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雷達物位計的資料採集處理方法

釋出時間◕☁•: 2022-06-17  點選次數◕☁•: 86次
  雷達物位計的資料採集處理方法
  工業自動化領域用於連續料位測量的導波雷達物位計和脈衝雷達物位計是現代工業現場一種常見的儀表╃·│↟◕,測量原理是電磁波透過導波杆或天線發射出去╃·│↟◕,遇到被測物質後部分能量被反射回來╃·│↟◕,經過電路處理╃·│↟◕,送由CPU(微控制器)採集╃·│↟◕,最後透過智慧軟體識別出有效回波╃·│↟◕,從而計算出儀表距離料位的距離╃·│↟◕,再依據安裝罐體的高度╃·│↟◕,計算出實際的料高╃·│↟◕,CPU採集回波的頻率直接影響了儀表本身的精度▩│·。
  在軟體處理採集到的原始回波時╃·│↟◕,目前不同廠家不同品牌分別有自己的方法╃·│↟◕,一種方法是使用固定頻率的取樣速度採集原始回波╃·│↟◕,然後透過資料處理演算法分辨出有效回波位置╃·│↟◕,這種方法如果取樣頻率較低╃·│↟◕,則儀表本身測量的解析度比較低╃·│↟◕,反之如果取樣頻率較高╃·│↟◕,則CPU需要很大的RAM區去儲存採集到的波形╃·│↟◕,增加RAM區則CPU的價錢明顯提高╃·│↟◕,相應的開發成本上升╃·│↟◕,而且CPU處理這些資料需要很長的時間╃·│↟◕,儀表的實時性降低▩│·。
  第二種方法是先以比較低的頻率取樣原始回波╃·│↟◕,取樣到原始回波之後╃·│↟◕,透過原始回波構建一條虛假回波╃·│↟◕,透過原始回波和虛假回波計算得出回波曲線╃·│↟◕,在回波曲線中找到有效波形(反射點)的位置╃·│↟◕,此時取樣頻率較低╃·│↟◕,找到的有效點的位置精度不高╃·│↟◕,為了解決這個問題╃·│↟◕,由於此時有效波形位置已經知道╃·│↟◕,接下來以較高的取樣頻率只採集有效波形位置╃·│↟◕,從而提高了儀表的精度▩│·。
  1資料採集處理方法
  選用瑞薩系列低功耗CPU╃·│↟◕,使用CPU內部自帶的AD模組₪☁╃、DMA模組₪☁╃、定時器模組▩│·。採集波形時╃·│↟◕,使用定時器TA觸發定時觸發AD轉換╃·│↟◕,AD轉換完畢觸發DMA傳輸資料▩│·。
  1)粗採◕☁•:即以相對比較低的取樣頻率取樣原始回波訊號╃·│↟◕,使用定時器定時25k產生中斷訊號觸發AD轉換╃·│↟◕,AD轉換完成中斷標誌觸發DMA傳輸資料╃·│↟◕,DMA將資料傳輸至CPU內部的RAM區╃·│↟◕,當DMA傳輸的資料個數達到1000個以後╃·│↟◕,DMA產生資料傳輸完成中斷╃·│↟◕,粗采采集原始回波波形完成╃·│↟◕,波形如圖1所示╃·│↟◕,給出資料處理標誌╃·│↟◕,CPU處理資料╃·│↟◕,構建虛假回波╃·│↟◕,計算回波曲線╃·│↟◕,確定出起始點位置和真實有效回波位置╃·│↟◕,分別計算出精采(高頻取樣)起始點和有效波形位置需要的延時間▩│·。
  2)精采起始點位置◕☁•:即以相對比較高的取樣頻率取樣原始回波訊號起始點位置╃·│↟◕,根據粗採時計算出的延時時間╃·│↟◕,首先延時╃·│↟◕,當延時時間到了之後╃·│↟◕,控制AD₪☁╃、定時器TA₪☁╃、DMA模組以較高取樣頻率採集起始點位置附近80個點╃·│↟◕,如圖2所示▩│·。
  3)精采有效波形位置◕☁•:即以相對比較高的取樣頻率取樣原始回波訊號有效波形位置╃·│↟◕,根據粗採時計算出的延時時間╃·│↟◕,首先延時╃·│↟◕,當延時時間到了之後╃·│↟◕,控制AD₪☁╃、定時器TA₪☁╃、DMA模組以較高取樣頻率採集有效波形位置附近80個點╃·│↟◕,如圖3所示▩│·。當採集完成之後╃·│↟◕,給出資料計算標誌╃·│↟◕,開始計算▩│·。
  4)資料計算◕☁•:根據精采採集的起始點₪☁╃、有效波形和延時時間╃·│↟◕,分別計算出準確地起始點位置和物料反射點位置╃·│↟◕,反射點位置和起始點位置之差即為反射距離對應的時間差╃·│↟◕,再根據保樣頻率計算出實際的料位▩│·。
  綜上所說╃·│↟◕,即透過粗採先確定出有效波形位置的大概位置╃·│↟◕,此時精度較低╃·│↟◕,再透過比較高的取樣頻率只採集這一段位置波形╃·│↟◕,採集計算過程如圖4所示╃·│↟◕,從而在採集的資料量沒有增加多少的基礎上增加了儀表的測量精度▩│·。
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