一種導波雷達液位計回波信號處理方法及裝置製造方法
2023-06-12 09:51:31
一種導波雷達液位計回波信號處理方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種處理導波雷達液位計回波信號的方法及一種導波雷達液位計回波信號處理裝置,所述方法包括調節基平的步驟、調節放大倍數的步驟和除雜的步驟。所述裝置包括微處理器、控制電路、脈衝發射電路、回波接收電路、信號處理電路和A/D轉換電路，解決了導波雷達液位計在低介電常數或大量程應用中回波信號弱時檢測不到而降低測量穩定性和可靠性及應用範圍受限的問題。
【專利說明】一種導波雷達液位計回波信號處理方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於雷達液位測量【技術領域】，具體涉及一種回波信號智能處理方法和採用該方法的導波雷達液位計。
【背景技術】
[0002]近幾年，由於應用廣泛、測量精確度高等特點，雷達這種技術類別的物/液位儀表增長很快，並且隨著雷達類型儀表的價格下降及技術升級，雷達已經成為最重要的物/液位測量技術種類之一，尤其在冶金、建材(水泥)、石油、化工等傳統工業領域佔據越來越重要的地位，它將會更多的取代其它類型的儀表，成為物/液位儀表行業主流產品。
[0003]導波雷達液位計是伴隨著物位測量技術和雷達技術的發展而產生的一種新的物位測量技術。導波雷達液位計利用時間域反射技術(Time Domain Reflector,簡稱TDR)來實現對液位的連續測量。其原理是:雷達液位計發送一定能量的電磁脈衝波以光速沿導波杆向被測介質方向傳播，當遇到被測介質表面時，部分脈衝被反射形成回波並沿相同路徑返回到導波雷達液位計接收裝置，發射裝置與被測介質表面的距離與脈衝信號在其間的傳播時間成正比，通過微處理器對回波信號進行檢測處理，經計算得出液位高度。導波雷達液位計因其受介質特性影響小，測量精度高，耐高壓耐高溫能力強等因素，成為近幾年物位計的發展方向，可廣泛應用於過程和儲存工業中。
[0004]發射波經過液面反射後的幅值可由下式計算得到:
[0005]
【權利要求】
1.一種處理導波雷達液位計回波信號的方法，其特徵在於:包括疊加直流偏置的調節基平的步驟、反射波信號的調節放大倍數的步驟和抑制高頻噪聲的除雜的步驟。
2.根據權利要求1所述的一種處理導波雷達液位計回波信號的方法，其特徵在於:所述的調節基平的步驟包括: 步驟一:將經A/D轉換的原始回波信號進行平滑濾波； 步驟二:計算經平滑濾波的回波信號的基平值； 步驟三:判斷經平滑濾波的回波信號的基平值是否等於設定的基平值， 若不相等將設定的基平值與步驟二中計算的基平值之差作為輸入，MCU通過增量式PI算法計算得出基平調節所需的定時器給定值，調節PWM輸出至基平調節電路，使輸出的基平值等於設定的基平值，進入調節放大倍數的步驟； 若相等則直接進入調節放大倍數的步驟。
3.根據權利要求2所述的一種處理導波雷達液位計回波信號的方法，其特徵在於:所述步驟三中若實測回波信號的基平值等於設定的基平值則設置虛假回波抑制有效的標誌；若實測回波信號的基平值不等於設定的基平值則設置虛假回波抑制無效的標誌。
4.根據權利要求1所述的一種處理導波雷達液位計回波信號的方法，其特徵在於:所述的調節放大倍數的步驟包括: 步驟一:搜索經A/D轉換的原始回波信號的最大值Echo_Max ； 步驟二:判斷Echo_Max是否大於等於預置的回波閥值， 若小於預置的回波閥值則增大增益調節電路的放大倍數，使Echo_Max增大至大於等於預置的回波閥值， 若大於等於預置的回波閥值則進入步驟三； 步驟三:判斷Echo_Max是否大於等於A/D轉換電路的滿量程值，若是則減小增益調節電路的放大倍數，使Echo_Max減小至小於A/D轉換電路的滿量程值。
5.根據權利要求4所述的一種處理導波雷達液位計回波信號的方法，其特徵在於:所述的步驟二和步驟三中增大或減小增益調節電路的放大倍數的操作，是微處理器通過調節增益調節電路中的腳間電阻Re實現的。
6.根據權利要求1所述的一種處理導波雷達液位計回波信號的方法，其特徵在於:所述的除雜的步驟包括: 步驟一:判斷虛假回波抑制是否有效，若有效則進入步驟二，若無效則直接根據回波信號計算液位實時距離值； 步驟二:判斷此時增益調節電路的放大倍數與虛假回波存儲時的放大倍數是否相等， 若不相等則將虛假回波進行曲線變換後進入步驟三， 若相等則直接進入步驟三； 步驟三:將回波信號的回波曲線與虛假回波曲線進行比較，計算得出有效值曲線。 步驟四:根據有效值曲線計算液位實時距離值。
7.根據權利要求6所述的一種處理導波雷達液位計回波信號的方法，其特徵在於:所述將虛假回波進行曲線變換的方法為將存儲的虛假回波曲線對應點幅度值乘以當前放大倍數，然後除以虛假回波存儲時的放大倍數，得到變換後的虛假回波曲線幅度值。
8.一種導波雷達液位計回波信號處理裝置，包括:微處理器、控制電路、脈衝發射電路、回波接收電路、信號處理電路和a/d轉換電路； 所述微處理器向控制電路、信號處理電路、A/D轉換電路發送控制信號，所述控制電路控制脈衝發射電路和回波接收電路，所述回波接收電路將收集到的回波信號直接反饋給微處理器或經信號處理電路反饋給微處理器； 其特徵在於:所述的信號處理電路含有按回波信號傳輸方向依次連接的基平調節電路、增益調節電路、濾波電路； 所述的基平調節電路通過在回波信號上疊加一個直流偏置調節回波信號的基電平，所述的增益調節電路用於通過平衡差分儀表放大電路將經過基平調節電路的回波信號提取和放大成可變、穩定的信號值； 所述的微處理器還用於調節信號處理電路，並抑制回波信號的高頻噪聲幹擾。
9.根據權利要求8所述的一種導波雷達液位計回波信號處理裝置，其特徵在於:所述的增益調節電路用於通過平衡差分儀表放大電路的MCU調整腳間電阻Re以增大或減小經基平調節電路處理的回波信號的放大倍數，所述的平衡差分儀表放大電路的MCU由微處理器控制，所述的微處理器通過將回波信號的最大值Echo_Max與預置的回波閥值及A/D轉換電路的滿量程值進行比較，根據比較結果控制MCU進行調節。
10.一種利用權利要求8或9所述的導波雷達液位計回波信號處理裝置處理導波雷達液位計回波信號的方法，其特徵在於包括調節基平的步驟、調節放大倍數的步驟和除雜的步驟。
【文檔編號】G01F23/284GK104132713SQ201410217021
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】譚運剛, 謝曉輝, 賀婷 申請人:深圳萬訊自控股份有限公司