Система радарного уровнемера малой мощности - заявка 2016133352 на патент на изобретение в РФ

1. Радарная система измерения уровня, предназначенная для определения уровня заполнения резервуара продуктом и содержащая:
- устройство распространения сигнала, способное распространять передаваемый электромагнитный сигнал в направлении поверхности продукта и возвращать отраженный электромагнитный сигнал, образующийся в результате отражения передаваемого электромагнитного сигнала от указанной поверхности,
- источник СВЧ-сигнала, подключенный к устройству распространения сигнала и выполненный управляемым для обеспечения генерирования передаваемого электромагнитного сигнала,
- контроллер источника СВЧ-сигнала, подключенный к указанному источнику для обеспечения генерирования передаваемого сигнала в виде измерительного сканирования, состоящего из временной последовательности дискретных и отличающихся друг от друга частотных шагов, задающих ширину полосы передаваемого сигнала,
- смеситель, подключенный к источнику СВЧ-сигнала и к устройству распространения сигнала и выполненный с возможностью комбинировать передаваемый сигнал и отраженный сигнал с формированием, в результате, сигнала с промежуточной частотой,
- самплер, подключенный к смесителю и выполненный с возможностью во время измерительного сканирования многократно отбирать сигнал, имеющий промежуточную частоту, и
- процессорный контур, подключенный к смесителю и выполненный с возможностью определять, на основе сигнала с промежуточной частотой, уровень заполнения,
при этом контроллер источника СВЧ-сигнала и самплер выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга, причем так, что длительность каждого из частотных шагов измерительного сканирования может быть задана отличающейся от временного интервала между следующими друг за другом отсчетами, получаемыми в процессе семплирования.
2. Система по п. 1, в которой длительность каждого из частотных шагов измерительного сканирования существенно короче, чем временной интервал семплирования.
3. Система по п. 1, в которой контроллер источника СВЧ-сигнала содержит петлю фазовой синхронизации (ПФС-контур).
4. Система по п. 3, в которой, для автоматического генерирования измерительного сканирования указанный ПФС-контур выполнен управляемым, а процессорный контур способен управлять ПФС-контуром с обеспечением автоматического генерирования измерительного сканирования.
5. Система по п. 1, в которой длительность измерительного сканирования составляет менее 10 мс.
6. Система по п. 5, в которой длительность измерительного сканирования составляет менее 5 мс.
7. Система по п. 1, в которой ширина полосы передаваемого сигнала равна по меньшей мере 2,5 ГГц.
8. Система по п. 1, выполненная с возможностью получения первого передаваемого сигнала, имеющего первую несущую частоту, например около 6 ГГц, и второго передаваемого сигнала, имеющего вторую несущую частоту, которая по меньшей мере в полтора раза больше, чем у первого передаваемого сигнала, например составляет около 24 ГГц.
9. Система по п. 1, выполненная с возможностью переключения между активным состоянием, в котором источник СВЧ-сигнала переводится в режим генерации передаваемого сигнала, и нейтральным состоянием, в котором передаваемый сигнал не генерируется.
10. Система по п. 9, дополнительно содержащая накопитель энергии, выполненный с возможностью сохранять энергию, когда радарная система измерения уровня находится в нейтральном состоянии, и подавать энергию на источник СВЧ-сигнала, когда радарная система измерения уровня находится в активном состоянии.
11. Система по п. 1, в которой по меньшей мере источник СВЧ-сигнала и смеситель являются частями интегральной СВЧ-схемы.
12. Система по п. 11, в которой источник СВЧ-сигнала сконфигурирован для функционирования при уровне фазового шума не менее -70 дБн при отстройке от несущей 100 КГц.
13. Система по п. 11, в которой источник СВЧ-сигнала сконфигурирован для функционирования при уровне фазового шума менее -50 дБн при отстройке от несущей 100 КГц.
14. Система по п. 11, в которой в источнике СВЧ-сигнала имеется осциллятор, управляемый напряжением.
15. Система по п. 14, дополнительно содержащая контур подачи тока, способный поддерживать осциллятор, управляемый напряжением, в такой рабочей точке, в которой уровень его фазового шума находится в интервале от -70 дБн до -50 дБн при отстройке от несущей частоты передаваемого сигнала, составляющей 100 КГц.
16. Система по п. 15, в которой контур подачи тока является частью интегральной СВЧ-схемы.
17. Система по п. 1, дополнительно содержащая контур интерфейса, посылающий измерительный сигнал, характеризующий уровень заполнения, в двухпроводную токовую петлю 4-20 мА и подающий питание от указанной токовой петли на радарную систему измерения уровня, причем указанная двухпроводная токовая петля является единственным внешним источником энергии для указанной радарной системы.
18. Система по любому из пп. 1-17, дополнительно содержащая:
- блок беспроводной коммуникации, подключенный к процессорному контуру и предназначенный для возвращения значения уровня заполнения из процессорного контура и для беспроводной передачи измерительного сигнала на удаленное устройство, и
- накопитель энергии, обеспечивающий подачу энергии, достаточной для функционирования радарной системы измерения уровня.
19. Радарная система измерения уровня, предназначенная для определения уровня заполнения резервуара продуктом и содержащая:
- устройство распространения сигнала, способное распространять передаваемый электромагнитный сигнал в направлении поверхности продукта и возвращать отраженный электромагнитный сигнал, образующийся в результате отражения передаваемого электромагнитного сигнала от указанной поверхности,
- источник СВЧ-сигнала, подключенный к устройству распространения сигнала и выполненный регулируемым с возможностью генерирования передаваемого электромагнитного сигнала,
- накопитель энергии, способный сохранять энергию в периоды, когда передаваемый сигнал не генерируется, и подавать энергию на источник СВЧ-сигнала, когда передаваемый сигнал генерируется,
- контроллер источника СВЧ-сигнала, подключенный к указанному источнику и выполненный с возможностью управлять указанным источником таким образом, что передаваемый сигнал генерируется в виде измерительного сканирования, начинающегося на первой частоте, представляющей собой максимальную частоту сканирования, когда собственный источник энергии способен подавать первое напряжение, и заканчивающегося на второй частоте, представляющей собой минимальную частоту сканирования, когда собственный источник энергии частично разряжен и способен подавать второе напряжение, которое меньше первого,
- смеситель, подключенный к источнику СВЧ-сигнала и к устройству распространения сигнала и выполненный с возможностью комбинировать передаваемый и отраженный сигналы с формированием, в результате, сигнала с промежуточной частотой, и
- процессорный контур, подключенный к смесителю и выполненный с возможностью определять, на основе сигнала с промежуточной частотой, уровень заполнения.
20. Система по п. 19, в которой измерительное сканирование состоит из временной последовательности дискретных и отличающихся друг от друга частотных шагов, задающих ширину полосы передаваемого сигнала.
21. Система по п. 19, в которой длительность измерительного сканирования составляет менее 10 мс.
22. Система по п. 21, в которой длительность измерительного сканирования составляет менее 5 мс.
23. Система по п. 19, в которой ширина полосы передаваемого сигнала равна по меньшей мере 2,5 ГГц.
24. Система по п. 19, выполненная с возможностью получения первого передаваемого сигнала, имеющего первую несущую частоту, например около 6 ГГц, и второго передаваемого сигнала, имеющего вторую несущую частоту, которая по меньшей мере в полтора раза больше, чем у первого передаваемого сигнала, например составляет около 24 ГГц.
25. Система по п. 19, в которой по меньшей мере источник СВЧ-сигнала и смеситель являются частями интегральной СВЧ-схемы.
26. Система по п. 25, в которой источник СВЧ-сигнала сконфигурирован для функционирования при уровне фазового шума не менее -70 дБн при отстройке от несущей 100 КГц.
27. Система по п. 25, в которой источник СВЧ-сигнала сконфигурирован для функционирования при уровне фазового шума менее -50 дБн при отстройке от несущей 100 КГц.
28. Система по п. 25, в которой в источнике СВЧ-сигнала имеется осциллятор, управляемый напряжением.
29. Система по п. 25, дополнительно содержащая контур подачи тока, способный поддерживать осциллятор, управляемый напряжением, в такой рабочей точке, в которой уровень его фазового шума находится в интервале от -70 дБн до -50 дБн при отстройке от несущей частоты передаваемого сигнала, составляющей 100 КГц.
30. Система по п. 29, в которой контур подачи тока является частью интегральной СВЧ-схемы.
31. Система по п. 19, дополнительно содержащая контур интерфейса, посылающий измерительный сигнал, характеризующий уровень заполнения, в двухпроводную токовую петлю 4-20 мА и подающий питание от указанной токовой петли на радарную систему измерения уровня, причем указанная двухпроводная токовая петля является единственным внешним источником энергии для указанной радарной системы.
32. Система по любому из пп. 19-31, дополнительно содержащая:
- блок беспроводной коммуникации, подключенный к процессорному контуру и предназначенный для возвращения значения уровня заполнения из процессорного контура и для беспроводной передачи измерительного сигнала на удаленное устройство, и
- накопитель энергии, обеспечивающий подачу энергии, достаточной для функционирования радарной системы измерения уровня.
33. Радарная система измерения уровня, предназначенная для определения уровня заполнения резервуара продуктом, выполненная с возможностью переключения по меньшей мере в первый и второй измерительные режимы и содержащая:
- устройство распространения сигнала, способное распространять передаваемый электромагнитный сигнал в направлении поверхности продукта и возвращать отраженный электромагнитный сигнал, образующийся в результате отражения передаваемого сигнала от данной поверхности,
- источник СВЧ-сигнала, подключенный к устройству распространения сигнала и выполненный управляемым для обеспечения генерирования передаваемого электромагнитного сигнала,
- контроллер источника СВЧ-сигнала, подключенный к этому источнику и выполненный с возможностью управлять указанным источником таким образом, что,
- когда система находится в первом измерительном режиме, источник СВЧ-сигнала генерирует первое измерительное сканирование, имеющее первую длительность и первую ширину полосы, а
- когда система находится во втором измерительном режиме, источник СВЧ-сигнала генерирует второе измерительное сканирование, имеющее вторую длительность и вторую ширину полосы, причем вторая длительность и/или вторая ширина полосы существенно отличаются соответственно от первой длительности и/или первой ширины полосы,
- смеситель, подключенный к источнику СВЧ-сигнала и к устройству распространения сигнала и выполненный с возможностью комбинировать передаваемый и отраженный сигналы с формированием, в результате, сигнала с промежуточной частотой, и
- процессорный контур, подключенный к смесителю и выполненный с возможностью определять, на основе сигнала с промежуточной частотой, уровень заполнения.
34. Система по п. 33, в которой вторая ширина полосы по меньшей мере в полтора раза больше первой ширины полосы.
35. Система по п. 33, в которой измерительное сканирование состоит из временной последовательности дискретных и отличающихся друг от друга частотных шагов, задающих ширину полосы передаваемого сигнала.
36. Система по п. 33, в которой длительность измерительного сканирования составляет менее 10 мс.
37. Система по п. 36, в которой длительность измерительного сканирования составляет менее 5 мс.
38. Система по п. 33, в которой ширина полосы передаваемого сигнала равна по меньшей мере 2,5 ГГц.
39. Система по п. 33, выполненная с возможностью получения первого передаваемого сигнала, имеющего первую несущую частоту, например около 6 ГГц, и второго передаваемого сигнала, имеющего вторую несущую частоту, которая по меньшей мере в полтора раза больше, чем у первого передаваемого сигнала, например составляет около 24 ГГц.
40. Система по п. 33, в которой по меньшей мере источник СВЧ-сигнала и смеситель являются частями интегральной СВЧ-схемы.
41. Система по п. 40, в которой источник СВЧ-сигнала сконфигурирован для функционирования при уровне фазового шума не менее -70 дБн при отстройке от несущей 100 КГц.
42. Система по п. 40, в которой источник СВЧ-сигнала сконфигурирован для функционирования при уровне фазового шума менее -50 дБн при отстройке от несущей 100 КГц.
43. Система по п. 40, в которой в источнике СВЧ-сигнала имеется осциллятор, управляемый напряжением.
44. Система по п. 40, дополнительно содержащая контур подачи тока, способный поддерживать осциллятор, управляемый напряжением, в такой рабочей точке, в которой уровень его фазового шума находится в интервале от -70 дБн до -50 дБн при отстройке от несущей частоты передаваемого сигнала, составляющей 100 КГц.
45. Система по п. 44, в которой контур подачи тока является частью интегральной СВЧ-схемы.
46. Система по п. 33, дополнительно содержащая контур интерфейса, посылающий измерительный сигнал, характеризующий уровень заполнения, в двухпроводную токовую петлю 4-20 мА и подающий питание от указанной токовой петли на радарную систему измерения уровня, причем указанная двухпроводная токовая петля является единственным внешним источником энергии для указанной радарной системы.
47. Система по любому из пп. 33-46, дополнительно содержащая:
- блок беспроводной коммуникации, подключенный к процессорному контуру и предназначенный для возвращения значения уровня заполнения из процессорного контура и для беспроводной передачи измерительного сигнала на удаленное устройство, и
- накопитель энергии, обеспечивающий подачу энергии, достаточной для функционирования радарной системы измерения уровня.
Наверх