電壓控制的延遲單元，每個電源電壓控制的延遲單元對於通過該電源電壓控制的延遲單元的脈衝展示根據提供到該電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲。這樣，與單個電源電壓控制的延遲單元的情況相比，可延展可獲得的延遲範圍。電壓控制電路可連接到每個電源電壓控制的延遲單元，以對提供到每個電源電壓控制的延遲單元的電源電壓進行同時控制。在這種配置中，總延遲變為針對電源電壓控制的延遲單元的給定電源電壓的各延遲的和。根據本實用新型的各實施例，延遲電路還可包括多個延遲部件，這多個延遲部件可以是或者可以不是電源電壓控制的延遲單元；和可控開關電路，該開關電路被布置並配置為使得能夠形成通過串聯的所選數量的延遲部件的延遲路徑。通過利用包括多個延遲部件(每個延遲部件對通過其的電磁信號提供已知的傳播延遲(該傳播延遲可以針對所有延遲部件均為相同的，或者可以在延遲部件之間是不同的))和被布置並配置為使得能夠形成通過串聯的所選數量的延遲部件的延遲路徑的可控開關電路的延遲電路，可在更寬的範圍之上控制所述延遲。通過對所述延遲電路中包括的一個或幾個電源電壓控制的延遲單元的電源電壓進行控制，可以提供對所述延遲的精細調節。或者，形成所述延遲路徑的延遲部件可以包括於基準信號提供電路中，或至少一個電源電壓控制的延遲單元可包括於發射信號生成電路中，或者反之亦可。在這些實施例中，通過改變形成延遲路徑的延遲部件的數量，並且對於每個數量的延遲部件來改變提供到展示出電源電壓依賴的傳播延遲的電源電壓控制的延遲單元的電源電壓，可實現延遲電路的總傳播延遲的改變。為了形成延遲路徑，開關電路可包括被配置在相鄰延遲部件之間的可控開關部件。或者，所有的延遲部件可串聯，並且開關電路可包括用於將所選的延遲部件連接到延遲電路的輸出的可控開關部件。
6[0031]為了提供延遲電路的特徵和/或調節，所述水準測量系統還可包括相位檢測器， 該相位檢測器被布置為提供用於指示通過延遲電路的傳播延遲的信號。該信號用於實現對延遲電路的總延遲的穩定和準確的控制。例如，用於對提供到電源電壓控制的延遲單元的電源電壓進行控制的電壓控制電路可連接到相位檢測器，並且被配置為依賴於相位檢測器提供的信號來提供可控的電源電壓。在本實用新型的各實施例中，至少一個電源電壓控制的延遲單元可以是包括至少一個電晶體的邏輯電路。這種邏輯電路的一個示例是反相器，但是應理解，延遲單元可被實施為大量不同的邏輯電路(例如與(AND)門、與非(NAND)、或(OR)門、或非(NOR)門等)中的任何一個。傳播設備可以是發射線探針，該發射線探針可被布置為向罐內所包含的產品延伸並延伸到罐內所包含的產品中，用於將發射信號導向產品的表面，並沿著發射線探針將反射信號導回。根據另一實施例，傳播設備可包括用於向罐內包含的產品表面輻射發射信號並捕獲由於發射信號在罐內包含的產品的表面處的反射而得到的反射信號的天線設備。此外，所述水準測量系統可有利地被配置為由本地電源來供電，該本地電源例如可包括電池、風力渦輪機和/或太陽能電池等。而且，所述水準測量系統還可包括用於與外部設備進行無線通信的無線電收發
ο根據本實用新型的第二方面，上述以及其他目標通過一種利用電磁信號來確定罐內包含的產品的填充水準的方法來實現，所述方法包括以下步驟生成脈衝序列形式的發射信號；向所述罐內的所述產品的表面傳播所述發射信號；接收由於所述發射信號在所述產品的所述表面處的反射而得到的反射信號；提供脈衝序列形式的基準信號；基於所述基準信號和所述反射信號來提供測量信號；及基於所述測量信號來確定所述填充水準，其中， 生成所述發射信號和提供所述基準信號中的至少一個步驟包括下列步驟使得所述脈衝通過至少一個電源電壓控制的延遲單元，該至少一個電源電壓控制的延遲單元對於所述脈衝展示出根據提供到該至少一個電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲；及改變到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元的電源電壓，以提供所述發射信號和所述基準信號之間的時變相位差。本實用新型的該第二方面的其他實施例以及通過該第二方面獲得的效果大體上與上述的本實用新型的第一方面相似。

現在參考示出本實用新型的實施例的示例的附圖，更詳細地描述本實用新型的這些及其他方面。在附圖中圖1示意性示出安裝在示例性罐內的根據本實用新型的一個實施例的水準測量系統；圖2是包括於圖1的水準測量系統中的測量電子單元的示意圖；圖3是示意性示出圖1的水準測量系統的框圖；[0044]圖如示意性示出包括於圖3的水準測量系統中的延遲電路的第一示例性實施例；圖4b是示出使用圖如的延遲電路可得到的傳播延遲的圖；圖如示意性示出傳播延遲對圖如的延遲電路中所包括的示例性電源電壓控制的延遲單元的電源電壓的依賴性；圖5示意性示出包括於圖3的水準測量系統中的延遲電路的第二示例性實施例；圖6示意性示出包括於圖3的水準測量系統中的延遲電路的第三示例性實施例；圖7示意性示出包括於圖3的水準測量系統中的延遲電路的第四示例性實施例； 以及圖8是示意性示出根據本公開的方法的一個實施例的流程圖。
具體實施方式
在本說明書中，主要參考非接觸型的脈衝雷達水準測量系統來討論根據本實用新型的水準測量系統的各個實施例，其中，利用輻射天線形式的傳播設備向罐內包含的產品傳播電磁信號，所述輻射天線例如為喇叭天線、陣列天線或平板天線(patch antenna)。應注意，這決不意味著對本實用新型的範圍的限制，本實用新型同樣可應用於利用探針形式的傳播設備的脈衝導波雷達(GWR)水準測量系統，所述探針例如是單線探針 (包括所謂的Goubau探針)、雙頭探針、同軸探針等。圖1示意性示出根據本實用新型的一個實施例的水準測量系統1，該水準測量系統1包括測量電子單元2以及輻射天線設備3形式的傳播設備。雷達水準測量系統1設置在罐5上，罐5部分填充有要測量的產品6。在圖1所示的情況中，產品6是固體的，如顆粒或塑料球等；但是，該產品也可以是液體，如水或基於石油的產品等。通過分析由天線設備3向產品6的表面7輻射的發射信號&以及從表面7返回的反射信號SK，測量電子單元 2可確定基準位置和產品6的表面7之間的距離，從而推導出填充水準。應注意，儘管這裡討論的是包含單種產品6的罐5，但是，可以用相似的方式來測量到罐5中存在的任何材料界面的距離。如圖2中示意性示出的，電子單元2包括用於發射和接收電磁信號的收發器10和處理單元11，處理單元11連接到收發器10，以控制收發器和處理由收發器接收的信號，以確定罐5中產品6的填充水準。另外，處理單元11可通過接口 12連接到外部通信線路13，用於模擬和/或數字通信。而且，儘管圖2中未示出，但是，雷達水準測量系統1 一般可連接到外部電源，或可通過外部通信線路13來供電。或者，雷達水準測量系統1可本地供電，並可被配置為進行無線
ififn。儘管在圖2中被示出為分離的模塊，但是，收發器10、處理電路11和接口 12中的幾個可以被設置在同一電路板上。另外，在圖2中，收發器10被示出為與罐5的內部分離，並經由通過設置在罐壁中的饋通15的導體14而連接到天線設備3。應理解，這並非必需的情況，而至少收發器10可以設置在罐5內部。例如，在如圖2所示的那樣天線設備3被提供為平板天線的情況下，至少收發器10和平板天線3可被提供在同一電路板上。[0058]圖3是示意性示出圖1的水準測量系統中所包含的功能部件的框圖。該示例性的水準測量系統1包括發射器支路和接收器支路。發射器支路包括在此提供為脈衝發生器30形式的發射信號生成電路、RF源1和發射天線32，並且接收器支路包括延遲電路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。通過脈衝發生器30提供的脈衝Spkf來調製RF源31所產生的微波，從而形成發射脈衝序列(微波能量的短「包」)形式的發射信號&，並且通過發射天線32向產品的表面7 輻射該發射信號。接收天線37接收反射信號SK，並且該反射信號被轉發到測量電路36。測量電路 36還被提供有基準信號Skef，該基準信號Skef通過利用延遲電路34將脈衝發生器30提供的脈衝Spkf延遲並將延遲的脈衝SPKF,del反饋到本地振蕩器35來形成。由從微處理器38到延遲電路34的線路所示意性示出的，延遲電路34被控制，以改變延遲，使得發射脈衝和基準脈衝之間的定時差隨著時間改變(增加或降低)。在測量電路36中，將基準信號Skef和反射信號&時間相關，以形成時間擴展的測量信號、，該測量信號被提供到微處理器38，其中基於測量信號來確定到產品6的表面 7的距離。在上述示例性實施例中，基準信號Skef是發射信號&的延遲版本。如本領域的技術人員可理解的，延遲電路34同樣可以提供在發射器支路，用於延遲發射信號，使得發射信號&變為基準信號Skef的延遲版本。或者，延遲電路可以被配置為在發射器支路和接收器支路二者上提供延遲。例如，可在接收器支路上提供粗延遲，而在發射器支路上提供精細延遲，並且反之亦然。例如，測量電路36可包括混合器和抽樣保持放大器，但是，還可用本領域的技術人員所知的其他方式來實施。例如，抽樣保持放大器被配置為通過利用基準信號Skef來控制採樣開關來實現時間相關。而且，對於所謂的導波雷達(GWR)，脈衝發生器30所生成的脈衝Spkf可以利用發射線探針向所述表面直接傳播。這種GWR系統因此可以在沒有圖3所示的RF源31和本地振蕩器35的情況下工作。在本實用新型的其他實施例中，發射器支路和接收器支路可具有不同的脈衝發生
ο圖如示意性示出圖3的延遲電路34的第一示例性實施例。參考圖4a，延遲電路 34包括串聯的多個電源電壓控制的延遲單元D1-Dn以及電壓控制電路45，電壓控制電路45 被布置為使得能夠控制提供到電源電壓控制的延遲單元D1-Dn的電源電壓Vs。電源電壓控制的延遲單元D1-Dn中的每一個對於通過其的脈衝展示依賴於提供到該電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲。延遲電路34例如可實施於FPGA中，並且電源電壓控制的延遲單元D1-Dn可以是反相器。與使用單個電源電壓控制的延遲單元Dn相比，通過將多個電源電壓控制的延遲單元D1-Dn串聯，可增大延遲範圍TD,min-TD,max。這在圖4b中示意性示出了，其中上部的條46示出了針對單個電源電壓控制的延遲單元Dn的可調節延遲範圍(有點的)，而底部的條47示出了針對圖如的包括串聯連接的多個電源電壓控制的延遲單元D1-Dn的延遲電路34的可調節的延遲範圍(有點的)。如上所述，每個電源電壓控制的延遲單元Dn展示依賴於電源電壓Vs而改變的傳播延遲TD。作為一個示例，電源電壓控制的延遲單元Dn是可以利用CMOS技術來實施的邏輯電路。這種邏輯電路展示隨著電源電壓Vs增大而變短的傳播延遲。圖如示意性示出了針對反相器形式的示例性邏輯電路、傳播延遲Td對電源電壓的示例性依賴性。現在將參考圖5來描述圖3的延遲電路34的第二示例性實施例。圖5的延遲電路34與上面參考圖如描述的延遲電路的區別在於，其還包括開關電路40，開關電路40是可控的，以形成通過所選數量的電源電壓控制的延遲單元D1-Dn的延遲路徑(圖5中的粗線所示的)。開關電路40是可控的，以通過所選數量的電源電壓控制的延遲單元D1-Dn (在本示例中通過D1和D2)來形成圖如中的粗線示意性示出的延遲路徑。開關電路可利用本領域的技術人員易於實現的各種方式來實施。當然，開關電路會引入額外的延遲，如果需要，可通過在其他分支中(在本示例中，在發射器支路中)引入對應的延遲來補償該額外的延遲。如參考圖如所描述的，電源電壓控制的延遲單元D1-Dn中的每個展示依賴於提供到延遲單元D1-Dn的電源電壓Vs而改變的傳播延遲Td (Vs)。與上文參考圖乜描述的延遲電路；34的實施例相似，圖5的延遲電路34還包括電壓控制電路50，該電壓控制電路50被布置和配置為向電源電壓控制的延遲單元D1-Dn提供通過提供到電壓控制電路50的控制信號 51來確定的電源電壓Vs。利用這種配置，通過利用開關電路40來確定要包括在延遲路徑中的電源電壓控制的延遲單元(在圖5中示意性所示的示例性情況中為Dl和擬)的數量並通過利用電壓控制電路50控制電源電壓Vs來控制這些電源電壓控制的延遲單元D1和&的延遲時間Td (Vs)， 可精確控制延遲電路；34的總延遲。為了提供對延遲電路的延遲控制/調節和/或校準，可使用反饋配置。下面參考圖6來描述這種反饋配置的一個示例。與上面參考圖5描述的延遲電路相似，圖6的延遲電路34包括電源電壓控制的延遲單元D1-Dn、開關電路40和電壓控制電路50。另外，圖6的延遲電路34包括相位檢測器，該相位檢測器被布置為提供信號61，該信號指示通過所有的電源電壓控制的延遲單元 D1-Dn的傳播延遲。該信號61由可被用於控制提供到電源電壓控制的延遲單元D1-Dn的電源電壓Vs，以使得通過所有的電源電壓控制的延遲單元的傳播延遲保持穩定。這樣，電源電壓控制的延遲單元D1-Dn中的每一個的傳播延遲Td可基本上保持穩定。在通過所選的電源電壓控制的延遲單元之後，該信號路由通過包括至少一個電源電壓控制的延遲單元和連接到至少一個電源電壓控制的延遲單元的電壓控制電路的延遲調節單元41，其中可添加另一可控延遲td，以進一步改善總延遲的解析度。在定時掃描期間，通過開關電路控制信號42，開關電路40可以首先被控制，以使得要被延遲的信號Spkf直接通過到延遲調節單元41，延遲調節單元41由延遲調節控制信號43來控制，以從td,min掃描到td,max。之後，開關電路40被控制，以使得要被延遲的信號Spkf通過第一延遲單元D1,並且延遲調節單元41再次被控制，以從td,min掃描到td,max，等等。[0080]現在將參考圖7來描述圖3中的水準測量系統1的延遲電路34的另一示例性配置。如圖7中所示意性示出的，延遲電路34包括多個延遲單元D1-Dn、開關電路40和延遲調節單元41。在該示例性實施例中，延遲單元不是電源電壓控制的，也就是說，提供到延遲單元的電源電壓是基本上穩定的。如圖7中所示意性示出的，每個延遲單元D1-Dn具有傳播延遲TD。開關電路40是可控的，以形成圖如中的粗線所示出的通過所選數量的延遲單元的D1-Dn(在示例中通的延遲路徑。在該示例中，由於每個延遲單元D1-Dn具有傳播延遲TD，因此，通過D1和D2的總傳播延遲為2Td。可以利用與上文參考圖6描述的相同方式來控制延遲電路的總傳播延遲。現在將參考圖8的流程圖來描述根據本實用新型的方法的一個實施例。參考圖8，在第一步驟801中，生成發射脈衝序列形式的發射信號，在第二步驟 802，向罐內包含的產品的表面傳播該發射信號。發射信號在所述表面被反射，並作為反射信號返回。在步驟803中接收該反射信號。在步驟804，來自用於生成發射信號的脈衝產生電路的脈衝通過一個或幾個電源電壓控制的延遲單元，所述電源電壓控制的延遲單元被提供有時變的電源電壓，以形成發射信號的延遲副本形式的、具有時變延遲的基準信號。在隨後的步驟805，通過將反射信號和基準信號時間相關來形成測量信號，並且在步驟806，基於在步驟805中形成的測量信號來確定填充水準。注意，已經主要參考幾個實施例而描述了本實用新型。但是，如本領域的技術人員易於理解的，在本實用新型的如所附權利要求所限定的範圍內，與上述實施例不同的其他實施例同樣是可能的。還要注意，在權利要求中，詞語「包括」並不排除其他元素或步驟，並且不定冠詞"a (—個)"或"an (—個)"並不排除多個。單個設備或其他單元可完成權利要求所述的幾項的功能。在彼此不同的從屬權利要求中描述了特定度量這一事實並不意味著不能利用這些度量的組合來突出優點。
權利要求1.一種水準測量系統，用於利用電磁信號來確定罐中包含的產品的填充水準，所述水準測量系統包括發射信號生成電路，用於生成發射脈衝序列形式的發射信號； 傳播設備，連接到所述發射信號生成電路並被配置為向所述罐內的所述產品的表面傳播所述發射信號，並返回由於所述發射信號在所述罐中所包含的所述產品的所述表面處的反射而得到的反射信號；基準信號提供電路，被配置為提供基準脈衝序列形式的基準信號； 所述發射信號生成電路和基準信號提供電路中的至少一個包括延遲電路，該延遲電路用於提供所述發射信號和所述基準信號之間的時變相位差；測量電路，連接到所述傳播設備並連接到所述基準信號提供電路，所述測量電路被配置為基於所述基準信號和所述反射信號來提供測量信號；及處理電路，連接到所述測量電路，用於基於所述測量信號來確定填充水準， 其中，所述延遲電路包括至少一個電源電壓控制的延遲單元，該至少一個電源電壓控制的延遲單元對於通過該至少一個電源電壓控制的延遲單元的脈衝，展示出根據提供到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲；及電壓控制電路，連接到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元，用於提供可控電源電壓到所述至少一個電源電壓控制的延遲單元，以使得能夠控制所述延遲電路的信號傳播延遲。
2.根據權利要求1所述的水準測量系統，其中，所述延遲電路包括串聯的多個電源電壓控制的延遲單元，每個電源電壓控制的延遲單元對於通過該電源電壓控制的延遲單元的脈衝，展示出根據提供到該電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲。
3.根據權利要求2所述的水準測量系統，其中，所述電壓控制電路連接到所述電源電壓控制的延遲單元中的每一個，以實現對提供到所述電源電壓控制的延遲單元中的每一個的電源電壓的同時控制。
4.根據權利要求1或2所述的水準測量系統，其中，所述延遲電路包括 多個延遲部件；以及可控開關電路，被布置和配置為使得能夠形成通過串聯的所選數量的所述延遲部件的延遲路徑。
5.根據權利要求4所述的水準測量系統，其中，所述開關電路包括被布置在相鄰的延遲部件之間的可控開關部件。
6.根據權利要求4所述的水準測量系統，其中，至少一個所述延遲部件為電源電壓控制的延遲單元，該電源電壓控制的延遲單元對於通過該電源電壓控制的延遲單元的脈衝， 展示出根據提供到該電源電壓控制的延遲單元的電源電壓而改變的傳播延遲。
7.根據權利要求1或2所述的水準測量系統，其中，所述水準測量系統還包括相位檢測器，該相位檢測器被布置為提供用於指示通過所述延遲電路的傳播延遲的信號。
8.根據權利要求7所述的水準測量系統，其中，所述電壓控制電路連接到所述相位檢測器，並被配置為根據所述相位檢測器提供的所述信號來提供所述可控電源電壓。
9.根據權利要求1或2所述的水準測量系統，其中，至少一個所述延遲單元為包括至少一個電晶體的邏輯電路。
10.根據權利要求9所述的水準測量系統，其中，所述邏輯電路為反相器。
11.根據權利要求1或2所述的水準測量系統，其中，所述傳播設備為發射線探針。
12.根據權利要求1或2所述的水準測量系統，其中，所述傳播設備包括輻射天線。
13.根據權利要求1或2所述的水準測量系統，該水準測量系統由本地電源供電，該本地電源包括從包括以下的組中選擇的至少一個設備電池設備、太陽能電池和風力渦輪機。
14.根據權利要求1或2所述的水準測量系統，還包括無線電收發器，該無線電收發器用於與外部設備的無線通信。
專利摘要提供了具有電源電壓控制的延遲的脈衝水準測量系統。一種水準測量系統包括發射信號生成電路，用於生成發射脈衝序列形式的發射信號；傳播設備，連接到發射信號生成電路並配置為向罐內產品的表面傳播發射信號，並返回由於發射信號在該表面處的反射而得到的反射信號。該系統還包括被配置為提供基準脈衝序列形式的基準信號的基準信號提供電路。發射信號生成電路和基準信號提供電路中的至少一個包括延遲電路，用於提供發射信號和基準信號間的時變相位差。該延遲電路包括至少一個電源電壓控制的延遲單元，該延遲單元對通過其的脈衝展示出根據提供到其的電源電壓而改變的傳播延遲；及電壓控制電路，連接到延遲單元，用於提供可控電源電壓到延遲單元。
文檔編號G01F23/284GK202255548SQ20112036637
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月6日
發明者塞繆爾·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