科普一些關于雷達物位計信號處理方面的知識

我們都知道雷達物位計信號處理的關鍵是去噪，從而提取有用的信息。有專家根據調頻連續波雷達物位計的原理和信號處理的基本算法和傳統的傅里葉變換信號處理方法對比的方法，提出了小波變換去除回波干擾信號的方法。那么到底小波分析是否可以有效的應用于物位計回波信號分析，提高測量精度呢?我們一起來探究!

近年來，在化工生產過程中，用于測量液位、固體料位和兩種不同密度液體的界面的儀表被稱為液位計、料位計和界面計，統稱為物位儀表。.其中，雷達類產品已成為物位儀表市場的主流產品。市場上的雷達物位計種類繁多，今天主要以調頻連續波雷達物位計為例來分析。調頻連續波雷達物位計的通用原理為雷達在罐頂發射電磁波，電磁波碰到介質反射后被雷達接收，接收信號與發射信號之間的頻率差δf與介質表面的距離R成一定比例關系：R=C(速度)*δf(頻率差)/2/K(調頻斜率)。因為光速C和調頻斜率K已知，因此估算出頻率差δf，便可得到雷達安裝位置料面的距離R，再通過已知的罐體總高，減去雷達到料面的空間距離(簡稱空高)，得出料位的高度。

根據FMCw雷達測量原理，為了獲得距離信息，首先需要測量差頻信號丘的頻率值。線性調頻連續波LFMCw雷達在從目標回波中提取距離信息時，最適合采用快速變換進行處理。微波物位計的測量范圍一般在100m以內，所以對發射功率的要求比較低，只有幾毫瓦，但是測量精度比較高，一般在1cm以內，所以系統的頻率穩定性和線性度都非常必需的。LFMcw雷達測量物位最簡單的方法是利用FFT求反射波和透射波的頻率差，從而計算出物料高度。該方法的分辨率為r。它與發射波的掃描頻率帶寬成反比。因此，要實現毫米級分辨率，需要極寬的掃描帶寬，這在技術上是難以實現的。因此，直接從FFr得到的離散光譜峰值不能滿足高精度測量的要求，需要采用校正方法來提高精度，但這會給系統增加大量的計算負擔，降低測量精度。傅里葉分析只能得到信號整體的頻譜分析，不能對信號進行局部分析。然而，小波分析不僅在時域和頻域都具有良好的定位特性，而且對高頻分量使用逐漸精細的時域采樣步驟，可以關注對象的任何細節。因此，小波變換優于傅里葉變換，可以將其可視化為自適應加窗傅里葉變換。與傳統的點目標回波相比，用于提高雷達物位計測量精度的寬帶雷達技術具有更多更好的局部波動特性，尤其是在被測存儲容器進料或卸料時。電平表的回波信號是瞬態的，廣義上也是一個非平穩過程，因此可以利用小波變換技術對其進行分析，以提高雷達信號處理的性能。

雷達信號處理的目的是消除干擾，以盡可能高的分辨率顯示目標反射波，并提取有用的參數。小波變換以其良好的時頻特性被廣泛應用于工程信號處理領域，也為雷達信號處理開辟了一條新途徑。