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JP4130459B2 - Bottom reflector for radar level gauge - Google Patents
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Description

本発明は、広い意味で液位計測に関し、より詳細には、レーダ液位計のための底部反射器に関するものである。   The present invention relates generally to liquid level measurement, and more particularly to a bottom reflector for a radar liquid level gauge.

レーダによる方法は、数年来、様々なタンク内の液位計測のために広く使用されている。そのような液位計測では、液体表面に向かってマイクロ波を送信し、液体表面から反射されたマイクロ波を受信し、送信および反射されたマイクロ波の伝播時間からタンク内の液体の液位を計算することによって、タンクの頂部からタンクに貯蔵された液体表面までの距離が測定される。   Radar methods have been widely used for several years to measure liquid levels in various tanks. In such liquid level measurement, microwaves are transmitted toward the liquid surface, microwaves reflected from the liquid surface are received, and the liquid level in the tank is determined from the propagation time of the transmitted and reflected microwaves. By calculating, the distance from the top of the tank to the liquid surface stored in the tank is measured.

レーダ液位計測の固有の限界は、液体の多くが、使用されるマイクロ波に対して少なくともある程度透過性であり、低い液位の測定において、おそらくはタンクの底部から反射されるマイクロ波が液体表面から反射されるマイクロ波と干渉することにある。すなわち、距離分解能が、タンク底部から反射されたマイクロ波を液体の表面から反射されたマイクロ波と区別するには不十分となる可能性がある。したがって、液位が低いと、タンクの底部から反射されたマイクロ波が、測定を妨害する可能性が大きい。この問題は、レーダ液位計の種類に応じて、10分の数メートルより低い液位で発生する可能性がある。これは特に、少なくともわずかに透過性である石油製品のような液体を含む、平坦な底部を有するタンクに共通の問題である。   The inherent limitations of radar level measurement are that most liquids are at least partially permeable to the microwaves used, and in low level measurements, the microwaves that are probably reflected from the bottom of the tank are It interferes with the microwave reflected from. That is, the distance resolution may be insufficient to distinguish the microwave reflected from the tank bottom from the microwave reflected from the liquid surface. Therefore, if the liquid level is low, the microwave reflected from the bottom of the tank is likely to interfere with the measurement. This problem can occur at liquid levels lower than a few tenths of a meter, depending on the type of radar level gauge. This is particularly a problem with tanks having a flat bottom, which contains liquids such as petroleum products that are at least slightly permeable.

いくつかのタンクでは、底部を傾斜させることができる。そのようなタンクでは、一般にレーダ・エコーの干渉問題はないが、一方、タンクが空のとき、レーダ・ビームが液位計の受信機からそれるので、タンクの底部から反射されたマイクロ波が受信されない。タンクが空の場合、空であることを確認するために、底部からの比較的強いレーダ・エコーを有することが望ましい。他の場合には、タンクの底部にスラッジによる未知の層があり、平坦な底部でさえもあいまいなレーダ・エコーを発する可能性、或いはレーダ・エコーを全く発しない可能性がある。   In some tanks, the bottom can be tilted. In such tanks, there is generally no radar-echo interference problem, but when the tank is empty, the radar beam deviates from the level gauge receiver so that the microwave reflected from the bottom of the tank Not received. If the tank is empty, it is desirable to have a relatively strong radar echo from the bottom to confirm that it is empty. In other cases, there is an unknown layer of sludge at the bottom of the tank, and even a flat bottom may emit ambiguous radar echoes, or no radar echoes at all.

空のタンクでは底部からのレーダ・エコーを受信しないという問題は、単純な反射用構造体をタンクの底部に溶接することによって解決できる。しかし、そのような反射用構造体は、タンク内の液体が少なくとも部分的にマイクロ波に対して透過性であれば、液位が反射用構造体のわずかに上方にあるときに干渉を引き起こすことになる。   The problem of an empty tank not receiving radar echo from the bottom can be solved by welding a simple reflective structure to the bottom of the tank. However, such a reflective structure can cause interference when the liquid level is slightly above the reflective structure if the liquid in the tank is at least partially permeable to microwaves. become.

したがって、本発明の主な目的は、タンク内の液体の液位を測定するレーダ液位計のための底部反射器であって、この計器を低液位の液位測定のために使用したとき、タンクの底部から反射されるマイクロ波による干渉を低減するが、タンクが空のとき、依然として十分なマイクロ波の反射を実現する底部反射器を提供することである。   Therefore, the main object of the present invention is a bottom reflector for a radar level gauge that measures the liquid level in a tank, when the instrument is used for low level measurement. It is to provide a bottom reflector that reduces microwave interference reflected from the bottom of the tank but still provides sufficient microwave reflection when the tank is empty.

この点に関連して、液位が管を介して計測されるか否かにかかわらず、その使用に適している底部反射器を提供することが、本発明の特定の目的である。   In this regard, it is a specific object of the present invention to provide a bottom reflector that is suitable for its use regardless of whether the liquid level is measured through a tube.

本発明の他の目的は、レーダ液位計が、周波数変調連続波(FMCW)レーダ装置であろうと、パルス・レーダであろうと、任意の他の種類の距離測定用レーダであろうとに関わらず、それらの使用に適する底部反射器を提供することである。   It is another object of the present invention whether the radar level gauge is a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar device, a pulse radar, or any other type of distance measuring radar. It is to provide a bottom reflector suitable for their use.

本発明の他の目的は、単純であり、信頼性が高く、効率的であり、正確であり、精密であり、製造及び据付けが容易であり、コストの低い底部反射器を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a bottom reflector that is simple, reliable, efficient, accurate, precise, easy to manufacture and install, and low cost. .

これらの目的は、とりわけ、添付の特許請求の範囲で特許請求されている底部反射器によって達成される。   These objects are achieved, inter alia, by the bottom reflector as claimed in the appended claims.

本発明者は、タンク内に液体がない、又は非常に低い液位の液体があるにすぎない場合にマイクロ波信号を反射するために、タンク内に所定の高さで、好ましくはタンク底部に近接して載置可能であり、反射用構造体を含む底部反射器であって、反射用構造体が、液体の液位が反射用構造体より上方にある場合にマイクロ波信号に対する第1の反射係数を有し、また液体の液位が反射用構造より下方にある場合にマイクロ波信号に対する第2の反射係数を有し、第1の反射係数が第2の反射係数より実質的に小さい底部反射器を提供することによって、上記の目的を達成することができることを見出した。   The inventor found that at a given height in the tank, preferably at the bottom of the tank, to reflect the microwave signal when there is no liquid in the tank or only very low liquid level. A bottom reflector that can be placed in close proximity and includes a reflecting structure, wherein the reflecting structure is a first for microwave signals when the liquid level is above the reflecting structure. Having a reflection coefficient, and having a second reflection coefficient for the microwave signal when the liquid level is below the reflecting structure, the first reflection coefficient being substantially smaller than the second reflection coefficient It has been found that the above objective can be achieved by providing a bottom reflector.

好ましくは、液体は、たとえば、原油、液化石油ガス(LPG)、液化天然ガス(LNG)、他の液化炭化水素など石油製品、又は少なくとも部分的にマイクロ波に対して透過性である一般的な液体である。そのような製品は、一般に、1.6〜3の範囲の誘電率を有し、一方、液位の上方の雰囲気は、内容物およびその圧力に応じて、一般に、1〜1.03の範囲の誘電率を有する。   Preferably, the liquid is a petroleum product such as, for example, crude oil, liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG), other liquefied hydrocarbons, or at least partially generic to microwaves. It is liquid. Such products generally have a dielectric constant in the range of 1.6-3, while the atmosphere above the liquid level is generally in the range of 1-1.03, depending on the contents and its pressure. Has a dielectric constant of

さらに、好ましくは、液体の液位が反射用構造体よりも上方にあるとき、反射用構造体から反射されたマイクロ波信号は、液体の液位から反射されるマイクロ波信号より弱く、有利には、はるかに弱い。液体の液位が反射用構造体よりも下方にある場合は、反射用構造体から反射されるマイクロ波信号は、液体の液位から反射されるマイクロ波信号に比較可能である、又は、それよりわずかに強いことが好ましい。   Furthermore, preferably, when the liquid level of the liquid is above the reflecting structure, the microwave signal reflected from the reflecting structure is weaker than the microwave signal reflected from the liquid level, advantageously Is much weaker. If the liquid level is below the reflective structure, the microwave signal reflected from the reflective structure can be compared to the microwave signal reflected from the liquid level, or Slightly stronger is preferred.

液体とその上方の雰囲気との誘電率の差に基づいて所望の機能を得るために、様々な反射用構造体を使用することができる。これらの反射用構造体は、本説明において詳しく述べられており、好ましい実施例の様々なグループ、すなわち、カットオフ格子、ダイポール(双極)などの共鳴構造体、誘電反射器、偏波回転構造体、送信および反射されたマイクロ波信号を案内するための、小さな距離にわたって屈曲可能なマイクロ波案内構造体、並びにマイクロ波の自由空間伝播が使用されるとき特に適用可能な構造体にグループ分けすることができる。   Various reflective structures can be used to obtain the desired function based on the difference in dielectric constant between the liquid and the atmosphere above it. These reflective structures are described in detail in the present description, and various groups of preferred embodiments, ie, resonant structures such as cut-off gratings, dipoles, dielectric reflectors, polarization rotating structures, etc. Grouping into microwave guide structures that are bendable over small distances, to guide transmitted and reflected microwave signals, and structures that are particularly applicable when microwave free space propagation is used Can do.

偏波回転構造体のグループに関して、液位計測の際に使用されるマイクロ波信号は、特定の偏波状態を有すること、また、その特定の偏波状態について第1及び第2の反射係数が与えられることを理解されたい。したがって、液体内での反射時に、直線に偏波されたマイクロ波信号の偏波を回転させる作用は、その特定の偏波状態にあるマイクロ波信号について反射係数を減少させることに等しい。   Regarding the group of polarization rotation structures, the microwave signal used for liquid level measurement has a specific polarization state, and the first and second reflection coefficients for the specific polarization state are Please understand that they are given. Therefore, the action of rotating the polarization of a microwave signal that is linearly polarized during reflection in the liquid is equivalent to reducing the reflection coefficient for the microwave signal in that particular polarization state.

本発明の主な利点は、タンクの底部から反射されるマイクロ波による干渉なしに液位計測を行うことができることである。タンクが空のとき、又はほぼ空のとき、すなわち、底部反射器の反射用構造体が、計測される液体の液位よりも上に上がっているとき、底部反射器からの明瞭な反射が得られ、これは、タンクが空であること、又は液位が低いことを示す。   The main advantage of the present invention is that the liquid level can be measured without interference from microwaves reflected from the bottom of the tank. A clear reflection from the bottom reflector is obtained when the tank is empty or nearly empty, i.e. when the reflecting structure of the bottom reflector is raised above the level of the liquid to be measured. This indicates that the tank is empty or the liquid level is low.

レーダ液位計は、本明細書では、大型容器だけでなく、たとえば、反応器、遠心分離器、ミキサ、ホッパ、選別機械(グレーダ)、或いは、熱処理炉及び同様のデバイスなど処理装置を含む、食品化学、薬化学、生化学、遺伝子化学、及び石油化学で使用されるタンク内の液位を測定するために使用される。   A radar level meter as used herein includes not only large vessels but also processing equipment such as, for example, reactors, centrifuges, mixers, hoppers, sorting machines (graders), or heat treatment furnaces and similar devices, Used to measure liquid levels in tanks used in food chemistry, medicinal chemistry, biochemistry, genetic chemistry, and petrochemistry.

本発明の他の特徴、及び本発明の利点は、以下に提供される本発明の好ましい実施例の詳細な説明、及び添付の図1〜図7から明らかになる。これらは例示のためだけに提供され、したがって、本発明を限定するものではない。   Other features of the present invention and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention and the accompanying FIGS. These are provided for illustration only and are not intended to limit the invention.

レーダ液位計測のための装置を側面図で概略的に示す図1を参照して、本発明の好ましい実施例について述べる。本装置は、周波数変調連続波(FMCW)レーダ装置、パルス・レーダ装置、又は任意の他の種類の距離測定用レーダとすることができる。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, which schematically shows in side view an apparatus for radar level measurement. The device may be a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar device, a pulse radar device, or any other type of distance measuring radar.

レーダ液位計測のために多数の周波数を使用することができるが、5.8、10、25GHzに近接する帯域が広く使用されている。気泡及び汚染が頻発するタンク内では、前記周波数の最も低いものが最も一般的である。なぜなら、この周波数でのマイクロ波信号は、そのような劣化の影響をほとんど受けないからである。   Many frequencies can be used for radar liquid level measurement, but bands close to 5.8, 10 and 25 GHz are widely used. In a tank where air bubbles and contamination occur frequently, the one with the lowest frequency is the most common. This is because the microwave signal at this frequency is hardly affected by such deterioration.

図1において参照番号11で示されているレーダ液位計は、その液位が計測される液体の充填されたタンク又は容器12の屋根の開口の上方に載置される。好ましくは、液体は、たとえば原油、液化石油ガス(LPG)、又は液化天然ガス(LNG)など石油製品である。そのような製品は、一般に、1.6〜3の範囲の誘電率を有し、一方、液位よりも上方のタンク12内の雰囲気は、ガス内容物およびその圧力に応じて、一般に、1〜1.03の範囲の誘電率を有する。   The radar liquid level meter indicated by reference numeral 11 in FIG. 1 is placed above the opening of the tank or the roof of the container 12 filled with the liquid whose liquid level is to be measured. Preferably, the liquid is a petroleum product such as crude oil, liquefied petroleum gas (LPG), or liquefied natural gas (LNG). Such products generally have a dielectric constant in the range of 1.6-3, while the atmosphere in the tank 12 above the liquid level is generally 1 depending on the gas content and its pressure. Has a dielectric constant in the range of ~ 1.03.

レーダ液位計は、タンク12内の液体表面に向かってマイクロ波信号を送信し、タンク12内の液体表面から反射されたマイクロ波信号を受信する。さらに、レーダ液位計は、送信および反射されたマイクロ波信号の伝播時間からタンク内の液体の液位を計算するための信号処理デバイス(明示的に図示せず)を備えるか、又はそれに接続される。典型的には、送信および反射されたマイクロ波信号を案内するために、実質的に鉛直方向の管13が設けられる。管13は、支持部材14によってタンクに取り付けられ、密度の成層化が起こる可能性はあるものの、その内側と外側で同じ液位を得るために穴が開けられる。しかし、液位計は自由空間伝播モードで動作することができ、したがって、管13は省くことができる。   The radar level gauge transmits a microwave signal toward the liquid surface in the tank 12 and receives the microwave signal reflected from the liquid surface in the tank 12. Furthermore, the radar level gauge comprises or is connected to a signal processing device (not explicitly shown) for calculating the liquid level of the liquid in the tank from the propagation time of the transmitted and reflected microwave signals. Is done. Typically, a substantially vertical tube 13 is provided to guide the transmitted and reflected microwave signals. The tube 13 is attached to the tank by a support member 14 and is perforated to obtain the same liquid level inside and outside, although density stratification may occur. However, the level gauge can operate in free space propagation mode and therefore the tube 13 can be omitted.

タンク内に液体が存在しないときにマイクロ波信号を反射するために、タンク12の底部近くに底部反射器15が設けられる。図1の管13のように、導波のために管が使用される場合、底部反射器15は、典型的には、管の下端部に載置される。別法として、底部反射器は、タンクの底部に載置される。   A bottom reflector 15 is provided near the bottom of the tank 12 to reflect the microwave signal when no liquid is present in the tank. When a tube is used for waveguiding, such as tube 13 of FIG. 1, bottom reflector 15 is typically placed at the lower end of the tube. Alternatively, the bottom reflector is mounted on the bottom of the tank.

本発明によれば、底部反射器15は、(図1には明示的に示されていない)反射用構造体を含み、この反射用構造体は、液体の液位が反射用構造体よりも上方にあるときはマイクロ波信号に対する第1の反射係数を、また液体の液位が反射用構造体よりも下方にあるときはマイクロ波信号に対する第2の反射係数を有し、第1の反射係数が第2の反射係数より実質的に小さい。   According to the present invention, the bottom reflector 15 includes a reflecting structure (not explicitly shown in FIG. 1), which has a liquid level higher than that of the reflecting structure. The first reflection coefficient for the microwave signal when it is above, and the second reflection coefficient for the microwave signal when the liquid level is below the reflecting structure. The coefficient is substantially smaller than the second reflection coefficient.

そのような装備により、底部から反射されたマイクロ波による干渉のない正しい液位計測を確保することができる。これは、タンク12内の低液位を計測するとき特に重要である。液体の液位が底部反射器15の反射用構造体よりも下に下がったとき、少なからず、より強い反射が得られ、それによって液位が低いことが示される。   With such equipment, correct liquid level measurement without interference by microwaves reflected from the bottom can be ensured. This is particularly important when measuring the low liquid level in the tank 12. When the liquid level drops below the reflecting structure of the bottom reflector 15, not a little more strong reflection is obtained, indicating that the liquid level is low.

第1及び第2の反射係数は、いわゆる「偏波内(in−polarization)」反射係数が有利であることに留意されたい。偏波内反射係数とは、底部反射器の表面部で反射された、特定の偏波状態にあるマイクロ波信号(すなわち、その振幅)と、入射マイクロ波信号(すなわち、その振幅)との比を意味し、特定の偏波状態は、液体の表面で反射されたマイクロ波信号の偏波によって与えられる。したがって、入射マイクロ波信号が直線偏波であれば、特定の偏波は、その直線偏波状態である。なぜなら、直線に偏波されたマイクロ波信号は、液体の表面によって反射されても、その偏波状態を変化させないからである。左円偏波された入射マイクロ波信号であれば、特定の偏波は、右円偏波である。マイクロ波信号が液体の表面で反射されるときは電場の回転が逆転されるからである。   It should be noted that the first and second reflection coefficients are advantageously so-called “in-polarization” reflection coefficients. The in-polarization reflection coefficient is the ratio of the microwave signal in a specific polarization state (ie, its amplitude) reflected from the surface of the bottom reflector to the incident microwave signal (ie, its amplitude). And the specific polarization state is given by the polarization of the microwave signal reflected by the surface of the liquid. Therefore, if the incident microwave signal is linearly polarized, the specific polarization is in the linearly polarized state. This is because a linearly polarized microwave signal does not change its polarization state even if it is reflected by the surface of the liquid. In the case of a left circularly polarized incident microwave signal, the specific polarization is a right circular polarization. This is because the rotation of the electric field is reversed when the microwave signal is reflected from the surface of the liquid.

液体の液位が反射用構造体よりも上方である場合、反射用構造体から反射されるマイクロ波信号は、液体の液位から反射されるマイクロ波信号より弱いことが有利であり、はるかに弱いことがさらに有利である。液体の液位が反射用構造体よりも下方である場合、反射用構造体から反射されたマイクロ波信号は、液体の液位から反射されたマイクロ波信号に比較可能である、又は、それよりわずかに強いことが好ましい。強すぎる反射は、回避すべきである。   If the liquid level is above the reflecting structure, it is advantageous that the microwave signal reflected from the reflecting structure is weaker than the microwave signal reflected from the liquid level, much more It is further advantageous to be weak. If the liquid level is below the reflecting structure, the microwave signal reflected from the reflecting structure is comparable to or more than the microwave signal reflected from the liquid level. Slightly strong is preferred. Reflections that are too strong should be avoided.

好ましくは、第1の反射係数は、0.2より小さく、より好ましくは0.1より小さく、さらに好ましくは0.05より小さい。第2の反射係数は、好ましくは0.1より大きく、より好ましくは、0.2より大きい。さらに、第2の反射係数は、0.5より小さく、より好ましくは0.4より小さく、最も好ましくは0.3より小さい。   Preferably, the first reflection coefficient is less than 0.2, more preferably less than 0.1, and even more preferably less than 0.05. The second reflection coefficient is preferably greater than 0.1, more preferably greater than 0.2. Furthermore, the second reflection coefficient is less than 0.5, more preferably less than 0.4, and most preferably less than 0.3.

大抵の場合には、タンク12の底部から反射された反射マイクロ波信号を構造体16によって偏向又は吸収することが好ましい。構造体16は、傾斜プレート、円錐形表面、1片のレーダ吸収材料などとすることができる。   In most cases, it is preferable to deflect or absorb the reflected microwave signal reflected from the bottom of the tank 12 by the structure 16. The structure 16 may be an inclined plate, a conical surface, a piece of radar absorbing material, or the like.

以下の項では、本発明の底部反射器の様々な特定の実施例について詳しく述べる。   In the following sections, various specific embodiments of the bottom reflector of the present invention are described in detail.

(特定の好ましい実施例)
図2a〜図2eは、導波路カットオフ周波数の原理に基づく様々な底部反射器を示す。各底部反射器は、λ/2よりわずかに小さい格子分離を有する格子構造体を含み(ここで、λはマイクロ波信号の真空波長である)、格子構造体が液体の液位よりも上方にあるときにマイクロ波信号が透過することを防止し、その代わりにマイクロ波信号は反射される。液位が格子構造体よりも上に上がったときには、マイクロ波信号の波長は、より大きい液体の誘電率により減少する。したがって、格子はマイクロ波信号にとって、より広く見え、マイクロ波信号は、格子構造体を通過することができる。
Certain preferred embodiments
Figures 2a-2e show various bottom reflectors based on the principle of waveguide cut-off frequency. Each bottom reflector includes a grating structure with a grating separation slightly less than λ / 2, where λ is the vacuum wavelength of the microwave signal, and the grating structure is above the liquid level. At some point, the microwave signal is prevented from being transmitted, and instead the microwave signal is reflected. As the liquid level rises above the lattice structure, the wavelength of the microwave signal decreases due to the dielectric constant of the larger liquid. Thus, the grating appears wider to the microwave signal, and the microwave signal can pass through the grating structure.

図2aには、管13内に構成された格子構造体を含む底部反射器が示されている。この場合には、管13は、実質的に矢印22によって示された電界の方向を有するH11モードで伝播するマイクロ波を補助するように構成される。格子構造体は、λ/2よりわずかに小さい分離を有する複数の導電性の、好ましくは金属のリボン23からなり、液位が格子構造体よりも下方にある場合に伝播がカットオフされるようにする。 In FIG. 2 a, a bottom reflector is shown that includes a lattice structure configured within the tube 13. In this case, the tube 13 is configured to assist microwaves propagating in the H 11 mode having the direction of the electric field substantially indicated by the arrow 22. The lattice structure consists of a plurality of conductive, preferably metal ribbons 23 with a separation slightly less than λ / 2 so that propagation is cut off when the liquid level is below the lattice structure. To.

たとえば、10GHzのときには、間隔は14mmとすることができ、リボン23は28mmの高さを有することができるが、これはリボンによって形成された導波路内でλ/2の距離に対応する。ここで、λは、管13内の液体内(すなわち、液位が格子構造体よりも下方であるとき)のマイクロ波信号の波長である。λ/2のリボン高さにより、伝播は、標準的なレーダ・レドームのように、ある周波数帯域内で反射しなくなる。後に、λは管13内の局所波長として使用されることになるので、λは、本説明の異なる状況において異なるものとなることを理解されたい。 For example, at 10 GHz, the spacing can be 14 mm and the ribbon 23 can have a height of 28 mm, which corresponds to a distance of λ m / 2 in the waveguide formed by the ribbon. Here, λ m is the wavelength of the microwave signal in the liquid in the tube 13 (that is, when the liquid level is below the lattice structure). With a ribbon height of λ m / 2, the propagation does not reflect within a certain frequency band, like a standard radar radome. Later, since lambda m will be used as a local wavelength in the pipe 13, lambda m is to be understood that the different in different circumstances of the present description.

金属又は何らかの誘電材料製の支持部材24が、格子構造体を支持するために使用される。図2aは、まっすぐなリボンを有する格子構造体を示すが、これらは、導波路モードH11の電界パターンに適合するように曲げることができる。さらに、格子構造体は、他の導波路伝播モードに合致するように修正することができる。 A support member 24 made of metal or some dielectric material is used to support the lattice structure. Figure 2a shows a grid structure with straight ribbons, it may be bent to fit the electrical field pattern of the waveguide mode H 11. Furthermore, the grating structure can be modified to match other waveguide propagation modes.

一実施例では、本発明の底部反射器は、網目格子構造体を備える。別の修正として、リボンの一部分を、反射帯域透過を共に減少させ、使用可能な帯域幅を増大させることのできる減衰材料製にすることができる。   In one embodiment, the bottom reflector of the present invention comprises a mesh grid structure. As another modification, a portion of the ribbon can be made of an attenuating material that can both reduce reflection band transmission and increase the usable bandwidth.

別の実施例では、図2bに示されているように、管13内で同心状に構成された複数の円形の導電性条片を含む格子構造体を使用し、電波のH01モードに対応する動作を得る。H01導波路モードの電界線22は、純粋に環状のものであり、したがって、いくつかの同心状の、短い円筒形の管又はリング25が、電界線と平行に構成される。この10GHz実施例を参照すると、リング間の距離は、約14mmであるが、H01モードの円筒形導波路パターンに従って修正されて、高さは約28mmである。誘電材料又は金属材料の支持要素(図示せず)が、実際の使用には含まれる。H11及びH01の場合と同様に、他の導波路モードのための構造体が可能である。 In another embodiment, as shown in FIG. 2b, a grid structure including a plurality of circular conductive strips concentrically configured in the tube 13 is used to support the H 01 mode of radio waves. Get the action to do. The field lines 22 in the H 01 waveguide mode are purely annular, and therefore several concentric, short cylindrical tubes or rings 25 are configured parallel to the field lines. Referring to this 10 GHz embodiment, the distance between the rings is about 14 mm, but modified according to the H01 mode cylindrical waveguide pattern, the height is about 28 mm. Support elements (not shown) of dielectric material or metal material are included in actual use. Similar to H 11 and H 01 , structures for other waveguide modes are possible.

たとえば、E01モードのマイクロ波信号の場合、リボンは、放射状に構成すべきである。 For example, in the case of an E01 mode microwave signal, the ribbon should be configured radially.

図2cには、底部反射器の一部分が側断面図で示されている。この実施例は、図2aの実施例と同様であり、まっすぐなリボン23が示されている。しかし、この実施例はさらに、リボン23と平行な、水平に配置されたピン26を含む反射防止構造体を備える。ピン26は、リボンの上方及び下方に位置し、それらからλ/4の距離で近接する。レーダ・レドームの対応する詳細と同様に、周波数の、また液体誘電率の使用可能な範囲を増大するために、同様な機能を得るためのいくつかの代替があり、これは、当業者には容易に理解される。   In FIG. 2c, a portion of the bottom reflector is shown in cross-sectional side view. This embodiment is similar to the embodiment of FIG. 2a, and a straight ribbon 23 is shown. However, this embodiment further comprises an antireflective structure that includes pins 26 arranged horizontally, parallel to the ribbon 23. Pins 26 are located above and below the ribbon and are close together at a distance of λ / 4. Similar to the corresponding details of the radar radome, there are several alternatives for obtaining similar functions in order to increase the usable range of frequency and liquid permittivity, which will be obvious to those skilled in the art. Easy to understand.

液体に浸漬される場合、反対方向にも底部反射器が透明であるため、タンクの底部が平坦又は平坦に近い場合、タンクの底部からの反射が管13内に結合して戻り、液体表面からの反射と干渉する可能性を回避するために、対策を講じなければならない。様々な代替が可能である。底部反射器を介して透過されたマイクロ波を、偏向又は吸収することができる。   When immersed in liquid, the bottom reflector is also transparent in the opposite direction, so if the bottom of the tank is flat or nearly flat, the reflection from the bottom of the tank will combine back into the tube 13 and return from the liquid surface Measures must be taken to avoid the possibility of interfering with the reflections. Various alternatives are possible. Microwaves transmitted through the bottom reflector can be deflected or absorbed.

図2dには、管13内で底部反射器15の下方に載置された45°金属反射器27が示されている。この反射器は、支持構造体28により、管13、又はタンクの底部(図示せず)に取り付けられている。   FIG. 2 d shows a 45 ° metal reflector 27 mounted below the bottom reflector 15 in the tube 13. The reflector is attached to the tube 13 or the bottom of the tank (not shown) by a support structure 28.

タンクの形状に応じて、同様の偏向反射器(本明細書では偏向器と称する)を、本発明のあらゆる底部反射器実施例と共に使用することができる。角度は、45°とは大きく異なるものとすることができ、また、非常に異なる形状の障害物を使用し、レーダ波が管13に再び入ることを防止するためにレーダ波を拡散することができる。   Depending on the shape of the tank, a similar deflecting reflector (referred to herein as a deflector) can be used with any bottom reflector embodiment of the present invention. The angle can be very different from 45 °, and very different shaped obstacles can be used to spread the radar wave to prevent the radar wave from entering the tube 13 again. it can.

底部、又は管に取り付けられた円錐部が、別の使用可能な偏向器の実施例である。そのような部分は、図1に参照数字16によって示されている。   The bottom, or cone attached to the tube, is another usable deflector embodiment. Such a portion is indicated in FIG.

図2eには、底部での反射を小さくするために、管13内の底部反射器15の下方のタンク底部に配置された、適切に形作られた減衰材料部材29、たとえば、炭素の充填されたPTFEなどが示されている。部材29は、実際の形状を図のような箱形形状と非常に異なるものにできることを示すために破線で示されている。たとえば、この部材は、標準的な無響吸収器として形成できる。   FIG. 2e shows a suitably shaped damping material member 29, for example filled with carbon, placed at the bottom of the tank below the bottom reflector 15 in the tube 13 in order to reduce the reflection at the bottom. PTFE and the like are shown. The member 29 is shown in broken lines to show that the actual shape can be very different from the box shape as shown. For example, the member can be formed as a standard anechoic absorber.

図2eは、管13内に載置された底部反射器15を示すが、底部反射器は、別法として偏向又は吸収部材29と一体化することができる。そのような底部反射器設計は、管13の下部からではなく、タンクの底部からの真の反射を提供することになる。本明細書で述べられている底部反射器のいくつかは、非常に小さい(1つ又は2つのλ/2ダイポール)ものであり、これにより明らかに、そのような一体化が単純且つ簡単になる。   FIG. 2 e shows the bottom reflector 15 mounted in the tube 13, but the bottom reflector can alternatively be integrated with the deflecting or absorbing member 29. Such a bottom reflector design will provide a true reflection from the bottom of the tank rather than from the bottom of the tube 13. Some of the bottom reflectors described herein are very small (one or two λ / 2 dipoles), which clearly makes such integration simple and easy .

図2fは、異なる周波数について、また、液体の異なる誘電率(1.7及び2.5)について、水無し条件と浸漬条件での、すなわち、液体の液位がそれぞれ底部反射器の反射用構造体の上方及び下方であるときの反射を示す反射図である。また、水無し条件で透過が示されている。   FIG. 2f shows the reflecting structure of the bottom reflector for different frequencies and for the different dielectric constants of the liquid (1.7 and 2.5) in the absence of water and immersion conditions, ie the liquid level of the liquid respectively. It is a reflection figure showing reflection when it is above and below the body. Also, permeation is shown in the absence of water conditions.

実線により、格子が空気中にあるとき、カットオフ条件によってほぼ全反射することが示され、破線/点線は、λ/2格子を介した対応する透過を示す。点線は、誘電率の最も小さい場合の小さな反射を示し、破線は、誘電率値の使用範囲内で誘電率の最も大きい場合の対応する反射を示す。この範囲の中央の誘電率の場合、反射はより小さい。さらに、反射は、かなり大きな周波数範囲、すなわち、9.5〜10.5GHzにわたってかなり一定である。   The solid line shows that when the grating is in the air, it is nearly totally reflected by the cut-off condition, and the dashed / dotted line shows the corresponding transmission through the λ / 2 grating. The dotted line indicates a small reflection when the dielectric constant is the lowest, and the broken line indicates the corresponding reflection when the dielectric constant is the highest within the range of use of the dielectric constant value. For the middle dielectric constant in this range, the reflection is smaller. Furthermore, the reflection is fairly constant over a fairly large frequency range, ie 9.5 to 10.5 GHz.

図3a〜図3eは、共鳴構造の原理に基づく様々な底部反射器を示す。各底部反射器は、例えば、タンクが空のとき明瞭な反射を提供するために、水無し条件で共鳴するように調整された多数のダイポールを包含する、共鳴構造体を含む。共鳴構造体が液体内で浸漬されたときにはダイポールは共鳴しないように調整され、その場合、反射は相当減少する。   Figures 3a to 3e show various bottom reflectors based on the principle of resonant structure. Each bottom reflector includes a resonant structure that includes a number of dipoles that are tuned to resonate in a waterless condition, for example, to provide a clear reflection when the tank is empty. When the resonant structure is immersed in the liquid, the dipole is adjusted so as not to resonate, in which case the reflection is considerably reduced.

図3aには、2つの積み重ねられたダイポール32を含む底部反射器が示されている。この2つのダイポール32は、ほぼ周囲の媒体の誘電率が1に非常に近い(すなわち、空気又はガス)ときに最大反射を提供するように調整され、一方、それらの間の鉛直方向距離は、誘電率2.1を有する可能性のある一般的な液体内での4分の1波長(λ/4)に近く選択される。これらの設計制約は、図3fに示されているように、レーダ波31の所望の反射条件を提供することになる。ダイポール32は、金属又は誘電体の鉛直支持ピン33に取り付けられる。鉛直支持ピン33が金属の場合、(図3aに示されているように)完全な構造体32、33を同じプレート片から型成形することができる。構造体32、33は、底部上又は底部の上方で何らかの支持体34に取り付けられる。ダイポール長さは、典型的には、10GHzで14〜15mmよりわずかに小さいものとすることができる。 In FIG. 3a, a bottom reflector is shown that includes two stacked dipoles 32. FIG. The two dipoles 32 are tuned to provide maximum reflection when the dielectric constant of the surrounding medium is very close to 1 (ie, air or gas), while the vertical distance between them is It is selected close to a quarter wavelength (λ m / 4) in a typical liquid that may have a dielectric constant of 2.1. These design constraints will provide the desired reflection conditions for the radar wave 31 as shown in FIG. The dipole 32 is attached to a metal or dielectric vertical support pin 33. If the vertical support pins 33 are metal, the complete structures 32, 33 can be molded from the same plate piece (as shown in FIG. 3a). The structures 32, 33 are attached to some support 34 on or above the bottom. The dipole length can typically be slightly less than 14-15 mm at 10 GHz.

図3bには、偏波の独立機能を達成するために、2組の交差したダイポール32、35を有する要素を含む底部反射器が示されている。図3aに示されているダイポール32以外に、同じ長さの2つの交差したダイポール35が設けられる。この交差したダイポールは、接続されないことが好ましく、図2cは、誘電ピン33上での載置を示す。   FIG. 3b shows a bottom reflector that includes an element having two sets of crossed dipoles 32, 35 to achieve the polarization independent function. In addition to the dipole 32 shown in FIG. 3a, two intersecting dipoles 35 of the same length are provided. The crossed dipoles are preferably not connected and FIG. 2 c shows mounting on the dielectric pin 33.

図3cでは、図3a又は図3bの実施例のような反射用構造体が、管13の中央に載置される。H11モードの場合、共鳴反射器を導波管13の中央に載置することができる。よく知られた偏波の場合、単一偏波モデル32を使用できる。又は任意選択のダイポール35を追加し、反射器を偏波から独立したものとすることができる。 In FIG. 3 c, a reflective structure such as the embodiment of FIG. 3 a or 3 b is placed in the center of the tube 13. For H 11 mode, it is possible to place the resonant reflector in the center of the waveguide 13. For well-known polarization, a single polarization model 32 can be used. Alternatively, an optional dipole 35 can be added to make the reflector independent of polarization.

多くの導波路モードにおいて、横断電界は、中央で低くなっている。この場合は、典型的には図3aに示されているような、いくつかの共鳴構造体を使用することによって補うことができる。図3dでは、管13内のそのような実施例が示されている。マイクロ波信号のモードの電界パターンに従って位置する2つから4つまでの共鳴構造体を用いて、モード特有の反射を得ることができる。図3d実施例は、H01伝播モードでマイクロ波信号と共に使用するのに特に好適である。 In many waveguide modes, the transverse electric field is low in the center. This case can be compensated by using several resonant structures, typically as shown in FIG. 3a. In FIG. 3d, such an embodiment in the tube 13 is shown. Mode-specific reflections can be obtained using from two to four resonant structures located according to the electric field pattern of the mode of the microwave signal. The FIG. 3d embodiment is particularly suitable for use with microwave signals in the H01 propagation mode.

01モード用の共鳴構造体を得る別の方法は、図3eの構成のように、管13の中央にリング37を配置することである。リング37は、水無し条件下で、周縁が1波長(又は波長の整数倍)であるときに共鳴を起こす。この共鳴は、水有り条件下では、変化する。2つ以上のリングを、図3a〜図3bのダイポールのように積み重ねることができる。H01モードを伝搬する管13の中央においては電界が小さいため、反射は、図3dに示されている実施例によって得られるものよりはるかに小さくなり、これは、例えば何らかの液化ガスなどの反射の少ない液体にとって有利となる可能性がある。 Another way to obtain a resonant structure for the H 01 mode is to place a ring 37 in the center of the tube 13 as in the configuration of FIG. The ring 37 resonates when the periphery is one wavelength (or an integral multiple of the wavelength) under waterless conditions. This resonance changes under conditions with water. Two or more rings can be stacked like the dipole of FIGS. 3a-3b. Since the electric field is small in the middle of the tube 13 propagating in the H 01 mode, the reflection is much smaller than that obtained by the embodiment shown in FIG. 3d, which is a reflection of some liquefied gas, for example. May be advantageous for less liquid.

この実施例はまた、H01以外のモードで伝播するマイクロ波にも適用可能である。H11モードのマイクロ波の場合、このリング形状は、たとえば反射を偏波独立にすることになり、交差したダイポール実施例に対する代替として使用することができる。 This embodiment is also applicable to a microwave propagating in mode other than H 01. In the case of H 11 mode microwaves, this ring shape will, for example, make the reflection polarization independent and can be used as an alternative to the crossed dipole embodiment.

図3fは、λ/4に対応する距離で鉛直方向に積み重ねられた2つのダイポールからなるダイポール構造体について、一般的な液体(この場合にはε=2.1)に浸漬されたときの反射を示す。ダイポールの長さは、ダイポールが乾いているとき(すなわち、ダイポールがλ/2よりわずかに短いとき)に、ほぼ最大反射に対応する。一般的な帯域幅の場合、浸漬条件での反射は、空気(又は周囲のガス)中より少なくとも20dB弱い。この数字は、一般に金属表面の反射より10〜20dB低い(水無し条件下の)最も強い反射に比較すべきである。浸漬条件下での反射の減少は、2つのダイポールに互いに相殺させる、ダイポールの離調及び鉛直方向間隔の結果によるものである。したがって、このダイポールの組合せは、水無し条件においては油表面に似た反射を、また浸漬条件下では相当の、より低い反射をもたらす。3つ以上のダイポールを積み重ね、浸漬条件におけるレーダ・エコーをより広帯域で抑圧することができ、ダイポール以外の共鳴構造体を使用することができる。 FIG. 3f shows a dipole structure consisting of two dipoles stacked vertically at a distance corresponding to λ m / 4 when immersed in a common liquid (in this case ε = 2.1). Shows reflection. The length of the dipole corresponds approximately to maximum reflection when the dipole is dry (ie, when the dipole is slightly shorter than λ / 2). For typical bandwidths, reflections under immersion conditions are at least 20 dB weaker than in air (or the surrounding gas). This figure should be compared to the strongest reflection (under waterless conditions) which is generally 10-20 dB below the reflection on the metal surface. The decrease in reflection under immersion conditions is a result of dipole detuning and vertical spacing that cause the two dipoles to cancel each other. Thus, this dipole combination results in reflections that resemble oil surfaces in the absence of water conditions and considerably lower reflections under immersion conditions. Three or more dipoles can be stacked to suppress the radar echo under immersion conditions in a wider band, and a resonance structure other than the dipole can be used.

図4a〜図4bは、誘電レーダ・レドームに関する原理に基づく様々な底部反射器を示す。   Figures 4a-4b show various bottom reflectors based on the principle for dielectric radar radomes.

図4aには、誘電プレート41が示されており、プレート41は、複数の穴42、好ましくは(一般的なレドームとは違って)貫通穴を有する。プレート41の厚さ、およびプレートの体積と比較した穴の体積は、反射を最小限に抑えるために、プレート41が液体表面よりも下方にあるときは、λ/2の有効厚さ(ただし、λは、本明細書では、穴が液体で充填された誘電体内のマイクロ波信号の波長を指す)を得るように選択される。水無し条件において、プレート41の有効誘電率は変化し、したがって、マイクロ波信号が受けるその厚さは変化する。したがって、半波長条件がもはや満たされないため、反射が増大する。 In FIG. 4a, a dielectric plate 41 is shown, which has a plurality of holes 42, preferably through holes (unlike a common radome). The thickness of the plate 41, and the volume of the holes compared to the volume of the plate, to minimize reflection, is an effective thickness of λ m / 2 when the plate 41 is below the liquid surface (however, , Λ m is selected here to refer to the wavelength of the microwave signal in the dielectric in which the holes are filled with liquid. In the absence of water condition, the effective dielectric constant of the plate 41 changes and thus its thickness that the microwave signal undergoes changes. Thus, reflection is increased because the half-wave condition is no longer met.

同様の不均等な挙動を達成するための別の好適な幾何形状は、水平に配置された誘電棒又は誘電ピンで構成されたプレートである。   Another suitable geometry for achieving similar unequal behavior is a plate composed of horizontally disposed dielectric bars or dielectric pins.

平坦な、しかし、その底部側に小さな誘電部材44のはめ込まれた、かなり薄いプレート43による別の反射用構造体が、図4bに示されている。平坦な上側により、従来の機械的手段による正確な基準測定が容易になる。   Another reflective structure with a fairly thin plate 43, which is flat but fitted with a small dielectric member 44 on its bottom side, is shown in FIG. 4b. The flat upper side facilitates accurate reference measurement by conventional mechanical means.

図4cは、一般的な周波数範囲にわたる、部分的に充填された誘電プレート、すなわち図4aに示されているプレートについての反射図である。この実施例では、誘電プレートは、50%に穴が開けられたPTFEプレートである。すなわち、体積の半分がPTFEであり、半分が空である。水無し条件において、平均誘電率は、PTFEと空気(ガス)との誘電率の平均であり、浸漬条件下では、平均誘電率は、PTFEと液体との誘電率の平均である。浸漬条件において、厚さは、帯域の中央でλ/2に非常に近づき、反射をかなり減少させるが、水無し条件下では、ある種の反射が望まれるが、これは、有効な電気的厚さがλ/2から著しく逸脱したときに達成される。 FIG. 4c is a reflection diagram for a partially filled dielectric plate over the general frequency range, ie the plate shown in FIG. 4a. In this example, the dielectric plate is a PTFE plate with 50% perforations. That is, half of the volume is PTFE and half is empty. Under waterless conditions, the average dielectric constant is the average of the dielectric constants of PTFE and air (gas), and under immersion conditions, the average dielectric constant is the average of the dielectric constants of PTFE and liquid. In immersion conditions, the thickness is very close to λ m / 2 in the middle of the band, reducing the reflections considerably, but under waterless conditions some reflections are desired, but this is an effective electrical This is achieved when the thickness deviates significantly from λ m / 2.

図4a〜図4cを参照して論じたこれらの場合すべてにおいて、液体で充填される空隙の正確な形状は、あまり重要でない。当業者なら容易にわかるように、誘電材料の一部分は、反射及び透過を共に少なくする(炭素装入PTFEなど)減衰材料製にすることができる。   In all of these cases discussed with reference to FIGS. 4a-4c, the exact shape of the liquid-filled void is less important. As will be readily appreciated by those skilled in the art, a portion of the dielectric material can be made of an attenuation material that reduces both reflection and transmission (such as carbon-filled PTFE).

図5a〜図5cは、偏波回転構造体の原理に基づく様々な底部反射器を示す。   Figures 5a to 5c show various bottom reflectors based on the principle of polarization rotation structures.

図5a〜図5bでは、アンテナ工学においてツイスト反射器として知られる反射器が示されており、著者A.W.Rudgeらの「The handbook of antenna design(アンテナ設計ハンドブック),第1巻および第2巻、Peter Peregrinus Ltd、1986年、第184〜185頁、及び著者R.C.Johnsonの「Antenna Engineering Handbook,Third edition(アンテナ工学ハンドブック(第3版))」McGraw−Hill,Inc.、1993年、第17〜28頁および第17〜29頁を参照されたい。これらのテキストの一節は、参照により本明細書に組み込む。   In FIGS. 5a-5b, a reflector known as a twist reflector in antenna engineering is shown. W. Rudge et al., “The handbook of antenna design (Volume of Antenna Design Handbook), Volumes 1 and 2, Peter Peregrinus Ltd., 1986, pp. 184-185, and author R. C. Johnson“ Antenna Enhingen Hingen Tenhing. edition (Antenna Engineering Handbook (Third Edition)) "McGraw-Hill, Inc. 1993, 17-28 and 17-29. A section of these texts is incorporated herein by reference.

ツイスト構造体51は、複数のまっすぐな、また平行なリッジ(隆起部)52を含み、導電材料からできたものである。それは、好ましくは金属製プレートであり、複数のリッジを得るように鋳造することができる。リッジの高さはλ/4に近く、液体が反射器51のリッジ52の上方にあるときは、λ/4〜λ/2の間隔を有する。反射器51は、管13の下端部に位置することができ、薄いリッジ52は、この構成では、H11導波路モードで伝播する入来マイクロ波信号の平均電界53から45°に方向付けられる。 The twist structure 51 includes a plurality of straight and parallel ridges (ridges) 52 and is made of a conductive material. It is preferably a metal plate and can be cast to obtain multiple ridges. The height of the ridge is close to lambda m / 4, when the liquid is above the ridges 52 of the reflector 51 has a spacing of λ m / 4~λ m / 2. The reflector 51 can be located at the lower end of the tube 13 and the thin ridge 52 is oriented 45 ° from the average electric field 53 of the incoming microwave signal propagating in the H 11 waveguide mode in this configuration. .

ツイスト機能を理解するために、入来電界は、電界線53に対して、−45°および+45°に方向付けられた2つの電界の重ね合わせとして考えることができる。この電界の一方は、リッジ52に平行であり、またリッジ52の頂部から反射されることになり、他方の偏波は、リッジ52によってほとんど影響を受けないが、リッジ52間で露出した反射器構造体から反射されることになる。λ/4のリッジ52の高さにより、2×90°=180°の相対位相シフトが導入されることになり、これは、反射されたマイクロ波の電界54を、入来マイクロ波の電界53に対して90°ねじることになる。この挙動は、アンテナ工学における標準的なツイスト反射器の機能に似ている。しかし、際立った違いは、リッジ間の空間を充填する材料の誘電率が、液体であるか、それとも空気/ガスであるかに応じて異なることである。タンクが空になった後では、ツイスト機能は、部分的なものだけとなり、反射器51からの反射を得ることが可能となる。 In order to understand the twist function, the incoming electric field can be thought of as a superposition of two electric fields directed at −45 ° and + 45 ° with respect to the electric field line 53. One of the electric fields is parallel to the ridge 52 and will be reflected from the top of the ridge 52, and the other polarization is hardly affected by the ridge 52, but is a reflector exposed between the ridges 52. It will be reflected from the structure. The height of the ridge 52 of λ m / 4 introduces a relative phase shift of 2 × 90 ° = 180 °, which reflects the reflected microwave electric field 54 into the incoming microwave electric field. It will twist 90 ° to 53. This behavior is similar to the function of a standard twist reflector in antenna engineering. However, the striking difference is that the dielectric constant of the material filling the space between the ridges depends on whether it is liquid or air / gas. After the tank is emptied, the twist function is only partial, and reflection from the reflector 51 can be obtained.

この実施例の重要な特徴は、反射器が非常に薄く、したがってタンクの底部に極めて近接して構成することができ、液位計測をより底部に近接して行うことができることである。   An important feature of this embodiment is that the reflector is very thin and can therefore be configured very close to the bottom of the tank and the liquid level measurement can be made closer to the bottom.

より複雑な構造により、液体の異なる誘電率に対して、また、異なる周波数に対して、より広い許容範囲が可能になることを、当業者なら理解されたい。   One skilled in the art will appreciate that a more complex structure allows for a wider tolerance for different dielectric constants of the liquid and for different frequencies.

さらに、上記で識別された実施例において液位計測の際に使用されるマイクロ波信号が、特定の偏波状態を有すること、また、上述の、また添付の特許請求の範囲で見出される第1及び第2の反射係数が、その特定の偏波状態に対して与えられることを理解されたい。したがって、液体内での反射時に、直線に偏波されたマイクロ波信号の偏波を回転させる作用は、その特定の偏波状態にあるマイクロ波信号について反射係数を減少させることに等しい。   Furthermore, the microwave signal used in the liquid level measurement in the embodiment identified above has a specific polarization state, and the first one found above and in the appended claims. And that the second reflection coefficient is given for that particular polarization state. Therefore, the action of rotating the polarization of a microwave signal that is linearly polarized during reflection in the liquid is equivalent to reducing the reflection coefficient for the microwave signal in that particular polarization state.

偏波回転の原理もまた、図5cによって示されているように、反射されたマイクロ波の伝播モードを別のモードに変更するために適用可能である。ツイスト構造体は、螺旋構造体によって実施することができ、螺旋構造体は、反射されたマイクロ波の伝播モードをH01からE01に変更する。その内容は、参照により本明細書に組み込むK.O.Edvardssonの米国特許第4641139号に述べられている。同様の機能を、導電材料又は減衰材料製のプレート56上で適切に配置された多数のダイポール55によって得ることができる。この構成は、図3dに示されている構成と類似点を有するが、ここでは、プレート56が存在し、より多くの、異なる方向に方向付けられたダイポール55がある。さらに、図5cのダイポール55は単一であり、積み重ねられていない。 The principle of polarization rotation is also applicable to change the reflected microwave propagation mode to another mode, as shown by FIG. 5c. The twist structure can be implemented by a spiral structure, which changes the propagation mode of the reflected microwave from H 01 to E 01 . The contents of which are incorporated herein by reference. O. Edvardson, U.S. Pat. No. 4,641,139. A similar function can be obtained by a number of dipoles 55 appropriately arranged on a plate 56 made of conductive material or damping material. This configuration has similarities to the configuration shown in FIG. 3d, but here there is a plate 56 and there are more dipoles 55 oriented in different directions. Furthermore, the dipoles 55 of FIG. 5c are single and are not stacked.

ダイポールは、底部プレート55の反射に比較可能な、しかし偏波と位相が異なる反射を提供する周波数感受性表面を形成する。入射マイクロ波が管13内をH01モードで伝播する場合、反射されたマイクロ波は、反射器が液体に浸漬され適切に設計されているときは、主にE01モードで伝播することになる。公知の周波数感受性表面とは違って、この表面は、反射器が水無し条件にあるときに離調されることになり、大量の反射マイクロ波がH01モードで伝播することになる。 The dipole forms a frequency sensitive surface that provides a reflection that is comparable to the reflection of the bottom plate 55, but out of phase with the polarization. When the incident microwave propagates in the tube 13 in the H 01 mode, the reflected microwave will propagate mainly in the E 01 mode when the reflector is immersed in a liquid and properly designed. . Unlike known frequency sensitive surfaces, this surface will be detuned when the reflector is in a waterless condition and a large amount of reflected microwave will propagate in the H01 mode.

したがって、図5cの反射器の適切な設計により、反射器が液体内で浸漬された場合は、入来導波路モードの非常に小さな反射が、また、反射器が空気又はガス内にある場合は、入来導波路モードの実質的により強い反射が実現される。   Thus, with the proper design of the reflector of FIG. 5c, if the reflector is immersed in liquid, there will be very little reflection of the incoming waveguide mode, and if the reflector is in air or gas. A substantially stronger reflection of the incoming waveguide mode is realized.

底部プレートの材料に応じて、入来導波路モードでの反射は、(プレート55が金属製の場合に)非常に強いもの、すなわち、ほぼ全反射となる可能性があり、或いは、(プレート55が好適な減衰材料の場合に)油表面からの反射に比較可能なものとなる可能性がある。当業者なら容易にわかるように、水無し条件において反射を調整するために、減衰材料を偏波回転実施例のいずれか1つに含むことができる。   Depending on the material of the bottom plate, the reflection in the incoming waveguide mode can be very strong (when the plate 55 is made of metal), i.e. almost total reflection, or (the plate 55 May be comparable to the reflection from the oil surface (in the case of a suitable damping material). As will be readily appreciated by those skilled in the art, attenuating material can be included in any one of the polarization rotation embodiments to tune the reflections in waterless conditions.

図6は、管の断面積の局所的減少の原理に基づく底部反射器を示す。管13の下方のタンク底部からのレーダ・エコーを減少、又はなくするために、管径をより小さな直径に変換させ、レーダ波を管13から別の方向へ導くために、小さな空間内で曲げることのできるデバイスを使用できる。タンクの底部60に近接して載置するのに適した材料のみ(すなわち、ステンレス鋼のみ)を使用する一実施例は、シングル・モード導波路直径に近い直径に直径を減少させる漏斗61に基づくものである。そのような導波路62は、導波路部分64を介してマイクロ波を別の方向へ導くために、底部60の上方で近接して90°屈曲部63を容易に備えることができる。   FIG. 6 shows a bottom reflector based on the principle of local reduction of the cross-sectional area of the tube. To reduce or eliminate radar echo from the bottom of the tank below the tube 13, the tube diameter is converted to a smaller diameter and the radar wave is bent in a small space to guide the tube 13 away from the tube 13. You can use a device that can. One embodiment using only materials suitable for placement close to the tank bottom 60 (ie, stainless steel only) is based on a funnel 61 that reduces the diameter to a diameter close to the single mode waveguide diameter. Is. Such a waveguide 62 can easily be provided with a 90 ° bend 63 proximately above the bottom 60 in order to guide the microwave in another direction through the waveguide portion 64.

導波路部分64は、導波路が(ある範囲の炭化水素を含めて)かなりよく知られている特性の液体で充填される限り、低反射をもたらすように容易に設計することができる。タンク底部60及び管13の端部からの距離は、非常に短くすることができる。漏斗61と導波路は、タンク底部60又は管13に取り付けることができる。   The waveguide portion 64 can be easily designed to provide low reflection as long as the waveguide is filled with a liquid of fairly well known properties (including a range of hydrocarbons). The distance from the tank bottom 60 and the end of the tube 13 can be very short. The funnel 61 and the waveguide can be attached to the tank bottom 60 or the tube 13.

導波路62が液体に浸漬されたときに伝播を1つのモードに制限するように導波路62が狭い場合、伝播は、水無し条件においてカットオフされることになり、空のタンクは、漏斗61の底部で反射を有することになる。   If the waveguide 62 is narrow so as to limit the propagation to one mode when the waveguide 62 is immersed in a liquid, the propagation will be cut off in a waterless condition, and the empty tank will Will have a reflection at the bottom.

漏斗61に対する代替は、タンクの底部で、円錐形状の導電性又は抵抗体構造体を、その頂部を管内で実質的に上向きに向けて、好ましくは管(図示せず)の底端部から少なくとも管の直径分の間隔をあけて載置することである。管の底端部と円錐形状構造体の包絡面との間のある空間は、円錐形状構造体の上方の管から、円錐形状構造体と共に管によって形成される同軸導波路への滑らかな移行を得るために必要とされる。マイクロ波が管の底端部から伝播しつつあるとき、マイクロ波は、管から別の方向へ偏向されることになる。形成される同軸導波路内には、減衰材料を設けることができる。適切な共鳴構造体(たとえば、同軸導波路内の半波長スロットなど)により、液体に浸漬されたときには反射が非常に小さく、水無し条件においては反射がはるかに大きい底部反射器を得ることができる。   An alternative to the funnel 61 is that at the bottom of the tank, the conical conductive or resistor structure is oriented at least substantially from the bottom end of the tube (not shown), with its top facing substantially upward in the tube. It is to place them at intervals corresponding to the diameter of the tube. A space between the bottom end of the tube and the envelope of the conical structure provides a smooth transition from the tube above the conical structure to the coaxial waveguide formed by the tube with the conical structure. Needed to get. As the microwave is propagating from the bottom end of the tube, the microwave will be deflected away from the tube. An attenuating material can be provided in the coaxial waveguide that is formed. Appropriate resonant structures (eg, half-wave slots in coaxial waveguides) can provide a bottom reflector that has very low reflection when immersed in liquid and much higher reflection in waterless conditions. .

最後に、図7は、マイクロ波の自由空間伝播が使用される場合、すなわち、マイクロ波を案内するために管が存在しない場合に適用可能な底部反射器を示す。レーダ液位計11は、液体表面71からの反射を受信することが可能であるように鉛直に近いアンテナ・ビーム76の主方向77と共にタンク12の頂部に載置される。点線76は、アンテナ・ビームの幅を示す。液体表面71が底部75に接近すると一般的な干渉問題が起こり、底部75を覆うだけの水74がある場合も、同様の問題が発生することになる。水位の位置は、最初によく知られておらず、底部75からの強いレーダ・エコーをもたらす可能性がある。   Finally, FIG. 7 shows a bottom reflector applicable when free-space propagation of microwaves is used, i.e. when no tube is present to guide the microwaves. The radar level gauge 11 is placed on top of the tank 12 with a main direction 77 of the antenna beam 76 that is near vertical so that it can receive reflections from the liquid surface 71. A dotted line 76 indicates the width of the antenna beam. When the liquid surface 71 approaches the bottom portion 75, a general interference problem occurs, and the same problem occurs when there is water 74 that only covers the bottom portion 75. The position of the water level is not well known at first and can result in a strong radar echo from the bottom 75.

本発明がこの場合に適用されると、底部反射器72が、支持部材73上で底部に近接して載置される。底部反射器72は、図2aに類似のものとすることができるが、はるかに大きくなければならない。約

Figure 0004130459

(ここで、hは液位計11から底部反射器72までの距離である)の面積が反射に作用する。そのため、底部反射器は、少なくとも有効な反射面積の実質的な部分を占める面積を有するべきである。さらに、底部反射器72が図2aの反射器のような構造体を有するとき、どんな水やスラッジをも蓄積しないことになり、有利である。 When the present invention is applied in this case, the bottom reflector 72 is placed on the support member 73 close to the bottom. The bottom reflector 72 can be similar to FIG. 2a, but must be much larger. about
Figure 0004130459

The area (where h is the distance from the level gauge 11 to the bottom reflector 72) acts on the reflection. Therefore, the bottom reflector should have an area that occupies at least a substantial portion of the effective reflective area. Furthermore, it is advantageous when the bottom reflector 72 has a structure like the reflector of FIG. 2a, since it will not accumulate any water or sludge.

本発明の特定の実施例では、底部反射器72は、より小さなサイズを有することができる。底部反射器72を通った透過の位相シフトが制御される場合、底部反射器72を通過する底部又は水からの反射の一部分は、底部反射器72の外側に進む反射のその一部分を打ち消すことになる。そのような装備により、底部反射器72からの反射だけでなく、底部からの、又は水表面からの反射もまた少なくなる。支持ピン73は、予想される水位に対して可能な限り低くすべきである。   In certain embodiments of the present invention, the bottom reflector 72 can have a smaller size. If the phase shift of transmission through the bottom reflector 72 is controlled, a portion of the reflection from the bottom or water that passes through the bottom reflector 72 will cancel that portion of the reflection that travels outside the bottom reflector 72. Become. Such an arrangement reduces not only the reflection from the bottom reflector 72, but also the reflection from the bottom or from the water surface. The support pin 73 should be as low as possible relative to the expected water level.

図2〜図5を参照して述べられている底部反射器の原理はまた、マイクロ波を送受信するように構成された、どんな管によっても案内されない液位計に適用可能であることを、当業者なら理解されたい。   It will be appreciated that the bottom reflector principle described with reference to FIGS. 2-5 is also applicable to a level gauge that is configured to transmit and receive microwaves and is not guided by any tube. If a contractor wants to understand.

本発明の一般的な原理による底部反射器を含むレーダ液位計の概略的な側面図。1 is a schematic side view of a radar level gauge including a bottom reflector according to the general principles of the present invention. FIG. 本発明の実施例の第1の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な上面図。FIG. 3 is a schematic top view of a bottom reflector according to a first preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第1の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な上面図。FIG. 3 is a schematic top view of a bottom reflector according to a first preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第1の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な側断面図。Figure 2 is a schematic cross-sectional side view of a bottom reflector according to a first preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第1の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な側断面図。Figure 2 is a schematic cross-sectional side view of a bottom reflector according to a first preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第1の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な側断面図。Figure 2 is a schematic cross-sectional side view of a bottom reflector according to a first preferred specific group of embodiments of the present invention. 周波数の関数としての、実施例の第1の好ましい特定のグループによる底部反射器によって、それぞれ反射及び透過されたマイクロ波信号の振幅の概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of the amplitude of the microwave signal reflected and transmitted respectively by the bottom reflector according to the first preferred specific group of embodiments as a function of frequency. 本発明の実施例の第2の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な側面図。Figure 3 is a schematic side view of a bottom reflector according to a second preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第2の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な斜視図。Figure 3 is a schematic perspective view of a bottom reflector according to a second preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第2の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な上面図。FIG. 4 is a schematic top view of a bottom reflector according to a second preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第2の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な上面図。FIG. 4 is a schematic top view of a bottom reflector according to a second preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第2の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な上面図。FIG. 4 is a schematic top view of a bottom reflector according to a second preferred specific group of embodiments of the present invention. 周波数の関数としての、実施例の第2の好ましい特定のグループによる底部反射器によって、それぞれ反射及び透過されたマイクロ波信号の振幅の概略図。FIG. 4 is a schematic diagram of the amplitude of the microwave signal reflected and transmitted respectively by the bottom reflector according to the second preferred specific group of embodiments as a function of frequency. 本発明の実施例の第3の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な斜視図。FIG. 5 is a schematic perspective view of a bottom reflector according to a third preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第3の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な側面図。Figure 4 is a schematic side view of a bottom reflector according to a third preferred specific group of embodiments of the present invention. 周波数の関数としての、実施例の第3の好ましい特定のグループによる底部反射器によって、それぞれ反射及び透過されたマイクロ波信号の振幅の概略図。Schematic of the amplitude of the microwave signal reflected and transmitted respectively by the bottom reflector according to the third preferred specific group of embodiments as a function of frequency. 本発明の実施例の第4の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な上面図。FIG. 6 is a schematic top view of a bottom reflector according to a fourth preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第4の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な側断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional side view of a bottom reflector according to a fourth preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第4の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な上面図。FIG. 6 is a schematic top view of a bottom reflector according to a fourth preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第5の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な側断面図。Figure 6 is a schematic cross-sectional side view of a bottom reflector according to a fifth preferred specific group of embodiments of the present invention. 本発明の実施例の第6の好ましい特定のグループによる底部反射器の概略的な斜視図。FIG. 9 is a schematic perspective view of a bottom reflector according to a sixth preferred specific group of embodiments of the present invention.

Claims (45)

レーダ液位計(11)用の底部反射器(15)であって、該液位計が、タンク(12)に貯蔵された液体の液位(71)を、前記タンクの頂部から前記液体の表面に向かってマイクロ波信号を送信し、前記液体の表面から反射された前記マイクロ波信号を受信し、送信および反射されたマイクロ波信号の伝播時間から前記タンクに貯蔵された前記液体の前記液位を計算することによって測定するようになっており、前記底部反射器が、前記タンク内で所定の高さに載置可能であり、前記タンク内に前記所定高さの液体が存在しない場合に前記マイクロ波信号を反射するようになっている、底部反射器(15)において、
前記底部反射器(15)が、前記液体の前記液位が反射用構造体よりも上方にある場合には、前記マイクロ波信号に対する第1の反射係数を有し、前記液体の前記液位が前記反射用構造体よりも下方にある場合には、前記マイクロ波信号に対する第2の反射係数を有する反射用構造体(23〜24;25;23、26;27;29;32、33;32、35;36;37;41、42;43、44;51〜52;55〜56;61;72)を含み、
前記第1の反射係数が前記第2の反射係数より小さいことを特徴とする底部反射器(15)。
A bottom reflector (15) for a radar liquid level meter (11), wherein the liquid level gauge is configured to transfer a liquid level (71) stored in a tank (12) from the top of the tank. Transmitting a microwave signal toward the surface, receiving the microwave signal reflected from the surface of the liquid, and storing the liquid of the liquid stored in the tank from the propagation time of the transmitted and reflected microwave signal When the bottom reflector can be placed at a predetermined height in the tank and there is no liquid at the predetermined height in the tank. In a bottom reflector (15) adapted to reflect the microwave signal,
The bottom reflector (15) has a first reflection coefficient for the microwave signal when the liquid level of the liquid is above the reflecting structure, and the liquid level of the liquid is When located below the reflecting structure, the reflecting structure (23-24; 25; 23, 26; 27; 29; 32, 33; 32) having a second reflection coefficient for the microwave signal. 35; 36; 37; 41,42; 43,44; 51-52; 55-56; 61; 72)
Bottom reflector said first reflection coefficient and said second small Sai Ri by the reflection coefficient (15).
前記マイクロ波信号に対する前記反射用構造体の前記第1の反射係数が、前記マイクロ波信号に対する前記液体表面の反射係数より小さい請求項1に記載された底部反射器。Wherein said first reflection coefficient of said reflecting structure for microwave signals, bottom reflectors described in I請 Motomeko 1 smaller than the reflection coefficient of the liquid surface with respect to the microwave signal. 前記マイクロ波信号に対する前記反射用構造体の前記第2の反射係数が、前記マイクロ波信号に対する前記液体表面の反射係数とほぼ同じ大きさである、又はわずかに大きい請求項1又は請求項2に記載された底部反射器。  The second reflection coefficient of the reflecting structure with respect to the microwave signal is substantially the same as or slightly larger than the reflection coefficient of the liquid surface with respect to the microwave signal. The bottom reflector described. 前記液体が、1.6〜3の範囲の誘電率を有する請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された底部反射器。  4. A bottom reflector as claimed in any one of claims 1 to 3, wherein the liquid has a dielectric constant in the range of 1.6-3. 前記液体が、原油、液化石油ガス(LPG)、液化天然ガス(LNG)、他の炭化水素液体、及び前記マイクロ波信号に対して少なくとも部分的に透過性を有する液体を含む群の液体である請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された底部反射器。  The liquid is a group of liquids comprising crude oil, liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG), other hydrocarbon liquids, and liquids that are at least partially permeable to the microwave signal. 5. A bottom reflector as claimed in any one of claims 1 to 4. 前記マイクロ波信号が、特定の偏波状態を有し、前記特定の偏波状態にある前記マイクロ波信号に対して前記第1及び第2の反射係数が与えられる請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された底部反射器。  The microwave signal has a specific polarization state, and the first and second reflection coefficients are given to the microwave signal in the specific polarization state. A bottom reflector as described in any one of the above. 前記マイクロ波信号が、特定の周波数範囲にある請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載された底部反射器。  The bottom reflector according to any one of claims 1 to 6, wherein the microwave signal is in a specific frequency range. 前記第1の反射係数が0.2より小い請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された底部反射器。Bottom reflector according to any one of claims 1 wherein the first reflection coefficient have smaller than 0.2 to claim 5. 前記第1の反射係数が0.1より小さい請求項8に記載された底部反射器。9. A bottom reflector as claimed in claim 8, wherein the first reflection coefficient is less than 0.1. 前記第1の反射係数が0.05より小さい請求項9に記載された底部反射器。10. A bottom reflector as claimed in claim 9, wherein the first reflection coefficient is less than 0.05. 前記第2の反射係数が0.1より大きい請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載された底部反射器。Bottom reflector according to any one of from the second reflection coefficient is 0.1 from the large hearing claims 1 to 10. 前記第2の反射係数が0.2より大きい請求項11に記載された底部反射器 12. A bottom reflector as claimed in claim 11, wherein the second reflection coefficient is greater than 0.2 . 前記第2の反射係数が、0.5より小さい請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された底部反射器。Said second reflection coefficient, the bottom reflector as claimed in any one of the small old claim 1 from 0.5 to claim 7. 前記第2の反射係数が、0.4より小さい請求項13に記載された底部反射器。The bottom reflector as recited in claim 13, wherein the second reflection coefficient is less than 0.4. 前記第2の反射係数が、0.3より小さい請求項14に記載された底部反射器。The bottom reflector as recited in claim 14, wherein the second reflection coefficient is less than 0.3. 前記液位計が、前記送信および反射されたマイクロ波信号が案内される鉛直方向の管(13)を含む請求項1から請求項15までのいずれか1項に記載された底部反射器。The liquid level meter, a bottom reflector according to any one of claims 1 to 15 including the tube of the transmitted and reflected microwave signal lead straight direction that will be guided (13). 前記底部反射器(15)が、前記鉛直方向の管(13)の下端部に載置可能である請求項16に記載された底部反射器。It said bottom reflector (15) is, before Kinamari bottom reflector of claim 16 in the lower end portion can be placed in the perpendicular direction of the tube (13). 前記マイクロ波信号が、特定の伝播モードを有し、前記特定の伝播モードの前記マイクロ波信号に対して前記第1及び第2の反射係数が与えられる請求項16又は請求項17に記載された底部反射器。18. The microwave signal according to claim 16 or 17 , wherein the microwave signal has a specific propagation mode, and the first and second reflection coefficients are given to the microwave signal of the specific propagation mode. Bottom reflector. 前記反射用構造体がカットオフ格子(23〜24;25;23、26;27;29)である請求項16から請求項18までのいずれか1項に記載された底部反射器。19. A bottom reflector as claimed in any one of claims 16 to 18, wherein the reflective structure is a cut-off grating (23-24; 25; 23, 26; 27; 29). 前記マイクロ波信号がH11モードで伝播し、前記カットオフ格子が、前記マイクロ波信号の電界と平行に配置された多数の平行な条片(23)を含む請求項19に記載された底部反射器。It said microwave signal propagates in H 11 mode, the cut-off grid, according to claim 19 wherein including a plurality of flat rows of strips arranged in the electric field and the flat row of the microwave signal (23) Bottom reflector. 前記マイクロ波信号がH01モードで伝播し、前記カットオフ格子が、前記マイクロ波信号の電界と平行に配置された多数の同心状に配置された円形の条片(25)を含む請求項19に記載された底部反射器。Said microwave signal propagates in H 01 mode, claim wherein a cut-off grid, including the microwave signal a number of concentrically arranged circular strips arranged in the electric field and flat line of (25) A bottom reflector as described in item 19 . 前記反射用構造体の下方に配置された偏向構造体(27)をさらに含む請求項1から請求項21までのいずれか1項に記載された底部反射器。The bottom reflector according to any one of claims 1 to 21 , further comprising a deflecting structure (27) disposed below the reflecting structure. 前記反射用構造体の下方に配置された吸収構造体(29)をさらに含む請求項1から請求項21までのいずれか1項に記載された底部反射器。The bottom reflector according to any one of claims 1 to 21 , further comprising an absorption structure (29) disposed below the reflecting structure. 前記反射用構造体が、共鳴構造体である請求項16から請求項18までのいずれか1項に記載された底部反射器。The reflecting structure, a bottom reflector according to any one of claims 16 to claim 18 which is a co-sounding structure. 前記共鳴構造体が、ダイポール(32,33;32,35;36;37)を含む請求項24に記載された底部反射器。25. A bottom reflector as claimed in claim 24, wherein the resonant structure comprises a dipole (32, 33; 32, 35; 36; 37). 前記共鳴構造体が、積み重ねられたダイポール(32)を含む請求項24又は請求項25に記載された底部反射器。 26. A bottom reflector as claimed in claim 24 or claim 25 , wherein the resonant structure comprises stacked dipoles (32). 前記反射用構造体が、2つの交差したダイポール(32、35)を含む請求項24から請求項26までのいずれか1項に記載された底部反射器。27. A bottom reflector as claimed in any one of claims 24 to 26 , wherein the reflective structure comprises two intersecting dipoles (32, 35). 前記マイクロ波信号がH11モードで伝播し、前記共鳴構造体が、前記鉛直方向の管(13)の中心軸に配置された単一のダイポール要素(32、35)を含む請求項24から請求項27までのいずれか1項に記載された底部反射器。Said microwave signal propagates in H 11 mode, the resonant structure, before Kinamari claim comprising a single dipole elements arranged in the central axis (32, 35) in the perpendicular direction of the tube (13) 24 bottom reflector according to any one of up to claim 27. 前記マイクロ波信号がH01モードで伝播し、前記共鳴構造体が、前記鉛直方向の管(13)内で、中心軸から離隔された周縁部に配置された複数のダイポール要素(36)を含む請求項24から請求項27までのいずれか1項に記載された底部反射器。Said microwave signal propagates in H 01 mode, the resonant structure, before Kinamari straight direction of the tube (13) in a plurality of dipole elements arranged in the periphery which is spaced from the central axis (36) 28. A bottom reflector as claimed in any one of claims 24 to 27 , comprising: 前記マイクロ波信号がH01モードで伝播し、前記共鳴構造体が、前記鉛直方向の管(13)の中心軸に一致する対称軸を有するリング(37)を含む請求項24から請求項27までのいずれか1項に記載された底部反射器。Said microwave signal propagates in H 01 mode, the resonant structure, according to claim claims 24 before containing ring (37) having an axis of symmetry coincides with the central axis of Kinamari straight direction of the pipe (13) 27. A bottom reflector as described in any one of the items up to 27 . 前記反射用構造体が誘電反射器(41、42;43、44)である請求項16から請求項18までのいずれか1項に記載された底部反射器。19. A bottom reflector as claimed in any one of claims 16 to 18, wherein the reflecting structure is a dielectric reflector (41, 42; 43, 44). 前記誘電反射器が、穴の開けられたプレート(41、42)である請求項31に記載された底部反射器。32. A bottom reflector according to claim 31 , wherein the dielectric reflector is a perforated plate (41, 42). 前記誘電反射器が、下向きの小さな誘電部材(44)を備える水平に配置されたプレート(43)を含む請求項31に記載された底部反射器。It said dielectric reflector, bottom reflector of claim 31 including the Ru with the down small dielectric member (44) Water earnestly arranged plates (43). 前記反射用構造体が偏波回転構造体(51〜52;55〜56)である請求項16から請求項18までのいずれか1項に記載された底部反射器。The bottom reflector according to any one of claims 16 to 18, wherein the reflecting structure is a polarization rotating structure (51 to 52; 55 to 56). 前記偏波回転構造体が、リッジ(52)を含むツイスト反射器構造体(51)である請求項34に記載された底部反射器。35. A bottom reflector as claimed in claim 34 , wherein the polarization rotation structure is a twist reflector structure (51) comprising a ridge (52). 前記偏波回転構造体が、反射器(55)と、複数の異なる方向を向いたダイポール(56)とを含む請求項34に記載された底部反射器。35. A bottom reflector as claimed in claim 34 , wherein the polarization rotation structure comprises a reflector (55) and a plurality of differently oriented dipoles (56). 前記反射用構造体がマイクロ波案内構造体であり、前記マイクロ波案内構造体が前記鉛直方向の管(13)内に配置され、前記マイクロ波案内構造体を介して、前記送信および反射されたマイクロ波信号が前記鉛直方向の管(13)の内部から離れるように案内される請求項16から請求項18までのいずれか1項に記載の底部反射器。The reflecting structure is a microwave guiding structure, the microwave guide structure is arranged in front Kinamari straight direction of the pipe (13), via the microwave guide structure, the transmission and reflection bottom reflector according to item 1 claim 16 to claim 18, microwave signal is guided away from the interior of the front Kinamari straight direction of the pipe (13). 前記マイクロ波案内構造体が漏斗(61)である請求項37に記載された底部反射器。38. A bottom reflector as claimed in claim 37 , wherein the microwave guiding structure is a funnel (61). 前記底部反射器は、前記マイクロ波を案内する鉛直方向の管を用いないで、前記マイクロ波信号を液面に向けて発信するために設けられている請求項1から請求項15までのいずれか1項に記載された底部反射器(15)。 The said bottom reflector is provided in order to transmit the said microwave signal toward a liquid level, without using the pipe | tube of the vertical direction which guides the said microwave, The any one of Claim 1-15 A bottom reflector (15) according to paragraph 1. 前記反射用構造体が、カットオフ格子、共鳴構造体、誘電反射器、又は、偏波回転構造体である請求項39に記載された底部反射器。The reflecting structure, the cut-off grid, co-sounding structure, a dielectric reflector, or the bottom reflector of claim 39 which is polarization rotation structure. 前記共鳴構造体が、ダイポールを含む請求項40に記載された底部反射器。41. A bottom reflector as recited in claim 40, wherein the resonant structure includes a dipole. 前記反射用構造体(72)が、前記レーダ液位計の下方で、
Figure 0004130459
の面積の少なくとも分を占める底部反射器であって、上式で、hは前記レーダ液位計から前記底部反射器までの距離であり、λは前記マイクロ波信号の波長である請求項39から請求項41までのいずれか1項に記載された底部反射器。
The reflecting structure (72) is below the radar level gauge,
Figure 0004130459
Claim A bottom reflector occupying at least a part amount of the area, the above equation, h is the distance to the bottom reflector from the radar liquid level meter, lambda is the wavelength of the microwave signal 42. A bottom reflector as claimed in any one of claims 39 to 41 .
前記底部反射器(72)の面積が、前記底部反射器の高さにおける前記マイクロ波信号の面積よりも小さく、前記液体の前記液位が前記底部反射器よりも上方にある場合に、前記底部反射器(72)を介して透過される前記マイクロ波信号の位相シフトが制御され、それにより、前記底部反射器(72)の外側で前記タンクの底部から反射された前記マイクロ波信号の部分と、前記底部反射器(72)を通過した前記タンクの底部から反射された前記マイクロ波信号の部分とが互いに打ち消しあうようになっている請求項39から請求項41までのいずれか1項に記載された底部反射器。When the area of the bottom reflector (72) is smaller than the area of the microwave signal at the height of the bottom reflector and the liquid level of the liquid is above the bottom reflector, The phase shift of the microwave signal transmitted through the reflector (72) is controlled so that the portion of the microwave signal reflected from the bottom of the tank outside the bottom reflector (72) and 42. The part of any one of claims 39 to 41 , wherein the microwave signal portions reflected from the bottom of the tank that have passed through the bottom reflector (72) cancel each other. Bottom reflector. 前記底部反射器が、前記タンクの底部に近接して載置可能である請求項1から請求項42までのいずれか1項に記載された底部反射器。43. The bottom reflector according to any one of claims 1 to 42 , wherein the bottom reflector can be placed close to the bottom of the tank. 請求項1から請求項44までのいずれか1項に記載された底部反射器(15)を含む、レーダ液位計(11)システム。A radar level gauge (11) system comprising a bottom reflector (15) according to any one of claims 1 to 44 .
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10344259A1 (en) * 2003-09-23 2005-05-12 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Arrangement for level measurement in a tank equipped with a sighting tube
NO323548B1 (en) * 2005-10-28 2007-06-11 Kongsberg Maritime As Niva Templates
DE102008027969B4 (en) * 2008-06-12 2017-11-02 Hella Kgaa Hueck & Co. Device for detecting a level with a damping cup
NO331262B1 (en) * 2010-04-12 2011-11-14 Kongsberg Maritime As Method and apparatus for measuring the density of a liquid
US8350752B2 (en) 2010-07-09 2013-01-08 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system with bottom reflector and bottom reflector
EP2796902B1 (en) * 2013-04-23 2017-06-14 Spinner GmbH Millimeter Wave Scanning Imaging System
WO2014205582A1 (en) * 2013-06-28 2014-12-31 Sensors & Software Inc. System and method for measurement of material property using variable reflector
CN103398756A (en) * 2013-08-13 2013-11-20 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 Real-time online detecting device of liquid level of storage tank in emulsion explosive production
JP5932746B2 (en) * 2013-09-25 2016-06-08 ムサシノ機器株式会社 Media boundary position measurement system
US9506796B2 (en) * 2014-10-10 2016-11-29 Rosemount Tank Radar Ab FMCW based guided wave radar level gauge
US10234321B2 (en) * 2016-07-07 2019-03-19 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system with single propagation mode feed-through
JP6822388B2 (en) * 2017-12-12 2021-01-27 日本製鉄株式会社 Level measuring device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1477470A (en) * 1965-12-15 1967-04-21 Commissariat Energie Atomique Ultrasonic device for measuring the position of the level of a liquid
US4805453A (en) * 1982-10-14 1989-02-21 Gilbarco, Inc. Tank sonic gauging system and methods
US4847623A (en) * 1986-02-19 1989-07-11 Idea, Inc. Radar tank gauge
DE19723978C2 (en) * 1997-06-06 1999-03-25 Endress Hauser Gmbh Co Method for measuring the level of a product in a container according to the radar principle
SE513461C2 (en) * 1999-10-21 2000-09-18 Saab Marine Electronics Device for level measurement in tanks

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