Способ радиолокационного измерения уровня с разделением сигнала



Способ радиолокационного измерения уровня с разделением сигнала
Способ радиолокационного измерения уровня с разделением сигнала
Способ радиолокационного измерения уровня с разделением сигнала
Способ радиолокационного измерения уровня с разделением сигнала
G01S7/35 - конструктивные элементы неимпульсных систем

Владельцы патента RU 2652261:

РОУЗМАУНТ ТАНК РАДАР АБ (SE)

Изобретение относится к радиолокационному измерителю уровня. Техническим результатом является улучшенное функционирование радиолокационного измерителя уровня в условиях влияния узкополосных помех. Предложен способ измерения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре, нечувствительный к узкополосной помехе. Способ включает операцию (S3), на которой смешивают отраженный сигнал с передаваемым сигналом, формируя сигнал с промежуточной частотой, а также этап, на котором исходя из сигнала с промежуточной частотой определяют искомое расстояние. Этап определения расстояния дополнительно включает операцию (S4), на которой разделяют сигнал с промежуточной частотой на частотные участки, каждый из которых соответствует определенному частотному интервалу передаваемого сигнала, операцию (S5), на которой идентифицируют возмущенные частотные участки как участки, испытавшие влияние узкополосной помехи, и операцию (S6), на которой определяют искомое расстояние, используя частотные участки, не испытавшие влияния узкополосной помехи. Предлагаемое разделение сигнала с промежуточной частотой на частотные участки, соответствующие определенным частотным интервалам передаваемого сигнала, позволяет выявлять частотные интервалы, в которых проявляются узкополосные помехи. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к радиолокационному (радарному) измерителю уровня, использующему электромагнитное излучение и предназначенному для определения расстояния до поверхности продукта, находящегося в резервуаре (танке), а также к способу определения расстояния до такой поверхности.

Уровень техники

С тех пор как в 1970-1980-е годы радарное измерение уровня приобрело форму коммерческого продукта, использование непрерывного излучения с частотной модуляцией (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) стало доминирующим измерительным принципом для приложений, требующих высокой точности. FMCW-измерение включает в себя этап, на котором в резервуар посылают сигнал, сканируемый в частотном интервале порядка нескольких гигагерц. В частности, данный интервал может составлять 24-27 ГГц или 9-11 ГГц. Переданный сигнал отражается поверхностью содержимого резервуара (или любой другой границей скачка импеданса), после чего эхо-сигнал с определенной задержкой во времени возвращается к измерительному прибору. Затем его смешивают с переданным сигналом, формируя на выходе смесителя сигнал, частота которого соответствует изменению частоты переданного сигнала, происходящему за время данной задержки. Если используется линейное сканирование, эта разностная частота, именуемая также промежуточной частотой (intermediate frequency, IF), пропорциональна расстоянию до отражающей поверхности. Данный сигнал часто именуют IF сигналом.

По мере усовершенствования метода FMCW развивались и другие типы измерителей уровня, в которых частоту передаваемого сигнала тоже варьируют в границах конкретного интервала. Однако все эти радарные измерители уровня при своей высокой точности могут подвергаться вредному влиянию узкополосных помех, обусловленных несколькими факторами. К таким факторам относятся, например, микроволновые резонансы в антенне, микроволновый резонанс в других частях волновода, заниженная амплитуда сигнала, вызванная турбулентным характером поверхностей измеряемого содержимого резервуара, погрешности при сборке компонентов радарного измерителя уровня друг к другу или загрязнение волноводов содержимым резервуара.

Таким образом, существует потребность в радарном измерителе уровня, способном адаптироваться к узкополосным помехам, которые вызваны по меньшей мере перечисленными факторами.

Раскрытие изобретения

С учетом желательных свойств радарного измерителя уровня, указанных выше, основная задача, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы посредством исключения или хотя бы ограничения возмущающего влияния узкополосных помех обеспечить возможность улучшенного функционирования радарного измерителя уровня.

Изобретение основано на осознании того, что путем разделения сигнала, содержащего информацию о расстоянии до поверхности продукта в резервуаре, на отдельные части, можно не потерять информацию, а, наоборот, получить более информативные данные.

Соответственно, согласно первому аспекту изобретения перечисленные, а также другие задачи решаются с помощью способа, посредством которого проводят не зависящее от узкополосных помех измерение расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре. Предлагаемый способ включает:

- операцию посылки передаваемого электромагнитного сигнала в направлении указанной поверхности,

- операцию приема отраженного электромагнитного сигнала, отраженного от указанной поверхности,

- операцию смешивания отраженного сигнала и передаваемого сигнала с формированием сигнала с промежуточной частотой,

- определение указанного расстояния на основании сигнала с промежуточной частотой.

При этом этап определения указанного расстояния включает:

- операцию разделения сигнала с промежуточной частотой на частотные участки, каждый из которых соответствует определенному частотному интервалу передаваемого сигнала,

- операцию идентификации возмущенных частотных участков как частотных участков, испытавших влияние узкополосной помехи,

- операцию определения указанного расстояния на основе частотных участков, не испытавших влияния узкополосной помехи.

Согласно второму аспекту изобретения для решения поставленных задач создан также радарный измеритель уровня, предназначенный для описанного проведения нечувствительного к узкополосной помехе измерения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре. Предлагаемый измеритель содержит:

- передатчик, выполненный с возможностью посылать передаваемый электромагнитный сигнал в направлении указанной поверхности,

- приемник, выполненный с возможностью принимать электромагнитный сигнал, отраженный от указанной поверхности,

- смеситель, выполненный с возможностью смешивать передаваемый сигнал и отраженный сигнал с получением сигнала с промежуточной частотой (IF сигнала), и

- процессорный контур, способный определять указанное расстояние.

Процессорный контур при этом способен разделять IF сигнал на частотные участки, каждый из которых соответствует определенному частотному интервалу передаваемого сигнала, а также идентифицировать частотные участки, испытавшие влияние узкополосной помехи, а затем определять искомое расстояние, используя для этого остальные участки, т.е. участки, не испытавшие данного влияния.

Разделение IF сигнала на частотные участки, соответствующие частотным интервалам передаваемого сигнала, позволяет выявить те частотные участки, в которых проявляются узкополосные помехи. Определение расстояния, подлежащего измерению, по невозмущенным участкам частотного спектра позволяет провести измерение более точным и/или более надежным образом за счет исключения ошибочных компонентов из усредненного результата нескольких измерений.

При этом дефектные детали, которые могут привести к микроволновым резонансам в антенне или в других частях волновода, можно классифицировать как периодические узкополосные возмущения. Если возникает такое возмущение, предусмотрена возможность заменить весь радарный измеритель уровня и, тем самым, сэкономить затраты, а также время, не тратя их на отыскание места повреждения.

Кроме того, если поверхность содержащегося в резервуаре продукта, расстояние до которого подлежит измерению, демонстрирует турбулентный характер, амплитуда отраженного сигнала может оказаться заниженной из-за того, что электромагнитные сигналы отражаются не к антенне, а в других направлениях. Однако даже в этих условиях можно получить правильное измеренное расстояние, используя те частотные участки, для которых результаты измерения будут лучше, чем для других. В одном из вариантов изобретения для каждого частотного участка вычисляют репрезентативный количественный параметр, на основании которого идентифицируют возмущенные частотные участки. Вычисляя такой параметр для каждого частотного участка, можно обеспечить простую возможность сопоставления участков, что позволяет идентифицировать частотные участки с узкополосной помехой. Например, можно определить репрезентативные количественные параметры, отклонение которых от основного массива таких параметров превышает заданную величину. Тогда возмущенные частотные участки могут быть идентифицированы как участки, ассоциированные с этими отклоняющимися параметрами.

Чтобы определить отклоняющиеся репрезентативные количественные параметры, их можно упорядочить в зависимости от их значений, что позволит выделить заданное число максимальных и минимальных количественных параметров. В этом случае, чтобы гарантировать получение правильно определенного расстояния, большинство отклоняющихся количественных параметров можно из рассмотрения исключить. Например, если меньше половины или даже половина из числа репрезентативных количественных параметров может быть идентифицирована как параметры, испытавшие влияние узкополосной помехи, точность измерения остается на высоком уровне при сохранении достаточного объема информации.

Точность измерения может быть дополнительно повышена путем сопоставления каждого репрезентативного количественного параметра с остальными и идентификации заданной части (например, составляющей один процент) тех из них, отличие которых превышает заданный уровень. В другом возможном варианте идентифицируют репрезентативные количественные параметры, отличающиеся более чем на один процент от их усредненного значения.

Для сопоставления репрезентативных количественных параметров может быть использовано несколько приемов. Например, можно для каждого такого параметра вычислить разность с остальными или просто сопоставить все параметры друг с другом.

Согласно другому варианту изобретения каждый из нескольких частотных участков обрабатывают с целью получения из него частотного спектра. После этого на основе каждого частотного спектра репрезентативный количественный параметр может быть вычислен, как мера энергии.

Проводя сначала обработку каждого частотного участка с целью получения частотного спектра, а затем расчет энергии, проведенный на основании каждого частотного спектра, можно обеспечить идентификацию частотных участков, содержащих узкополосные помехи. Например, различия между частотными участками можно выявить в виде разностей энергии при сопоставлении частотных спектров.

В альтернативном варианте обработку каждого частотного участка можно провести с целью вычисления репрезентативного количественного параметра, как результата определения расстояния, ассоциированного с каждым частотным участком.

Преимущество применения результата определения расстояния в качестве репрезентативного количественного параметра заключается в том, что затем расстояние можно определить, усредняя те результаты, которые не испытали влияния узкополосной помехи. Получение расстояния путем усреднения группы приблизительных расстояний, отвечающих этому условию, может повысить точность измерения. Конечно, такой подход может быть полезен также и в случае применения другого репрезентативного количественного параметра.

По отношению к каждому частотному участку должно быть получено количество отсчетов, достаточное для определения расстояния до поверхности продукта. В некоторых ситуациях могут оказаться достаточными два частотных участка, в то время как для других приложений могут потребоваться четыре частотных участка или даже большее их количество.

Согласно одному из вариантов изобретения операция, на которой посылают передаваемый электромагнитный сигнал, включает передачу таких сигналов, испускаемых в нескольких частотных интервалах. Разделение передаваемых сигналов на несколько частотных интервалов позволяет понизить требования к разделению IF сигнала на частотные участки, каждый из которых соответствует определенному частотному интервалу передаваемого сигнала. В результате выполнение способа может оказаться более легким.

Остальные признаки и преимущества изобретения будут ясны из прилагаемой формулы и последующего описания. Специалистам в этой области будет понятно, что различные признаки изобретения, не выходя за границы его объема, можно комбинировать друг с другом с получением вариантов осуществления, отличающихся от описанного далее варианта.

Краткое описание чертежей

Далее эти и другие аспекты изобретения будут описаны более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие вариант осуществления изобретения.

На фиг. 1 схематично представлен, в сечении, радарный измеритель уровня, пригодный для осуществления изобретения.

На фиг. 2 представлена блок-схема трансивера и процессорного контура, используемых в измерителе по фиг. 1 и выполненных согласно варианту изобретения.

На фиг. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ согласно варианту изобретения.

На фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая дополнительные операции способа согласно некоторым вариантам изобретения.

Осуществление изобретения

В приведенном описании варианты изобретения рассматриваются, в основном, применительно к радарному измерителю уровня, снабженному антенной, которая распространяет излучение в свободном пространстве и которая предназначена для испускания и приема электромагнитного сигнала. Следует отметить, что объем изобретения никоим образом не ограничивается таким рассмотрением и изобретение в такой же степени применимо и к другим устройствам распространения сигнала, в том числе и к другим антеннам, функционирующим в свободном пространстве, или к волноводам. В число примеров таких антенн входят стержневая антенна, патч-антенна, стационарная или подвижная параболическая антенна или коническая антенна. В число примеров соответствующих волноводов входят направляющая труба, зонд на основе передающей линии, например однопроводная линия (линия Губо), а также двухпроводная передающая линия или коаксиальный зонд.

Кроме того, в приведенном далее описании варианты изобретения рассматриваются, в основном, применительно к радарному FMCW-измерителю уровня, использующему ступенчатое сканирование частоты. Однако следует отметить, что преимущества изобретения проявляются в любом FMCW-способе, осуществляемом с получением отсчетов (семплированием), и, в частности, в варианте с непрерывным сканированием частоты.

На фиг. 1 схематично проиллюстрирован радарный измеритель 1 уровня, выполненный согласно варианту изобретения и содержащий измерительный электронный блок 2 и устройство распространения сигнала (в данном случае это рупорная антенна 3). Измеритель 1 установлен на резервуаре 5, частично заполненном подлежащим измерению продуктом 6, которым может быть жидкость, сжиженный газ или даже твердое вещество, такое как зерно или пластиковые гранулы. FMCW-способ измерения обеспечивает для радарного измерителя уровня относительно высокую чувствительность измерения, позволяющую получить надежные результаты измерений, даже если в резервуаре присутствуют объекты, создающие помехи. Анализируя переданный сигнал ST, испускаемый антенной 3 в направлении поверхности 7 продукта 6, и эхо-сигнал SR, возвращенный поверхностью 7, измерительный электронный блок 2 может определить расстояние между референтной позицией и данной поверхностью 7, что позволяет сделать заключение об уровне L заполнения резервуара. Следует отметить, что, хотя в данном случае рассматривается резервуар 5, содержащий монопродукт 6, подобным образом может быть измерено расстояние до любой материальной границы раздела в резервуаре 5. Кроме того, следует отметить, что передаваемый сигнал ST, испускаемый антенной 3 в направлении поверхности 7, обычно соответствует частотному спектру в интервале 9-10,6 ГГц или 24-27 ГГц.

Как схематично проиллюстрировано на фиг. 1, в электронном блоке 2 имеется трансивер (ТРАНС) 10, способный передавать и принимать электромагнитный сигнал и в данном случае сопряженный с антенной 3 через волновод 9. Следует отметить, что в возможном варианте антенна 3 может быть подключена к контуру трансивера напрямую или через среду, пригодную для пропускания сигнала, например через коаксиальный кабель. Кроме того, в блоке 2 предусмотрен процессорный контур 11 (ПРОЦ), подключенный к трансиверу 10 для управления им, а также для обработки сигнала, принятого трансивером, с целью определения уровня заполнения резервуара 5 продуктом 6. Процессорный контур 11 подключен также к блоку 12 памяти (ПАМ), хранящему все программы, требуемые для функционирования измерителя 1, а также обеспечивающему оперативную память, используемую при функционировании измерителя.

Предусмотрена возможность дополнительно подключить процессорный контур 11 к внешним коммуникационным линиям 13 для аналоговой и/или цифровой коммуникации через интерфейс 14. При этом коммуникация между коммуникационным интерфейсом 14 и внешним пультом управления (на чертеже не изображен) может быть обеспечена двухпроводным интерфейсом, который выполняет комбинированную функцию, сочетающую передачу результата измерения на управляющий пульт и получение энергии, необходимой для работы измерителя 1. Такой двухпроводной интерфейс может обеспечить более или менее постоянный уровень энергии, а результат измерения можно наложить на питающее напряжение, используя для этого цифровой протокол, например протокол Fieldbus Foundation или HART. В альтернативном варианте ток в линиях регулируют в соответствии с превалирующим результатом измерений. Примером такого интерфейса является петля тока 4-20 мА, в которой ток в зависимости от результата измерений регулируют в интервале 4-20 мА. В альтернативном варианте предусмотрена возможность беспроводной коммуникации между измерителем и пультом управления, использующей, например, протокол Wireless HART, и применения собственного устройства подачи электропитания (на чертеже не изображено) с батареями или другими средствами, запасающими энергию для автономного функционирования.

В интерфейсе 14 предусмотрен контур управления электропитанием, который содержит источник 15 энергии, хранящий ее во время периодов неактивности микроволнового блока. Это позволяет повысить расход энергии в течение периодов, во время которых микроволновый блок активен (т.е. в процессе сканирования). Используя такое управление электропитанием, можно уменьшить среднее потребление энергии, получив возможность обеспечить наличие коротких периодов с повышенным расходом энергии. В возможном варианте источник 15 содержит электрическую емкость, причем на данный источник могут накладываться габаритные ограничения и ограничения, связанные с обеспечением безопасности работы (в ситуации, когда измеритель 1 установлен в критичной зоне резервуара, содержащего взрывоопасные или воспламеняющиеся продукты).

На фиг. 1 трансивер 10, процессорный контур 11 и интерфейс 14 представлены в виде раздельных блоков, однако предусмотрена возможность часть из них объединить на одной и той же монтажной плате или даже в одном и том же контуре.

На фиг. 2 представлена более подробная блок-схема трансивера 10 и процессорного контура 11 (см. фиг. 1), выполненных согласно варианту изобретения.

В данном варианте в трансивере 10 имеется микроволновый источник 21, приводимый в действие генератором 22 ступенчатого напряжения. Генератором 22 управляет синхронизирующий контур 23, являющийся частью процессорного контура 11. Источник 21 подключен к антенне 3 через делитель 24 мощности, выполненный с возможностью передавать возвращаемый от антенны сигнал смесителю М (обозначенному как 25), который, кроме того, имеет возможность принимать сигнал от микроволнового источника 21. Выход смесителя подключен через фильтр 26 низких частот к усилителю 27.

В данном случае в процессорный контур 11, в добавление к упомянутому выше синхронизирующему контуру 23, встроен сэмплер (дискретизатор сигналов) 31, выполненный с возможностью принимать и отбирать сигнал. Предусмотрена возможность включить в конструкцию сэмплера 31 схему выборки и хранения, функционирующую в комбинации с аналого-цифровым (А/Ц) преобразователем, или выполнить его в виде сигма-дельта преобразователя. Сэмплером 31 управляет синхронизирующий контур 23, обеспечивая синхронизацию с измерительным сигналом. Кроме того, в процессорном контуре предусмотрен вычислительный блок 34 для расчета уровня, подключенный к сэмплеру 31.

В типичном варианте элементы трансивера 10 выполнены в виде аппаратных средств и образуют часть интегрированного блока, обычно именуемого микроволновым. Однако по меньшей мере часть их функций в альтернативном типичном варианте может осуществляться программными модулями, запускаемыми встроенным процессором. Изобретение не ограничено данной конкретной реализацией, и может быть предусмотрен любой вариант его осуществления, пригодный для выполнения описанной функциональности.

В процессе функционирования синхронизирующий контур 23 управляет микроволновым источником 21, обеспечивая на выходе наличие измерительного сигнала, которому в данном варианте изобретения придана форма ступенчатой развертки частот. Обычно данный сигнал может ступенчатым образом изменяться надлежащими шагами в направлении от более низкой частоты к более высокой. В альтернативном варианте он может изменяться, наоборот, от более высокой частоты к более низкой, но предусматривается и возможность расположить частотные шаги даже в любом порядке. Ширина полосы в развертке частот может быть, например, порядка нескольких гигагерц (например, 0,2-6 ГГц), а средняя частота - порядка 25 или 10 ГГц. Количество N ступеней (шагов) в развертке может быть выбрано в интервале 100-4000, в типичном случае оно равно 200-2000 и для интересующего расстояния 30 м может составлять примерно 1000. Таким образом, в типичном варианте размер (Δf) каждого частотного шага будет порядка мегагерц. Для приложения, ограниченного по расходу электроэнергии, длительность сканирования ограничивают, и в типичном случае она не превышает 100 мс. Например, если при количестве шагов, равном 1000 (N=1000) длительность сканирования может составлять примерно 30 мс, длительность каждого шага составляет около 30 мкс (другими словами, скорость обновления составляет примерно 30 кГц).

Поступающий из микроволнового источника измерительный сигнал испускается антенной 3 в резервуар 5, а эхо-сигнал возвращается через делитель 24 мощности в смеситель 25, где он смешивается с измерительным сигналом. Смешанный сигнал (IF сигнал) фильтруется фильтром 26 и перед поступлением в процессорный контур 11 усиливается усилителем 27. IF сигнал состоит из постоянных фрагментов и представляет собой осциллирующий сигнал, у которого частота пропорциональна расстоянию до отражающей поверхности, а длина постоянного фрагмента равна длине ступени измерительного сигнала. В типичном варианте данная частота может быть порядка килогерц, например менее 100 кГц, обычно менее 15 кГц.

Усиленный IF сигнал принимается процессорным контуром 11, где сэмплером 31 производится его семплирование и А/Ц-преобразование. Желательно, чтобы у А/Ц преобразователя 30 частота семплирования была достаточно близка к скорости обновления в измерительном сигнале. Тогда семплирование каждого ступенчатого шага измерительного сигнала будет происходить только один раз, не больше.

Результирующий вектор, т.е. вектор, полученный в результате семплирования, подается в блок 34 вычисления уровня, где на основании данного вектора определяется частота IF сигнала, после чего на основании данной частоты оценивается расстояние до отражающей поверхности (и, далее, уровень заполнения резервуара продуктом).

На фиг. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая осуществление варианта изобретения.

Прежде всего, на операции S1 антенна 3 посылает передаваемый электромагнитный сигнал ST в направлении поверхности 7. Затем на операции S2 антенна 3 принимает сигнал SR, вернувшийся (отраженный) от поверхности 7, и по волноводу 9 он посылается в трансивер 10. На операции S3 посредством трансивера 10, содержащего смеситель 25, отраженный сигнал SR смешивают с передаваемым сигналом ST, формируя тем самым сигнал с промежуточной частотой (IF сигнал).

Далее, на этапе S4-S6 согласно варианту изобретения определяют искомое расстояние. В процессе операции S4 посредством процессорного контура 11 разделяют IF сигнал на частотные участки, каждый из которых соответствует определенному частотному интервалу переданного сигнала. Например, если принятый трансивером 10 сигнал SR, содержащий частоты в интервале 9,0-10,6 ГГц, смешать с переданным сигналом ST, полученный в результате IF сигнал можно затем разделить на четыре части, соответствующие, конкретно, 9,0-9,4 ГГц, 9,4-9,8 ГГц, 9,8-10,2 ГГц и 10,2-10,6 ГГц.

Наличие нескольких частотных участков позволяет процессорному контуру 11 на следующей операции S5 идентифицировать частотные участки, испытавшие влияние узкополосных помех.

Соответственно, частотные участки, не испытавшие такого влияния, на операции S6 используют для определения расстояния до отражающей поверхности, причем эти расстояния определяют для каждого участка. Окончательное значение этого расстояния можно определить, усреднив расстояния, полученные для каждого участка, идентифицированного как участок, не испытавший влияния узкополосной помехи.

На фиг. 4 приведены дополнительные операции, отражающие специфику нескольких вариантов изобретения, которая позволяет выявлять и идентифицировать частотные участки, испытавшие влияние узкополосной помехи и возмущенные данным влиянием. На операции S25 каждый частотный участок обрабатывают посредством процессорного контура 11 с целью вычисления репрезентативного количественного параметра. Одним из примеров данной обработки может быть использование таких алгоритмов обработки сигнала, как быстрое преобразование Фурье (БПФ) и/или вычисления фаз. Алгоритмы обработки сигнала совместно с учетом взаимоотношения между переданным сигналом ST и принятым сигналом SR обеспечивают получение спектра в пространстве частот. Затем на операции S26 репрезентативный количественный параметр каждого частотного участка сопоставляют с остальными репрезентативными количественными параметрами. Далее, как и в приведенном выше примере, спектры каждого частотного участка будут использованы для вычисления меры энергии, при этом данные меры у частотных спектров, которые получены для участков, возмущенных узкополосной помехой, и у остальных участков будут различными. После этого на операции S27 будут идентифицированы сами частотные участки, возмущенные узкополосной помехой, что позволит процессорному контуру 11 определить искомое расстояние, соответствующее каждому частотному участку, не испытавшему влияние узкополосной помехи.

Как упоминалось выше, обработка частотных участков, проводимая на операции S25 с целью вычисления репрезентативного количественного параметра, не ограничена конкретными алгоритмами обработки сигнала, и таким параметром могут быть определенные для каждого частотного участка расстояние, амплитуда сигнала и/или, например, количество замеров.

Кроме того, описанное выше сопоставление, выполняемое на операции S26, в контексте изобретения следует рассматривать также и как возможность сопоставить разность для каждых двух репрезентативных количественных параметров, которую можно вычислить и использовать по назначению. Предусмотрена также возможность просто сопоставить эти параметры друг с другом. Вычисление и использование каждого репрезентативного количественного параметра позволяет выбрать заданный количественный уровень, и более сильно отличающиеся от него репрезентативные количественные параметры будут на операции S27 идентифицированы как возмущенные узкополосной помехой. Поскольку предусмотрена возможность провести сортировку (упорядочивание) репрезентативных количественных параметров по их значениям, на операции S27 заданное количество самых больших и самых маленьких параметров будет идентифицировано как возмущенное узкополосной помехой. В другом варианте может быть вычислено их усредненное значение, и параметры, отличающиеся от него более чем на определенное количество процентов, например на один процент, на операции S27 будут идентифицированы как возмущенные узкополосной помехой.

На чертежах операции способа представлены в конкретном порядке, однако, этот порядок может отличаться от приведенного. Кроме того, две или более операций полностью или частично могут быть проведены одновременно. Такой вариант будет зависеть от выбора программного и технического обеспечения, а также от выбранной разработчиком схемы. Все эти варианты находятся в границах объема данного описания. Сходным образом, разработка программ для выполнения различных переходных операций, операций обработки, сопоставления и принятия решений может быть выполнена с использованием стандартных приемов программирования и с применением строгой логики, а также других систем логики. В дополнение к этому, несмотря на то, что изобретение было описано с приведением конкретных характерных вариантов его осуществления, специалистам в этой области будут понятны многочисленные разнообразные изменения, модификации и другие подобные преобразования предлагаемого изобретения. Возможные модификации приведенных вариантов могут быть понятны квалифицированному адресату, реализующему заявленное изобретение на практике, из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы. Кроме того, в формуле термин "содержащий" не исключает присутствия других элементов, этапов или операций, а неопределенный артикль "а" или "an" не исключает применения множественного числа.

1. Способ измерения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре, нечувствительный к узкополосной помехе и включающий:

- операцию (S1) посылки передаваемого электромагнитного сигнала в направлении указанной поверхности,

- операцию (S2) приема отраженного электромагнитного сигнала, отраженного от указанной поверхности,

- операцию (S3) смешивания отраженного сигнала и передаваемого сигнала с формированием сигнала с промежуточной частотой,

- определение указанного расстояния на основании сигнала с промежуточной частотой,

отличающийся тем, что этап определения указанного расстояния включает:

- операцию (S4) разделения сигнала с промежуточной частотой на участки временной области, каждый из которых соответствует определенному частотному интервалу передаваемого сигнала,

- операцию (S5) идентификации возмущенных участков временной области как участков сигнала с промежуточной частотой, испытавших влияние узкополосной помехи,

- операцию (S6) определения указанного расстояния на основе участков сигнала с промежуточной частотой, не испытавших влияния узкополосной помехи.

2. Способ по п. 1, в котором операция (S5) идентификации возмущенных частотных участков включает:

- операцию (S25) вычисления репрезентативного количественного параметра, ассоциированного с каждым участком временной области, и

- операцию (S27) идентификации, на основе репрезентативного количественного параметра, возмущенных участков временной области.

3. Способ по п. 1, дополнительно включающий операцию определения отклоняющихся репрезентативных количественных параметров, включающую следующие шаги:

- упорядочивают репрезентативные количественные параметры по их значениям в упорядоченном списке и

- идентифицируют заданное количество репрезентативных количественных параметров в одном конце упорядоченного списка и идентифицируют заданное количество репрезентативных количественных параметров в другом конце упорядоченного списка.

4. Способ по п. 3, в котором меньше половины или половину всех репрезентативных количественных параметров идентифицируют как параметры, испытавшие влияние узкополосной помехи.

5. Способ по п. 3, в котором операция определения отклоняющихся репрезентативных количественных параметров дополнительно включает идентификацию репрезентативных количественных параметров, отличающихся от усредненного значения репрезентативных количественных параметров более чем на один процент.

6. Способ по п. 2, в котором операция (S25) вычисления репрезентативного количественного параметра включает следующие шаги:

- обрабатывают каждый частотный участок с целью получения частотного спектра и

- вычисляют репрезентативный количественный параметр как меру энергии для каждого частотного спектра.

7. Способ по п. 2, в котором операция (S25) вычисления репрезентативного количественного параметра включает обработку каждого частотного участка с целью вычисления репрезентативного количественного параметра как результата определения расстояния с использованием каждого частотного участка.

8. Способ по п. 1, в котором указанное расстояние определяют как усредненное значение расстояний, ассоциированных с частотными участками, не испытавшими влияния узкополосной помехи.

9. Способ по п. 1, в котором передаваемый электромагнитный сигнал содержит частотный спектр в интервале 9-10,6 ГГц.

10. Способ по п. 1, в котором передаваемый электромагнитный сигнал содержит частотный спектр в интервале 25-27 ГГц.

11. Способ по п. 1, в котором сигнал с промежуточной частотой разделяют по меньшей мере на два частотных участка.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором операция передачи электромагнитного сигнала представляет собой передачу электромагнитных сигналов в виде совокупности частотных интервалов.

13. Радарный измеритель (1) уровня, предназначенный для проведения нечувствительного к узкополосной помехе измерения расстояния до поверхности (7) продукта (6), содержащегося в резервуаре (5), при этом радарный измеритель (1) уровня содержит:

- передатчик (10), выполненный с возможностью посылать передаваемый электромагнитный сигнал в направлении указанной поверхности (7),

- приемник (10), выполненный с возможностью принимать электромагнитный сигнал, отраженный от указанной поверхности (7),

- смеситель (25), выполненный с возможностью смешивать передаваемый сигнал и отраженный сигнал с получением сигнала с промежуточной частотой, и

- процессорный контур (11), способный определять указанное расстояние, отличающийся тем, что процессорный контур (11) выполнен с возможностью выполнять следующие функции:

- разделение сигнала с промежуточной частотой на участки временной области, каждый из которых соответствует определенному частотному интервалу передаваемого сигнала,

- идентификация участков временной области, испытавших влияние узкополосной помехи,

- определение указанного расстояния с использованием участков временной области, не испытавших влияния узкополосной помехи.

14. Радарный измеритель (1) уровня по п. 13, в котором процессорный контур (11) сконструирован с возможностью дополнительно выполнять следующие функции:

- вычисление репрезентативного количественного параметра, ассоциированного с каждым частотным участком, и

- идентификация возмущенных частотных участков на основе указанного репрезентативного количественного параметра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим ультразвуковым системам визуализации. Система, формирующая цветовые изображения скорости потока и движения, содержит ультразвуковой зонд, имеющий массив преобразователей для передачи ультразвуковой энергии и приема ультразвуковых эхо-сигналов от местоположения, содержащего движущуюся ткань или текучую среду, допплеровский процессор, для выработки измерений скорости перемещения ткани или скорости кровотока, процессор количественной оценки движения, преобразующий измерения скорости во множество различных цветов для цветового допплеровского изображения, графический процессор, вырабатывающий цветовой индикатор для отображения вместе с цветовым допплеровским изображением, причем цветовой индикатор имеет конечный уровень скорости и опорный уровень для нулевой скорости.

Изобретение относится к медицинским диагностическим ультразвуковым системам. Техническим результатом является оптимизация ультразвукового изображения для отображения на удаленных рабочих станциях, терминалах и экранах отображения.

Изобретение относится к области радионавигации. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для формирования сигналов спутниковой навигационной системы.

Изобретение относится к неразрушающему контролю заготовок. Способ контроля заготовки включает сохранение данных модели, связанных с заготовкой, в систему контроля и определение относительного положения измерителя удаленности по отношению к заготовке.

Группа изобретений относится к медицине. Группа изобретений включает устройство, постоянный машиночитаемый носитель и способ работы устройства ультразвуковой визуализации.

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Техническим результатом является увеличение дальности действия лазерного дальномера.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Технический результатом является повышение точности калибровки мобильного пеленгатора - корреляционного интерферометра в азимутальных и угломестных секторах углов, где условия для проведения измерений не обеспечены, при сохранении высокой точности калибровки в азимутальных секторах, в которых условия для проведения измерений обеспечиваются.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковой томографии. Ультразвуковая система для обнаружения газового кармана содержит ультразвуковой зонд, блок получения второй гармонической составляющей ультразвукового эхо-сигнала для каждой глубины из множества глубин вдоль каждой линии сканирования из множества линий сканирования и блок выявления изменения центральной частоты второй гармонической составляющей по глубине.

Изобретение относится к области авиационно-космического приборостроения устройств и систем фильтрации параметров движения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), определяющих местоположение в пространстве с использованием корреляции данных от нескольких навигационных приборов и может быть использовано для фильтрации параметров движения БПЛА, поступающих с бортовой навигационной системы (БНС) для повышения точности определения параметров движения БПЛА.

Способ для управления первой линейной акустической антенной из множества линейных акустических антенн, буксируемых судном. Множество навигационных управляющих устройств размещено вдоль множества линейных антенн и управляет, по меньшей мере, в поперечном направлении положением линейных антенн.

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для повышения точности определения местоположения мобильных средств по сигналам опорных станций наземной локальной радионавигационной системы (ЛРНС).

Изобретение относится к способам с использованием двойной метки для определения местоположения движущихся объектов в шахте. Достигаемый технический результат – повышение точности определения местоположения движущегося объекта в шахте.

Изобретение относится к технике первичных дальностных измерений импульсно-доплеровских радиолокационных станций (ИД РЛС). Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости первичной дальнометрии обнаруженной одиночной либо не разрешаемой по углу и скорости группы рассредоточенных по дальности целей, которые предварительно обнаружены на фоне интенсивных пассивных помех (ПП) с узкополосным энергетическим спектром, например отражений от подстилающей поверхности земли, местных предметов и малоскоростных метеообразований.

Изобретение относится к области радиолокационных и лазерных измерений и касается вопросов определения параметров отражения и сигнатур для самолетов, судов и наземных транспортных средств.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты шириной t секунд при интервале между импульсами T секунд.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационной станции (РЛС) для установления факта наличия групповой цели в импульсном объеме.

Изобретение относится к пассивным радиолокационным комплексам метрового и дециметрового диапазона. Техническим результатом изобретения является увеличение дальности обнаружения.

Изобретение относится к системам, использующим отражение или вторичное излучение радиоволн. Достигаемый технический результат изобретения - повышение характеристик обнаружения сигналов вторичных радиолокационных систем при низких отношениях сигнал/шум с сохранением точности измерения их параметров.

Изобретение может быть использовано в панорамных радиоприемных устройствах систем радиомониторинга, станций радиопомех, радиолокационных систем, радиопеленгаторах, средствах радио и радиорелейной связи, а также других устройствах, в которых осуществляется обнаружение сигналов источников радиоизлучения, принимаемых на фоне шума с неизвестной интенсивностью.

Изобретение относится к радиолокации. Достигаемый технический результат - уменьшение потерь чувствительности канала обнаружения в условиях наличия множественных несинхронных импульсных помех (НИП) и взаимных помех.

Изобретение относится к способам поиска и обнаружения объекта на местности по монохромному цифровому (с градациями яркости в каждом пикселе) изображению этой местности, например по радиолокационному изображению, формируемому в радиолокаторах с синтезированной антенной за счет многократного излучения на интервале синтезирования зондирующего сигнала и формирования при движении летательного аппарата виртуальной синтезированной антенной решетки.

Изобретение относится к радиолокационному измерителю уровня. Техническим результатом является улучшенное функционирование радиолокационного измерителя уровня в условиях влияния узкополосных помех. Предложен способ измерения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре, нечувствительный к узкополосной помехе. Способ включает операцию, на которой смешивают отраженный сигнал с передаваемым сигналом, формируя сигнал с промежуточной частотой, а также этап, на котором исходя из сигнала с промежуточной частотой определяют искомое расстояние. Этап определения расстояния дополнительно включает операцию, на которой разделяют сигнал с промежуточной частотой на частотные участки, каждый из которых соответствует определенному частотному интервалу передаваемого сигнала, операцию, на которой идентифицируют возмущенные частотные участки как участки, испытавшие влияние узкополосной помехи, и операцию, на которой определяют искомое расстояние, используя частотные участки, не испытавшие влияния узкополосной помехи. Предлагаемое разделение сигнала с промежуточной частотой на частотные участки, соответствующие определенным частотным интервалам передаваемого сигнала, позволяет выявлять частотные интервалы, в которых проявляются узкополосные помехи. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх