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在工业生产中经常需要对物位和液位进行精密测量。国内外提出多种测位方法。微波液位测量技术不受被测液体状态的限制,并且是非接触方式的,可以工作在高温、高压、有毒、强腐蚀以及粘稠液体的环境中。FMCW雷达具有距离分辨率高、发射功率小、便于集成等优点,适合于精密液位测量系统。本文研究了液位测量雷达微波系统设计原理及DSP系统设计,进而实现了基于FFT频谱信息的高精度测距。
本文分析了FMCW液位测量雷达系统的构成和测距原理,建立了回波信号模型,设计了基于DSP(TMS320C31)的实时信号处理系统。模拟测试平台上的试验表明,文中测试原理正确、测试精度满足设计要求。
对FMCW液位雷达回波信号进行精密的谱分析是实现精确测距的前提。在分析中频回波信号特征基础上,建立回波基频信号与距离的关系。采用基于DSP技术和整周期自适应采样算法实现了雷达回波信号的倍频采样,有效地提高计算速度,避免频谱泄漏和截断误差,实现液位的实时在线高精度测量。
为了进一步提高测量精度、抑制干扰,在对回波信号进行频谱分析前,进行了数字滤波。在对现场采集数据特征进行分析的基础上,应用现场采集数据,借助MATLAB仿真功能,设计了适用于液位雷达回波信号的FIR低通滤波器。数字仿真表明,该数字低通滤波器适用于本雷达系统。