一種高精度測(cè)量的雷達(dá)物位計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域，具體地說是一種高精度測(cè)量的雷達(dá)物位計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)物位計(jì)利用回波測(cè)量原理來(lái)測(cè)量物位，發(fā)射電磁波傳播到不同相對(duì)介電常數(shù)的物料表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，并被天線所接收，通過在時(shí)域或頻域處理接收回波計(jì)算天線與物料表面的距離。由于電磁波具有不受介質(zhì)密度、介質(zhì)粘度、介質(zhì)蒸氣的影響的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于電力、石化、冶金、化工等領(lǐng)域，是近年來(lái)發(fā)展最快的一種物位測(cè)量技術(shù)。
[0003]時(shí)域處理的導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)為了保證測(cè)距精度，需要實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)采樣。高速信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)采樣和信號(hào)處理都提出了很大的挑戰(zhàn)。電磁波傳輸速率高，發(fā)射脈沖與接收脈沖時(shí)間間隔屬于納秒量級(jí)，難以確認(rèn)，導(dǎo)致測(cè)量精度損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足之處，本發(fā)明提出一種高精度測(cè)量的雷達(dá)物位計(jì)。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種高精度測(cè)量的雷達(dá)物位計(jì)，包括:
[0006]等效時(shí)間采樣模擬電路部分，在微處理器的控制下，通過重復(fù)多次采樣將高頻高速的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻低速的等效回波信號(hào)；
[0007]發(fā)射調(diào)制器，按照方波信號(hào)Pk觸發(fā)產(chǎn)生發(fā)射脈沖信號(hào)S t，并將發(fā)射脈沖信號(hào)SJ專輸給定向親合器；
[0008]定向耦合器，將發(fā)射脈沖信號(hào)\傳輸給射頻前端，并將射頻前端返回的回波信號(hào)S1^傳輸給等效時(shí)間采樣模擬電路部分；
[0009]射頻前端，將發(fā)射脈沖信號(hào)SJf輸給導(dǎo)波天線，并將導(dǎo)波天線傳輸?shù)幕夭ㄐ盘?hào)Sr傳輸給定向耦合器；
[0010]導(dǎo)波天線，用于將射頻前端傳輸?shù)陌l(fā)射脈沖信號(hào)St沿導(dǎo)波桿進(jìn)行傳輸，遇到阻礙物進(jìn)行反射，得到回波信號(hào)S1^，將回波信號(hào)&傳輸給射頻前端；
[0011]模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將等效時(shí)間采樣模擬信號(hào)SJi行離散數(shù)字化采樣，將采樣數(shù)據(jù)Srm (η)傳輸給微處理器；
[0012]微處理器，按照采樣數(shù)據(jù)S1Jn)進(jìn)行處理計(jì)算，將計(jì)算的結(jié)果傳輸給顯示裝置；
[0013]顯示裝置，將微處理器計(jì)算的測(cè)量顯示裝置出來(lái)。
[0014]所述等效時(shí)間采樣模擬電路部分包括:
[0015]本振，產(chǎn)生頻率為的基準(zhǔn)時(shí)鐘T:，將基準(zhǔn)時(shí)鐘！\傳輸給第一混頻器和第一方波整形器；
[0016]可調(diào)本振，通過微處理器的反饋調(diào)節(jié)產(chǎn)生頻率為f2的時(shí)鐘T2，將時(shí)鐘1^傳輸給第一混頻器和第二方波整形器；
[0017]第一混頻器，將基準(zhǔn)時(shí)鐘T1和時(shí)鐘T 2進(jìn)行混頻，得到頻率為Af 12的信號(hào)S Λη2，并將該信號(hào)S Λ fl2傳輸給第三分頻器；
[0018]第三分頻器，將第一混頻器傳輸?shù)男盘?hào)SAfl2進(jìn)行K分頻，并將分頻后的信號(hào)S Afr傳輸給微處理器；
[0019]第一方波整形器，按照本振傳輸?shù)幕鶞?zhǔn)時(shí)鐘T1產(chǎn)生方波信號(hào)P i，并將方波信號(hào)P1傳輸給第一分頻器；
[0020]第二方波整形器，按照可調(diào)本振傳輸?shù)臅r(shí)鐘T2產(chǎn)生方波信號(hào)P 2，并將方波信號(hào)P2傳輸給第二分頻器；
[0021]第一分頻器，將方波信號(hào)P1進(jìn)行K分頻，并將分頻后的方波信號(hào)P &傳輸給發(fā)射調(diào)制器；
[0022]第二分頻器，將方波信號(hào)P2進(jìn)行K分頻，并將分頻后的方波信號(hào)P &傳輸給第二混頻器；
[0023]第二混頻器，將回波信號(hào)S1^與方波信號(hào)P &進(jìn)行混頻，得到等效時(shí)間采樣模擬信號(hào)Sni，并將等效時(shí)間采樣模擬信號(hào)Sno傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0024]同步控制器，將微處理器傳輸?shù)目刂菩盘?hào)傳輸給第一分頻器和第二分頻器，實(shí)現(xiàn)方波信號(hào)Pk和方波信號(hào)P &的定時(shí)同步。
[0025]所述微處理器監(jiān)測(cè)第三分頻器傳輸?shù)男盘?hào)S&的頻率，當(dāng)信號(hào)S &的頻率不等于A f12/K時(shí)，對(duì)可調(diào)本振進(jìn)行配置使時(shí)鐘T2保持在頻率f 2。
[0026]所述微處理器通過按照等效時(shí)間采樣的完整周期將控制信號(hào)傳輸給同步控制器，用于第一分頻器和第二分頻器的同步。
[0027]所述微處理器按照采樣數(shù)據(jù)Sm (η)進(jìn)行處理計(jì)算，具體為:微處理器將實(shí)際測(cè)量過程中的采樣數(shù)據(jù)S1Jn)與存儲(chǔ)的空罐初始狀態(tài)下參照信號(hào)SR (η)進(jìn)行對(duì)比，提取罐頂?shù)椒纸缑娴膫鬏敃r(shí)間Ts，根據(jù)傳輸時(shí)間Ts計(jì)算液位高度:
[0028]R = cTs/2
[0029]其中，R為液位高度，c為電磁波傳播速度。
[0030]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0031]1.本發(fā)明通過模擬電路通過采用重復(fù)多周期完成高速信號(hào)向低速轉(zhuǎn)換的過程，即把高頻的、快速的重復(fù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻的、慢速的信號(hào)；
[0032]2.本發(fā)明利用反饋控制，嚴(yán)格控制本振和可調(diào)本振的頻率差；
[0033]3.本發(fā)明利用同步控制器保證等效時(shí)間采樣的精度，進(jìn)而保證高精度物位測(cè)量。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0035]圖2(a)示出了雷達(dá)物位計(jì)存儲(chǔ)的空罐初始狀態(tài)下參照信號(hào)；
[0036]圖2(b)示出了雷達(dá)物位計(jì)實(shí)際測(cè)量過程中的采樣數(shù)據(jù)。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0038]如圖1所示，為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。本發(fā)明應(yīng)用模擬電路通過采用重復(fù)多周期完成高速信號(hào)向低速轉(zhuǎn)換的過程，即把高頻的、快速的重復(fù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻的、慢速的信號(hào)；利用反饋控制，嚴(yán)格控制本振和可調(diào)本振的頻率差，同步控制器保證等效時(shí)間采樣的精度，進(jìn)而保證高精度物位測(cè)量。將實(shí)際測(cè)量過程中的采樣數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的空罐初始狀態(tài)下參照信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，提取灌頂?shù)椒纸缑娴膫鬏敃r(shí)間，根據(jù)傳輸時(shí)間計(jì)算液位高度；
[0039]本振1，產(chǎn)生頻率為的基準(zhǔn)時(shí)鐘T:，將基準(zhǔn)時(shí)鐘T1傳輸給第一混頻器3和第一方波整形器5 ；
[0040]可調(diào)本振2，通過反饋調(diào)節(jié)產(chǎn)生頻率為f2的時(shí)鐘T 2，將時(shí)鐘T2傳輸給第一混頻器3和第二方波整形器6 ；
[0041 ] 第一混頻器3，將本振I傳輸?shù)念l率的基準(zhǔn)時(shí)鐘T:和可調(diào)本振2傳輸?shù)念l率為f2的時(shí)鐘T 2進(jìn)行混頻，得到頻率△ f 12的信號(hào)S Afl2，并將該信號(hào)SAfl2傳輸給第三分頻器4 ;
[0042]第三分頻器4，將第一混頻器3傳輸?shù)念l率Δ f12信號(hào)S Λη2進(jìn)行K分頻，并將分頻后的信號(hào)SAfrj專輸給微處理器14 ；
[0043]第一方波整形器5，按照本振I傳輸?shù)念l率的基準(zhǔn)時(shí)鐘T i產(chǎn)生方波信號(hào)P i，并將方波信號(hào)P1傳輸給第一分頻器7 ;
[0044]第二方波整形器6，按照可調(diào)本振2傳輸?shù)念l率f2的基準(zhǔn)時(shí)鐘T 2產(chǎn)生方波信號(hào)P 2，并將方波信號(hào)P2傳輸給第二分頻器8 ;
[0045]第一分頻器7，將方波信號(hào)P1進(jìn)行K分頻，并將分頻后的方波信號(hào)P &傳輸給發(fā)射調(diào)制器9 ;
[0046]第二分頻器8，將方波信號(hào)P2進(jìn)行K分頻，并將分頻后的方波信號(hào)P &傳輸給第二混頻器13 ;
[0047]發(fā)射調(diào)制器9，按照方波信號(hào)Plr觸發(fā)產(chǎn)生發(fā)射脈沖信號(hào)S t，并將發(fā)射脈沖信號(hào)St傳輸給定向親合器10 ；
[0048]定向耦合器10，將發(fā)射調(diào)制器9傳輸?shù)陌l(fā)射脈沖信號(hào)SJf輸給射頻前端11，并將射頻前端11返回的回波信號(hào)S1^傳輸給第二混頻器13 ;
[0049]射頻前端11，將