[發明專利]一種分段式同軸導波雷達液位計數據處理方法

有效

• 申請號: 202110417184.1
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113108867B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 趙博;張曰義;孟祥焱;沈紹祥;劉小軍;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284;G01S7/35
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

本發明公開了一種分段式導波雷達液位計的數據處理方法。該方法包括：根據目標容器內當前液面高度的測量液位值和液位變化速度值，預測下次測量時目標容器內液面高度的預測值；根據預測值和導波桿各段長度計算下次測量的第一回波信號中的第一虛假回波信號；獲取目標容器內液體位于被預測液面高度時導波桿的第一回波信號；根據第一回波信號和第一虛假回波信號計算被預測液面高度的初始測量液位值；對初始測量液位值進行卡爾曼濾波處理，得到被預測液面高度的測量液位值。本公開還提供了一種分段式導波雷達液位計的數據處理系統、存儲介質及計算機程序產品。

技術領域

本發明屬于FMCW雷達液位計信號處理技術領域，尤其涉及一種分段式導波雷達液位計的數據處理方法、數據處理系統、存儲介質及計算機程序產品。

背景技術

FMCW體制導波雷達液位計是以頻域反射原理(FDR)為基礎的雷達液位計儀表，雷達液位計的調頻連續波電磁信號沿著導波桿傳播，當遇到被測介質表面時，雷達液位計的部分信號被反射形成回波并沿相同路徑返回到信號發射裝置(接收天線)，接收的回波信號和發射信號的耦合信號混頻產生差頻信號，通過將傳播時間轉換成頻差的方式，測量頻率代替直接測量時差，來計算液位高度。

依據導波桿探頭結構的不同，常用的導波雷達液位計包括同軸式和雙桿式兩種。其中，同軸式導波桿探頭是導波雷達液位計中最基本也是最有效的探頭，它的結構類似于同軸電纜，由一根金屬圓管以及一根金屬棒同軸安裝而成，電磁信號在金屬棒和金屬圓管之間的空間內傳播，能量集中，不會擴散，能有效的傳播高頻信號，并且不易受到外界的影響。

傳統同軸式導波桿探頭采用一體式結構，因為桿式結構長度制約，不易運輸和安裝，所以同軸導波桿不適宜應用于較大量程。為了克服這一限制，同軸導波桿可采用分段式結構，各段通過螺紋連接，實現較大的量程，同時方便運輸和安裝。

在實現本公開構思的過程中，發明人發現分段式同軸導波桿各段連接處的特性阻抗與其它部位不連續，在連接處會產生虛假回波，對液位測量形成干擾，導致出現測量誤差較大的問題。

發明內容

有鑒于此，本公開提供了一種分段式同軸導波雷達液位計數據處理方法。

本公開的一個方面提供了一種分段式同軸導波雷達液位計數據處理方法，包括：

根據目標容器內當前液面高度的測量液位值和液位變化速度值，預測下次測量時所述目標容器內液面高度的預測值；

根據所述預測值和導波桿各段長度計算所述下次測量的第一回波信號中的第一虛假回波信號；

獲取所述目標容器內液體位于被預測液面高度時所述導波桿的第一回波信號；

根據所述第一回波信號和所述第一虛假回波信號計算所述被預測液面高度的測量液位值；

對所述液位值進行卡爾曼濾波處理，得到所述被預測液面高度的測量液位值。

根據本公開的實施例，所述數據處理方法還包括：

分別獲取所述目標容器內無液體時所述導波桿的背景回波信號和所述目標容器內液體位于初始液面高度時的所述導波桿的初始回波信號；

根據所述背景回波信號和所述初始回波信號計算所述初始液面高度的測量液位值和液位變化速度值。

根據本公開的實施例，所述分別獲取所述目標容器內無液體時所述導波桿的背景回波信號和所述目標容器內液體位于初始液面高度時的所述導波桿的初始回波信號包括：

分別采集所述目標容器內無液體時所述導波桿的第二回波信號和所述目標容器內液體位于初始液面高度時的所述導波桿的第三回波信號；

分別對所述第二回波信號和所述第三回波信號進行線性調頻Z變換，得到所述背景回波信號和所述初始回波信號。