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雷達物位計的技術方案和頻率選擇

發布時間 :2019/4/22

技術方案

世界上的微波(雷達)物位計通有脈衝法(PULS)和連續調頻法(FMCW)兩種 。

連續調頻(FMCW)技術

連續調頻(FMCW)技術測量物位是將傳播時間轉換成頻差的方式 ,通過測量頻率來代替直接測量時差 ,來計算目標距離 。發射一個頻率被線性調製的微波連續信號 ,頻率線性上升(下降) ,所接收到的回波信號頻率也是線性上升(下降)的 ,兩者的頻率差將比例於離目標的距離 。

頻率被調製的信號通過天線向容器中被測物料麵發射 ,被接收的回波頻率信號和一部分發射頻率信號混合 ,產生的差頻信號被濾波及放大 ,然後進行快速傅利葉變換(FFT)分析 ,FFT分析產生一個頻譜 ,在此頻譜上處理回波並確認回波 。

脈衝波技術

脈衝波測距是由天線向被測物料麵發射一個微波脈衝 ,當接收到被測物料麵上反射回來的回波後 ,測量兩者時間差(即微波脈衝的行程時間) ,來計算物料麵的距離。

微波發射和返回之間的時差很小 ,對於幾米的行程時間要以納秒來計量 。脈衝測距采用規則的周期重複信號 ,並重複頻率(RPF)高 。

頻率選擇

微波物位計使用的微波頻率有三個頻段:C波段(5.8~6.3GHz) 、X波段(9~10.5GHz) 、K波段(24~26GHz) 。製造商根據自己的技術及國家批準的頻率來設計產品 。

物位測量中的微波一般是定向發射的 ,通常用波束角來定量表示微波發射和接收的方向性 。波束角和天線類型有關 ,也和使用的微波頻率(波長)有關 。

對於常用的圓錐形喇叭天線來說 ,微波的頻率越高 ,波束的聚焦性能越好 ,即波束角小 ,在實際使用中這是十分重要的 ,低頻微波物位計有較寬的波束 ,如果安裝不得當 ,將會收到內部結構產生的較多的虛假回波 ,例如:采用4"喇叭天線的26GHz雷達的典型波束角為8° ,而5.8GHz 的典型波束角為17° 。並且 ,微波的頻率越高 ,其喇叭尺寸也可以做的越小 ,更易於開孔安裝 。還沒有頻率高於K波段(24-26GHz)的微波(雷達)物位計 。

而X波段雷達由於沒有明顯的應用特點 ,而在各大物位廠商的雷大物位技術發展中趨於被淘汰 。