雷達(dá)物位計(jì)傾斜度系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)物位計(jì)布置，特別地涉及用于測(cè)量罐的填充物位的雷達(dá)物位計(jì)布置，該雷達(dá)物位計(jì)布置包括:用于朝向罐中的填充物料的表面發(fā)射測(cè)量信號(hào)的發(fā)射器；用于接收來自罐的回波信號(hào)的接收器裝置；以及用于基于所述回波信號(hào)確定罐的填充物位的處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]測(cè)量存儲(chǔ)在罐中的液體、流體、顆粒混合物或其它物料的物位是基本的工業(yè)需要。過去采用了若干種技術(shù)，并且近十年來雷達(dá)成為用于高質(zhì)量測(cè)量的主要方法。這些裝置利用天線朝向正監(jiān)測(cè)的物料發(fā)射電磁波并且接收在正監(jiān)視的物料的表面處反射的電磁回波。現(xiàn)在，在世界范圍內(nèi)安裝了許多用于雷達(dá)物位計(jì)量的單元，并且在液位計(jì)中雷達(dá)方法具有增長(zhǎng)的百分比。雷達(dá)物位計(jì)(RLG)通常安裝在高度可以為數(shù)米到20?30米或甚至更高并且容積為數(shù)立方米(m3)直到100000m3或更大的、通常位于戶外的罐。高準(zhǔn)確度和可靠性是RLG的重要優(yōu)點(diǎn)。
[0003]通常使用RLG系統(tǒng)或RLG布置的領(lǐng)域的一個(gè)示例為用于移動(dòng)單元中的用以存儲(chǔ)液化氣體、油、化學(xué)制品等的罐，諸如海洋平臺(tái)或油輪上的罐。這些罐通常被設(shè)計(jì)成像足球場(chǎng)的尺寸一樣大的具有最高為40m的高度的大的矩形塊，其底座的面積可以非常大。因?yàn)檫@種類型的罐的底座的面積大，所以最重要的是可以以高準(zhǔn)確度來讀取液位。大面積意味著液位的小變化對(duì)應(yīng)于液體的容積的相對(duì)大的變化。
[0004]如上所述，RLG系統(tǒng)或RLG布置利用天線朝向正監(jiān)測(cè)的物料發(fā)射電磁波并且接收在正監(jiān)測(cè)的物料的表面處反射的電磁回波。這樣的系統(tǒng)或布置可以使用連續(xù)信號(hào)(所謂的FMCW (調(diào)頻連續(xù)波))或脈沖式發(fā)射信號(hào)。
[0005]尤其對(duì)于罐計(jì)量市場(chǎng)，許多安裝在現(xiàn)有的靜水井(即豎直管道)上完成。在這樣的應(yīng)用中，可以使用適于管道中的測(cè)量的天線。該天線的安裝可以例如通過更換管道頂部上的現(xiàn)有罐蓋來執(zhí)行，該罐蓋通常用于尺測(cè)量(tape measure)并對(duì)罐成分進(jìn)行采樣。為了仍然能夠執(zhí)行這些任務(wù)，可以將RLG裝進(jìn)可以打開的罐蓋中。如果不存在現(xiàn)有的罐蓋，可以添加罐蓋。
[0006]當(dāng)RLG附接至罐蓋時(shí)，其通常相對(duì)于罐可略微移動(dòng)。另外，雷達(dá)束的最輕微的移位可能導(dǎo)致雷達(dá)的誤讀。因此，需要更好地控制罐蓋的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于安裝在罐的罐蓋上的雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)，包括:
[0008]-殼體，適于附接至罐的罐蓋，
[0009]-設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的支撐件，
[0010]-設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的發(fā)射器，所述發(fā)射器附接至所述支撐件并且適于至少沿第一軸發(fā)射測(cè)量信號(hào)以測(cè)量距罐中的表面的距離，
[0011]-設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的接收器，所述接收器適于接收回波信號(hào)，所述回波信號(hào)與第一軸和表面的法線平行時(shí)距罐中的表面的距離相對(duì)應(yīng)，
[0012]-設(shè)置在殼體內(nèi)部的第一處理電路，所述第一處理電路適于接收回波信號(hào)并且基于回波信號(hào)確定罐的填充物位，
[0013]-設(shè)置在殼體內(nèi)部的傾斜度傳感器，所述傾斜度傳感器附接至支撐件并且適于生成與傳感器相對(duì)于表面的法線的傾斜度相對(duì)應(yīng)的傾斜度輸出，
[0014]-設(shè)置在殼體內(nèi)部的第二處理電路，所述第二處理電路適于接收傾斜度輸出，并且在第一軸與表面的法線之間存在角度差時(shí)基于傾斜度輸出生成角度輸出，
[0015]所述雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)還包括以下部件中的至少一個(gè):
[0016]-呈現(xiàn)裝置，所述呈現(xiàn)裝置適于接收來自第二處理電路的角度輸出并且生成在所述系統(tǒng)外部傳送關(guān)于角度差的信息的通信輸出，以及
[0017]-通信路徑，所述通信路徑設(shè)置在所述殼體內(nèi)部，電連接所述第一處理電路與所述第二處理電路，以及適于接收來自所述第二處理電路的所述角度輸出并且向所述第一處理電路傳送角度輸出。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種雷達(dá)物位計(jì)布置，包括:
[0019]-殼體，附接至罐的罐蓋，
[0020]-設(shè)置在殼體內(nèi)部的發(fā)射器，所述發(fā)射器附接至支撐件以及適于至少沿第一軸發(fā)射測(cè)量信號(hào)以測(cè)量距罐中的表面的距離，
[0021]-設(shè)置在殼體內(nèi)部的接收器，所述接收器適于接收回波信號(hào)，所述回波信號(hào)與第一軸與表面的法線平行時(shí)距罐中的表面的距離相對(duì)應(yīng)，
[0022]-設(shè)置在殼體內(nèi)部的第一處理電路，所述第一處理電路適于接收回波信號(hào)以及基于回波信號(hào)確定罐的填充物位，
[0023]-設(shè)置在殼體內(nèi)部的傾斜度傳感器，所述傾斜度傳感器附接至支撐件以及適于生成與傳感器相對(duì)于表面的法線的傾斜度相對(duì)應(yīng)的傾斜度輸出，
[0024]-第二處理電路，所述第二處理電路設(shè)置在殼體內(nèi)部以及適于接收傾斜度輸出，并且在第一軸與表面的法線之間存在角度差時(shí)基于傾斜度輸出生成角度輸出，
[0025]所述雷達(dá)物位計(jì)布置還包括以下部件中的至少一個(gè):
[0026]-呈現(xiàn)裝置，所述呈現(xiàn)裝置適于接收來自所述第二處理電路的所述角度輸出并且生成在所述布置外部傳送關(guān)于角度差的信息的通信輸出，以及
[0027]-通信路徑，該通信路徑設(shè)置在所述殼體內(nèi)部，電連接所述第一處理電路與所述第二處理電路，以及適于接收來自所述第二處理電路的所述角度輸出并且向所述第一處理電路傳送角度輸出。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)附接至罐的罐蓋，所述方法包括:
[0029]-至少沿第一軸發(fā)射測(cè)量信號(hào)以測(cè)量距罐中的表面的距離，
[0030]-接收與第一軸與表面的法線平行時(shí)距罐中的表面的距離相對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)，
[0031]-基于所接收的回波信號(hào)確定罐的填充物位，
[0032]-生成與第一軸的定向相對(duì)應(yīng)的傾斜度輸出，
[0033]-在第一軸與表面的法線之間存在角度差時(shí)基于傾斜度輸出生成角度輸出
[0034]所述方法包括以下步驟中的至少一個(gè):
[0035]-在所述系統(tǒng)外部傳送關(guān)于角度差的信息，以及
[0036]-基于角度輸出啟動(dòng)影響用于確定罐的填充物位的步驟的動(dòng)作。
[0037]本文中使用的術(shù)語“發(fā)射器”表示能夠發(fā)射電磁輻射的裝置。在本文中也可以將發(fā)射器稱為天線，因此關(guān)于天線所陳述的內(nèi)容對(duì)于發(fā)射器也成立，反之亦然。
[0038]本文中使用的術(shù)語“收發(fā)器”表示能夠發(fā)射和接收輻射的裝置。換言之，收發(fā)器包括發(fā)射器。
[0039]雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)或雷達(dá)物位計(jì)布置被設(shè)置成檢測(cè)距罐中物品的表面的距離，該檢測(cè)優(yōu)選地通過沿與所述表面的法線平行或重合的第一軸發(fā)射輻射來完成，該法線也可以被稱為物品的表面法線或表面法線，并且該表面法線通常與豎直軸重合。在第一軸與表面法線之間存在角度差時(shí)，第二處理電路生成角度輸出。
[0040]角度輸出可以是與第一軸和表面法線之間的角度差直接對(duì)應(yīng)的值，即當(dāng)角度差增加一度時(shí)，角度輸出也增加一度。角度輸出還可以以另一種格式給出，使得當(dāng)角度差增加一度時(shí)，角度輸出增加不止一度或不足一度。另外，所述第二處理電路例如還可以被設(shè)置成使得將傾斜度輸出與一個(gè)或更多個(gè)閾值進(jìn)行比較，并且角度輸出表示該比較的結(jié)果，例如表示角度差超過或低于預(yù)定值和/或角度差在預(yù)定區(qū)間內(nèi)。因此，即使角度差增加一度，角度輸出也可以相同；如果該增加不改變比較的結(jié)果，例如角度差超過預(yù)定值[給出的示例列舉是非窮舉的]。
[0041]可以通過包括一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)元素的矢量來表示由所述第二處理電路生成的角度差。當(dāng)該矢量包括三個(gè)元素時(shí)，可以沿三個(gè)笛卡爾軸中的每一個(gè)給出根據(jù)矢量的角度差；包括三個(gè)元素的矢量還可以用于傳輸以另一種格式設(shè)置的信息。當(dāng)矢量包括兩個(gè)元素時(shí)，可以沿兩個(gè)笛卡爾軸給出根據(jù)平面的角度差；包括兩個(gè)元素的矢量可以用于傳輸以另一種格式設(shè)置的信息。當(dāng)矢量包括一個(gè)元素時(shí)，可以給出在預(yù)定平面中的根據(jù)矢量的角度差；包括一個(gè)元素的矢量還可以用于傳輸以另一種格式設(shè)置的信息。當(dāng)角度輸出表示比較結(jié)果，例如表示角度差超過或低于預(yù)定值和/或表示角度差在預(yù)定區(qū)間內(nèi)時(shí)，可以通過包括一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)兀素的矢量來表不該結(jié)果；該信息還可以以另一種格式來傳輸。
[0042]對(duì)于雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)或雷達(dá)物位計(jì)布置設(shè)置在本文中還被稱為傾斜度儀的傾斜度傳感器提供了例如如下優(yōu)點(diǎn):可以監(jiān)測(cè)具有傾斜度的罐蓋的任何移位。
[0043]根據(jù)一種示例性實(shí)施方式，可以經(jīng)由設(shè)置在所述殼體內(nèi)的通信路徑向所述第一處理電路傳送角度輸出，該通信路徑電連接第一處理電路與第二處理電路。之后，可以由第一電路內(nèi)部使用該角度輸出，以例如校正與物品表面的測(cè)量距離、中斷測(cè)量信號(hào)的發(fā)射、重置距離測(cè)量和/或自動(dòng)校正發(fā)射器的定向[該列舉是非窮舉的]。
[0044]可替代地或附加地，可以將角度輸出傳送至如下呈現(xiàn)裝置，該呈現(xiàn)裝置適于接收來自所述第二處理電路的角度輸出并且生成在所述系統(tǒng)外部傳送關(guān)于角度差的信息的通信輸出。通信輸出例如可以為基于角度輸出的值發(fā)出的警報(bào)。此外或可替代地，通信輸出適于幫助操作者沿豎直軸排列測(cè)量信號(hào)[該列舉是非窮舉的]。
[0045]此外或可替代地，雷達(dá)物位計(jì)布置包括用于接收和/或存儲(chǔ)至少一個(gè)預(yù)定閾值的部件，在將角度輸出傳送至呈現(xiàn)裝置之前，所述第二電路適于接收角度輸出、將所述角度輸出與至少一個(gè)預(yù)定閾值進(jìn)行比較以及將與比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的角度輸出傳送至呈現(xiàn)裝置。
[0046]該閾值可以為與表面法線的預(yù)定角度差(例如1度、5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度或50度)或包括所列舉的角度差中的1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)或更多個(gè)的區(qū)間。即，第一軸與表面法線偏離預(yù)定角度或位于預(yù)定區(qū)間內(nèi)。
[0047]閾值還可以為兩個(gè)不同傾斜