فناوری پردازش سیگنال یک سنج سطح رادار چیست؟

به عنوان تأمین کننده پیشرو در سطح رادار ، اغلب در مورد فناوری پردازش سیگنال در پشت این دستگاه های قابل توجه سؤال می شود. در این پست وبلاگ ، من به پیچیدگی های پردازش سیگنال سطح رادار ، بررسی می کنم که چگونه کار می کند ، مؤلفه های اصلی آن و مزایایی که ارائه می دهد.

چگونه سنجهای سطح رادار کار می کنند

قبل از اینکه به پردازش سیگنال شیرجه بزنیم ، بیایید به طور خلاصه نحوه عملکرد سنجهای سطح رادار را بررسی کنیم. این دستگاه ها از امواج الکترومغناطیسی ، به طور معمول در محدوده فرکانس مایکروویو ، برای اندازه گیری فاصله بین سنج و سطح یک ماده مایع یا جامد در یک مخزن یا سیلو استفاده می کنند. سنج سطح رادار سیگنال رادار را منتشر می کند که به سمت سطح مواد حرکت می کند و به سنج باز می گردد. با اندازه گیری زمان لازم برای حرکت سیگنال به سطح و عقب ، سنج می تواند فاصله و در نتیجه سطح مواد را محاسبه کند.

پردازش سیگنال در سنجهای سطح رادار

پردازش سیگنال جنبه مهمی از عملکرد سنج سطح رادار است. این شامل دستکاری و تجزیه و تحلیل سیگنال رادار دریافت شده برای استخراج اندازه گیری های سطح دقیق و قابل اعتماد است. زنجیره پردازش سیگنال در یک سنج سطح رادار به طور معمول از چندین مرحله تشکیل شده است که هر یک نقش اساسی در اطمینان از صحت و عملکرد سنج دارند.

1. تولید سیگنال

مرحله اول پردازش سیگنال تولید سیگنال است. سنج سطح رادار بسته به نوع سنج و نیازهای کاربردی ، سیگنال رادار مداوم یا پالس ایجاد می کند. این سیگنال به طور معمول با استفاده از یک نوسان ساز مایکروویو تولید می شود که موج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا تولید می کند. فرکانس سیگنال بسته به طراحی سنج و کاربرد خاص می تواند متفاوت باشد ، اما معمولاً در محدوده 6 گیگاهرتز تا 80 گیگاهرتز است.

2. انتقال سیگنال

پس از تولید سیگنال رادار ، از طریق آنتن به سمت سطح ماده منتقل می شود. آنتن برای تمرکز سیگنال رادار در یک جهت خاص و به حداکثر رساندن استحکام سیگنال در سطح هدف طراحی شده است. نوع آنتن مورد استفاده در سطح رادار بسته به کاربرد می تواند متفاوت باشد ، اما انواع متداول شامل آنتن های شاخ ، آنتن های پارابولیک و آنتن های مسطح است.

3 پذیرش سیگنال

بعد از اینکه سیگنال رادار از سطح مواد منعکس می شود ، به سنج سطح رادار باز می گردد ، جایی که توسط آنتن دریافت می شود. سیگنال دریافت شده به طور معمول بسیار ضعیف است ، زیرا تنها بخش کوچکی از سیگنال منتقل شده به سنج منعکس می شود. برای تقویت سیگنال دریافت شده ، از یک آمپلی فایر کم نویز (LNA) استفاده می شود. LNA بدون ایجاد سر و صدای قابل توجه ، قدرت سیگنال را تقویت می کند و امکان پردازش دقیق سیگنال را فراهم می کند.

4. مخلوط کردن و پایین آمدن

پس از تقویت سیگنال دریافت شده ، با یک سیگنال مرجع مخلوط می شود تا سیگنال فرکانس میانی (IF) تولید کند. این فرآیند به عنوان اختلاط یا پایین آمدن شناخته می شود. سیگنال مرجع به طور معمول توسط همان نوسان ساز تولید می شود که سیگنال منتقل شده را تولید می کند ، اما برای ایجاد فرکانس ضرب و شتم فاز است. سیگنال IF حاوی اطلاعاتی در مورد فاصله بین سنج و سطح مواد و همچنین سایر اطلاعات مربوطه مانند استحکام سیگنال و تغییر داپلر است.

5. فیلتر و تقویت

سیگنال IF سپس فیلتر می شود تا سر و صدای ناخواسته و تداخل را از بین ببرد. یک فیلتر باند به طور معمول برای انتخاب دامنه فرکانس مورد علاقه و رد سیگنال های خارج از این محدوده استفاده می شود. پس از فیلتر ، سیگنال IF بیشتر تقویت می شود تا استحکام خود را افزایش داده و آن را برای پردازش بیشتر آماده کند.

6. تبدیل آنالوگ به دیجیتال

اگر سیگنال تقویت شده و فیلتر شده از یک سیگنال آنالوگ به یک سیگنال دیجیتال با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) تبدیل شود. ADC سیگنال آنالوگ را در فواصل منظم نمونه می کند و آن را به یک نمایش دیجیتال تبدیل می کند. سپس می توان سیگنال دیجیتال را با استفاده از تکنیک های پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) پردازش کرد.

7. پردازش سیگنال دیجیتال

مرحله پردازش سیگنال دیجیتال جایی است که پیچیده ترین و پیشرفته ترین الگوریتم های پردازش سیگنال استفاده می شود. الگوریتم های DSP سیگنال دیجیتال را برای استخراج اطلاعات مربوطه مانند فاصله بین سنج و سطح مواد ، قدرت سیگنال و تغییر داپلر تجزیه و تحلیل می کنند. این الگوریتم ها از تکنیک های مختلفی ، از جمله تجزیه و تحلیل فوریه ، همبستگی و تشخیص اوج ، برای شناسایی سیگنال منعکس شده و محاسبه اندازه گیری سطح استفاده می کنند.

8. نمایش و خروجی

پس از محاسبه اندازه گیری سطح ، در صفحه نمایش سطح رادار نمایش داده می شود یا به یک سیستم کنترل یا دستگاه نظارت دیگر منتقل می شود. این سنج همچنین ممکن است اطلاعات اضافی مانند استحکام سیگنال ، دما و وضعیت سنج را ارائه دهد. خروجی سنج سطح رادار می تواند به شکل سیگنال فعلی 4-20 میلی آمپر ، یک پروتکل ارتباطات دیجیتالی مانند Modbus یا HART یا یک پروتکل ارتباطی بی سیم مانند Wi-Fi یا بلوتوث باشد.

مزایای اصلی پردازش سیگنال در سنجهای سطح رادار

فناوری پیشرفته پردازش سیگنال مورد استفاده در سنجهای سطح رادار چندین مزیت کلیدی را ارائه می دهد ، از جمله:

• دقت بالا:الگوریتم های پردازش سیگنال می توانند به طور دقیق سیگنال منعکس شده را شناسایی کرده و اندازه گیری سطح را محاسبه کنند ، حتی در برنامه های چالش برانگیز با سطح سر و صدای بالا ، بازتاب های متعدد یا هندسه های مخزن پیچیده.
• قابلیت اطمینان:با فیلتر کردن نویز و تداخل ناخواسته ، پردازش سیگنال به اطمینان از قابلیت اطمینان اندازه گیری سطح کمک می کند. این خطر خواندن کاذب را کاهش می دهد و عملکرد کلی سنج را بهبود می بخشد.
• تطبیق پذیری:الگوریتم های پردازش سیگنال را می توان متناسب با برنامه های مختلف و شرایط مخزن سفارشی کرد. این اجازه می دهد تا از سطح رادار در طیف گسترده ای از صنایع از جمله شیمیایی ، پتروشیمی ، مواد غذایی و آشامیدنی و آب و فاضلاب استفاده شود.
• اندازه گیری غیر تماس:سنجهای سطح رادار از فناوری اندازه گیری غیر تماس استفاده می کنند ، به این معنی که آنها با مواد اندازه گیری شده در تماس مستقیم قرار نمی گیرند. این امر باعث می شود که آنها برای استفاده در برنامه هایی که در آن تماس با مواد امکان پذیر یا مطلوب نیست ، مانند محیط های خورنده یا خطرناک ، مناسب باشد.

محصولات سنجش سطح رادار ما

در شرکت ما ، ما طیف گسترده ای از سنجهای سطح رادار را برای پاسخگویی به نیازهای متنوع مشتریان ارائه می دهیم. محصولات ما با آخرین فناوری پردازش سیگنال برای اطمینان از دقت ، قابلیت اطمینان و عملکرد بالا طراحی شده اند. در اینجا برخی از محصولات محبوب سطح رادار ما آورده شده است:

• با کیفیت بالا 4-20mA RS485 تقسیم سطح مایع دو سیم تقسیم شده: این سنج سطح رادار دو سیم برای اندازه گیری سطح مایعات در مخازن و کشتی ها مناسب است. این یک الگوریتم پردازش سیگنال با کیفیت بالا است که حتی در برنامه های چالش برانگیز ، اندازه گیری سطح دقیق و قابل اعتماد را نیز ارائه می دهد.
• سنجش سطح رادار چهار سیم: سنجش سطح رادار چهار سیم ما برای استفاده در برنامه هایی طراحی شده است که در آن سطح بالایی از دقت و قابلیت اطمینان لازم است. این فناوری از فناوری پیشرفته پردازش سیگنال برای ارائه اندازه گیری های سطح دقیق ، حتی در حضور سر و صدا و تداخل استفاده می کند.
• با کیفیت بالا 4-20mA RS485 تقسیم سطح مایع رادار چهار سیم تقسیم شده: این سنج سطح رادار چهار سیم برای اندازه گیری سطح مایعات در مخازن و کشتی های بزرگ ایده آل است. این یک الگوریتم پردازش سیگنال با کیفیت بالا است که حتی در برنامه های چالش برانگیز ، اندازه گیری سطح دقیق و قابل اعتماد را نیز ارائه می دهد.

برای خرید و مذاکره با ما تماس بگیرید

اگر به محصولات سطح رادار ما علاقه دارید یا در مورد فناوری پردازش سیگنال سؤالی دارید ، لطفاً با ما تماس بگیرید. تیم متخصصان ما آماده است تا در انتخاب سنج سطح رادار مناسب برای برنامه شما کمک کند و بهترین راه حل ممکن را برای شما فراهم کند. ما مشتاقانه منتظر شنیدن شما هستیم و با شما همکاری می کنیم تا نیازهای اندازه گیری سطح خود را برآورده کنیم.

منابع

• Skolnik ، MI (2001). آشنایی با سیستم های رادار (ویرایش سوم). مک گرا-هیل.
• بارتون ، DK (1988). تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم رادار با استفاده از MATLAB. خانه Artech.
• ریچاردز ، MA ، Scheer ، JA ، & Holm ، WA (2010). اصول رادار مدرن: اصول اساسی. انتشارات Scitech.