[其他]微波高度測量方法和裝置

在審

• 申請號: 101985000004668
• 申請日: 1985-06-18
• 公開（公告）號: CN85104668B
• 公開（公告）日: 1988-07-27
• 發明（設計）人: 科特·奧洛夫·艾德瓦德森
• 申請（專利權）人: 塞伯海洋電氣公司
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

材料高度的微波測量。發送裝置產生出具有對應于待測距離之頻率的測量信號。和具有對應已知長度之頻率的基準信號。用一與該距高的假設值和已知長度有關的數乘基準信號，并用一固定數除之。以使該信號的頻率等于測量信號的期望頻率。把產生的控制信號同該測量信號相混合，測量相位差，并計算相繼的取樣間隔中的相位差變化，以確定假設距離的修正項。

本發明涉及采用微波信號來測量距離的一種方法，這個距離是從一根天線到一種液態物質，例如一種液體，或是一種特殊的固態物質的表面的距離。在一個測量間隔中，這種微波信號的頻率進行基本線性的變化。微波信號的一部分從天線發射出來並射向將要對其進行反射的表面，在經過與所要測量的距離相應的傳播時間之后得到接收，並同此刻發射的信號進行混頻，因此得到測量信號，上述測量信號的測量頻率取決于所要測量的距離。更準確地說：本發明涉及一種方法，其中發射信號的另外一部分在受到已知長度相對應的延遲之后得到接收，並以模似的方式轉換為基準信號，上述基準信號的基準頻率對應于已知長度，在此基礎上，根據測量頻率和基準頻率之間的關系，可在已知長度的基礎上計算出所要測量的距離。本發明進一步涉及到用于實現上述方法的裝置。

上面描述的方法特別適用于測量容器及類似裝置所盛物體的水平。這樣的測量的一個問題是要精確地確定測量頻率，並將干擾反射區別出來，例如來自支架或容器底的干擾反射。在美國專利第4044355號（U.S.Patent NO.4044355）所述的裝置中，通過將基準和測量信號轉變成各自的脈沖信號組，來解決這個問題，在這個方法中產生出這兩個脈沖信號組之間的商，其中，只有脈沖的相對量級是有意義的。在產生商的過程中，應用了在測量間隔中發生變化的加權因子。上述加權因子涉及利用最小二乘法確定測量和基準信號的商。在只經過一個測量間隔之后，這種最小二乘法可提供非常精確的計算。

然而，當微波在向下穿過容器的管子中傳播時，就不適于采用上述方法來進行高度測量。而某些存儲容器的結構卻要求采用這種測量，比如象具有所謂浮動蓋的儲液（氣）罐。特別地，上述測量方法是以下述要求為前提的，即所發射的微波信號的頻率變化方式，從微波信號發射，經過反射直至接收，在整個掃頻過程中保持不變。但是在管子中，信號的頻率可能會根據管子直徑發生變化，並且當反射和接收的信號同直接發射的信號相混頻時，在反射並接收的信號中發生的依賴于管子直徑的上述變化可被表示成傳播時間的函數，因此可被表示成所要測量的距離的函數，除非關于管子直徑的修正是精確已知的。對管子直徑的測量在實際上很難達到令人滿意的精度，同為管子可能包含具有多少不同直徑的接頭部分，或者可能會因為壁的油膜造成直徑的明顯變化。

相應地，本發明的目的是提出用微波測量高度的方法，甚至對于管子中的測量，這種方法也能給出非常好的測量精度。

根據本發明，對基準信號進行了適當處理，形成了控制信號，該控制信號確定了類似于基準信號的波形，但它的率正比于所要測量距離的假設值和已知長度之商，即：使控制信號的頻率大致等于期望測量頻率控制頻率同測量頻信號混頻，獲得兩個位相相差90度的低頻差頻信號每個差頻信號的差頻率是控制信號和測量信號的差頻，也就是對所要測量的距離（容器中物體高度）和已知距離的長度之間假設關系的精確度的測量。對這些差頻信號進行模一數轉換，並用于對測量間隔中控制信號和測量信號之間的位差變化進行計算，上述測量間隔構成了掃頻的預定部分。最后從位相差的這種變化，可把假設高度的修正項計算出來，從而得到所要測量的距離。

這種信號處理的優點在于，當測量管子中的距離時，可以確定測量中的干擾，這些干擾是由于管子直徑的不一致而引起的，從而可以自動地修正測量值，以消除管子對測量值的影響。本發明的另一個優點，在于實現其方法的裝置較為便宜。

現在結合陳圖對本發明作更加詳細的描述，上述附圖被作為本發明裝置的最佳實施方案。

圖1是整個裝置的原理圖;

圖2是包括移相器和比較器網絡包括脈沖產生器和比較

圖2是包括移相器和比較器網絡的裝置部分更詳細的原理圖，上述比較器網絡包括脈沖產生器，借助這些部分，對基準信號進行了數字化處理，並使其頻率同一個常數相乘;

圖3是移相器輸出的圖形。