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KR101680162B1 - 충진레벨 결정 시스템 및 방법 - Google Patents

충진레벨 결정 시스템 및 방법 Download PDF

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KR101680162B1
KR101680162B1 KR1020117009385A KR20117009385A KR101680162B1 KR 101680162 B1 KR101680162 B1 KR 101680162B1 KR 1020117009385 A KR1020117009385 A KR 1020117009385A KR 20117009385 A KR20117009385 A KR 20117009385A KR 101680162 B1 KR101680162 B1 KR 101680162B1
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올로프 에드바르드손
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로즈마운트 탱크 레이더 에이비
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Abstract

컨테이너(5)내 제품(6)의 표면레벨(7)을 측정하기 위해 마이크로파를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템(1)은 컨테이너(5)내에 포함된 상기 제품(6)으로 뻗어 있도록 배열된 도파관(3)을 구비하고, 복수의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j)이 도파관(3)을 따라 기지의 위치에 배열되어 있고 트랜시버(10)를 향해 송신된 전자기신호의 일부를 반사하도록 구성되어 있다. 바람직하기로, 각각의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j)은 표면레벨(7)이 기준 임피던스 트랜지션 위에 있을 때 전자기신호에 대한 제 1 반사계수와 표면레벨(7)이 기준 반사체 아래에 있을 때 전자기신호에 대한 제 2 반사계수를 가지며, 제 1 반사계수는 제 2 반사계수와는 다르다. 이 설계에 따라, 고정확도의 충진레벨측정이 달성될 수 있다.

Description

충진레벨 결정 시스템 및 방법{System and Method for Filling Level Determination}
본 발명은 컨테이너 내에 포함된 제품의 충진레벨을 결정하기 위해 구보타입(Goubau-type)의 싱글라인과 같은 도파관을 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템에 관한 것이다.
레이더 레벨 게이지(RLG) 시스템은 탱크와 같은 컨테이너 내에 포함된 제품의 충진레벨을 결정하기 위해 폭넓게 사용되고 있다. 레이더 레벨 게이지는 일반적으로 전자기신호가 컨테이너내 제품을 향해 발사되는 비접촉 측정에 의해 또는 전자기신호가 프로브와 같은 도파관으로서 작용하는 프로브에 의해 제품을 향해 가이드되어 들어가는 종종 유도파 레이더(GWR)라고 하는 접촉 측정에 의해 수행된다. 프로브는 일반적으로 컨테이너의 상단에서 바닥을 향해 수직으로 뻗어 있도록 배열되 있다. 프로브는 또한 브리들(bridle)이라고 하는 측정관에 배열되어 있으며, 상기 브리들은 컨테이너의 외벽에 연결되어 있고 컨테이너 내부와 유체 접촉되어 있다.
송신된 전자기신호는 제품의 표면에 반사되고, 반사된 신호는 레이더 레벨 게이지 시스템에 포함된 수신기 또는 송신기에 의해 수신된다. 송신 및 반사된 신호를 바탕으로, 제품의 표면까지 거리가 결정될 수 있다.
보다 구체적으로, 제품의 표면까지 거리는 일반적으로 컨테이너내 대기와 컨테이너 내에 포함된 제품 간의 인터페이스에서 전자기신호의 송신과 반사의 수신 간의 시간을 기초로 결정된다. 실제 제품의 충진레벨을 결정하기 위해, 기준 위치로부터 표면까지의 거리는 상술한 시간(소위 비행시간)과 전자기신호의 전파속도를 기초로 결정된다.
오늘날 시장에서 대부분의 레이더 레벨 게이지 시스템은 제품의 표면에서 펄스의 전송과 및 펄스 반사의 수신 간에 시간 차를 기초로 컨테이너내 포함된 제품의 표면까지의 거리를 결정하는 소위 펄스 레이더 레벨 게이지 시스템이거나, 송신된 주파수변조 신호와 표면에서 상기 신호의 반사 간에 위상차를 기초로 표면까지의 거리를 결정하는 시스템이다. 위상차 타입의 시스템은 일반적으로 FMCW(주파수 변조 연속파)타입이라 한다.
여하튼, 전파된 전자기신호는 일반적으로 대기와 표면 간의 인터페이스에 의해 야기된 임피던스 트랜지션에서 반사될 뿐만 아니라 상기 신호가 마주치는 다수의 다른 임피던스 트랜지션에서도 반사된다. 이런 임피던스 트랜지션은 예컨대 컨테이너내 고정 구조물로 인해 또는 GWR 시스템의 경우 컨테이너내 제품의 충진레벨이 변함에 따라 프로브에 달라붙을 수 있는 제품 잔여물로 인해 발생할 수 있다.
따라서, 시스템은 잘못 반사된 신호를 기초로 충진레벨을 결정하도록 시도하는 어떤 위험이 있다. 이는 특히 컨테이너내 제품이 컨테이너내 대기와 비슷한 신호전파특징을 갖는 경우이다. 이로써 임피던스 트랜지션이 작아지고, 따라서, 상대적으로 에코신호가 약해진다. 상대적으로 약한 에코신호를 생성하는 제품의 예로는 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG), 석유계 제품, 플라스틱 펠렛 또는 곡식 등과 같은 고체물이다. 반사가 낮은 것 외에도, 이들 액체는 레이더파에 투명해 표면 아래의 에코가 표면을 통해 또한 보일 수 있고 표면 에코와 간섭될 수 있다. 일반적으로 레이더 레벨 게이지 시스템은 최소 몇 dm에서 50cm로 떨어져 있는 에코들을 식별할 수 있고, 가까인 거리에 대해 감쇠가 작은(몇 dB) 액체들에 대해서 에코들이 혼합될 수 있어 표면이 움직이는 동안 측정된 거리에 있어 오차가 커지게 된다.
이런 충진레벨의 오차를 결정하는데 있어 위험을 줄이는 한가지 방식은 컨테이너가 비어있을 때 기준 충진레벨을 측정하는 것이다. 이런 기준충진레벨 측정으로 인한 대표적인 결과는 교란 에코 프로파일(disturbance echo profile)로서, 컨테이너내 있을 수 있는 교란을 나타내는 에코들이 보일 수 있다. 이 교란 에코 프로파일은 정상측정상태 동안 얻은 에코 프로파일을 변경하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 펄스 RLG 시스템에 대해, 교란 에코 프로파일의 적어도 일부가 정상측정상태 동안 얻은 에코 프로파일로부터 빼질 수 있다.
그러나, 컨테이너내 상황은 일반적으로 기존의 교란이 이동하는 식으로 및/또는 예컨대 GWR 측정의 경우 오일과 같은 대량의 재료가 프로브에 달라붙는 것처럼 새로운 교란 에코 소스가 추가되는 식으로 시간에 걸쳐 변한다.
이런 변화상태는 컨테이너가 비어있지 않을 때 정상측정상태 동안 교란 에코 프로파일을 결정함으로써 고려될 수 있다. 그러나, 이런 교란 에코 프로파일은 제품 표면 위의 대기에서 상대적으로 안정적인 전파특징으로 인해 컨테이너내 포함된 제품의 표면 위에 신뢰할 수 있게 결정될 수 있다.
US 6 078 280는 이전에 저장된 교란 에코 프로파일을 업데이트하기 위한 사용하기 위해 새롭게 획득한 에코 프로파일의 어떤 부분을 정의하는 전환점을 자동으로 결정하는 것을 포함하는 컨테이너내에 포함된 제품의 표면 위에 교란 에코 프로파일을 결정하는 방법을 개시하고 있다. US 6 078 280에 따르면, 이 전환점은 표면 에코신호를 기초로 결정된다.
그러나, 에코들이 가깝고 강할 경우에서 처럼 소정의 상황하에서는, 표면 에코신호를 결정하기가 어렵고, US 6 078 280에 개시된 방법 사용시 상기 표면 에코신호가 교란 에코 프로파일에 포함될 수 있어, 충진레벨을 부정확하게 결정할 수 있다.
상기 및 종래 기술의 다른 결함들을 고려해, 본 발명의 일반적인 목적은 향상된 레이더 레벨 게이지 시스템 및 방법을 제공하는 것으로, 특히, 충진레벨 결정을 더 정확히 할 수 있는 레이더 레벨 게이지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 이들 및 다른 목적들은 컨터이너내 제품의 표면레벨을 측정하기 위해 마이크로파를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템으로서, 주파수 범위내 전자기신호를 발생, 송신 및 수신하는 트랜시버와; 컨테이너내에 포함된 상기 제품으로 뻗어 있고 상기 제품의 표면을 향해 상기 트랜시버로부터 송신된 신호를 가이드하며 상기 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 포함한 송신된 전자기신호가 마주친 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 상기 트랜시버로 다시 가이드하도록 배열된 도파관과; 트랜시버에 연결되고 송수신된 전자기신호들 간에 관계를 기초로 표면 레벨을 결정하도록 배열된 처리회로와; 상기 시스템의 통신을 외부로 제공하고 레이더 레벨 게이지 시스템으로 전력을 받기 위한 인터페이스와; 도파관을 따라 기지의 위치에 배열되고 상기 송신된 전자기신호의 일부를 다시 상기 트랜시버로 반사시키도록 구성된 복수의 기준 임피던스 트랜지션을 구비하고, 상기 기준 임피던스 트랜지션 각각은 표면레벨이 기준 임피던스 트랜지션 위에 있을 때 상기 전자기신호에 대한 제 1 반사계수와 표면레벨이 기준 임피던스 트랜지션 아래에 있을 때 상기 전자기신호에 대한 제 2 반사계수를 가지며, 상기 제 1 반사계수는 상기 제 2 반사계수보다 실질적으로 더 낮은 레이더 레벨 게이지 시스템을 통해 달성된다.
본 출원과 관련하여, 도파관은 전자기신호를 가이드하도록 설계된 "프로브"이다. 여러 가지 타입의 프로브들, 가령, 싱글-라인(구보타입) 및 트윈-라인 프로브가 사용될 수 있다. 프로브는 기본적으로 강체 또는 가요성일 수 있고 스테인레스 강과 같은 금속, PTFE와 같은 플라스틱 또는 그 조합으로 제조될 수 있다.
구보타입의 싱글-라인은 (스테인레스 강과 같이) 제한된 전도도를 갖는 재료의 라인 또는 와이어이거나 (PTFE 등) 유전층에 의해 덮여진 (구리-클래드 스테인레스 강) 양호한 전도도를 갖는 라인으로 정의될 수 있다. 완벽한 전도도를 갖는 라인과는 대조적으로, 구보라인은 라인내 길이방향 전류에 의해 전파신호를 지지할 수 있다. 전자기장은 직경이 수 dm이며, 반경방향으로 지수함수적으로 감쇠된다.
"트랜시버"는 전자기신호를 송수신할 수 있는 하나의 기능유닛이거나, 별개의 송신기 및 수신기를 포함한 시스템일 수 있다.
컨테이너는 제품을 포함할 수 있는 임의의 탱크 또는 용기일 수 있고 금속이거나 부분적으로 또는 전체적으로 비금속일 수 있으며, 개방형, 반개방형 또는 폐쇄형일 수 있다.
각각의 기준 임피던스 트랜지션의 위치는 (제조동안 직공 등이) 임의의 적절한 측정기술에 의해 상기 위치가 앞서 결정된 "기지(旣知)"의 수단이다. 예컨대, 위치는 레이더 레벨 게이지 시스템의 생산 동안 또는 시스템이 설치되지만 프로브가 세척되고 컨테이너가 비워질 때와 같이 통제환경 하에서 각각의 기준 임피던스 트랜지션에 의해 반사된 수신 전자기신호를 기초로 결정될 수 있다.
더욱이, 기준 임피던스 트랜지션은 일반적으로 약 1-6m일 수 있는 간격으로 규칙적 또는 불규칙적으로 이격될 수 있다. 특히, 15-20m 보다 더 긴 프로브와 같이 각각의 긴 프로브의 경우, 다수의 산란에 의한 간섭영향을 방지하기 위해 프로브를 따라 불규칙하게 이격된 기준 반사체를 배열하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명은 프로브를 따라 각각의 기지의 위치에 배열된 복수의 기준 임피던스 트랜지션을 이용해 충진레벨측정의 정확도가 향상될 수 있다는 구현에 기초로 한다. 전체 사시도로부터, 기준 임피던스 트랜지션은 "와이어 기반의" 레이더 레벨 게이지 시스템 사용시 충진레벨측정의 정확도를 향상하기 위한 기준으로 사용된다. 그러나, 표면 아래의 기준 임피던스 트랜지션으로부터의 에코는 일반적으로 충진레벨측정 정확도를 악화시킨다.
그러나, 본 발명에 따르면, 복수의 기준 임피던스 트랜지션 각각은 충진레벨이 기준 임피던스 트랜지션 위에 있을 때 제 1 반사계수와 충진레벨이 기준 임피던스 트랜지션 아래에 있을 때 제 2 반사계수를 가지며, 상기 제 1 반사계수는 상기 제 2 반사계수보다 실질적으로 더 낮고, 이들의 에코가 설계에 의해 기본적으로 필터될 수 있다. 즉, 시간상 한 지점에서 표면 아래에 배열된 본 발명의 기준 임피던스 트랜지션은 "사라진다". 따라서, 기본적으로 표면 아래에는 기준 임피던스 트랜지션에 의해 전혀 에코가 제공되지 않고, 그 결과, 충진레벨측정의 정확도가 향상된다. 즉, 에코 신호에 기본적으로 영향을 끼치지 않는다.
비교로, 침수되고 전자기신호에 "눈에 띄지 않는게" 아닌 종래기술의 기준 임피던스 트랜지션은 예컨대 기준 임피던스 트랜지션이 표면반사를 "새도우(shadow)"할 수 있는 큰 반사를 제공할 때 기준 임피던스 트랜지션 위에서 표면레벨이 가까이 위치해 있을 때 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 침수된 "눈에 띄는" 기준 임피던스 트랜지션은 표면이 요동할 때 제품의 표면과 함께 비례해서 움직인다.
이점적으로, 전자기시호를 발생하고 전송하는 것은 전자기신호의 주파수변조를 포함할 수 있다. 이는, 예컨대, MCW 시스템과 같은 소위 주파수변조 레이더 레벨 게이지(RLG) 시스템과 펄스가 반송파상에서 변조되는 소위 펄스 레이더 레벨 게이지 시스템의 경우이다.
바람직한 실시에에서, 처리회로는 적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션에서 송신된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 에코신호를 이용해 표면레벨 위에 있는 적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션의 일부분을 결정하고, 표면레벨 위에 적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션의 결정된 위치와 표면레벨 위에 있는 적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션의 기지의 위치를 기초로 전파속도 보상요인을 결정하며, 제 1 표면레벨에서 송신된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 제 1 에코신호를 수신하고, 제 1 표면레벨과는 다른 제 2 표면레벨에서 송신된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 제 2 에코신호를 수신하며, 제 1 및 제 2 에코신호 간의 차를 결정하고, 상기 차와 전파속도 보상요인을 기초로 상기 충진레벨을 결정하도록 형성될 수 있다.
차(差)를 발생하기 위해, 표면레벨은 2개의 에코신호를 각각 수신할 때 지점 간에 약간 요동해야 한다. 이런 요동은 컨테이너가 해양환경에(예컨대, 선박상에서) 있을 때 또는 컨테이너 안밖으로 제품을 펌핑할 때 이루어질 수 있다.
따라서, 기설정된 전파속도 보상요인과 2개(예컨대, 연속한) 에코신호들 간에 차 모두를 조합함으로써 충진레벨측정의 정확도를 더 향상시킬 수 있다. 즉, 전파속도 보상요인은 전자기신호가 공기, 가스 또는 컨테이너내 포함된 제품과 같은 매질 주위로 도파관을 지나는 속도를 보상하는데 사용되며, 매질은 전자기신호의 속도에도 또한 영향을 준다.
그러나, 본 발명은 더욱이 기준 임피던스 트랜지션으로 인해 발생한 에코가 필터되면, 예컨대, 컨테이너내 포함된 제품의 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 빼면 향상된 보상이 이루어질 수 있음을 알았다. 필터링은 2개 다른 (예컨대, 아마도 연속한) 에코신호들을 비교하고 신호 차(差)가 되는 이들 에코신호들 간에 차를 결정함으로써 수행된다. 신호 차는 상술한 바와 같이 전파속도 보상요인을 이용해 보상될 수 있고 그런 후 컨테이너내 포함된 제품의 충진레벨을 결정하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 표면 위의 가장 낮은 기준 에코는 기지(旣知)의 거리를 제공한다. 이 에코는 표면 위에서 멀리 있는 하나 또는 복수의 기준 에코들과 함께 전파속도 보상요인을 결정하게 하고, 표면 위의 기준 에코들의 제거 및 눈에 띄지 않는 침수된 반사체의 기능을 고려한 표면측정이 잇따른다.
일실시예에서, 본 발명의 GWR 타입의 레이더 레벨 게이지 시스템은 약 0.1-1 GHz의 전송 주파수 범위를 가질 수 있다. 그러나, 주파수 범위는 또한 약 0.5-1.5 GHz일 수 있다. 0.1-1 GHz 주파수 범위는 일반적으로 1ns 길이의 반파 펄스를 이용한 종래 TDR 시스템과 대략 일치한다. 또한 하나 이상의 완전한 주기의 파속을 이용할 수 있고, 그런 후 상대 대역폭은 펄스 길이를 이용해 1:2 또는 1:3으로 줄어든다.
각 기준 임피던스 트랜지션은 예컨대 기준 반사체 형태로 프로브를 따라 이동하는 전자기신호를 반사할 수 있는 구조물로서 구현될 수 있고 프로브 밖의 구조물, 프로브내 구조물, 또는 그 조합에 의해 달성될 수 있다. 더욱이, 다른 기준 임피던스 트랜지션은 동일하거나 다른 반사 구조물로서 제공될 수 있다.
따라서, 일실시예에서, 복수의 기준 임피던스 트랜지션 중 적어도 하나는 기본적으로 도파관의 일부를 둘러싸도록 배열된 금속 또는 유전체 재료의 실린더를 구비할 수 있다. 그러나, 도파관에 부착된 다시 금속 또는 유전체 재료의 플레이트를 구비한 적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션을 이용할 수 있다.
본 출원에 대하여, 기준 임피던스 트랜지션은 인접한 기준 임피던스 트랜지션들 간의 거리의 표준편차가 레이더 레벨 게이지 시스템의 달성가능한 거리 해상도의 1/4 보다 더 클 경우 불규칙하게 떨어져 있음을 알아야 한다.
1ns의 펄스 길이를 갖는 펄스 GWR 타입의 예시적인 레이더 레벨 게이지 시스템에 대해, 거리의 해상도는, 즉, 2개의 인접한 에코신호들의 식별을 위해 약 150㎜이고, 이들 에코신호는 적어도 150㎜ 떨어진 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생되어야 한다. 이런 시스템에 대해, 상술한 표준편차는 따라서 최소 150/4=37.5㎜이어야 한다. 실제로, 표준편차는 특히 기준 반사체들이 많은 (약 20m 보다 긴) 긴 프로브에 대해 바람직하게는 가령 50㎜ 이상 약간 커야 한다.
이는 다른 기준 임피던스 트랜지션으로부터의 반사와 다수의 반사들 간에 협동효과를 효과적으로 줄이고 더 작은 간격 및/또는 많은 기준 임피던스 트랜지션을 가능하게 한다.
따라서, 복수의 기준 임피던스 트랜지션들 중 적어도 하나는 도파관에 부착된 2개의 금속피스 또는 이에 따른 형성된 하나를 구비할 수 있고, 2개의 피스는 송수신 전자기신호의 주파수 범위에 대해 λ/4 거리 만큼 떨어져 있다. 추가로 또는 대안으로, 복수의 기준 임피던스 트랜지션들 중 적어도 하나는 도파관에 수평으로 부착되고 표면 위의 하나의 공명 주파수와 컨테이너내 제품의 표면 아래에 있는 낮은 공명 주파수를 제공하도록 형성된 스템프 플레이트를 구비할 수 있다. 이런 경우, 공명 주파수는 기준 임피던스가 표면 아래에 있을 때 사용된 주파수 대역 밖으로 나가도록 설계될 수 있다.
인터페이스는 일반적으로 전기 장벽에 의해 본질적으로 안전하게 전원을 수용하도록 형성될 수 있다. 인터페이스는 측정 데이터를 원격 윈치로 전송하고 시스템의 동작을 위해 전원을 받도록 배열된 투-와이어(two-wie) 인터페이스일 수 있다. 예컨대, 인터페이스는 중첩된 디지털 통신(HART)을 갖는 4-20mA 산업용 루프, 필드버스 파운데이션 버스(Fieldbus Foundation bus) 또는 프로피버스(Profibus)일 수 있다. 이런 루프는 레이더 레벨 게이지에 전력을 공급하는데 널리 사용된다. 대안으로, 인터페이스는 포-와이어(four-wire) 인터페이스일 수 있다. 레이더 레벨 게이지 시스템의 투-와이어 인터페이스는 측정 데이터를 원격 윈치로 전송하고 레이더 레벨 게이지 시스템의 동작을 위해 전원을 받도록 배열될 수 있음에 또한 유의해야 한다. 추가로, 레이더 레벨 게이지 시스템은 측정레벨에 따라 투-와이어 인터페이스에서 전류를 조정하도록 형성된 전류 제어유닛을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면, 상술한 목적과 다른 목적들은 주파수 범위내 전자기신호를 발생, 송신 및 수신하는 트랜시버와, 컨테이너내에 포함된 제품으로 뻗어 있고 상기 제품의 표면을 향해 상기 트랜시버로부터 송신된 신호를 가이드하며 상기 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 포함한 송신된 전자기신호가 마주친 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 상기 트랜시버로 다시 가이드하도록 배열된 도파관과, 트랜시버에 연결되고 송수신된 전자기신호들 간에 관계를 기초로 표면 레벨을 결정하도록 배열된 처리회로와, 레이더 레벨 게이지 시스템의 통신을 외부로 제공하고 레이더 레벨 게이지 시스템으로 전력을 받기 위한 인터페이스와, 도파관을 따라 기지의 위치에 배열되고 상기 송신된 전자기신호의 일부를 다시 상기 트랜시버로 반사시키도록 구성된 복수의 기준 임피던스 트랜지션을 구비하고, 상기 기준 임피던스 트랜지션 각각은 표면레벨이 기준 임피던스 트랜지션 위에 있을 때 상기 전자기신호에 대한 제 1 반사계수와 표면레벨이 기준 임피던스 트랜지션 아래에 있을 때 상기 전자기신호에 대한 제 2 반사계수를 가지며, 상기 제 1 반사계수는 상기 제 2 반사계수보다 실질적으로 더 낮은 레이더 레벨 게이지 시스템에 의한 컨터이너내 제품의 충진레벨 결정 방법에 의해 달성된다.
바람직하기로, 상기 방법은 상기 기준 임피던스 트랜지션에 의해 반사된 수신 전자기신호를 기초로 표면레벨 위에 있는 한 세트의 기준 임피던스 트랜지션을 식별하는 단계와, 상기 기준 임피던스 트랜지션 세트에 포함된 제 1 및 제 2 기준 임피던스 트랜지션을 설정하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 기준 임피던스 트랜지션 간의 기지의 거리와 상기 제 1 및 제 2 기준 임피던스 트랜지션에 의해 반사된 수신 전자기신호를 이용해 결정된 그 사이의 거리를 각각 기초로 하여 전파속도 보상요인을 결정하는 단계와, 제품의 표면에 의해 반사된 수신 전자기신호와 상기 전파속도 보상요인을 기초로 표면레벨을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법은 임의의 특별한 순서로 단계들을 수행하도록 결코 국한되지 않는 것에 유의해야 한다.
본 발명의 제 1 태양과 연계해 상술한 바와 같이, 본원의 기준 임피던스 트랜지션와 본원 단계들은 충진레벨의 측정 정확도를 함께 또는 별개로 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 태양을 통해 얻은 효과 및 다른 실시예들은 본 발명의 제 1 태양에 대해 상술한 효과 및 실시예들과 대부분 유사하다.
본 발명의 제 3 태양을 통해 얻은 효과 및 다양한 실시예들은 본 발명의 제 1 및 제 2 태양에 대해 상술한 효과 및 실시예들과 대부분 유사하다.
본 발명의 이들 및 다른 태양들은 본 발명의 현재 바람직한 실시예들을 나타낸 첨부도면을 참조로 보다 상세히 설명된다:
도 1a는 예시적인 탱크에 설치된 본 발명의 실시예에 따른 레이더 레벨 게이지 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1b는 도 1a에서 레이더 레벨 게이지 시스템에 포함된 측정 전자유닛의 개략도이다.
도 1c는 도 1a에서 레이더 레벨 게이지 시스템에 포함된 프로브의 일부분의 개략 횡단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 6개의 다른 기준 반사체(ISRs)의 실시예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 충진레벨과 해당 표면 및 기준 반사체 에코들을 도시한 것이다.
본원의 상세한 설명에서, 본 발명에 따른 레이더 레벨 게이지 시스템의 다양한 실시예들은 주로 강체 단선(또는 구보) 프로브를 이용한 펄스 유도파 레이더(GWR) 레벨 게이지 시스템을 참조로 주로 논의된다. 이는 본 발명의 범위를 결코 국한하지 않으며, 2개의 리드 프로브, 가요성 프로브 등과 같은 다양한 다른 종류의 프로브들에도 동등하게 적용될 수 있음에 유의해야 한다.
더욱이, 투과 및 반사 펄스 간의 시간을 측정함으로써 충진레벨 결정에 대한 참조가 주로 이루어진다. 그러나, 당업자에 명백한 바와 같이, 본 발명의 교시는 예컨대, 주파수 변조 연속파(FMCW) 측정을 통해 충진레벨을 결정하기 위한 위상 정보를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 반송파에 대한 펄스변조가 사용될 경우, 위상정보도 또한 이용될 수 있다.
도 1a는 측정전자유닛(2)과 같은 처리회로, 기준 반사체(4a-j)처럼 복수의 기준 임피던스 트랜지션을 갖는 프로브(3)와 같은 도파관을 구비하는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 레벨 게이지 시스템(1)을 개략적으로 도시한 것이다. 레이더 레벨 게이지 시스템(1)은 게이지될 제품(6)으로 부분적으로 채워지는 탱크(5)와 같은 컨테이너에 제공된다. 제품(6)의 표면(7)을 향해 프로브(3)에 의해 가이드되는 송신된 신호(ST)와, 표면(7)으로부터 다시 이동하는 반사된 신호(SR)를 분석함으로써, 측정회로유닛(2)이 (탱크 천장과 같은) 기준위치와 제품(6)의 표면(7) 간의 거리를 측정할 수 있고, 이로써 충진레벨이 추정될 수 있다. 단일제품(6)을 포함한 탱크(5)가 본 명세서에 개시되어 있으나, 프로브를 따른 재료 인터페이스까지의 거리도 유사하게 측정될 수 있음에 유의해야 한다.
도 1b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전자유닛(2)은 전자기신호를 전송하는 트랜시버(10)와, 상기 트랜시버의 제어 및 탱크(5)내 제품(6)의 충진레벨을 결정하기 위해 트랜시버에 의해 수신된 신호의 처리를 위해 트랜시버에 연결된 처리유닛(11)를 구비한다. 더욱이, 처리유닛(11)은 인터페이스(12)를 통해 아날로그 및/또는 디지털 통신을 위해 외부 통신라인(13)에 연결될 수 있다. 게다가, 도 1b에 미도시되었으나, 레이더 레벨 게이지 시스템(1)은 일반적으로 외부 전원에 연결될 수 있거나, 외부 통신라인(13)을 통해 또는 내부 배터리, 태양전지 등에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 대안으로, 레이더 레벨 게이지 시스템(1)은 무선으로 통신하도록 구성될 수 있다. 또한, 몇몇 경우, 로컬 리드아웃이 사용될 수 있다.
도 1c에서, 침수부(20)와 비침수부(21))를 포함하는 프로브(3)의 세그먼트가 도시되어 있다. 도 1c에서 알 수 있는 바와 같이, 프로브(3)의 침수부(20)에는 침수된 기준 반사체(4f 내지 4j)가 제공되며, 프로브(3)의 비침수부(21)에는 한 세트의 비침수 기준 반사체(4a 내지 4i)가 제공된다. 탱크(5)내 제품(6)의 충진레벨에서 변화로 인해, 제품(6)의 층(22)이 프로브(3)에 부착될 수 있다. 명백히, 제품(6)속에 결코 침수되지 않은 프로브(3)의 일부는 전혀 그러한 층이나 적어도 단지 얇은 층만 갖는 반면에, 제품(6)속에 침수와 비침수를 번갈아 한 부분들은 그러한 층(22)이 형성될 수 있다. 이 상황이 도 1c에 개략적으로 도시되어 있고, 제품(6)의 점차적으로 얇아진 접착층(22)이 표시된 레벨(L0)까지 있는 것이 나타나 있다.
이런 비균일 오염층(22)으로 인해, 프로브를 따라 이동하는 전자기신호는 프로브(3)를 따라 위치에 의존하는 전파속도(vp(z))를 갖는다. 보상이 없다면, 이 위치의존적 전파속도(vp(z))로 인해 측정오차가 상당할 수 있다. 그러나, 본 발명을 통해, 프로브(3)의 비침수부(21)에 제공된 기준 반사체의 공지된 위치들 간의 관계는 프로브(3)상에 층(22)을 보상하는데 사용된다.
즉, 도 1c에 나타낸 바와 같이 복수의 기준 반사체(4a-j)를 배열함으로써, 그리고 인접한 반사구조물들 간에 적저한 거리에 따라, 주어진 주파수에 대한 각 기준 반사체에 의해 반사된 에코신호(SR)는 인접한 기준 반사체들 간의 전기적 거리에 따른다. 주파수 또는 시간 지연을 결정함으로써, 인접한 기준 반사체(4a-j)들 간의 전기적 거리가 추정될 수 있다. 인접한 기준 반사체(4a-j)들 간의 물리적 거리를 알면, 전파속도가 결정될 수 있다. 따라서 결정된 전파속도를 이용해, 탱크(5)내 포함된 제품(6)의 충진레벨이 고정확도로 결정될 수 있다. 더욱이, 침수된 기준 반사체(4a-j)는 기본적으로 "눈에 띄지 않기" 때문에, 본래적으로 침수된 기준 반사체(4a-j)에 의해 전혀 에코신호(SR)가 만들어지지 않고, 따라서, 레벨 측정을 교란시키지 않는다. 따라서, 본래적으로 단지 비침수 기준 반사체(4a-l)만이 에코를 발생한다.
프로브(3)를 따라 배열된 기준 반사체는 레이더 레벨 게이지 시스템(1)에 포함된 도파관의 타입에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다. 하기에서, 기준 구조물로 제공된 몇몇 예시적인 프로브들(3)이 도 2a 내지 도 2d를 참조로 설명된다. 후술된 모든 반사체들은 기본적으로 싱글 와이어 GWRs로 의도된 것임에 유의해야 한다. 그러나, 같은 원리가 또한 일반적으로 라인들 간의 지지 피스들이 사용될 수 있는 트윈 와이어에도 사용될 수 있다.
프로브(3)를 따라 위치된 기준 반사체의 개수가 하나, 둘 또는 다수일 수 있음에 유의해야 하다. 하나의 기준 반사체로는, 소정 레벨에서만 검사를 하게 할 수 있는 반면, 2개의 기준 반사체들로는 또한 척도요인(scale factor) 검사를 제공할 수 있다. 3개의 기준 반사체들로는 또한 (항상 보이는) 높은 레벨에서 체크 및/또는 로컬 캘리브레이션을 위한 함수를 갖거나, 바닥 위로 알고 있는 거리에서 캘리브레이션 값과 척도요인이 중요한 탱크(5)의 하부에 척도요인 검사를 할 수 있다. 기준 반사체의 위치지정은 탱크(5)의 사용에 따라 선택될 수 있다. 기준 반사체 자체는 특히 많은 기준 반사체들이 있을 때 오차를 도입할 수 있다(일반적인 측정은 오차 따라 각각 3개의 측정을 기초로 한다).
본 발명에 따른 기준 반사체의 가장 대표적인 특징은 기준 반사체가 표면(7) 위 또는 아래에 있을 때 기준이 다르고 이에 따라 가능하게는 눈에 띄지 않게 침수된 반사체(ISRs)로서 정의된다는 것이다. 비침수된 위치에서, 기준 반사체는 소정의 측정가능한 반사를 가지나, 침수된 위치에서 반사는 훨씬 더 작고 가능하게는 양호한 설계로 무시될 수 있다. 이 특성은 제품(6)이 레이더에 "투명한" 일종의 오일 또는 탄화수소일 경우 일반적으로 관심 있다. 이런 제품(6)의 유전상수는 낮고, 가능하게는 3 미만이며, 후술된 대부분의 설계 기능은 양호한 기능을 위해 유전상수에 대해 더 좁은 간격을 가정할 수 있다. 예시적인 실시예는 액체 메탄을 위한 탱크(5)일 수 있다. 이런 경우, 더 큰 유전상수를 갖는 액체는 일반적으로 레이더에 대해 다소 불투명하므로, 설계에 무관하게 표면 아래에 있을 때 어떤 반사체는 숨겨지게 된다. 다른 용도로 사용된 이런 반사체의 예가 본 명세서에 참조로 완전히 합체되 있는 US 6 795 015에 개시되어 있다. 그러나, US 6 795 015에서 반사체의 사용은 오로지 탱크의 바닥으로부터 반사된 마이크로파로부터 어떠한 간섭이나 탱크가 비었을 때 바닥 반사체로부터 뚜렷한 반사 없이 레벨 게이징을 수행하는 용도이다.
도 2a는 ISR, 즉, 본 발명에 따른 기준 반사체(30)의 제 1 실시예를 도시한 것이다. 기준 반사체는 더 큰 직경을 갖는 실린더 형태의 와이어를 따라 부착된 금속 피스 또는 와이어에 고정된 플레이트를 구비한다. 이 피스는 와이어의 임피던스를 낮추고 적절한 협대역 시스템을 이용해 피스의 길이(Li)를 파장 길이의 절반으로 함으로써, 침수되었을 때 매우 낮은 반사와 대기 중에 있을 때(예컨대, 비침수되었을 때) 매우 높은 반사를 가질 수 있다. 반사는 표면 에코로부터 반사보다 더 낮을 수 있다. 그 원리는 λ/2 랜덤 설계에서 공지된 "λ/2-반사체"라 한다.
도 2b에서, λ/4 떨어져 와이어에 부착된 2개 금속피스(또는 이에 따른 하나의 형태)를 구비하는 ISR(31)의 또 다른 타입이 도시되어 있으며, 이는 침수되었을 때 반사를 제거하나 비침수시 측정가능한 반사를 갖는다. 표면 아래에, 반사체는 에코가 180°이격되게 하고 따라서 서로 상쇄시킨다.
ISR(32)의 또 다른 타입, 즉, 이 실시예에서 적절히 스탬프된 플레이트가 도 2c에 도시되어 있다. 플레이트(32)는 와이어 수평으로 부착될 수 있고 표면 위에 하나의 공명 주파수와 표면 아래에 낮은 공명 주파수를 제공하도록 형성될 수 있다. 제한된 대역폭(예컨대, 대략 1 옥타브 미만)을 갖는 레이더 레벨 게이지 시스템(1)에 대해, 공명이 표면 아래에서 사용된 대역 밖으로 나가도록 하고 다소 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 또 다른 타입의 ISR(33)은 천공에 의해 야기된 동일한 평균으로 인해 침수되었을 때 액체로서 유사한 유전상수(또는 레이더에 투명한 2개의 가장 유사한 액체들 약간 위)를 갖는 한 조각의 플라스틱 재료이다. 표면 아래에서는, 유전상수에서 전혀 또는 불과 작은 단계만 액체 농도로 나타나기 때문에 자연히 눈에 띄지 않게 된다. 몇몇 형태들이 와이에 부착된 유전체 피스의 와이어를 둘러싼 실린더형으로 생각될 수 있다. 홀(34)과 같이, 천공 등의 이 유전체 피스의 형태에 의해, 재료의 유전상수는 액체의 유전상수와 일치하도록 "조절"될 수 있다. 가령 λ/2 길이 또는 λ/4 떨어져 있는 주파수 의존 크기의 피스로 제조된 반사체와는 대조로, 이 원리는 (종래 TDR 시스템에 대해 0.1-1GHz와 같이)광대역 신호가 사용될 때 또한 사용될 수 있다.
도 2e에 도시된 바와 같이 ISR-타입(35)에 대한 여전히 또 다른 원리는 구보 라인에 부착된 다소 수평이거나 트윈라인과 같이 라인의 또 다른 타입에도 적절한 형태로 부착되는 테이퍼진 플레이트이다. 플레이트는 반사체가 액체에 담그어질 때 변하는 하나 이상의 공명을 포함하도록 형성된다. 가능한 형태는 테이퍼진 "윙 형태"일 수 있고, 중심에서 외부 단부까지 전체 길이는 파장의 1/4에 해당하는 약 6-8cm이다. 그 형태에 의해, 폭넓은 주파수 대역까지 기능을 채택할 수 있는 많은 가능한 공명들이 형성될 수 있다. "윙"은 바람직하게는 금속이다.
더욱이, ISR로 사용되는 평평한 기본적인 원형 플레이트를 제공할 수 있다. 일예로 ISR(36)이 도 2f에 도시되어 있다. 플레이트는 예컨대 적절한 플라스틱 재료일 수 있고, 가능하게는 도 2d에 도시된 ISR(33)에 대해 처럼 홀들(37)로 천공될 수 있다. 도 2e 및 도 2f의 수평 플레이트는 수직 방향으로 짧게 만들어지는 것이 작은 레벨 변화들에 더 민감하다는 이점이 있다.
상술한 바와 같이, 도 2a 내지 도 2f에 도시된 반사체들이 구보 라인들에 사용될 수 있으나, 트윈 라인들과 모든 종류의 도파관들이 ISR 원리를 이용한 반사체들을 가질 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 종래 기술의 반사체가 갖는 일반적인 문제는 예컨대 반사체가 피측정 재료의 표면에 가까이 위치해 있을 경우 반사체들이 레벨 측정을 교란시킬 수 있다는 것이다. 본 발명의 ISRs, 예컨대, 기준 반사체(30,31,32,33,35)는 비침수된 부분과 비교해 침수되었을 때 반사계수가 상당히 낮도록 배열될 수 있기 때문에 적어도 부분적으로 이 문제를 해소한다. 따라서, 침수된 반사체는 기본적으로 눈에 띄지 않고(예컨대, 기본적으로 전혀 에코를 발생하지 않고) 따라서 침수된 표면 부근에 있을 때 문제가 되지 않는다.
그러나, 비침수된 반사체로부터 에코가 여전히 있을 수 있고(전파속도 보상요인을 결정하는데 사용된 상술한 바와 같이), 표면에 가까이 위치해 있을 때 문제를 일으킬 수 있다. 이는 본 발명의 방법에 의해 해결될 수 있고, 또한 비침수된 반사체로부터 에코가 "제거"될 수 있다. 비침수 반사체로부터 에코의 제거는 ISRs가 사용될 경우와는 별개로 행해질 수 있다는 것에 유의해야 한다.
가능하지만 비제한적인 실행에서, 충진레벨 측정의 정확도를 더 향상하기 위해 비침수 기준 반사체로부터 발생한 에코가 제거될 수 있다. 예컨대, 탱크(5)에 포함된 제품(6)의 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호로부터 뺌으로써 제거될 수 있다. 가령, 이 제거는 초기 단계에서, 예컨대, 처리 연쇄에서 초기에 이미 행해질 수 있다. 예컨대, (가능하게는 디지털이지만 바람직하게는 가능한 위상 내용이 온전한) 이전에 수신된 에코신호를 저장하기 위해 메모리가 설비된 신호 프로세서가 보상 및/또는 연이어 수신된 에코 신호의 뺄셈을 위해 사용될 수 있다. 이런 경우, 연이은 측정간에 적절한 시간 간격이 선택되고, 표면레벨이 단지 약간 변하면, 2개의 연이은 에코신호들이 비교 및/또는 빼질 수 있어, 다른 신호를 형성한다. 따라서, 비침수 반사체로부터 겹치는 에코들이 "사라질" 수 있다.
도 3의 개략적 흐름도와 도 4에 도시된 충진레벨과 해당 표면 및 기준 반사체 에코들을 참조로, 본 발명에 따른 방법의 실시예를 설명한다.
제 1 단계(301)에서, 레이더 레벨 게이지 시스템(1)의 측정 전자유닛(2)에 포함된 트랜시버(10)에 의해 전자기신호들이 발생되고 송신된다. 연이어, 단계(302)에서, 송신된 신호는 복수의 기준 반사체(4a-4j)가 제공된 도파관(3)을 이용해 탱크(5)내 포함된 제품(6)의 표면(7)을 향해 진행된다. 단계(303)에서, 기준신호와 탱크(5)내 제품(6)의 표면(7)에서 송신된 전자기신호(ST)의 반사로 인해 발생한 표면 에코신호가 트랜시버(10)에 의해 수신된다. 그런 후, 단계(304)에서, 레이더 레벨 게이지 시스템(1)에 포함된 처리회로(11)는 기준 반사체에서 송신된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 에코신호(가령, 도 4의 기준 에코 41 및 42)를 이용해 적어도 하나의 비침수 기준 반사체의 일부를 결정한다. 단계 305에서, 처리회로(11)는 비침수 기준 반사체의 결정된 위치와 기준 반사체의 기지의 위치를 기초로 전파속도 보상요인을 결정한다. 그런 후, 단계(306)에서, 처리회로(11)는 제 1 표면레벨(7)에서 투과된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 제 1 에코신호(43)를 수신하고, 이어 단계(307)에서, 처리회로는 제 2 표면(7')에서 투과된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 제 2 에코신호(44)를 수신하고, 제 2 표면레벨(7')은 제 1 표면레벨(7)과는 다르다. 그런 후, 단계(308)에서, 처리회로(11)는 각각 제 1 및 제 2 에코신호(43 및 44) 간의 에코신호 차이(45)를 결정한다. 마지막으로, 단계(309)에서, 처리회로(11)는 차이와 전파속도 보상요인을 기초로 충진레벨을 결정한다.
차(差)를 만들기 위해, 표면레벨은 2개의 에코신호(43 및 44) 각각을 수신하는 시간에서 지점 간에 약간 요동해야 한다. 이런 요동은 해양환경에서(예컨대, 선박 상에서) 위치해 있을 때 또는 컨테이너 안밖으로 제품을 펌핑할 때 이루어질 수 있다.
언급한 바와 같이, 전파속도 보상요인은 공기, 가스 또는 컨테이너에 포함된 제품과 같은 매질 주위로 전자기신호가 도파관을 지나는 속도를 보상하는데 사용될 수 있으며, 매질은 또한 전자기신호의 속도에도 영향을 줄 수 있다. 더욱이, 기준 임피던스 트랜지션은 예컨대 컨테이너내에 포함된 제품의 표면에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호로부터 뺌으로써 제거될 수 있다. 2개의 다른(및 아마도 연속의) 에코신호들을 비교하고 이들 에코신호들 간에 차를 결정함으로써 제거가 수행되어, 신호 차가 난다. 언급한 바와 같이, 전파속도 보상요인을 이용해 다른 신호가 보상될 수 있고, 그런 후, 컨테이너에 포함된 제품의 충진레벨을 결정하는데 사용될 수 있다.
요약하면, 본 발명은 그중에서도 컨테이너 내에 포함된 제품으로 뻗어 있도록 배열된 도파관을 구비한 상기 컨테이너 내에 제품의 표면레벨을 측정하기 위해 마이크로파를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템에 관한 것으로, 복수의 기준 임피던스 트랜지션들이 도파관을 따라 각각의 기지의 위치에 배열되어 있고 트랜시버를 향해 송신된 전자기신호의 일부를 다시 반사시키도록 형성되어 있다. 바람직하기로, 각각의 기준 임피던스 트랜지션들은 충진레벨이 기준 임피던스 트랜지션 위에 있을 때 전자기신호에 대한 제 1 반사계수와 충진레벨이 기준 반사체 아래에 있을 때 전자기신호에 대한 제 2 반사계수를 가지며, 제 1 반사계수는 제 2 반사계수보다 실질적으로 더 낮다. 이 설계에 따르면, 고정확도의 충진레벨측정이 달성될 수 있다.
본 발명은 특정 예시적인 실시예를 참조로 기술하였으나, 다른 많은 변경, 변형 등이 당업자에 명백할 것이다.
개시된 실시예에 대한 변형들이 도면, 명세서 및 특허청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시하는 당업자들에 이해되고 달성될 수 있다. 특허청구범위에서, "구비하는"이라는 단어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사("a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 소정 수단들이 상호 다른 종속항들에 언급된 사실은 측정된 이들의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 의미하지 않는다.

Claims (15)

  1. 컨테이너(5)내 제품(6)의 표면레벨(7)을 측정하기 위해 마이크로파를 이용한 레이더 레벨 게이지 시스템(1)으로서,
    주파수 범위내 전자기신호를 발생, 송신 및 수신하는 트랜시버(10)와,
    컨테이너(5)내에 포함된 상기 제품(6)으로 뻗어 있고 상기 제품(6)의 표면(7)을 향해 상기 트랜시버(10)로부터 송신된 신호를 가이드하며 상기 표면(7)에서 반사로 인해 발생한 표면 에코신호를 포함한 송신된 전자기신호가 마주친 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 상기 트랜시버(10)로 다시 가이드하도록 배열된 도파관(3)과,
    트랜시버(10)에 연결되고 송수신된 전자기신호들 간에 관계를 기초로 표면 레벨(7)을 결정하도록 배열된 처리회로(11)와,
    상기 시스템(1)의 통신을 외부로 제공하고 레이더 레벨 게이지 시스템(1)으로 전력을 받기 위한 인터페이스(12)와,
    도파관(3)을 따라 기지(旣知)의 위치에 배열되고 상기 송신된 전자기신호의 일부를 다시 상기 트랜시버(10)로 반사시키도록 구성된 복수의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j)을 구비하고,
    상기 기준 임피던스 트랜지션 각각(4a-4j)은 표면레벨(7)이 기준 임피던스 트랜지션 위에 있을 때 상기 전자기신호에 대한 제 1 반사계수와 표면레벨(7)이 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j) 아래에 있을 때 상기 전자기신호에 대한 제 2 반사계수를 가지며, 상기 제 1 반사계수는 상기 제 2 반사계수보다 실질적으로 더 낮은 레이더 레벨 게이지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    도파관(3)은 구보타입(Goubau-type)의 싱글 와이어 전송라인인 레이더 레벨 게이지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    처리회로(11)는
    적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션에서 상기 송신된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 에코신호를 이용해 표면레벨(7) 위에 있는 적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션의 위치를 결정하고,
    표면레벨(7) 위에 상기 적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션의 결정된 위치와 표면레벨(7) 위에 있는 적어도 하나의 기준 임피던스 트랜지션의 기지의 위치를 기초로 전파속도 보상요인을 결정하며,
    제 1 표면레벨(7)에서 상기 송신된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 제 1 에코신호를 수신하고,
    제 1 표면레벨(7)과는 다른 제 2 표면레벨(7')에서 상기 송신된 전자기신호의 반사로 인해 발생한 제 2 에코신호를 수신하며,
    상기 제 1 및 제 2 에코신호 간의 차를 결정하고,
    상기 차와 상기 전파속도 보상요인을 기초로 충진레벨을 결정하는 레이더 레벨 게이지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    주파수 범위는 0.1 내지 1 GHz인 레이더 레벨 게이지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    주파수 범위는 0.5 내지 1.5 GHz인 레이더 레벨 게이지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 복수의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j)은 기본적으로 상기 도파관(3)의 일부를 둘러싸도록 배열된 실린더(33)를 구비하는 레이더 레벨 게이지 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 복수의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j)은 상기 도파관(3)에 부착된 플레이트(30,32)를 구비하는 레이더 레벨 게이지 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j) 중 적어도 하나는 상기 도파관(3)에 부착된 2개의 금속 피스(31)를 구비하고, 상기 2개의 피스(31)는 송수신된 전자기신호의 주파수 범위에 대해 λ/4 만큼 거리가 떨어져 있는 레이더 레벨 게이지 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j) 중 적어도 하나는 상기 도파관(3)에 수평으로 부착되고 표면레벨(7) 위에 하나의 공명 주파수와 표면레벨 아래에 낮은 공명 주파수를 제공하도록 형성된 스템프 플레이트(36)를 구비하는 레이더 레벨 게이지 시스템.
  10. 주파수 범위내 전자기신호를 발생, 송신 및 수신하는 트랜시버(10)와,
    컨테이너(5)내에 포함된 제품(6)으로 뻗어 있고 상기 제품(6)의 표면(7)을 향해 상기 트랜시버(10)로부터 송신된 신호를 가이드하며 상기 표면(7)에서 반사로 인해 발생한 표면(7) 에코신호를 포함한 송신된 전자기신호가 마주친 임피던스 트랜지션에서 반사로 인해 발생한 에코신호를 상기 트랜시버(10)로 다시 가이드하도록 배열된 도파관(3)과,
    트랜시버(10)에 연결되고 송수신된 전자기신호들 간에 관계를 기초로 표면 레벨(7)을 결정하도록 배열된 처리회로(11)와,
    레이더 레벨 게이지 시스템(1)의 통신을 외부로 제공하고 레이더 레벨 게이지 시스템(1)으로 전력을 받기 위한 인터페이스(12)와,
    도파관(3)을 따라 기지의 위치에 배열되고 상기 송신된 전자기신호의 일부를 다시 상기 트랜시버(10)로 반사시키도록 구성된 복수의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j)을 구비하고,
    상기 기준 임피던스 트랜지션 각각(4a-4j)은 표면레벨(7)이 기준 임피던스 트랜지션 위에 있을 때 상기 전자기신호에 대한 제 1 반사계수와 표면레벨(7)이 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j) 아래에 있을 때 상기 전자기신호에 대한 제 2 반사계수를 가지며, 상기 제 1 반사계수는 상기 제 2 반사계수보다 실질적으로 더 낮은 레이더 레벨 게이지 시스템(1)에 의해 컨테이너(5)내 제품(6)의 충진레벨 결정 방법으로서,
    상기 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j)에 의해 반사된 수신 전자기신호를 기초로 표면레벨(7) 위에 있는 한 세트의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j)을 식별하는 단계와,
    상기 기준 임피던스 트랜지션 세트에 포함된 제 1 및 제 2 기준 임피던스 트랜지션을 선정하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 기준 임피던스 트랜지션 간의 기지(旣知)의 거리와 상기 제 1 및 제 2 기준 임피던스 트랜지션에 의해 반사된 수신 전자기신호를 이용해 결정된 그 사이의 거리를 각각 기초로 하여 전파속도 보상요인을 결정하는 단계와,
    제품(6)의 표면(7)에 의해 반사된 수신 전자기신호와 상기 전파속도 보상요인을 기초로 표면레벨(7)을 결정하는 단계를 포함하는 제품의 충진레벨 결정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    도파관(3)은 구보타입의 싱글 와이어 전송라인인 제품의 충진레벨 결정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j) 중 적어도 하나는 기본적으로 상기 도파관(3)의 일부를 둘러싸도록 배열된 실린더(33)를 구비하는 제품의 충진레벨 결정 방법.
  13. 제 10 항에 있어서
    상기 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j) 중 적어도 하나는 상기 도파관(3)에 부착된 플레이트(30,32)를 구비하는 제품의 충진레벨 결정 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j) 중 적어도 하나는 상기 도파관에 부착된 2개의 금속피스(31)을 구비하고, 상기 2개의 피스(31)는 송수신된 전자기신호의 주파수 범위에 대해 λ/4 만큼 거리가 떨어져 있는 제품의 충진레벨 결정 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 기준 임피던스 트랜지션(4a-4j) 중 적어도 하나는 상기 도파관(3)에 수평으로 부착되고 표면레벨(7) 위에 하나의 공명 주파수와 표면레벨 아래에 낮은 공명 주파수를 제공하도록 형성된 스템프 플레이트(36)를 구비하는 제품의 충진레벨 결정 방법.
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