Радарный уровнемер непрерывного излучения с частотной модуляцией, имеющий функцию самодиагностики - заявка 2016137741 на патент на изобретение в РФ

1. Радарный FMCW-измеритель (1) уровня, обеспечивающий возможность самодиагностики и предназначенный для измерения расстояния до поверхности (7) продукта (6), содержащегося в резервуаре (4), при этом радарный измеритель (1) уровня содержит:
- трансивер (10), выполненный с возможностью генерировать и посылать передаваемый электромагнитный сигнал в форме частотного сканирования,
- распространяющее устройство (3),
- линию распространения сигнала, соединяющую распространяющее устройство (3) с трансивером (10), причем указанная линия распространения сигнала и распространяющее устройство (3) выполнены с возможностью направлять передаваемый электромагнитный сигнал в сторону поверхности (7) и возвращать эхо-сигнал, образованный отражениями от поверхности (7), а также от границы скачка импеданса на пути распространения сигнала,
- смеситель (25), подключенный к трансиверу (10) и выполненный с возможностью смешивать эхо-сигнал с частью передаваемого электромагнитного сигнала, формируя сигнал на промежуточной частоте,
- фильтрующий блок (26), подключенный к смесителю (25) и выполненный с возможностью фильтровать сигнал на промежуточной частоте, обеспечивая получение соответствующего отфильтрованного сигнала на промежуточной частоте, и
- процессорный контур (11), подключенный к фильтрующему блоку (26) и выполненный с возможностью обрабатывать отфильтрованный сигнал на промежуточной частоте,
отличающийся тем, что частотное сканирование представляет собой диагностическое сканирование или измерительное сканирование, причем FMCW-измеритель (1) уровня способен обеспечить
- при диагностическом сканировании возможность детектирования в отфильтрованном сигнале на промежуточной частоте референтного эхо-сигнала, характеризующего расстояние до указанной границы скачка импеданса, и
- при измерительном сканировании подавление в отфильтрованном сигнале на промежуточной частоте референтного эхо-сигнала и одновременно возможность детектирования эхо-сигнала от поверхности (7) продукта, характеризующего расстояние до нее,
при этом процессорный контур (11) выполнен с возможностью проводить самодиагностику радарного уровнемера (1), используя для этого референтный эхо-сигнал, и определять расстояния до указанной поверхности (7), используя для этого эхо-сигнал от нее.
2. Уровнемер (1) по п. 1, в котором процессорный контур (11) дополнительно содержит блок (35) самодиагностики, выполненный с возможностью сопоставлять референтный эхо-сигнал и профиль его распределения, сохраняемый в памяти, при этом сохраняемый профиль референтного эхо-сигнала содержит значение ожидаемого расстояния для референтного эхо-сигнала и/или его ожидаемую амплитуду.
3. Уровнемер (1) по п. 1, в котором распространяющее устройство (3) представляет собой параболическую антенну, рупорную антенну или патч-антенну.
4. Уровнемер (1) по п. 1, в котором распространяющее устройство (3) представляет собой зонд Зоммерфельда, зонд Губо, коаксиальный зонд, зонд на основе двухпроводной линии или успокоительную трубку.
5. Уровнемер (1) по п. 1, который способен осуществлять диагностическое сканирование по меньшей мере один раз в час.
6. Уровнемер (1) п. 1, который способен осуществлять диагностическое сканирование по меньшей мере один раз в минуту.
7. Уровнемер (1) по любому из предыдущих пунктов, в котором фильтрующий блок (26) содержит по меньшей мере два фильтра высших частот и по меньшей мере один фильтр нижних частот.
8. Уровнемер (1) по п. 7, в котором один из по меньшей мере двух фильтров высших частот настроен на 3 кГц, другой из по меньшей мере двух фильтров высших частот настроен на 60 кГц, а по меньшей мере один фильтр нижних частот настроен на 100 кГц.
9. Способ проведения самодиагностики в радарном FMCW-уровнемере (1), предназначенном для измерения расстояния до поверхности (7) продукта (6), содержащегося в резервуаре (4), включающий следующие операции:
- генерирование (S1) передаваемого электромагнитного сигнала в форме частотного сканирования,
- направление (S2) передаваемого электромагнитного сигнала по линии (9) распространения сигнала и через распространяющее устройство (3) в сторону поверхности (7) продукта,
- возвращение (S3) эхо-сигнала, образованного отражениями от указанной поверхности, а также от границы скачка импеданса на пути распространения сигнала,
- смешивание (S4) эхо-сигнала и передаваемого сигнала, чтобы получить сигнал на промежуточной частоте, и
- фильтрацию (S5) сигнала на промежуточной частоте, чтобы получить отфильтрованный сигнал на промежуточной частоте,
отличающийся тем, что частотное сканирование представляет собой диагностическое сканирование (S12) или измерительное сканирование (S11), причем
- диагностическое сканирование производят так, чтобы обеспечить возможность детектирования в отфильтрованном сигнале на промежуточной частоте референтного эхо-сигнала, характеризующего расстояние до указанной границы скачка импеданса,
- измерительное сканирование производят так, чтобы подавить в отфильтрованном сигнале на промежуточной частоте референтный эхо-сигнал, но обеспечить возможность детектирования эхо-сигнала от поверхности (7) продукта, характеризующего расстояние до нее,
при этом осуществляют обработку (S6) отфильтрованного сигнала на промежуточной частоте так, чтобы обеспечить для радарного уровнемера выполнение самодиагностики (S62) на основе референтного эхо-сигнала и определение, на основе эхо-сигнала от поверхности (7) продукта, расстояния до нее (S61).
10. Способ по п. 9, в котором операция (S6) обработки отфильтрованного сигнала на промежуточной частоте, предназначенного для проведения самодиагностики (S62) радарного уровнемера, включает сопоставление референтного эхо-сигнала с профилем его распределения, сохраняемым в памяти, при этом сохраняемый профиль референтного эхо-сигнала содержит значение ожидаемого расстояния для референтного эхо-сигнала и/или его ожидаемую амплитуду.
11. Способ по п. 9, в котором длительность сканирования в режиме диагностики меньше, чем в режиме измерения.
12. Способ по п. 11, в котором длительность диагностического сканирования по меньшей мере в два раза, предпочтительно по меньшей мере в четыре раза, меньше, чем длительность измерительного сканирования.
13. Способ по п. 9, в котором ширина полосы диагностического сканирования больше ширины полосы измерительного сканирования.
14. Способ по п. 13, в котором ширина полосы диагностического сканирования по меньшей мере в два раза, предпочтительно по меньшей мере в четыре раза, больше, чем ширина полосы измерительного сканирования.
15. Способ по любому из пп. 9-14, в котором частотным сканированием охватываются частоты только в интервале 24-27 ГГц, только в интервале 1-3 ГГц или только в интервале 9-11 ГГц.
Наверх