Ako popredný dodávateľ radarových meradiel som sa často pýtal na technológiu spracovania signálu za týmito pozoruhodnými zariadeniami. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do zložitosti spracovania signálu na úrovni radarovej úrovne, skúmaním toho, ako funguje, jeho kľúčovými komponentmi a výhodami, ktoré ponúka.
Ako fungujú meradlá na úrovni radaru
Predtým, ako sa ponoríme do spracovania signálu, stručne preskúmajme, ako merače radarovej úrovne fungujú. Tieto zariadenia používajú elektromagnetické vlny, zvyčajne v mikrovlnnom frekvenčnom rozsahu, na meranie vzdialenosti medzi rozchodom a povrchom kvapaliny alebo tuhého materiálu v nádrži alebo silo. Radarový rozchod emituje radarový signál, ktorý sa pohybuje smerom k povrchu materiálu a odráža späť k rozchodu. Zmeraním času potrebného na to, aby signál prešiel na povrch a chrbát, môže meradlo vypočítať vzdialenosť a následne úroveň materiálu.
Spracovanie signálu v meradlách radarovej úrovne
Spracovanie signálu je rozhodujúcim aspektom prevádzky rozchodu radarovej úrovne. Zahŕňa manipuláciu a analýzu prijatého radarového signálu na extrahovanie presných a spoľahlivých meraní úrovne. Reťazec spracovania signálu v rozchode radarovej úrovne zvyčajne pozostáva z niekoľkých etáp, z ktorých každá zohráva dôležitú úlohu pri zabezpečovaní presnosti a výkonu rozchodu.
1. Generovanie signálu
Prvou fázou spracovania signálu je generovanie signálu. Radarový rozchod generuje kontinuálny alebo pulzný radarový signál v závislosti od typu rozchodu a požiadaviek na aplikáciu. Signál sa zvyčajne generuje pomocou mikrovlnného oscilátora, ktorý vytvára vysokofrekvenčnú elektromagnetickú vlnu. Frekvencia signálu sa môže líšiť v závislosti od návrhu rozchodu a špecifickej aplikácie, ale zvyčajne je v rozsahu od 6 GHz až 80 GHz.
2. Prenos signálu
Akonáhle sa generuje radarový signál, prenáša sa smerom k povrchu materiálu cez anténu. Anténa je navrhnutá tak, aby zaostrovala radarový signál v špecifickom smere a maximalizovala silu signálu na cieľovom povrchu. Typ antény použitej v rozchode radarovej úrovne sa môže líšiť v závislosti od aplikácie, ale bežné typy zahŕňajú antény rohov, parabolické antény a planárne antény.
3. Príjem signálu
Keď radarový signál odráža povrch materiálu, vráti sa na radarový rozchod, kde je prijatý anténou. Prijatý signál je zvyčajne veľmi slabý, pretože iba malá časť prenášaného signálu sa odráža späť k rozchodu. Na zosilnenie prijatého signálu sa používa nízky šumový zosilňovač (LNA). LNA zvyšuje silu signálu bez zavedenia významného šumu, čo umožňuje presné spracovanie signálu.
4. Miešanie a downConverzia
Po zosilnení prijatého signálu sa zmieša s referenčným signálom, aby sa vytvoril signál medziproduktu (IF). Tento proces je známy ako miešanie alebo downConverzia. Referenčný signál je zvyčajne generovaný rovnakým oscilátorom, ktorý vytvára prenášaný signál, ale je posunutý fázou, aby sa vytvoril frekvencia rytmu. Signál IF obsahuje informácie o vzdialenosti medzi obrysom a povrchom materiálu, ako aj o ďalších relevantných informáciách, ako je pevnosť signálu a Dopplerov posun.
5. Filtrovanie a zosilnenie
Signál IF je potom filtrovaný, aby sa odstránil nežiaduci šum a rušenie. Filter pásmapass sa zvyčajne používa na výber frekvenčného rozsahu záujmu a na odmietnutie signálov mimo tohto rozsahu. Po filtrovaní je signál IF ďalej amplifikovaný, aby sa zvýšila jeho pevnosť a pripravila ho na ďalšie spracovanie.
6. Analóg-digitálna konverzia
Amplifikovaný a filtrovaný, ak sa signál potom prevedie z analógového signálu na digitálny signál pomocou analógového až digitálneho prevodníka (ADC). ADC vzorkuje analógový signál v pravidelných intervaloch a prevádza ho na digitálnu reprezentáciu. Digitálny signál sa potom môže spracovať pomocou techník digitálneho spracovania signálu (DSP).
7. Spracovanie digitálneho signálu
Fáza digitálneho spracovania signálu je miesto, kde sa používajú najkomplexnejšie a sofistikovanejšie algoritmy spracovania signálu. Algoritmy DSP analyzujú digitálny signál na extrahovanie príslušných informácií, ako je vzdialenosť medzi rozchodom a povrchom materiálu, pevnosť signálu a Dopplerov posun. Algoritmy používajú rôzne techniky, vrátane Fourierovej analýzy, korelácie a detekcie píku, na identifikáciu odrazeného signálu a výpočet merania úrovne.
8. Zobraziť a výstup
Akonáhle sa vypočíta meranie úrovne, zobrazí sa na displeji na úrovni radarovej úrovne alebo sa vysiela do riadiaceho systému alebo iného monitorovacieho zariadenia. Miera môže tiež poskytnúť ďalšie informácie, ako napríklad pevnosť signálu, teplota a stav rozchodu. Výstupom rozchodu radarovej úrovne môže byť vo forme prúdového signálu 4-20 mA, protokolu digitálnej komunikácie, ako je Modbus alebo Hart, alebo bezdrôtový komunikačný protokol, ako je Wi-Fi alebo Bluetooth.
Kľúčové výhody spracovania signálu v meradlách radarovej úrovne
Technológia pokročilého spracovania signálu použitá v meradlách radarovej úrovne ponúka niekoľko kľúčových výhod vrátane:
- Vysoká presnosť:Algoritmy spracovania signálu môžu presne identifikovať odrazený signál a vypočítať meranie úrovne, a to aj v náročných aplikáciách s vysokými hladinami hluku, viacerými odrazmi alebo zložitými geometriami nádrže.
- Spoľahlivosť:Odfiltrovaním nežiaduceho hluku a rušenia pomáha spracovanie signálu zabezpečiť spoľahlivosť merania úrovne. To znižuje riziko falošných odčítaní a zlepšuje celkový výkon rozchodu.
- Všestrannosť:Algoritmy spracovania signálu môžu byť prispôsobené tak, aby vyhovovali rôznym aplikáciám a podmienkam nádrže. To umožňuje používanie meradiel na úrovni radaru v širokej škále odvetví vrátane chemikálií, petrochemických, potravín a nápojov a vody a odpadovej vody.
- Nekontaktné meranie:Meradlá na radarovej úrovni používajú technológiu nekontaktnej merania, čo znamená, že neprichádzajú do priameho kontaktu s meraným materiálom. Vďaka tomu sú vhodné na použitie v aplikáciách, kde kontakt s materiálom nie je možný alebo žiaduci, napríklad v korozívnych alebo nebezpečných prostrediach.
Naše výrobky na úrovni radarovej úrovne
V našej spoločnosti ponúkame širokú škálu meradiel na úrovni radaru, ktoré uspokojia rôzne potreby našich zákazníkov. Naše výrobky sú navrhnuté s najnovšou technológiou spracovania signálu, aby sa zabezpečila vysoká presnosť, spoľahlivosť a výkon. Tu sú niektoré z našich populárnych produktov na úrovni radarovej úrovne:
- Vysoko kvalitná 4-20MA RS485 rozdelená dvojvodičková radarová kvapalina: Tento dvojvodičový radarový úroveň je vhodný na meranie hladiny kvapalín v nádržiach a nádobách. Je vybavený vysoko kvalitným algoritmom spracovania signálu, ktorý poskytuje presné a spoľahlivé merania úrovne, a to aj v náročných aplikáciách.
- Štvorvodičový radarový rozchod: Náš štvorvodičový radarový rozchod je určený na použitie v aplikáciách, kde je potrebná vysoká úroveň presnosti a spoľahlivosti. Používa pokročilú technológiu spracovania signálu na zabezpečenie presných meraní úrovne, a to aj v prítomnosti hluku a rušenia.
- Vysoko kvalitná 4-20MA RS485 Split štvorvodičový radarový rozchod kvapaliny: Tento štvorvodičový radarový rozchod je ideálny na meranie hladiny kvapalín vo veľkých nádržiach a nádobách. Je vybavený vysoko kvalitným algoritmom spracovania signálu, ktorý poskytuje presné a spoľahlivé merania úrovne, a to aj v náročných aplikáciách.
Kontaktujte nás, aby ste si mohli kúpiť a vyjednávať
Ak máte záujem o naše produkty na úrovni radarovej úrovne alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa technológie spracovania signálu, neváhajte nás kontaktovať. Náš tím expertov je pripravený vám pomôcť pri výbere správnej radarovej úrovne pre vašu aplikáciu a poskytnúť vám najlepšie možné riešenie. Tešíme sa na vás a budeme s vami spolupracovať, aby ste splnili vaše potreby na meranie úrovne.
Odkazy
- Skolnik, MI (2001). Úvod do radarových systémov (3. vydanie). McGraw-Hill.
- Barton, DK (1988). Analýza a návrh radarového systému pomocou MATLAB. Artech House.
- Richards, MA, Scheer, JA a Holm, WA (2010). Princípy moderného radaru: Základné princípy. Scitech Publishing.