(57)【要約】  タンクが少なくとも一つの妨害構造体を有する場合に、供給材料の供給高さをレーダベースで計測するための方法およびシステムを開示する。この方法は、第１時点でマイクロウェーブ信号をこの供給材料の表面の方へ送信する工程、この供給材料の表面で反射したとしておよび上記少なくとも一つの妨害構造体で反射したとしてマイクロウェーブ信号を受信する工程；これらの送信しおよび受信したマイクロウェーブ信号の伝播時間に基づいてこのタンク内の反射面までの少なくとも二つの距離を計算する工程；並びに第２時点でこの送信、検出および計算を繰返し、ここで上記第１時点が上記第２時点から時間的に離隔されている工程を含む。これら幾つかの繰返した測定に基づいて、この供給材料の表面までの距離を、第１および第２時点間の最大変化を示す計算した距離として決める。この時間差解析に基づいて、動く表面を非常に容易且つ正確に区別することが可能である。この方法は、あふれまたは高水位警報システムで特に有利である。
2008525796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射性の表面を有する少なくとも一つの妨害構造体を有するタンク内の供給材料の供給高さで反射性表面までの距離をマイクロウェーブ信号ベースで計測するための方法であって、
第１時点で第１送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程、
本質的に上記第１時点で第１表面エコーを含む第１受信信号を受信する工程、
第１表面エコーに関連するこれらの第１送信および受信信号の第１伝播特性を記録する工程、
第２時点で第２送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程、
本質的に上記第２時点で第２表面エコーを含む第２受信信号を受信する工程、
第２表面エコーに関連するこれらの第２送信および受信信号の第２伝播特性を記録する工程、
そこで第１時点と第２時点は第１離隔時間によって時間的に離隔され、
第１および第２伝播特性の間の第１差を計算する工程、
第３時点で第３送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程、
本質的に上記第３時点で第３表面エコーを含む第３受信信号を受信する工程、
第３表面エコーに関連するこれらの第３送信および受信信号の第３伝播特性を記録する工程、
第４時点で第４送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程、
本質的に前記第４時点で第４表面エコーを含む第４受信信号を受信する工程、
第４表面エコーに関連するこれらの第４送信および受信信号の第４伝播特性を記録する工程、
そこで第３時点と第４時点は第２離隔時間によって時間的に離隔され、
第３および第４伝播特性の間の第２差を計算する工程、
該第１および第２差を比較する工程、
前記第１および第２差の最大のものを供給材料の表面に関連する差として選択する工程、および
供給材料の選択した表面までの前記距離を送信したおよび受信した信号の伝播特性に基づいて決定する工程を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法に於いて、前記第１および第３時点が本質的に同時に起る方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法に於いて、前記第２および第４時点が本質的に同時に起り、および前記第２送信信号が前記第４送信信号と同一である方法。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記第１送信信号が前記第３送信信号と同一である方法。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記第２送信信号が前記第４送信信号と同一である方法。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の方法であって、更に、前記記録した伝播特性に基づいて、前記タンク内の反射性表面までの距離を計算する工程を含み、前記伝播特性間の差を前記計算した距離間の差として計算する方法。
【請求項７】
請求項１から６までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記記録した伝播特性が前記送信したおよび受信した信号からの位相情報と振幅情報の少なくとも一つを含む方法。
【請求項８】
請求項１から７までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記記録した伝播特性間の差の計算が前記記録した伝播特性間の位相差または振幅差の少なくとも一つの確認を伴う方法。
【請求項９】
請求項１から８までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記供給材料までの決定した距離を高水位またはあふれ警報機能のために使う方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法に於いて、高水位またはあふれ警報機能が前記供給材料までの決定した距離を少なくとも一つの所定の高さ閾値と比較する工程を伴う方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の方法に於いて、高水位またはあふれ警報機能は、前記第１と第２伝播特性または前記第３と第４伝播特性間のあるレベルを超える差が所定の高水位領域内で起るかどうかを確認する工程を伴う方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までの何れか一項に記載の方法に於いて、連続信号を出し、距離を前記受信したエコー信号と基準信号の間の位相差に基づいて計算する方法。
【請求項１３】
請求項１から１２までの何れか一項に記載の方法に於いて、放出パルス式信号を出し、距離をパルス式信号の放出と前記信号のエコーの受信の間の時間に基づいて計算する方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記伝播特性を記録する前にまたは差を計算するために前記記録した伝播特性を使う前にノイズに関連する変化を減らすために前記受信した信号を濾過する方法。
【請求項１５】
請求項１から１４までの何れか一項に記載の方法に於いて、１次エコー信号だけを伝播特性の記録のために考慮し、一方２次二重反射エコーを無視する方法。
【請求項１６】
請求項１から１５までの何れか一項に記載の方法であって、更に、最初に前記第１および第２表面エコーまたは前記第３および第４表面エコーが前記供給材料の表面から反射されると仮定する工程を含み、それによって、もし前記第１および第２差の最大のものを選択する工程が別の表面エコーを前記供給材料の表面と関連付けるならば、その後この仮定を今度選択した表面エコーに変える方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法に於いて、使用する際、前記初期仮定を常にテストし、もし必要なら限られた時限内に補正し、前記時限は、１時間未満、１分未満および１０秒未満の少なくとも一つである方法。
【請求項１８】
請求項１から１７までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記供給材料の反射性の表面および前記妨害構造体の反射性の表面が、前記表面から生じるエコー信号が互いから区別できるように分離してある方法。
【請求項１９】
請求項１から１８までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記第１と第２時点および前記第３と第４時点の少なくとも一つの間の離隔時間が最大離隔時間より小さく、前記最大離隔時間が１時間、１分および１０秒の少なくとも一つである方法。
【請求項２０】
請求項１から１９までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記供給材料の前記選択した表面までの前記距離の決定を前記記録した伝播特性の少なくとも一つに基づく方法。
【請求項２１】
少なくとも一つの妨害構造体を有するタンク内の供給材料の供給高さで反射性表面までの距離をマイクロウェーブ信号ベースで計測するための方法であって、
少なくとも二つの時間的に離隔した時点でタンクの中へ送信信号を送信し、続いて表面エコーを含む受信信号を受信する工程、
少なくとも二つの区別できる反射表面に関連して送信および受信信号の伝播特性を記録する工程、
各区別できる反射表面に対してこれら少なくとも二つの時間的に離隔した時点間の記録した伝播特性での差を計算する工程、
これら少なくとも二つの区別できる反射表面に対して計算した差を比較する工程、
前記差の最大のものを供給材料の表面に関連する差として選択する工程、および
供給材料の選択した表面までの前記距離を送信したおよび受信した信号の伝播特性に基づいて決定する工程を含む方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、更に、前記記録した伝播特性に基づいて、前記タンク内の反射性表面までの距離を計算する工程を含み、前記伝播特性間の差を前記計算した距離間の差として計算する方法。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載の方法に於いて、前記記録した伝播特性が前記送信したおよび受信した信号からの位相情報と振幅情報の少なくとも一つを含む方法。
【請求項２４】
請求項２１から２３までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記記録した伝播特性間の差の計算が前記記録した伝播特性間の位相差または振幅差の少なくとも一つの確認を伴う方法。
【請求項２５】
請求項２１から２４までの何れか一項に記載の方法に於いて、上記供給材料までの決定した距離を高水位またはあふれ警報機能のために使う方法。
【請求項２６】
請求項２１から２５までの何れか一項に記載の方法に於いて、連続信号を出し、距離を前記受信したエコー信号と基準信号の間の位相差に基づいて計算する方法。
【請求項２７】
請求項２１から２６までの何れか一項に記載の方法に於いて、放出パルス式信号を出し、距離をパルス式信号の放出と前記信号のエコーの受信の間の時間に基づいて計算する方法。
【請求項２８】
請求項２１から２７までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記伝播特性を記録する前にまたは差を計算するために前記記録した伝播特性を使う前にノイズに関連する変化を減らすために前記受信した信号を濾過する方法。
【請求項２９】
請求項２１から２８までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記送信および受信工程を少なくとも三つの時間的に離隔した時点で繰返し、前記記録した伝播特性に基づく傾向値または平均値を前記少なくとも二つの時間的に離隔した時点間の前記記録した伝播特性の差の計算のために使う方法。
【請求項３０】
請求項２１から２９までの何れか一項に記載の方法に於いて、１次エコー信号だけを伝播特性の記録のために考慮し、一方２次二重反射エコーを無視する方法。
【請求項３１】
請求項２１から３０までの何れか一項に記載の方法に於いて、前記供給材料の前記選択した表面までの前記距離の決定を前記記録した伝播特性の少なくとも一つに基づく方法。
【請求項３２】
少なくとも一つの妨害構造体を有するタンク内の供給材料の供給高さで反射性表面までの距離を測定するためのレーダ液面計システムであって、
供給材料の表面の方へ測定信号を送信するための送信器、
タンクからエコー信号を受信するための受信器、
少なくとも二つの区別できる反射表面に関連してこの送信および受信信号の伝播特性を記録するための記憶装置、および
各区別できる反射表面に対して少なくとも二つの時間的に離隔した時点間の記録した伝播特性の差を計算し、これら少なくとも二つの区別できる反射表面に対する計算した差の最大のものをこの供給材料の表面に関連する差として選択し、および送信したおよび受信した信号の伝播特性に基づいてこの供給材料の選択した表面までの上記距離を決めるための処理回路装置を含むシステム。
【請求項３３】
請求項３２に記載のレーダ液面計システムに於いて、前記記憶装置が、前記送信したおよび受信した信号からの位相情報および振幅情報の少なくとも一つを含む伝播特性を記録するようになっているシステム。
【請求項３４】
請求項３２または３３に記載のレーダ液面計システムに於いて、前記処理回路装置が、前記記録した伝播特性間の位相差および振幅差の少なくとも一つに基づいて前記記録した伝播特性の差を計算するようになっているシステム。
【請求項３５】
請求項３２から３４までの何れか一つのレーダ液面計システムに於いて、それが高水位またはあふれ警報として使えるシステム。
【請求項３６】
請求項３２から３５までの何れか一項に記載のレーダ液面計システムに於いて、前記送信器が連続信号を出すようになっていて、前記処理回路装置がパルス式信号の送信と前記信号のエコーの受信の間の位相差に基づいて前記距離を計算するようになっているシステム。
【請求項３７】
請求項３２から３６までの何れか一つのレーダ液面計システムに於いて、前記送信器がパルス式信号を出すようになっていて、前記処理回路装置が前記受けた信号と基準信号の間の位相差に基づいて前記距離を計算するようになっているシステム。
【請求項３８】
請求項３２から３７までの何れか一つのレーダ液面計システムであって、更に、前記伝播特性を記録する前にまたは差を計算するために前記記録した伝播特性を使う前にノイズに関連する変化を減らすために前記受信した信号を濾過するための濾過手段を含むシステム。
【請求項３９】
反射性の表面を有するタンク内の供給材料の供給高さに対する高水位またはあふれ状況をマイクロウェーブ信号ベースで決めるための方法であって、
第１時点で第１送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程、
本質的に上記第１時点で第１表面エコーを含む第１受信信号を受信する工程、
第１表面エコーに関連するこれらの第１送信および受信信号の第１伝播特性を記録する工程、
第２時点で第２送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程、
本質的に前記第２時点で第２表面エコーを含む第２受信信号を受信する工程、
第２表面エコーに関連するこれらの第２送信および受信信号の第２伝播特性を記録する工程、
そこで第１時点と第２時点は第１離隔時間によって時間的に離隔され、
第１および第２伝播特性の間の第１差を計算する工程、
供給材料の表面までの距離を決める工程、
差が所定の差レベルを超えるかどうかおよび決定した距離が所定の高水位領域内にあるかどうかを確認し、もしそうであれば警報をセットする工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク内の供給材料の供給高さを測定するためのレーダ液面計システムで、この供給材料の表面の方へ測定信号を出すための送信器；このタンクからのエコー信号を受けるための受信器；および上記エコー信号に基づいてこのタンクの供給高さを決めるための処理回路装置を含むシステムに関する。更に具体的には、この発明は、放出した測定信号を反射する、少なくとも一つの妨害構造体を有する、タンクで使うためのレーダ液面計システムに関する。更に、この発明は、タンク内の供給材料の供給高さを測定するための対応する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
液体または粒状体状の固体のような、供給材料の高さを測定するためのレーダ高さ計測（ＲＬＧ）は、タンク、コンテナ等の中の高さ計測のために益々重要な方法である。この全く一般的なレーダ高さ計測のプロセスは、三つの段階に分割することができる。
・  探索：あり得る外乱エコーの間で正しい表面エコーを見付ける。
・  追跡：種々に変化する条件の中でこの見付けた表面エコーを追従する。
・  精度：典型的には通常引用する“計器精度”より遙かに多様化した、典型的タンク条件中の精度に対する要件。
【０００３】
レーダ高さ計測に対して、これらの条件は、用途が違うと大差がある。例えば、ＣＴＳ用途（管理輸送システム）でのｍｍ精度は、設置条件の非常に厳密な管理を要する。その様な精度は、今日船舶および精製所設備では事実上可能であるが、典型的プロセス用途では外乱エコーが多いために一般的に得るのが容易でない。しかし、多かれ少なかれ市場の全ての現在のＲＬＧは、エコー状態が簡単で、表面エコーを一般的にその強度によって区別できるという仮定の下で最適化してある。それは、設置条件が幾らか制御可能である船舶使用のような最古のＲＬＧ用途からの、および外乱物体までの距離が典型的に望む通りの大きさである大きい精製所タンク内のＣＴＳ用途からの自然の成り行きである。典型的プロセスタンクでは、壁までの距離が遙かに小さく、乱流表面が通常の状況である。それで、正しい表面を見付けて追跡する仕事は、例えば、精製所タンクよりプロセスタンクで遙かに難しい。その背景から、多数の幾分同時の改良によって改善した、比較的容易な条件に対するエコー論理に基づくエコー発見論理が実際の状況に対して直接開発した論理に比べて本当に十分であるかどうかは疑問とされうる。
【０００４】
現在のＲＬＧは、測定すべき表面に対応するエコーを区別するために典型的にＦＦＴスペクトルの情報を使用する。このＦＦＴスペクトルは、異なる距離で反射したエネルギーを反映する。従って、このＦＦＴスペクトルは、例えば、タンクの中に配置した静止物体、乱流の供給材料表面および可動攪拌機構造体の間を区別するためには通常かなり不正確な手段である。更に、タンクが空で注入し始めたときは、供給材料表面を識別することが通常困難である。このとき、この供給材料表面もかなり乱れている。更にその上、タンク内の静止物体および構造体からの強いエコーが測定の邪魔に入り、追跡機能性が容易に騙されて間違ったエコーを追跡し続け、または外乱エコーに近いとき供給材料表面エコーを解放することがある。
【０００５】
既存のＲＬＧシステムでは、正しい表面エコーを選択し且つ維持するために、異なるハードウェアに関連する手段が提案されている。例えば、緊縮鋼製ビーム等のような、外乱エコーからのエコーの振幅を減らす狭アンテナビームが使われている。あいにく、より狭いアンテナビームは、より大きいアンテナ直径を要し、それは既存の取付け孔に合わないかも知れない。従って、この生信号に起る外乱エコーの数は、一般的に典型的プロセスタンクで望むより大きい。更に、距離ゲート関数は、屡々通常ソフトウェアで実行する。このシステムがＦＭＷＣ型かまたはパルス型であるかに関係なく、最も有望なエコーを選択するためのツールとして“タンクスペクトル”を使うことができる。このタンクスペクトルは、検出したタンク信号で、この振幅を適当な論理判断と組合わせて使うだけである。その上更に、この振幅および関連する閾値を測定するための機能が真の表面エコーからノイズまたは無関係のエコーを弁別するために通常必要である。これも主としてソフトウェア機能であるが、このシステムに“正常な”エコーとは何であるべきかを教えるために増幅等のある較正が必要である。十分な振幅および既に検証したエコーとの十分な類似性でテストに合格したエコーを処理する際に、多かれ少なかれ精巧なエコー論理も使うことができる。しかし、特に反射信号を発生する妨害性構造のタンクに対して、まだ改善したレーダ高さ計測が必要である。
【０００６】
この状況を改善するために種々の解決策が提案されている。エコーを二つの偏波で受け（僅かにより複雑なアンテナ／マイクロウェーブモジュールで）、受けた信号を比較することがそれほど対称的でない外乱エコーから表面エコーを区別する能力を増すための一つの方法である。この点に関して、例えば、ＵＳ６７５９９７６参照。エコー振幅の時間変動は、この偏波と組合わせてもよく且つ乱流表面に有用であるもう一つの方法である。第３の方法は、全て理想的場合には同じ表面エコーであるが、典型的には非対称に位置する妨害構造体とは大きく異なるエコーをもたらす二三の異なるアンテナローブ（または鉛直線の周りに回転する僅かに非垂直ローブ）を創るために更に複雑なアンテナを使うことである。この点に関しては、例えば、ＵＳ６７５９９７７参照。これらの方法は、効率的かも知れないが、残念ながらそれらは余分のハードウェアを要し、従って生産および設置が通常より高価およびより厄介である。更に、その様なシステムは、通常より多くの時間および開発資源を要するだろう。
【０００７】
更に、例えば、ＥＰ１１２８１６９からＲＬＧシステムの分解能または精度を改善するために異なる信号を使うことが知られている。しかし、これらの既知の方法は、上に議論した問題に対する改善策としてとは異なる理由で提案されている。
それで、上に議論した問題を軽減できる改善したＲＬＧシステムに対する必要性がまだある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、上に議論した先行技術の問題を少なくとも部分的に軽減する、レーダ液面計システムおよび供給材料の供給高さを測定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、添付の請求項によるレーダ液面計システムおよび方法で達成される。
【００１０】
この発明の第１態様によれば、反射性の表面を有する少なくとも一つの妨害構造体を有するタンク内の供給材料の供給高さで反射性表面までの距離をマイクロウェーブ信号ベースで計測するための方法であって：
第１時点で第１送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程；
本質的に上記第１時点で第１表面エコーを含む第１受信信号を受信する工程；
この第１表面エコーに関連するこれらの第１送信および受信信号の第１伝播特性を記録する工程；
第２時点で第２送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程；
本質的に上記第２時点で第２表面エコーを含む第２受信信号を受信する工程；
この第２表面エコーに関連するこれらの第２送信および受信信号の第２伝播特性を記録する工程；
そこでこの第１時点と第２時点は第１離隔時間によって時間的に離隔され；
この第１および第２伝播特性の間の第１差を計算する工程；
第３時点で第３送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程；
本質的に上記第３時点で第３表面エコーを含む第３受信信号を受信する工程；
この第３表面エコーに関連するこれらの第３送信および受信信号の第３伝播特性を記録する工程；
第４時点で第４送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程；
本質的に上記第４時点で第４表面エコーを含む第４受信信号を受信する工程；
この第４表面エコーに関連するこれらの第４送信および受信信号の第４伝播特性を記録する工程；
そこでこの第３時点と第４時点は第２離隔時間によって時間的に離隔され；
この第３および第４伝播特性の間の第２差を計算する工程；
この第１および第２差を比較する工程；
上記第１および第２差の最大のものをこの供給材料の表面に関連する差として選択する工程；並びに
この供給材料の選択した表面までの上記距離を送信したおよび受信した信号の伝播特性に基づいて決定する工程を含む方法が提供される。
【００１１】
この供給材料の選択した表面までの上記距離の決定は、記録した伝播特性の少なくとも一つに基づくのが好ましい。しかし、それに加えてまたはその代りに、他の伝播特性、例えば、送信したおよび受信した信号の別の組からの特性を使うことも可能である。
【００１２】
この第１および第３時点が本質的に同時に起ってもよいことは注目に値する。この場合、この第１送信信号は、この第３送信信号と同じでもよいが、例えば、偏波が違う、別の送信信号を使うことも可能かも知れない。更に、この第２および第４時点が本質的に同時に起ってもよく、その場合この第２送信信号が第４送信信号と同じでもよい。しかし、これらの時点は、時間的に離隔していてもよい。随意に、測定を一つ以上の更なる時点に加えることができ、測定値の組を創って、例えば、高さおよび振幅値が乱流等のために変動しているときにより信頼性のある結論を可能にする。
【００１３】
この第１と第２時点および／または第３と第４時点の間の離隔時間は、最大離隔時間より小さい。好ましくは上記離隔時間が１時間未満、および好ましくは１分未満および最も好ましくは１０秒未満である。
【００１４】
マイクロウェーブ信号またはレーダ高さ計測のこの新しい方法は、特にタンク状況が複雑なプロセス用途に適する。典型的なレーダ液面計に比べて、この発明は、外乱物体によって生じる望まないエコーから表面エコーを区別するために液体表面の小さな動きでも使えるようにする手段を含む。
【００１５】
本発明が起った事象および変化を区別するために、同じ測定に基づくが、異なる時点での差を使用することは注目に値する。ＥＰ１１２８１６９で議論されたもののような、既知の差信号は、通常、異なる手段等で行った測定値間の差のような、異なる測定状況間の差に集中する。
【００１６】
本発明の差解析は、供給材料表面に対応するエコーがより容易且つ正確に検出できるので、多くの利点をもたらす。それで、本発明は、起動中、空タンク状態のままである状況中、およびタンクに供給を始め、供給高さがこのタンク内の反射構造体を通過するとき等に、表面を識別するために、従来のＲＬＧ論理の補完物として使える。この差解析は、撹拌器のような、動く物体からのエコーとバッフルおよびビームのような、静止物体からのエコーの間を区別するためにも有用である。
【００１７】
この方法は、更に、記録した伝播特性に基づいて、このタンク内の反射性表面までの距離を計算する工程を含み、これらの伝播特性間の差を上記計算した距離間の差として計算するのが好ましい。
【００１８】
これらの記録した伝播特性は、これらの送信したおよび受信した信号からの位相情報と振幅情報の少なくとも一つを含むのが更に好ましい。その代りにまたはそれに加えて、これらの記録した伝播特性間の差の計算がこれらの記録した伝播特性間の位相差または振幅差の少なくとも一つの確認を伴うことも好ましい。
【００１９】
これらの信号中の位相情報を使うことは、非常に効率的および正確であることが分っている。しかし、振幅情報を使うことは、位相情報ほど広範囲ではないが、大抵の状況および用途に十分適切である。振幅は、この用途の関係で、一般的に信号強度と理解することができる。
【００２０】
時間経過に伴う最大変化を示すエコーを探すためのこの方法は、その代りに、特に二つ以上の時点での測定を使う場合に適した、次の方法で説明することができる。二つのエコーのレベルまたは位相のゆっくりした時間的変化から、これら二つのエコーが将来一致するかどうか、またはそれらが以前に同じレベルにあったかどうかを結論づけることが可能であり、両結論は、二つ以上の時点に基づく変化の線形外挿法から得る。予測したまたは経過した一致の事象を交差と呼び、二つの表面が現在の平均レベルの下で交差する場合、上のレベルは液体表面であり、一方現在の平均レベルの上での交差は、下のレベルが液体表面であることを示す。
【００２１】
この方法は、少なくとも三つの離隔した時点で送信、検出および計算を繰返す工程を含むのが好ましく；その場合、供給材料の表面までの距離は、上記異なる時点間の最大変化を示す計算距離として決める。幾つかの先行時点によるその様な差解析は、ゆっくりしたおよびより急速な動きおよび変化の両方を区別することを可能にする。更に、これは、表面が二つの事象間でちょうどλ／２の整数倍動いた可能性を排除し、それは動くエコーを見えなくさえするだろう。ここで、λはレーダ波の波長であり、５．８ＧＨｚ周波数に対し、λは５２ｍｍ等だろう。
【００２２】
この方法は、この新しい方法が特に動く表面を識別するために有用であるので、および動く表面だけがあふれ対策の関心事であるので、特に高水位またはあふれ警報システムに有用である。その様なシステムは、この単一用途専用にしてもよく、または一般的ＲＬＧシステムに組込む機能でもよい。この高水位またはあふれ警報機能は、供給材料までの決定した距離を少なくとも一つの所定の高さ閾値と比較する工程を伴うことができる。高水位またはあふれ警報として使用する際、伝播特性間の差の計算は、上記伝播特性から計算した距離間の差に基づくのが好ましい。これによって、表面高さまでの距離を絶えずモニタし、それで自動的に時間が経過すると最も急速に変化する表面高さをこの供給材料の表面高さと考える。その代りにまたはそれに加えて、表面の動きが所定のきわどい範囲内で起るとき警報をセットすることも可能である。この状況は、第１と第２伝播特性または第３と第４伝播特性の間の差が所定の高水位範囲内で起ると確認するとき認識できる。ノイズに関連する誤り警報を避けるために、考慮すべき差に対する閾値も確立できる。これによって、上記信号用に確認した差が高いとき、このきわどい範囲内で起る信号を優先させることが可能である。
【００２３】
この方法は、ＦＭＷＣシステムでのように、連続信号を出し、距離を受信したエコー信号と基準信号の間の位相差に基づいて計算するときと、パルス式信号を出し、距離をこのパルス式信号の放出と上記信号のエコーの受信の間の時間に基づいて計算するときの両方に使える。
【００２４】
これらの受信した信号を、伝播特性を記録する前に、または差を計算するために上記記録した伝播特性を使う前に、ノイズに関連する変化を減らすために濾過するのが好ましい。
１次エコー信号だけを伝播特性の記録のために考慮し、一方２次二重反射エコーを無視するのが好ましい。
【００２５】
この方法は、更に、最初に受信した表面エコーのあるものがこの供給材料の表面から生じると、即ち、この第１および第２表面エコーまたはこの第３および第４表面エコーがこの供給材料の表面から反射されると仮定する工程を含んでもよい。この場合、もし上記第１および第２差の最大のものを選択する工程が別の表面エコーをこの供給材料の表面と関連付けるならば、その後この仮定を今度選択した表面エコーに変えるのが好ましい。この初期仮定は、更に定期的にテストし、もし必要なら限られた時限内に補正するのが好ましく、上記時限は、１時間未満、および好ましくは半時間未満である。更に好ましくは、上記時限は、１分未満、および最も好ましくは１０秒未満である。
【００２６】
時間的に離隔した受信信号からのエコー信号をそれらが同じ反射性表面から生じるという仮定と結びつけることは、それ自体この技術で周知の、種々の方法で行うことができる。エコー信号間のこの関連づけは、これらの信号を受けると直ぐ、または後に記録した伝播特性に基づいて行うことができる。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、少なくとも一つの妨害構造体を有するタンク内の供給材料の供給高さで反射性表面までの距離をマイクロウェーブ信号ベースで計測するための方法であって：
少なくとも二つの時間的に離隔した時点でこのタンクの中へ送信信号を送信し、続いて表面エコーを含む受信信号を受信する工程；
少なくとも二つの区別できる反射表面に関連してこの送信および受信信号の伝播特性を記録する工程；
各区別できる反射表面に対してこれら少なくとも二つの時間的に離隔した時点間の記録した伝播特性での差を計算する工程；
これら少なくとも二つの区別できる反射表面に対して計算した差を比較する工程；
上記差の最大のものをこの供給材料の表面に関連する差として選択する工程；並びに
この供給材料の選択した表面までの上記距離を送信したおよび受信した信号の伝播特性に基づいて決定する工程を含む方法が提供される。
この態様によれば、第１態様に関して既に説明したのと類似の利点および好適特徴が得られる。
【００２８】
本発明の更に別の態様によれば、少なくとも一つの妨害構造体を有するタンク内の供給材料の供給高さで反射性表面までの距離を測定するためのレーダ液面計システムであって：
この供給材料の表面の方へ測定信号を送信するための送信器；
このタンクからエコー信号を受信するための受信器；
少なくとも二つの区別できる反射表面に関連してこの送信および受信信号の伝播特性を記録するための記憶装置；
各区別できる反射表面に対して少なくとも二つの時間的に離隔した時点間の記録した伝播特性の差を計算し、これら少なくとも二つの区別できる反射表面に対する計算した差の最大のものをこの供給材料の表面に関連する差として選択し、および送信したおよび受信した信号の伝播特性に基づいてこの供給材料の選択した表面までの上記距離を決めるための処理回路装置を含むシステムが提供される。
この態様によれば、第１態様に関して既に説明したのと類似の利点および好適特徴が得られる。
【００２９】
本発明は、反射性の表面を有する少なくとも一つの妨害構造体は勿論、反射性表面のある供給材料を有するタンク内の高さ計測に有用である。特にこの発明は、上記反射性表面が離隔しているとき、即ち、本質的に同じ高さになく、従って反射したエコー信号で独立に区別できるとき有用である。これら表面の区別の可能性は、一つ以上の離隔距離、測定装置の高さ分解能、信号強度等のような、種々のパラメータに依存することがある。
【００３０】
本発明の更に別の態様によれば、反射性の表面を有するタンク内の供給材料の供給高さに対する高水位またはあふれ状況をマイクロウェーブ信号ベースで決めるための方法であって：
第１時点で第１送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程；
本質的に上記第１時点で第１表面エコーを含む第１受信信号を受信する工程；
この第１表面エコーに関連するこれらの第１送信および受信信号の第１伝播特性を記録する工程；
第２時点で第２送信信号をこれらの表面の方へ送信する工程；
本質的に上記第２時点で第２表面エコーを含む第２受信信号を受信する工程；
この第２表面エコーに関連するこれらの第２送信および受信信号の第２伝播特性を記録する工程；
そこでこの第１時点と第２時点は第１離隔時間によって時間的に離隔され；
この第１および第２伝播特性の間の第１差を計算する工程；
この供給材料の表面までの距離を決める工程；
この差が所定の差レベルを超えるかどうかおよび決定した距離が所定の高水位領域内にあるかどうかを確認し、もしそうであれば警報をセットする工程を含む方法が提供される。
【００３１】
本発明は、この態様によれば妨害構造体が何もないタンクにも使え且つ有用であることに注目すべきである。しかし、当業者には分るように、この発明のこの態様は、この発明の他の態様に関連して議論したのと同じ基礎原理を使用し、それで上記他の態様の全ての特徴もこの最後に議論したこの発明の態様と共に使えることにも注目すべきである。
本発明のこれらおよびその他の態様は、ここに説明する実施例を参照すれば明白でありおよび引出されるだろう。
【００３２】
例示目的で、この発明を以下に添付の図面に示すその実施例を参照して更に詳しく説明する。
【実施例】
【００３３】
図１は、この発明を都合よく組込めるレーダ液面計システム１を概略的に示す。簡単に言えば、図１のシステムは、タンク内の高さを測定するためにレーダ信号を送受信し且つ受けた信号を処理するための電子ユニット３、レーダ波をこのタンクの中へ送受信するためにこのタンクの内部に配置したアンテナ４、およびこの電子ユニット３とアンテナ４の間に信号を案内するためのレーダ導波管組立体５を含む。同じアンテナを出力放射線を出すための送信器および反射したエコー信号を受けるための受信器の両方として使えるのが好ましいが、これらの機能に別々のアンテナを使うことも可能である。この発明のこの実施例は、フリーレーダビームを提供するレーダアンテナを使用し、その場合外乱エコーが特に頻発するが、出したレーダビームをタンクへおよび／またはタンクから送るために導波路構造を使って、この発明を誘導レーダシステムで使うことも可能である。
【００３４】
使用する際、このレーダ液面計２は、タンク内の液体の高さを表示するために、タンク屋根口を通る導波管、５に沿ってレーダエネルギーを送りおよび液体表面８からの反射エネルギーを受ける。このレーダ液面計２は、信号線等を介して遠隔位置（例えば、制御室）へ結合してもよい。
【００３５】
このシステムは、パルス化したまたは連続放出放射線を使ってもよい。パルス式信号を使うとき、これらの信号は、長さ約２ｎｓ以下、周波数ＭＨｚオーダ、平均出力レベルｎＷまたはμＷ範囲のＤＣパルスでもよい。その代りに、これらのパルスをＧＨｚ周波数の搬送波で変調する。もし必要なら、このタンクは、タンクの中身がこのタンクから漏れるのを防ぐように、気密シールを維持しながら電磁信号にこのタンクの壁を貫通させるようにした封止を備える。
【００３６】
図２に示す一般的実施例では、回路装置２０が信号プロセッサ２１、送信器２３、受信器２８および受けた信号をプロセッサ２１へ供給する信号処理回路２９を含む。この回路装置は、更に、送信器２３および受信器２８を、信号を高さ測定すべき材料の表面２８の方へ導くアンテナ４と結合する送／受信（ＴＲ）カプラ２５を含む。このＴＲカプラ２５は、方向性カプラ、フェライト・サーキュレータ、スイッチまたは何か他の普通の部品でもよい。この回路装置は、少なくとも電源回路２２および通信回路２４も含み、それらには共に多くの種類がある。
【００３７】
信号プロセッサ２１は、上に議論したように、入来信号を受けるようにされ、且つ出力として材料の高さ８を示す信号または情報をもたらすマイクロプロセッサベースの回路であるのが好ましい。信号プロセッサ１１０によって実行される機能およびアルゴリズムは、一部ハードウェアで具体化でき、一部ソフトウェアで具体化できるが、それ自体はこの技術で知られているので、この出願ではこれ以上議論しない。
【００３８】
表面２にぶつかる反射後、これらの電磁信号は、アンテナ１２によって受けられ、およびトランシーバ１０へ送返され、そこでそれらは、プロセッサ１１のような、処理回路装置によって制御されるプロセスでサンプリングされ且つディジタル化される。このプロセッサは、タンク内の供給高さ、即ち、表面２の高さを決めるためにこの信号を解析するためのソフトウェアを備える。このプロセッサ１１は、上に議論したように、入来信号を受けるようにされ、且つ出力として材料３の高さを示す信号または情報をもたらすマイクロプロセッサベースの回路であるのが好ましい。信号プロセッサ１１によって実行される機能およびアルゴリズムは、一部ハードウェアで具体化でき、一部ソフトウェアで具体化できるが、それ自体はこの技術で知られているので、この出願ではこれ以上議論しない。特に、この方法は、あり得る外乱エコーの間で表面エコーを識別するための探索、および種々に変化する条件の中でこの見付けた表面エコーに追従するための追跡というそれ自体周知の機能性を含むのが好ましい。反射信号を発生する幾つかの表面を同時にモニタすることができ、および典型的にこの処理回路装置は、５ないし１０のその様な表面エコーのモニタリングを同時に管理するように構成してある。
【００３９】
二つ以上のエコーが存在するレーダシステムに対して、これらのエコーが互いに近いとき、通常分解能が限られるだろう。二つの適当に近いエコーは、一般的に二つのエコーとして見え、ところがそれらが非常に近いとき、それらは区別できずに、平均距離にある一つの単一エコーとして見え、これら二つの場合の間に、精度が低いかも知れない遷移領域がある。この限界は、パルス時間または逆帯域幅によって決り、システムの種類にかなり独立に１０００ＭＨｚ帯域幅または１ｎｓパルス時間を有するシステムに対して約１５０ｍｍである。議論すべきこれらの実施例は、精度の劣るこの領域の外の距離でエコー状況を分解する。
【００４０】
更に、タンクの中に幾つかの反射面がある場合、受けた信号のどの部分およびどの計算した距離が供給高さにある表面を表すかを支援するための手段が設けてある。この機能性は、ソフトウェアに関連するのが好ましく、且つ多くの場合既存の（または合理的に拡張した）ハードウェアで実行でき、およびパルス式システム用には勿論、ＦＭＷＣ用に作用する。それは単独に使えるが、上述の方法または多くの他の方法と組合わせても使える。
【００４１】
第１実施例では、受けた信号の位相情報を使う。この実施例では、メモリ機能が設けてあり、そこに位相情報を含む生タンク信号を適当な時点に保存する。典型的システムで、一つの“スナップショット”（ＦＭＷＣシステムに対するスイープまたはパルス式システムに対する対応する間隔）のこの情報は、数キロバイトであり、それで二三“スナップショット”の記憶は、ささやかであるが近代的プロセッサででもそのＲＡＭと互換性がある。直近の“スナップショット”と古いものの一つの間に差ができ、本質的に正常な信号処理をこの差について行う。この表面が二つの“スナップショット”の間で少し動いたとすれば、これらの表面エコーの異なる位相が多分非ゼロ差を創り、一方この表面から上の全てのエコーは削除されるだろう。高さの最適変化は、λ／４（１０ＧＨｚで７ｍｍ）で、それは表面エコーに対して反対位相を与えるがこの表面から上の妨害エコーに対して位相を保存する。しかし、この差ができるとき、既にλ／１２（１０ＧＨｚで２．５ｍｍ）が元の振幅を戻す。毎分数ｃｍの典型的表面速度では、短時間間隔しか必要なく（５ないし１０秒）、乱流表面で非常に普通の場合、表面が定常的に動いていなくても同じ事実が当てはまるだろう。二三の異なる“スナップショット”を保存するのが好ましく、保存するための間隔は、最善の比較ができるようにこの移動と一致するものと思われる。このサンプリングは、どの検出（本パルス式システムで普通に適用する）よりも前に行うのが好ましい。説明した機能に対して、信号を線形に取扱い、位相を保存するのが好ましい。そうするための一つの標準的方法は、一般的にＩおよびＱチャンネルと呼ぶ、９０°位相外れの二つの信号を保存することである。
【００４２】
多くの場合、上に説明したように二つの瞬間または時間の間の比較をし、この差から結論を出せば十分である。しかし、多くの実際的場合には、共に測定した高さまたは振幅のかなり急速な変動を生じる、表面の小さな動きまたは第３の外乱エコーに依って測定した高さと振幅の両方に変動がある。その様な変動は、“最大の変化”を決めるための比較を容易に曖昧にするかも知れない。二つ以上の瞬間をそれら自体の測定値と共に含めることによって、二つの間の差だけでなく、二三の異なる時点に亘る傾向に目を通すことによって、この曖昧さを解消できる。これを図４によって示し、そこには三つの異なる場合が各々二つのエコー間の比較で示してある。図４ａでは、一連の四つの高さ（または位相）が線図で時間に対して記入してあり、予想する線形傾向が線で示してある。図４ａでは、上のエコーが傾向を点線で示す外乱エコー（例えば、タンク構造体）で、下が傾向を実線で示す変化する液体表面からのエコーである。二つの傾向線の間の交差点（まさに定速として）は、二つのエコーが一致する高さ（将来に）または同じであった高さ（過去に）を与える。この“交差高さ”は、今は上記二つのエコー間の高さ間隔の上端に近く、この意味は以下に更に詳しく議論する。図４ｂでは、外乱エコーが表面の下であり、四つの異なる時点での実測高さの対応する組がわずかに違った様相を示す。この外乱エコーを今度は少なくとも部分的にレーダ透過性液体の可変厚さを通して測定し、両高さは変動するが反対方向にである。この交差高さをやはり定義できるが、今度は二つの実測高さ間の平均の下である。これは、増加する高さおよび減少する高さの両方に当てはまるが、交差の仮想瞬間は異なるだろう。図４ｃに示す第３の場合、タンク屋根からの多重エコー（即ち、距離が二倍）を同じ方法で正常な表面エコーと比較する。この場合、交差点の高さは、二つの実測高さの両方より高く、多重エコーが明らかになる。非常に滑らかな信号で、図４ａおよび図４ｂでのこの単純な傾向解析の結果が大きい変化での評価と同じ結果をもたらすが、ノイズ状外乱があると、この傾向解析が安全な結果をもたらすことが明らかである。この交差高さの位置を以下の方法で使うことができよう：
− 二つの実測高さ間の平均の下の交差高さは、最高の高さが正しいものであることを意味する。
− 平均高さより上であるが二つの最高のものより下の交差高さ（ある余裕を持って）は、最低の高さを使用すべきであることを意味する。
− 最高の高さの上の交差高さは、多重エコーの存在が明らかであるのでこの最高高さを使用すべきであることを示す。
例えば、ソフトウェアで、傾向解析に幾つの点を含める必要があるかを決めるために、散乱程度の適当な解析を用意するのが好ましい。上の議論から、熟練した聞手にはこの結論が移動の方向に関係なく有効であることが明らかである。
【００４３】
多くの用途で、このシステムは、静止表面下でも測定できなければならず、そうすればこのタンク信号を従来の方法で使うことができよう。しかし、これは、表面が動きも乱れもしないときに当てはまるだけで、そのときこのエコーの振幅は、乱流状態中より少なくとも１０ないし２０ｄＢ強い。それで、この標準的方法は、最も好都合な状態にだけ使う。その代りに、これらの方法の組合わせも可能である。例えば、これらの方法を絶えず且つ並列に働かせることができ、それによってこの表面のより正確な測定のために両方からの情報を抽出し且つ比較することができる。乱流または移動がないとき、この標準的方法からの結果をそのまま使い、および移動が起るとき、この標準的方法を検証として使うことができる。更に、この方法は、外乱エコーをそれらの位相と共に記憶できるようにし、それで安定な表面エコーに対してでも特に強いエコーをタンク信号から引くことができる。しかし、二つのかなり近い時点での二つのエコー信号のこの減算は、これらの外乱エコーが“生”であるとき、より効果的であり、それでこれは、沈殿物、温度変動等からと同じ影響を持つ。
【００４４】
上で議論した方法は、異なる種類のＲＬＧシステムに適用でき、それらの間で普通に使われるのはパルス式システムおよびＦＭＷＣシステムである。パルス式システムでは、短いパルスを送信し、その各々は、数６ＧＨｚ周期の長さ１ｎｓのパルスでもよい。この表面での反射後、これらのパルスを受け且つわずかに異なるＰＲＦ（１．００００１ＭＨｚに比べて１．０００００ＭＨｚのような）を有する類似のパルス列と混合し、次にローパスフィルタリング後、受けたパルス（かなり長時間に亘り反復性の）を処理が容易であるように時間を“伸す”。この混合は、線形であり、それで位相、振幅および混合した信号を保存し、遙かに遅い速度のパルス（この例では１０−５）をもたらす。この伸した信号の１周期（この例では１００ｍｓ）をここではタンク信号の“スナップショット”と呼ぶ。ＦＭＷＣ信号に対しては、このＩＦ信号が、理想的には、保存した位相および振幅で並びに１スイープの長さ（例えば、１００ｍｓ）に等しい長さで各エコーに一つずつの正弦波信号の和である。モデムシステムでのこの信号処理は、一つ以上のＦＦＴを含むことになっていてもよく、この段階でパルス式とＦＭＷＣシステムの間の信号処理の差は、奇数のＦＦＴを適用するか偶数のＦＦＴを適用かのweatherに変えられていると言うことができる。“一般ＩＦ信号”と言う用語をパルス式システム、ＦＭＷＣシステムの両方、または保存した振幅、位相等のおそらくは多くのエコーからのエコーの線形組合わせをもたらす他のレーダシステムに使う。
【００４５】
一つ以上の時点での一般ＩＦ信号からのスナップショットを、説明したシステムで記憶装置に記憶するのが好ましい。典型的パラメータで、８ないし１６ビットの振幅の分解能で約１０００のサンプルを採ることによって一つのスナップショットをよく保存する。それで、数または１０キロバイトまでの記憶スペースが各スナップショットに必要であり、近代のディジタルプロセッサの限られた記憶スペースでも数スナップショットの記憶を容易に得られるようにする。今日の既存のシステムでは、１０００サンプルが典型的量であり、それでこのハードウェア要件が今日の工業的ＲＬＧ標準と両立する。
【００４６】
異なる時点からの何れか二つのスナップショット間の差を作ることは容易である。一つの重要な所見は、静的エコーがこの差で本質的に消えるが、動的エコーはこの差に非ゼロ貢献をすることである。二三の異なるスナップショットの記憶は、この表面が二つの事象間で正確にλ／２の整数倍だけ動いたという可能性を排除し、動くエコーでも消失させる。この差をはっきり非ゼロにするためにはかなり小さな移動が必要であり、例えば、高さのλ／１２の変化は、６０度の位相差と異なるスナップショットで元と同じ振幅を与えるだろう。処理の前の１０ｄＢの信号縮減を許容すべきであるとするならば、真の表面を識別するために１０ＧＨｚのシステムで１ｍｍの変化さえも許容できる。
【００４７】
ＦＭＷＣシステムに関して、動くエコーに対する差信号は、明らかに元のエコーに類似するだろうが、振幅および位相は別でそれらは通常型の信号処理では計算した距離に何の影響もない。パルス式信号に関して、この差は、時間差がパルス時間（それは明らかに１００ｍｍのオーダの距離に相当する）に比べて小さいと考えることに非常に類似するだろう。パルスの中でも、大抵の情報は、位相の中にある。パルスの場合、僅かに違う時点からの二つの検出信号は非常に似ていて利用できる差を何も作らないので、ビデオ検出前（このとき二つのパルスが異なる位相を有する）の信号を使うのが好ましい。
【００４８】
液体表面から上のどの構造体からのどのエコーも実質的に消えるだろうが、表面エコーは、振幅がありそうな変化をして残留し、その変化は、スナップショットの限られた選択をすることによって選ぶことができる。それで、この表面エコーは、遙かにきれいでより重要でさえ有り、多くの強い外乱エコーが存在する状況ででも非ゼロに最も近いエコーになる。
【００４９】
この表面の上に平滑面タンク構造体がある場合、これらは、この表面の反射（二重反射）によって反射され得、この表面より遠く且つこの表面が動くとき二倍の速度で動くエコーとして見えるかも知れない。更に複雑な計算で、計算した表面より多いように現れる全てのエコーは、この計算した表面に従ってそれらの位相を変えることができる。多数の試行計算が正しい仮定を明らかにするだろう。
【００５０】
幾つかの液体がレーダ波に透明であり、その場合、表面より下のエコーが見え、表面が動くとそれらも動くように見えるだろう。しかし、それらは、反対方向に且つ遅く動くように見えるだろう。この表面の上のエコーに関する関連する種類のアルゴリズムが、最終の正確な計算を行う前にこれらのエコーも除去することを可能にするだろう。
【００５１】
レーダ液面計は、異なる使われ方があってもよく、一つの重要な用途はあふれ警報である。説明した方法は、このレーダ液面計の正確な明示する直ぐ近くの弱いが幾らか動くエコーの検出を可能にするので、この仕事によく適する。この液面計の直ぐ近くのエコー状況は、かなり静的であり、それでこの計器を、タンクのこの部分では上昇する液面によって最も起りそうな変化に敏感にできる。
【００５２】
先に議論した実施例で、受けた信号の中の位相情報は、動く表面を動かない表面から区別し、それによって供給材料からの反射信号を外乱エコーから識別するために使うことになっている。しかし、本質的に同じ目的に位相情報なしの信号を使うことも可能である。その様な実施例を今度はより完全に説明する。
【００５３】
この実施例では、差スペクトルを各位置の振幅に対して作り、異なる時点で受けた信号を比較し、それからエコー特性を決定できる。
時点ｔでの位置ｎに対する振幅の差は、次のように決定できる。
ＡmplＤiff(n)ｔ＝Ａmpl(n)t−Ａmpl(n)t-1
その代りにこの差を次のように決定できる。
ＡmplＤiff(n)ｔ＝Ａbs（Ａmpl(n)t−Ａmpl(n)t-1）
ノイズ発生外乱を避けるために、この振幅差を更に、例えば次のように、濾過するのが好ましい。
ＦiltＦactor＝９０％
ＦiltＡmplＤiff(n)ｔ＝ＦiltＦactor×ＦiltＡmplＤiff(n)t-1
＋(１-ＦiltＦactor)×ＡmplＤiff(n)t
【００５４】
異なる時点からの信号間の比較によって、この差解析は、乱流面、上下する面、または可動撹拌器のような、動く面をはっきりと指示するだろう。しかし、ビーム、バッフルのような、静止面は本質的に見えないだろう。完全に静止した供給材料面に対してもそれは真である。
【００５５】
タンクの中で動きが起るとき、この差スペクトルの中のＳ／Ｎ比は、標準“タンクスペクトル”の中のそれより大きいだろう。また、先に述べたように、静的エコーがこの差スペクトルの中に存在しないだろう。それで、外乱、沸騰または可動面が、平穏な条件下でもより伝統的なエコー論理を使うことに比べて、新しい方法を使って正しい表面エコーを決めることを実際により容易にする。
【００５６】
この差信号から決定できる情報を次に例を参照して更に詳しく議論する。図３ａの線図に、典型的なタンクスペクトルを示し、そこでｙ軸は等分目盛で振幅を表し、ｘ軸は、やはり等分目盛で、距離（０．０〜９．０ｍ）を表す。このスペクトルで、３．７ｍに表面を表すピークがはっきり見えるが、他のピーク、特に０．５ｍの強い外乱ピークも見える。この情報だけから判断して、表面エコーを表すのはどのピークかを告げるのは困難である。
【００５７】
図３ｂに、同じタンク状態に対する別のスペクトルを示す。この線図では、タンクの中で動きがあるところを認識することが容易である。３．０ｍまで動きがなく、従って０．５ｍの強い外乱エコーを識別できる。３．０ｍに始り４．０ｍまで上がるｓ字曲線もこのエコーが動く方向を定義する（この場合表面が下がる）。
【００５８】
この差解析は、少なくとも二つ、好ましくは幾つかの先の時点から、および好ましくは異なる時間間隔で受けた信号を利用するのが好ましい。これによって、ゆっくり上下する供給高さのような、遅い動き、および表面での乱流のような、より速い動きの検出および二つの間の識別が容易になる。更に、この拡張した解析は、動くエコーを消しさえする、受けた二つの信号間の差がλ／２の整数倍に正確に対応する状況を避けることを可能にする。例えば、時点ｔで受けた信号に対する差解析を例えば、ｔ−１、ｔ−１０およびｔ−１００での測定に基づくようにできる。
【００５９】
上に議論した方法およびシステムは、特にあふれ用途に有用である。その様なあふれ用途では、決定した表面高さを一つ以上の閾値、例えば、以下の三つの閾値の組と比較することができる：
− モニタすべき範囲の下限であるＯＦＡ_ＬowLimit、
− 上記範囲の上限であるＯＦＡ_ＨighＬimit、
− この範囲内で警報を発生できる振幅に対する閾値である
ＯＦＡ_ＡmpＴhreshold。
これらの閾値は適正に選択してあり、それで如何なる表面エコーも見逃さないが、同時に他の反射、ノイズ等による誤り警報をできる限り避けることが当然重要である。この様に、あふれ警報機能は、以前は実際に実現することが困難であり、および通常各個々の使用状況に応じてかなりの且つ厄介な構成を必要とした。しかし、時間が経過すると起る変化および事象を検出できる、上に議論した時間差スペクトルで、遙かに高い信頼性が得られ、それがこのあふれ警報の生産および設置を容易にする。上に議論した差解析を使うときでも、通常振幅に対する閾値が必要だろう。しかし、その場合、この閾値を供給材料、タンク環境等に無関係な、一般パラメータとしてセットすることができる。従って、このシステムを設置する場所および方法に関係なく、一定閾値を使うことができる。
【００６０】
この計器システムは、更に、上記警報信号によって作動する、警報器（図示せず）を含むことができる。この警報器は、例えば、このシステムの制御ユニットに配置することができる。この警報システムは、分散してもよく、それによってこの警報器を計器システムから少し離して配置することができる。その代りに、この警報信号を別のシステム、例えば、一般制御システムへ送ることができる。この警報器は、この測定装置の近くに、またはこの警報信号を信号線等を介して転送できる遠隔地（例えば、制御室）に配置してもよい。この警報ユニットは、操作員に現状について注意を喚起するような幾つかの方法で設計することができる。幾つかの例として：音響信号を作動させ、警報ランプを点灯若しくは点滅させ、またはある種の信号を制御盤に作動させ、警報をコンピュータスクリーンまたは遠隔ユニット（電話、ミニコール、ラジオ等）上に作動させることができる等。
【００６１】
この発明の特定の実施例を今説明した。しかし、当業者には明白なように、幾つかの代替案が可能である。例えば、当業者には既に明白なように、この液面計システムおよび処理回路装置の種々の機能を達成するために多くの異なる部品を使ってもよい。更に、上に略述したように、このシステム内で多くの異なる種類の閾値および警報パラメータを使ってもよく、このシステムは、パルス式または連続送信測定信号を使ってもよく、このシステムは、専用警報システムでも従来の測定システムに組込んでもよい等。その様なおよびその他の明白な修正形は、添付の請求項によって定義する、本発明の範囲内にあると考えねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】中にこの実施例によるアンテナ装置が配置してある、コンテナの概略断面側面図である。
【図２】図１のレーダ液面計システムを示す概略ブロック線図である。
【図３ａ】例示タンク状況に対する異なる信号スペクトルを表す幾つかの概略線図である。
【図３ｂ】例示タンク状況に対する別の異なる信号スペクトルを表す概略線図である。
【図４ａ】本発明に使うためのあり得る信号処理を示す。
【図４ｂ】本発明に使うためのあり得る信号処理を示す。
【図４ｃ】本発明に使うためのあり得る信号処理を示す。
【図１】
2008525796.tif 000003
【図２】
2008525796.tif 000004
【図３ａ】
2008525796.tif 000005
【図３ｂ】
2008525796.tif 000006
【図４ａ】
2008525796.tif 000007
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
2008525796.tif 000009
【国際調査報告】
2008525796.tif 000010
2008525796.tif 000011
2008525796.tif 000012
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