專利名稱：用于液體液位檢測(cè)的濕汽排流雷達(dá)天線的制作方法
用于液體液位檢測(cè)的濕汽排流雷達(dá)天線
本發(fā)明涉及一種用于確定液體液位(level)的裝置，其至少包括設(shè) 置在液體上方，用于將雷達(dá)波發(fā)射給液體并接收由液體表面反射的雷 達(dá)波的雷達(dá)天線(radar antenna),以及基于所發(fā)射和所反射的雷達(dá)波而 用于確定液體液位的器件，其中雷達(dá)天線具有向下朝向液體的發(fā)射 面，其相對(duì)于液體表面是水平定向的。
本發(fā)明還涉及一種用于這種裝置的雷達(dá)天線。
雷達(dá)(無(wú)線電探測(cè)與測(cè)距)廣泛地用于非接觸式距離測(cè)定。在這方 面，眾所周知的原理是時(shí)間差方法。根據(jù)這個(gè)方法，雷達(dá)天線發(fā)射落 在目標(biāo)物、例如液體表面上的雷達(dá)信號(hào)。目標(biāo)物在雷達(dá)天線的方向上 反射回一部分所發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)/波，雷達(dá)天線接受所反射的雷達(dá)信號(hào)/波。
雖然對(duì)于發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)和反射的雷達(dá)信號(hào)可以使用分開(kāi)的雷 達(dá)天線，但是通常對(duì)于發(fā)射和接收都使用相同的雷達(dá)天線。雷達(dá)系統(tǒng) 測(cè)量在發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)和接收的雷達(dá)信號(hào)之間的時(shí)間差A(yù)t。因?yàn)槔走_(dá) 信號(hào)的速度是己知，所以很容易確定相對(duì)于液體表面的距離。
在引言中所描述的采用以上測(cè)量原理的裝置，其通常通過(guò)雷達(dá)信 號(hào)而用于精確地測(cè)定液體的液位，例如加工工業(yè)或煉油廠中的儲(chǔ)罐中 的水或油。為此，將設(shè)有發(fā)射面的雷達(dá)天線設(shè)置在儲(chǔ)罐的頂部，使發(fā) 射面向下，并且相對(duì)于液體的表面是水平定向的。
目前己知的這種雷達(dá)系統(tǒng)的缺陷在于，水平定向的雷達(dá)天線的發(fā) 射面對(duì)儲(chǔ)罐中的濕氣凝聚物非常敏感。粘附在發(fā)射面上的、已形成的 這種凝聚物會(huì)干擾距離測(cè)量，因?yàn)檫@種凝聚物干擾了發(fā)射面的雷達(dá)信 號(hào)的傳輸。本發(fā)明的目的在于，克服前述缺陷，并提供一種引言中所提及的 裝置，通過(guò)該裝置可更精密地確定儲(chǔ)罐中的液體液位，而沒(méi)有上述負(fù) 面f多響。
根據(jù)本發(fā)明，這種裝置的特征在于，相對(duì)于液體表面水平定向的
發(fā)射面，其設(shè)有促進(jìn)發(fā)射面上存在的凝聚物排流(discharge)的器件。
反地進(jìn)行更積極地排流，所以其不會(huì)影響或干擾發(fā)射面的雷達(dá)波的傳 輸，其對(duì)于儲(chǔ)罐中進(jìn)行的液位測(cè)量的精度具有正面影響。
在本發(fā)明的更功能化的實(shí)施例中，所述器件包括自發(fā)射面而向液 體表面方向突出的至少一個(gè)元件。
所述至少 一個(gè)元件可具有錐形末端。
在一個(gè)特定的實(shí)施例中，所述至少一個(gè)元件在形狀上是圓錐形的 或棱錐形的。
獲得凝聚物的充分排流的原因在于，根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個(gè) 元件的表面包括與發(fā)射面所成的至少45°的角度a。
應(yīng)該注意，國(guó)際專利申請(qǐng)WO03/048697公開(kāi)了 一種用于確定儲(chǔ)罐 中的液體液位的裝置，其中雷達(dá)天線或發(fā)射面設(shè)置在相對(duì)于儲(chǔ)罐中的 液體表面的某個(gè)角度上。由于雷達(dá)天線的傾斜位置，任何已形成的凝 聚物都可在重力的作用下流走。
然而，雷達(dá)天線或發(fā)射面的傾斜位置的重要的缺陷在于，所發(fā)射 的雷達(dá)信號(hào)不是垂直的、而是以某一角度入射到液體表面上，這導(dǎo)致 了反射的雷達(dá)信號(hào)的干擾，這樣的干擾包括來(lái)自儲(chǔ)罐壁的散射和反 射。所述反射嚴(yán)重地影響了液位測(cè)量的精度，其不精確度只能通過(guò)采 用其它通常復(fù)雜且成本昂貴的校正措施來(lái)補(bǔ)救。
現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中:


圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置；
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的詳細(xì)一見(jiàn)圖；而圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一詳細(xì)視圖。
為了更好地理解本發(fā)明，在以下圖紙的細(xì)節(jié)性描述中將由相同標(biāo) 號(hào)來(lái)表示相似的部件。
圖1示意性地顯示了一種用于確定儲(chǔ)罐中的液體液位的現(xiàn)有技術(shù)
的裝置。裝置10設(shè)置在儲(chǔ)罐1的頂部，儲(chǔ)罐由壁la和頂蓋lb建造而 成。儲(chǔ)罐1的高度由字母H表示。
儲(chǔ)罐l中存在一定數(shù)量的液體2，液體液位3的高度由字母h表示。現(xiàn)有技術(shù)的裝置10包括至少一個(gè)雷達(dá)天線12，其設(shè)有用于在液 體表面3的方向上發(fā)射雷達(dá)信號(hào)4a的發(fā)射面11。雷達(dá)信號(hào)4a部分地 被液體表面3反射，并且反射的雷達(dá)信號(hào)4b則由雷達(dá)天線12接收。
現(xiàn)有技術(shù)的裝置IO還設(shè)有基于所發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)4a和反射的雷 達(dá)信號(hào)4b而用于確定液體液位3(h)的器件，其中這種測(cè)量系統(tǒng)基于以 下等式(1)和(2):
h'=H-h=l/2'c-At4a+4b (l)或
h=H-l/2-c'At4a+4b (2) 其中H—諸罐的高度[m]
h'二雷達(dá)天線和液體表面之間的距離[m〗
h二液體液位的高度[m]
c二雷達(dá)波的傳播速率[m/sec]
AW+4^所發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)和所反射的雷達(dá)信號(hào)之間的時(shí)間差
這樣可以確定儲(chǔ)罐l中的液體2液位的精確高度。
然而，裝置10的測(cè)量受到形成在發(fā)射面11或雷達(dá)天線12上的
凝聚物的負(fù)面影響，其對(duì)雷達(dá)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生負(fù)面影響，并從而使用
于確定液位的測(cè)量不夠精確。
圖2和圖3顯示了雷達(dá)天線或發(fā)射面的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明
其設(shè)有促進(jìn)凝聚物流走的器件。在圖2中，發(fā)射面11設(shè)有具有錐形末端13a的元件，其朝向液體表面3。
更具體地說(shuō)，元件13在形狀上是圓錐形的或棱錐形的，并且成 組地設(shè)置在雷達(dá)天線12的發(fā)射面11上。
如圖中所示，元件13在發(fā)射面11上設(shè)置成至少一種環(huán)繞式樣， 例如圓形式樣。元件13還可設(shè)置在幾個(gè)共心的環(huán)繞平臺(tái)中。其它式 樣也一樣可以起作用，只要其不對(duì)雷達(dá)天線的效率產(chǎn)生負(fù)面影響，即 不干擾發(fā)射和接收的雷達(dá)信號(hào)4a-4b即可。如圖2中清晰地所示，元 件13只占用了發(fā)射面11的較小的一部分區(qū)域，所以其不會(huì)干擾雷達(dá) 的輻射特性，尤其是不會(huì)干擾所發(fā)射和所接收的雷達(dá)信號(hào)4a-4b。元 件13優(yōu)選地由可使雷達(dá)信號(hào)透過(guò)的材料制成。
由于元件13的圓錐形狀，在重力的作用下可以很容易地以微滴 16的形式排流已經(jīng)形成在元件13上的凝聚物15。這樣元件13促進(jìn) 了凝聚物的排流，使得凝聚物15不會(huì)積聚或匯集在發(fā)射面11或雷達(dá) 天線12上，并因此而不會(huì)對(duì)液位測(cè)量產(chǎn)生負(fù)面影響或者說(shuō)干擾液位 測(cè)量。
如圖3中所示，各元件13的表面包括與發(fā)射面11所成的角度a, 該角度至少為45°。
應(yīng)該懂得，除了用于儲(chǔ)罐中的液位測(cè)量以外，根據(jù)本發(fā)明的裝置 還可用于對(duì)其它液體執(zhí)行液位測(cè)量，例如核反應(yīng)堆的冷卻水液位或開(kāi) 敞水面的液位(湖泊、海洋等等)。
圖4中顯示了意圖用于后一個(gè)測(cè)量方法的實(shí)施例。圖4顯示了開(kāi) 敞水面la,其可以是例如湖泊或河流或海洋。為了實(shí)現(xiàn)液體液位3的 精確測(cè)量，將該裝置安裝在堤岸/海濱22上，并由外殼或框架20建造 而成，其具有突出到液位3上方的臂21。安裝在臂21上的是根據(jù)本 發(fā)明的用于精確測(cè)量液位3的高度h'的裝置10。
這樣，出于例如海岸防護(hù)的目的，可以以恰當(dāng)?shù)姆绞綔y(cè)量尤其水 體2的流動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定液體液位的裝置，其至少包括-設(shè)置在液體上方、用于將雷達(dá)波發(fā)射至液體并接收由液體表面反射的雷達(dá)波的雷達(dá)天線，以及-用來(lái)基于所發(fā)射雷達(dá)波及所反射雷達(dá)波而確定液體液位的器件，其中，所述雷達(dá)天線具有向下朝向液體的、且相對(duì)于液體表面水平定向的發(fā)射面，所述發(fā)射面設(shè)有促進(jìn)存在于所述發(fā)射面上的凝聚物排流的器件，其特征在于，促進(jìn)濕汽排流的所述器件包括從水平定向的發(fā)射面向液體方向突出的多個(gè)元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述元件在所述 水平定向的發(fā)射面上間隔開(kāi)一定距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述元件在所述 水平定向的發(fā)射面上設(shè)置成至少一種環(huán)繞式樣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述元件在所述 水平定向的發(fā)射面上設(shè)置成多種環(huán)繞式樣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的裝置，其特征在 于，所述元件具有錐形末端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的裝置，其特征在 于，所述元件在形狀上是圓錐形的。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 所述至少一個(gè)元件的表面包括與所述發(fā)射面所成的至少45。的角度a。
8. —種雷達(dá)天線，其設(shè)有根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所 述的發(fā)射面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定液體液位的裝置，其至少包括設(shè)置在液體上方、用于將雷達(dá)波發(fā)射給液體并接收由液體表面反射的雷達(dá)波的雷達(dá)天線，以及基于所發(fā)射和反射的雷達(dá)波而用于確定液體液位的器件，其中，雷達(dá)天線具有向下朝向液體的、且相對(duì)于液體表面水平定向的發(fā)射面，所述發(fā)射面設(shè)有促進(jìn)存在于發(fā)射面上的凝聚物排流的器件。
文檔編號(hào)G01F23/284GK101317074SQ200680040683
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者H·A·艾格拉 申請(qǐng)人:恩拉夫股份有限公司