雷达物位计高精度测量方法技术

本发明专利技术属于雷达物位计测量数据处理技术领域，首先通过傅里叶变换将雷达物位计的时域差拍信号转换为频域差拍信号，然后判断频域差拍信号中主频信号与噪声信号的信噪比，如果信噪比大于设定的阈值，说明频域差拍信号的质量比较好，可通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值，提高获取的中心频率值的准确度；而如果信噪比小于设计的阈值，则说明频域差拍信号的质量比较差，此时不适合通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值，因此，采用对频域差拍信号进行去噪处理后，再通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值的方式进行处理，保证频域差拍信号的中心频率值的准确度，提高雷达物位计的测量精度。位计的测量精度。位计的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
雷达物位计高精度测量方法


[0001]本专利技术属于雷达物位计测量数据处理
，具体涉及一种雷达物位计高精度测量方法。

技术介绍

[0002]雷达物位计在各种生产场合有广泛应用，雷达物位计可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于粉尘、温度、压力变化大，有惰性气体及蒸汽存在的场合。
[0003]雷达物位计的工作原理如下：通过雷达物位计发射电磁波，电磁波到达测量位置后被测对象表面反射，然后雷达物位计接收反射的电磁波，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：L＝C
×
T/2，该式中L为雷达物位计到测量物质表面的距离；C为光速，电磁波传播速度与光速视为相同；T为电磁波运行时间，经过分析可获知雷达物位计发射的电磁波传播的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出被测介质面到雷达天线的距离，从而知道介质在储藏罐中的位置。
[0004]在实际运用中，一般有两种工作方式的雷达物位计，即脉冲波式雷达物位计和调频连续波式雷达物位计，其中，脉冲雷达物位计通常用于圆柱形罐体、低量程介质的液位测量，对物料反射面要求较高，反射面需要清晰，反射路径不能有高浓度的粉尘或浓雾，否则会影响测量精度；在测量大量程、粉尘较大的容器或储罐的介质时，就必须使用能量大、抗干扰能力强的调频连续波雷达物位计，否则测量的结果可能不够准确。
[0005]连续波雷达物位计测量距离过程中，通过发射波的带宽B及发射波与反射波的差拍信号的中心频率值可比较精确的计算电磁波的传送时间，目前，获取差拍信号的中心频率值的方式是通过将时域差拍信号转换为频域差拍信号，在频谱中可获得中心频率值，但是通过傅里叶变换将时域差拍信号变换为频域差拍信号过程中本身会存在误差，并且电磁波产生、传送过程中，会受到噪声影响，导致获取的差拍信号的中心频率值存在误差，影响测量精度。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种雷达物位计高精度测量方法，解决现有技术中雷达物位计受噪声影响，难以保证测量精度的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]提供一种雷达物位计高精度测量方法，包括以下步骤：
[0009](1)通过傅里叶变换将雷达物位计的时域差拍信号转换为频域差拍信号；
[0010](2)判断频域差拍信号中主频信号与噪声信号的信噪比，如果信噪比大于设定的阈值，则通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值；如果信噪比小于设计的阈值，则先对频域差拍信号进行去噪处理后，再通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值。
[0011]优选的，所述谱最大值估算的方式具体包括以下步骤：
[0012](2.1)通过频域差拍信号的频谱，获取频域差拍信号最大幅值的谱线段；
[0013](2.2)获取频域差拍信号最大幅值的谱线段中的较大幅值点E(f1，H1)；
[0014]取点F(f1‑
2i，H1)，点F为较大幅值点E关于频域差拍信号理想最大值的对称点，这里的i为偏移频率；
[0015]取点G(f2，H2)为频域差拍信号的频谱中次大幅值点；
[0016]取点H(f2‑
i，0)为频域差拍信号的频谱中的零点；
[0017]将F、G、H看作线性关系，则获得公式(1)：
[0018][0019]令则获得公式(2)：
[0020][0021](2.3)基于公式(3)，根据雷达物位计允许的测量误差计算对应的误差允许频率I；
[0022][0023]其中，在公式(1)中：
[0024]L为雷达物位计与测量位置的距离；
[0025]D为雷达物位计发射信号的传播速度；
[0026]T为雷达物位计发射信号的周期；
[0027]B为雷达物位计发射信号的带宽；
[0028]f为频域差拍信号的频率；
[0029](2.4)根据上面公式(2)计算偏移频率i的值，当计算获得的偏移频率i的值大于误差允许频率I，则重新选取点F和点G，对f1、f2、H1、H2进行修正，直到计算得到的偏移频率i的值小于误差允许频率I，记录此时的f1的值；
[0030](2.5)频域差拍信号中的中心频率值取f1‑
i，即f＝f1‑
i，根据上面公式(2)计算雷达物位计与测量位置的距离L。
[0031]优选的，所述对频域差拍信号进行去噪处理的方式为小波分解去噪或奇异值分解去噪。
[0032]优选的，所述主频信号与噪声信号的信噪比的阈值为80dB。
[0033]优选的，所述对频域差拍信号进行去噪处理过程中，当处理后的信噪比大于所述阈值，则停止去噪处理。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该雷达物位计高精度测量方法，首先通过傅里叶变换将雷达物位计的时域差拍信号转换为频域差拍信号，然后判断频域差拍信号中主频信号与噪声信号的信噪比，如果信噪比大于设定的阈值，说明频域差拍信号的质量比较好，则可通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值，提高获取的频域差拍信号中的中心频率值的准确度；而如果信噪比小于设计的阈值，则说明频域差拍信号的质量比较差，此时不适合通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值，因此，采用对频域差拍信号进行去噪处理后，再通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信
号中的中心频率值的方式进行处理，保证频域差拍信号的中心频率值的准确度，提高雷达物位计的测量精度。
附图说明
[0035]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0036]图1为本专利技术雷达物位计高精度测量方法一实施例中的频域差拍信号最大幅值频段偏移处理后的频段示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]一种雷达物位计高精度测量方法，请参阅图1。
[0039]如图1所示，该雷达物位计高精度测量方法包括以下步骤：
[0040](1)通过傅里叶变换将雷达物位计的时域差拍信号转换为频域差拍信号。
[0041]这里时域差拍信号为雷达物位计的时域发射信号与时域反射信号的差值。
[0042](2)判断频域差拍信号中主频信号与噪声信号的信噪比，如果信噪比大于设定的阈值，则通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值；如果信噪比小于设计的阈值，则先对频域差拍信号进行去噪处理后，再通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值。
[0043]如果频域差拍信号中主频信号与噪声信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达物位计高精度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）通过傅里叶变换将雷达物位计的时域差拍信号转换为频域差拍信号；（2）判断频域差拍信号中主频信号与噪声信号的信噪比，如果信噪比大于设定的阈值，则通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值；如果信噪比小于设计的阈值，则先对频域差拍信号进行去噪处理后，再通过谱最大值估算的方式计算频域差拍信号中的中心频率值。2.根据权利要求1所述的雷达物位计高精度测量方法，其特征在于，所述谱最大值估算的方式具体包括以下步骤：（2.1）通过频域差拍信号的频谱，获取频域差拍信号最大幅值的谱线段；（2．2）获取频域差拍信号最大幅值的谱线段中的较大幅值点E（f1，H1）；取点F（f1‑
2i，H1），点F为较大幅值点E关于频域差拍信号理想最大值的对称点，这里的i为偏移频率；取点G（f2，H2）为频域差拍信号的频谱中次大幅值点；取点H（f2‑
i，0）为频域差拍信号的频谱中的零点；将F、G、H看作线性关系，则获得公式（1）：
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（1）令，则获得公式（2）：i
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（2）（2.3）基于公式（3），...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，贾新宇，
申请(专利权)人：中仪雷科苏州电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：