用于料位測(cè)量的多系統(tǒng)雷達(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及料位測(cè)量。尤其，本發(fā)明涉及一種用于料位雷達(dá)的電子模塊、一種具有這種電子模塊的料位雷達(dá)、FMCW料位雷達(dá)和脈沖料位雷達(dá)與切換裝置組合的應(yīng)用、以及一種用于測(cè)量料位的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]這種料位雷達(dá)設(shè)備分別根據(jù)特定的雷達(dá)原理工作。市售的設(shè)備應(yīng)用脈沖或FMCW雷達(dá)方法。
[0003]US7，710，125B2描述了一種脈沖雷達(dá)方法，其中使用參考通道。DE198 13 604A1描述了一種FMCW雷達(dá)方法。
[0004]所謂的脈沖料位雷達(dá)設(shè)備產(chǎn)生發(fā)射脈沖，所述發(fā)射脈沖借助于發(fā)射天線(xiàn)朝向物料表面發(fā)出。所述脈沖隨后(至少部分地)從物料表面并且必要時(shí)也從容器底部、不同的填充介質(zhì)之間的分離層和/或容器組件或干擾部位反射。被反射的發(fā)射脈沖隨后由接收天線(xiàn)(在此也可以為發(fā)射天線(xiàn))接收并且轉(zhuǎn)換成中頻脈沖。此后，進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理，所述信號(hào)處理最終應(yīng)提供期望的測(cè)量結(jié)果。
[0005]另一個(gè)料位雷達(dá)原理是FMCW原理，所述FMCW原理基于頻率調(diào)制的、連續(xù)的波。FMCW料位雷達(dá)設(shè)備不發(fā)送(離散的)發(fā)出信號(hào)脈沖，而是更確切地說(shuō)由天線(xiàn)朝向物料表面的方向發(fā)出連續(xù)的波，并且更確切地說(shuō)利用頻率掃描或頻率斜坡來(lái)發(fā)出。在此，被反射的信號(hào)也由相應(yīng)的接收天線(xiàn)接收并且轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)，所述中頻信號(hào)隨后被輸送給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和跟隨其后的信號(hào)處理裝置。
[0006]脈沖和FMCW雷達(dá)設(shè)備使用在不同的應(yīng)用中。這兩族雷達(dá)設(shè)備的硬件在此構(gòu)造非常不同，這尤其涉及高頻(HF)前端的構(gòu)造和其控制。HF前端為雷達(dá)設(shè)備的下述組件，所述組件直接與發(fā)送信號(hào)的產(chǎn)生和中頻接收信號(hào)的產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是，在借助料位雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行料位測(cè)量時(shí)提高測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量。
[0008]該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)解決。本發(fā)明的改進(jìn)方案從從屬權(quán)利要求和如下說(shuō)明中得到。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種用于料位雷達(dá)的電子模塊，所述電子模塊具有信號(hào)產(chǎn)生裝置和切換裝置。信號(hào)產(chǎn)生裝置具有第一子組件和第二子組件。
[0010]第一子組件構(gòu)成為用于產(chǎn)生第一 FMCW發(fā)送信號(hào)和用于產(chǎn)生中頻(ZF)接收信號(hào)，所述第一 FMCW發(fā)送信號(hào)用于通過(guò)料位雷達(dá)的天線(xiàn)朝向物料表面的方向發(fā)出，所述中頻接收信號(hào)溯源于由天線(xiàn)接收的被反射的第一發(fā)送信號(hào)。將“產(chǎn)生”ZF接收信號(hào)在此和在下文中理解成，雷達(dá)設(shè)備接收被反射的發(fā)送信號(hào)并且隨后從所接收的信號(hào)通過(guò)頻率變換產(chǎn)生ZF信號(hào)。
[0011]第二子組件構(gòu)成為用于產(chǎn)生脈沖式的第二發(fā)送信號(hào)并且用于產(chǎn)生ZF接收信號(hào)，所述脈沖式的第二發(fā)送信號(hào)用于通過(guò)料位雷達(dá)的(可能其他的)天線(xiàn)朝向物料表面的方向發(fā)出，所述ZF溯源于由天線(xiàn)接收的被反射的第二發(fā)送信號(hào)。
[0012]切換裝置構(gòu)成為用于可選擇地(受事件和/或用戶(hù)控制地)激活第一子組件和第二子組件。
[0013]換言之，在特定的時(shí)刻，能夠分別選擇和使用兩個(gè)子組件中的一個(gè)子組件，以便測(cè)量料位。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，第一子組件具有第一 HF前端以產(chǎn)生第一 FMCW發(fā)送信號(hào)和用于產(chǎn)生相應(yīng)的ZF接收信號(hào)。同樣地，第二子組件可以具有第二 HF前端以產(chǎn)生脈沖式的第二發(fā)送信號(hào)和用于產(chǎn)生ZF接收信號(hào)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，第一子組件集成到第二子組件中。替選地，第二子組件也可以集成到第一子組件中。
[0016]在此，可能的是并且能夠提出，第一子組件的特定的構(gòu)件也可以由第二子組件使用，或者反之。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，切換裝置構(gòu)成為用于以固定預(yù)設(shè)的時(shí)間順序選擇性地激活第一子組件和/或第二子組件。例如，可以預(yù)設(shè)的是，周期性地、交替地激活或禁用這兩個(gè)子組件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，切換裝置構(gòu)成為用于根據(jù)例如被反射的第一發(fā)送信號(hào)和/或被反射的第二發(fā)送信號(hào)的回波信號(hào)幅值來(lái)激活第一子組件和/或第二子組件。因此，可能的是，回波信號(hào)幅值例如在天線(xiàn)的附近區(qū)域中上升超過(guò)特定的數(shù)值，電子模塊通過(guò)下述方式從FMCW方法切換成脈沖方法:禁用第一子組件而激活第二子組件。
[0019]在相反的情況下，當(dāng)特定的回波(例如料位回波)的回波信號(hào)幅值下降到特定的閾值之下或者位于所述閾值之下時(shí)，電子模塊可以從脈沖方法切換至FMCW方法。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，切換裝置構(gòu)成為用于根據(jù)所測(cè)量的料位來(lái)激活第一子組件和/或第二子組件。
[0021]因此，例如可以提出，當(dāng)料位相對(duì)高時(shí)，即物料表面處于天線(xiàn)的附近區(qū)域中時(shí)，電子模塊從第一子組件切換至第二子組件。
[0022]在料位低的情況下例如可以提出，電子模塊從第二子組件切換至第一子組件。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，切換裝置構(gòu)成為用于根據(jù)在被反射的第二發(fā)送信號(hào)中多重回波的存在來(lái)激活第一子組件。
[0024]即如果在脈沖方法之后測(cè)量和確定:在被反射的第二發(fā)送信號(hào)中不存在可相關(guān)聯(lián)的回波、例如多重回波，那么電子模塊可以切換至FMCW方法。
[0025]這會(huì)是有利的，因?yàn)樵贔MCW雷達(dá)的情況下多重反射映射于較高的ZF頻域中，隨后所述多重反射可以被濾除。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，電子模塊具有唯一的數(shù)字信號(hào)處理裝置，以用于對(duì)被反射的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行處理。在所述數(shù)字信號(hào)處理裝置之前，可以設(shè)有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0027]因此，可能的是，F(xiàn)MCW中頻信號(hào)(測(cè)量信號(hào)，所述測(cè)量信號(hào)由被反射的發(fā)送信號(hào)引起)和ZF脈沖信號(hào)通過(guò)相同的信號(hào)處理裝置處理。對(duì)此，不僅FMCW系統(tǒng)的HF前端而且脈沖系統(tǒng)的HF前端經(jīng)由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器連接于數(shù)字信號(hào)處理裝置。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種具有在上文中和在下文中描述的電子模塊的料位雷達(dá)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，料位雷達(dá)具有唯一的天線(xiàn)，信號(hào)產(chǎn)生裝置連接到所述天線(xiàn)上，并且所述天線(xiàn)構(gòu)成為用于發(fā)出發(fā)送信號(hào)并且用于接收被反射的發(fā)送信號(hào)。
[0030]替選地，例如可以設(shè)有兩個(gè)分開(kāi)的發(fā)送/接收天線(xiàn)，其中一個(gè)發(fā)送/接收天線(xiàn)連接于FMCW系統(tǒng)的HF前端并且另一個(gè)發(fā)送/接收天線(xiàn)連接于脈沖系統(tǒng)的HF前端。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出FMCW料位雷達(dá)和脈沖料位雷達(dá)與切換裝置組合的應(yīng)用，以選擇性地激活FMCW料位雷達(dá)和脈沖料位雷達(dá)。
[0032]兩個(gè)料位雷達(dá)可以是分開(kāi)的設(shè)備，所述設(shè)備例如分別具有自己的天線(xiàn)，以及自己的數(shù)字信號(hào)處理裝置。
[0033]也可以提出，兩個(gè)料位雷達(dá)中的每個(gè)料位雷達(dá)具有其自己的天線(xiàn)，然而，對(duì)由兩個(gè)料位雷達(dá)產(chǎn)生的ZF信號(hào)的信號(hào)處理在共同的數(shù)字信號(hào)處理裝置中進(jìn)行。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種用于測(cè)量料位的方法，其中首先通過(guò)料位雷達(dá)的信號(hào)產(chǎn)生裝置的第一子組件產(chǎn)生FMCW發(fā)送信號(hào)。隨后，將FMCW發(fā)送信號(hào)朝向物料表面的方向通過(guò)料位雷達(dá)的天線(xiàn)發(fā)出。隨后，所述信號(hào)(此外)在物料表面上反射并且得到的、被反射的發(fā)送信號(hào)隨后由料位雷達(dá)接收。隨后，從所接收的、被反射的發(fā)送信號(hào)產(chǎn)生ZF接收信號(hào)，所述ZF接收信號(hào)溯源于由天線(xiàn)接收的、被反射的第一發(fā)送信號(hào)。
[0035]隨后，激活信號(hào)產(chǎn)生裝置的第二子組件，隨后通過(guò)第二子組件產(chǎn)生脈沖式的第二發(fā)送信號(hào)，所述第二發(fā)送信號(hào)隨后朝向物料表面的方向通過(guò)料位雷達(dá)的天線(xiàn)發(fā)出。相應(yīng)的被反射的發(fā)送信號(hào)由天線(xiàn)接收并且隨后從其產(chǎn)生ZF接收信號(hào)。
[0036]因此，可能的是，在脈沖雷達(dá)方法和FMCW雷達(dá)方法之間進(jìn)行切換。
【附圖說(shuō)明】
[0037]在下文中，參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0038]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的部件。
[0039]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的部件。
[0040]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的部件。
[0041]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的部件。
[0042]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的裝入到容器中的料位雷達(dá)。
[0043]圖6示出可在圖2、圖3或圖4的實(shí)施例中使用的耦合器的示例。
[0044]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。
[0045]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的部件。
[0046]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0047]附圖中的圖示是示意性的而非按照比