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《導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)檢測單元的研究與設(shè)計(jì).pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)檢測單元的研究與設(shè)計(jì)劉明，等導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)檢測單元的研究與設(shè)計(jì)ResearchandDesignoftheDetectionUnitintheGuidedWaveRadarLevelGauge糾明1復(fù)建鎊2(上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院1，上海200090；上海工業(yè)自動化儀表研究院2，上海200233)摘要：針對現(xiàn)代工業(yè)的測量要求，提出了一種導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的硬件設(shè)計(jì)方案?？紤]到液位測量死區(qū)比較小、測量精度比較高，且安裝環(huán)境比較惡劣等因素，采用超寬帶雷達(dá)脈沖作為脈沖發(fā)射源，并以雙桿作為傳播
2、介質(zhì)。同時，為了解決因傳播距離比較短而造成的測量時間和回波幅值較小這一問題，引入了基于等效時間采樣和相干測量方法的接收系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)可用于導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，滿足測量要求，并具有良好的性能。關(guān)鍵詞：導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)時域反射原理等效時間脈沖信號步進(jìn)電路中圖分類號：TH816文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AAbstract：Aimingatthemeasuringrequirementsofmodemindustry，ahardwaredesignschemeofguidedwaveradarlevelgaugeisprop
3、osed．Consideringthefactorsofsmalldeadzone，higheraccuracy，andthebadinstallationenvironment，eta1．inliquidlevelmeasurement．ultra—widebandradarpulseisusedaspulsetransmittingsource．a(chǎn)ndtherigidtwinrodsareusedastransmissionmedia．Sincetheshortmeasuringtimecausedbyt
4、henearerpropagationdistance，andthelowechoamplitude，thereceivingsystembasedonequivalenttimesamplingandcoherentmeasurementmethodisproposed，Simulationresultsshowthatthedesigncanbeusedinguidedwaveradarlevelgauge；itmeetsthemeasuringrequirementandfeaturesgoodperf
5、ormance．Keywords：GuidedwaveradarlevelgaugePrincipleoftimedomainreflectionEquivalenttimePulsesignalSteppingcircuit0引言傳統(tǒng)的物位測量有很多方法，利用時域反射技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對物位的測量，是最近幾年物位測量技術(shù)的主要方向。其原理是：安裝在儲存裝置頂部的探頭向儲存裝置內(nèi)發(fā)射電磁波，電磁波傳播到被測物料上，在物料表面上產(chǎn)生反射并被探頭接收；通過測量傳播時間，根據(jù)電磁波的傳播速度計(jì)算物位。通常按照電磁波的發(fā)射形
6、式，雷達(dá)可分為連續(xù)雷達(dá)和脈沖雷達(dá)；按照其傳播途徑，它可分為天線式雷達(dá)和導(dǎo)波式雷達(dá)¨o。本系統(tǒng)采用的是導(dǎo)波式脈沖雷達(dá)，所發(fā)射的雷達(dá)波為超寬帶(ultra-wideband，UWB)脈沖。1測量原理導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的測量采用時域反射技術(shù)(timedomainreflector，TDR)。此技術(shù)可以快捷地確定傳輸系統(tǒng)中阻抗不連續(xù)點(diǎn)的位置和性質(zhì)。時域反射采用的是脈沖發(fā)射法。根據(jù)電磁波傳輸理論，從變送器端發(fā)射一個脈沖信號，該信號會沿著桿進(jìn)行傳輸，在傳輸介修改稿收到日期：201l一09—26。第一作者劉明(1987一)，男
7、，現(xiàn)為上海理工大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)在讀碩士研究生；主要從事分布式控制系統(tǒng)、工業(yè)現(xiàn)場總線的研究。質(zhì)介電常數(shù)發(fā)生改變的位置會產(chǎn)生回波反射，反射波幅度與入射波幅度的比值稱為反射系數(shù)。通過測量反射系數(shù)，計(jì)算對應(yīng)負(fù)載阻抗的大??；再根據(jù)傳輸線的特征阻抗，就能分析出不同介電常數(shù)物質(zhì)的性質(zhì)。同時通過測量發(fā)射脈沖和反射脈沖之間的時問間隔，可以計(jì)算出發(fā)射面與反射面之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)對位置的測量‘2。。假設(shè)液面到發(fā)射端的距離為D，電磁波從發(fā)射到1接收所用的時間為t。，則D=÷×t。。二本系統(tǒng)采用的電磁波為UWB電磁波，超寬
8、帶UWB定義為：相對其中心頻率有高比例的帶寬。超寬帶使用脈寬很窄的基帶脈沖，典型的脈沖為納秒量級。為了能夠檢測出回波，當(dāng)脈沖前沿反射回變送器時，脈沖后沿應(yīng)該已經(jīng)發(fā)射出來，避免形成一段無法測量的死區(qū)。由于電磁波發(fā)射波和反射波之間的時間差非常小，這里用等效時問采樣法將時間放大到微處理器能夠識別的時間范圍。2硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案2．1測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的檢測部分由微處理器、信號處理電路和探桿組成，其中信號處理電
