导波雷达物位计的信号处理及应用分析

发布时间：2017-07-05 02:01

  本文关键词：导波雷达物位计的信号处理及应用分析

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【摘要】：物位是工业生产中的重要的参数，测量物位的仪表种类繁多。导波雷达物位计作为新型的物位测量仪表，，由于其测量精度高且在测量过程中不受介质、温度、压力、蒸汽、粉尘及泡沫等诸多因素的影响，在物位的测量中发挥着越来越重要的作用，具有非常广阔的市场前景。 导波雷达物位计是利用电磁波来实现物位测量的仪表，运用了时域反射原理，本质是实现时间差的测量。本文在查阅了大量国内外文献，详细分析了其测量方法及工作原理的基础上，设计了主要的硬件电路和软件功能模块。 信号处理对导波雷达物位计的性能有重大的影响。由于导波雷达物位计的电磁波传播速度极快，高分辨力的时间量检测成为高准确度的关键。在信号采集部分，使用等效采样原理来完成高速采样，并阐述混合等效采样的实现方式；在信号预处理部分，针对回波信号干扰产生的原因，提出基于滑动窗口的阈值去噪算法；在信号识别部分，阐述回波信号识别的基本原则和评判标准来选择和甄别目标信号，以及当信号不满足基本原则和评判标准造成失波时的处理方法。为了提高测量的稳定性，减少在复杂工况中因为工况的瞬间变化和测量环境中的扰动而造成整个测量范围的信号变化，设计了信号搜索策略；在信号定位部分，针对回波信号通常为脉冲信号的特点，分析不同定位方式的适用工况和使用的一般工程经验值，以及当回波信号中由于出现非单一脉冲而产生驼峰信号时的处理方法；在信号阻尼部分，分析设置阻尼时间的对测量值的影响。 此外，还对导波雷达物位计在实际工程应用的选型原则及安装要求进行分析，并重点讨论影响测量结果误差的因素，给出测量值修正方法和改进措施。 所设计的导波雷达物位计在广西玉柴石化常压罐的液体的液位测量的工程应用中进行试验测试，并取得较好的结果。
【关键词】：导波雷达物位计 物位测量 回波信号处理 时域反射原理 等效时间采样
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH816
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 雷达物位计的发展概况9-13
• 1.2.1 雷达物位测量仪表的分类9-10
• 1.2.2 导波雷达物位计的特点分析10-13
• 1.3 课题研究的主要内容13
• 1.4 小结13-14
• 2 导波雷达物位计测量理论分析及硬软件设计14-30
• 2.1 导波雷达物位计的结构分析14-16
• 2.2 测量方法及原理分析16-21
• 2.2.1 时域反射原理16-18
• 2.2.2 导波雷达物位计工作原理18-21
• 2.3 硬软件设计21-28
• 2.3.1 硬件设计主要工作电路21-25
• 2.3.2 软件主要功能模块设计25-28
• 2.4 小结28-30
• 3 导波雷达物位计信号处理研究30-54
• 3.1 信号采集30-39
• 3.1.1 等效时间采样原理30-35
• 3.1.2 游标卡尺法原理35-37
• 3.1.3 混合等效时间采样实现37-39
• 3.2 信号预处理39-44
• 3.2.1 导波雷达回波信号中的干扰39-40
• 3.2.2 基于滑动窗的阈值去噪算法40-42
• 3.2.3 仿真结果42-44
• 3.3 信号识别44-49
• 3.3.1 基本识别原则44-46
• 3.3.2 回波信号综合评判标准46-48
• 3.3.3 失波处理48-49
• 3.3.4 信号搜索49
• 3.4 信号定位49-52
• 3.4.1 脉冲信号的定位选择50-51
• 3.4.2 驼峰信号的处理51-52
• 3.5 信号阻尼52-53
• 3.6 小结53-54
• 4 导波雷达物位计的工程应用条件及误差分析54-64
• 4.1 导波雷达物位计的选型原则54-55
• 4.2 导波雷达物位计安装要求55-57
• 4.3 测量值误差分析57-61
• 4.3.1 参照高度随机变化引起的测量误差57-59
• 4.3.2 电磁波传播速度引起的测量误差59-61
• 4.4 测量值修正61-62
• 4.4.1 人工检尺61-62
• 4.4.2 改进措施62
• 4.5 小结62-64
• 5 试验研究64-74
• 5.1 测量条件64-65
• 5.1.1 试验条件分析64
• 5.1.2 试验安装注意事项64-65
• 5.2 测试方法65-71
• 5.3 试验调试71
• 5.4 测试结果71-73
• 5.5 小结73-74
• 6 总结及展望74-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-84
• 附录84-87
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录84
• B. 仿真实验部分测试数据84-87

【参考文献】

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本文编号：520065