一种导波雷达液位计的液位测量方法及系统技术方案

一种导波雷达液位计的液位测量方法及系统，为解决导波雷达液位计在测量沥青反应釜的液位时，由于安装或反应釜内的蒸汽和温度，导致实际液位测量结果准确率不高的问题。对导波雷达液位计的回波信号平滑滤波；生成回波信号

【技术实现步骤摘要】
一种导波雷达液位计的液位测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种测量方法及系统，具体涉及一种测量沥青反应釜液位的导波雷达液位计的精确测量方法及系统，属于工业物位测量领域。

技术介绍

[0002]近几年，由于应用广泛、测量精确度高等特点，雷达这种技术类别的物/液位仪表增长很快，并且随着雷达类型仪表的价格下降及技术升级，雷达已经成为最重要的物/液位测量技术种类之一，尤其在冶金、建材(水泥)、石油、化工等传统工业领域占据越来越重要的地位，它将会更多的取代其它类型的仪表，成为物/液位仪表行业主流产品。
[0003]导波雷达液位计是伴随着物位测量技术和雷达技术的发展而产生的一种新的物位测量技术。它克服了传统仪表原理的不足，在电厂应用逐渐增多。导波雷达是非接触式雷达和导波天线相结合的产物，该仪表将电磁波信号发射到导波体上，以导波体作为信号的传输介质。当电磁波传输到被测介质表面时，部分脉冲被反射形成回波，发射装置与被测液位的距离同脉冲传播时间成正比。
[0004]导波雷达液位计在应用于沥青反应釜的液位测量时，导波雷达液位计的电磁脉冲以光速沿导波杆传播，当遇到沥青表面时，部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，发射装置与沥青表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比，经计算得出反应釜内沥青的液位高度。
[0005]由于沥青反应釜过程温度高达400℃，接近导波雷达液位计适用温度范围的上限，所以导波雷达液位计长期在高温工况下很容易损坏，同时，沥青反应釜中产生大量的沥青蒸汽容易覆盖雷达发射端，导致虚假回波，严重时会导致无法测量，使测量液位值与实际液位值出现偏差，进而导致液位测量失真。且沥青反应釜为非透明设计，使导波雷达液位计的安装存在误差，造成导波雷达液位计的顶端与沥青表面存在一定的倾斜角度，影响真实的液位高度，存在引起测量误差。由于上述因素的存在使导波雷达液位计的测量结果准确率不高。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决导波雷达液位计在测量沥青反应釜的液位时，由于安装或反应釜内的蒸汽和温度，导致实际液位测量结果准确率不高的问题，进而提出了一种导波雷达液位计的液位测量方法及系统。
[0007]本专利技术采取的技术方案是：
[0008]它包括以下步骤：
[0009]步骤一、获取导波雷达液位计在测量沥青反应釜液位时的回波信号，对回波信号进行平滑滤波；
[0010]步骤二、根据平滑滤波后的回波信号生成回波信号
‑
时间曲线，获取回波信号
‑
时间曲线中反射回波的波峰信息；
[0011]步骤三、选取回波信号检测范围内传输时间最短的反射回波的波峰段及其对应的坐标位置；
[0012]步骤四、测量沥青反应釜内某一时刻的温度，获得导波雷达液位计的电磁波在所述温度下的相对速度，利用相对速度和坐标位置计算沥青的原始液位距离；
[0013]步骤五、假设整个时间范围内的作用力是重力，通过三轴加速度计算导波雷达液位计顶端平面与液位水平面的倾斜角度；
[0014]步骤六、根据倾斜角度和原始液位距离，利用三角函数计算公式获取实际液位距离；
[0015]步骤七、采用MATLAB软件对得到的沥青反应釜内的不同阶段的温度、倾斜角度和实际液位进行拟合，得到反应釜内温度、倾角和实际液位测量值的函数关系，根据函数关系计算实际测量距离。
[0016]进一步地，步骤一中获取导波雷达液位计在测量沥青反应釜液位时的回波信号，对回波信号进行平滑滤波，具体过程为：
[0017]根据过采样设置采样频率，对导波雷达液位计的回波信号进行采样，获取导波雷达液位计在测量沥青反应釜液位时的回波信号，采用IIR零相移椭圆带通滤波算法对回波信号进行平滑滤波，得到平滑滤波后的回波信号。
[0018]进一步地，采用IIR零相移椭圆带通滤波算法对回波信号进行平滑滤波，具体过程为：
[0019]对回波信号的波形进行前向滤波，将前向滤波后的波形在时域做反转处理，再对反转处理后的波形进行后向滤波，将后向滤波的波形在时域做反转处理。
[0020]进一步地，步骤二中根据平滑滤波后的回波信号生成回波信号
‑
时间曲线，获取回波信号
‑
时间曲线中反射回波的波峰信息，具体过程为：
[0021]根据平滑滤波后的回波信号生成回波信号
‑
时间曲线，获得回波信号
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时间曲线中各个波峰段的信息，以及回波信号的信息特征值，再自定义回波信号
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时间曲线中连续上升数据点的数量阈值、峰值绝对最大值阈值、峰值相对最大值条件阈值、反射回波的最大波峰数量，选取满足小于上述各阈值的回波信号
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时间曲线片段，根据回波信号
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时间曲线片段中各个波峰段的信息和对应回波信号的信息特征值获取回波信号
‑
时间曲线片段中反射回波的波峰信息。
[0022]进一步地，步骤四中获得导波雷达液位计的电磁波在所述温度下的相对速度V，具体过程为：
[0023]导波雷达液位计的电磁波从导波雷达液位计的导波杆顶部到沥青表面的传播速度近似光速传输，则
[0024][0025]K是真空时的光速，α是所述温度下空气的相对介电常数，β是所述温度下空气的相对导磁率。
[0026]进一步地，不同温度下沥青蒸汽的介电常数不同，对应的电磁波的相对速度值不同。
[0027]进一步地，步骤四中测量沥青反应釜内某一时刻的温度，获得导波雷达液位计的
电磁波在所述温度下的相对速度，利用相对速度和坐标位置计算沥青的原始液位距离，具体过程为：
[0028][0029]其中，L表示原始液位距离；V表示相对速度；A表示坐标位置。
[0030]进一步地，步骤五中假设整个时间范围内的作用力是重力，通过三轴加速度计算导波雷达液位计顶端平面与液位水平面的倾斜角度，具体过程为：
[0031]以导波雷达液位计顶端为原点建立坐标系，测量x轴、y轴、z轴的加速度向上的重力输出值，并通过轴向倾斜角度计算公式获取竖直轴向的倾斜角度：
[0032][0033]其中，δ为竖直z轴的倾斜角度，tan
‑1为反正切函数，g
x
、g
y
、g
z
为x、y、z轴的向上的重力输出值。
[0034]进一步地，步骤六中根据倾斜角度和原始液位距离，利用三角函数计算公式获取实际液位距离，具体过程为：
[0035]L
′
＝L
·
cosδ
[0036]其中，L
′
表示实际液位距离。
[0037]一种导波雷达液位计的液位测量系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如导波雷达液位计的液位测量方法中的任一步骤。
[0038]有益效果：
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导波雷达液位计的液位测量方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤一、获取导波雷达液位计在测量沥青反应釜液位时的回波信号，对回波信号进行平滑滤波；步骤二、根据平滑滤波后的回波信号生成回波信号
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时间曲线，获取回波信号
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时间曲线中反射回波的波峰信息；步骤三、选取回波信号检测范围内传输时间最短的反射回波的波峰段及其对应的坐标位置；步骤四、测量沥青反应釜内某一时刻的温度，获得导波雷达液位计的电磁波在所述温度下的相对速度，利用相对速度和坐标位置计算沥青的原始液位距离；步骤五、假设整个时间范围内的作用力是重力，通过三轴加速度计算导波雷达液位计顶端平面与液位水平面的倾斜角度；步骤六、根据倾斜角度和原始液位距离，利用三角函数计算公式获取实际液位距离；步骤七、采用MATLAB软件对得到的沥青反应釜内的不同阶段的温度、倾斜角度和实际液位进行拟合，得到反应釜内温度、倾角和实际液位测量值的函数关系，根据函数关系计算实际测量距离。2.根据权利要求1中所述的一种导波雷达液位计的液位测量方法，其特征在于：步骤一中获取导波雷达液位计在测量沥青反应釜液位时的回波信号，对回波信号进行平滑滤波，具体过程为：根据过采样设置采样频率，对导波雷达液位计的回波信号进行采样，获取导波雷达液位计在测量沥青反应釜液位时的回波信号，采用IIR零相移椭圆带通滤波算法对回波信号进行平滑滤波，得到平滑滤波后的回波信号。3.根据权利要求2中所述的一种导波雷达液位计的液位测量方法，其特征在于：采用IIR零相移椭圆带通滤波算法对回波信号进行平滑滤波，具体过程为：对回波信号的波形进行前向滤波，将前向滤波后的波形在时域做反转处理，再对反转处理后的波形进行后向滤波，将后向滤波的波形在时域做反转处理。4.根据权利要求3中所述的一种导波雷达液位计的液位测量方法，其特征在于：步骤二中根据平滑滤波后的回波信号生成回波信号
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时间曲线，获取回波信号
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时间曲线中反射回波的波峰信息，具体过程为：根据平滑滤波后的回波信号生成回波信号
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时间曲线，获得回波信号
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时间曲线中各个波峰段的信息，以及回波信号的信息特征值，再自定义回波信号
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时间曲线中连续上升数据点的数量阈值、峰值绝对最大值阈值、峰值相对最大值条件阈值、反射回波的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中山，王现中，杨昌群，吴小川，牛道东，张俊，梁珈铭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学中仪知联无锡工业自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：