基于时域处理的导波雷达物位计信号处理方法研究与实现

摘要

导波雷达物位计广泛应用于工业领域的物位测量。针对国产仪表常用方法测量精度低的问题，研究了基于一阶导数结合多个特征参数和参考曲线的回波信号处理方法，并研制了信号处理系统实现实时测量。　　针对因物位回波误判导致粗大误差的问题，提出对信号进行一阶求导，利用回波特征参数构成不同判断条件，并结合参考曲线来分类排除干扰回波，提高物位回波判断的准确性和可靠性，从而减少粗大误差。　　针对标定点多、测量精度低的问题，通过预处理减少噪声干扰;用最小斜率点定位回波，用线性插值确定起点，获得更好的线性度;对回波定位点进行2阶Lagrange插值;对多个计算值进行中位值平均滤波;用3点标定形成的3个线性段，完成对非线性关系的修正。　　基于企业提供的硬件平台，研制了以超低功耗单片机MSP430F5418A为核心的信号处理系统，实现实时测量及显示。为了验证方法的有效性，进行了不同环境、不同介质下的多次实验。在硬件平台决定的理论误差为2.682～4.023cm条件下，基于3点标定，测量水位的误差小于1cm，重复性4mm，测量盲区15cm，并能克服较强干扰;测量小介电常数的油位的误差小于2.5cm;进行8m长距离模拟物位测量，测量准确度优于0.7％。实验结果充分说明所研究方法有效地提高了测量准确度，能够实时实现不同介质的物位测量。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 物位测量技术分类

1．1．2 雷达物位计的分类

1．2 导波式雷达物位计研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究的内容

第二章 导波式雷达物位计测量原理

2．1 测量系统原理

2．1．1 时域反射原理

2．1．2 等效时问采样原理

2．2 影响测量精度的关键因素分析

2．2．1 硬件因素

2．2．2 软件因素

2．2．3 其他因素

2．3 本章小结

第三章 导波雷达物位计信号处理方法

3．1 针对噪声的处理

3．1．1 噪声形式

3．1．2 噪声滤除方法

3．2 针对减少粗大误差的处理

3．3 针对减小非线性误差的处理

3．3．1 定位点的选择及处理

3．3．2 计算结果后处理

3．3．3 物位-传播时问关系修正

3．4 本章小结

第四章 导波雷达物位计信号处理系统

4．1 硬件部分

4．1．1 硬件原理框图

4．1．2 信号调理电路

4．1．3 单片机系统

4．1．4 电源电路

4．2 软件部分

4．2．1 软件总体框图

4．2．2 主监控程序

4．2．3 初始化模块

4．2．4 中断模块

4．2．5 算法模块

4．2．6 LCD模块

4．3 本章小结

第五章 导波雷达物位计实验结果

5．1 水位测量结果

5．2 油位测量结果

5．3 对比实验测量结果

5．4 长杆实验测量结果

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况