科普一些关于雷达物位计信号处理方面的知识

我们都知道雷达物位计信号处理的关键是去噪，从而提取有用的信息。有专家根据调频连续波雷达物位计的原理和信号处理的基本算法和传统的傅里叶变换信号处理方法对比的方法，提出了小波变换去除回波干扰信号的方法。那么到底小波分析是否可以有效的应用于物位计回波信号分析，提高测量精度呢?我们一起来探究!

近年来，在化工生产过程中，用于测量液位、固体料位和两种不同密度液体的界面的仪表被称为液位计、料位计和界面计，统称为物位仪表。.其中，雷达类产品已成为物位仪表市场的主流产品。市场上的雷达物位计种类繁多，今天主要以调频连续波雷达物位计为例来分析。调频连续波雷达物位计的通用原理为雷达在罐顶发射电磁波，电磁波碰到介质反射后被雷达接收，接收信号与发射信号之间的频率差δf与介质表面的距离R成一定比例关系：R=C(速度)*δf(频率差)/2/K(调频斜率)。因为光速C和调频斜率K已知，因此估算出频率差δf，便可得到雷达安装位置料面的距离R，再通过已知的罐体总高，减去雷达到料面的空间距离(简称空高)，得出料位的高度。

根据FMCw雷达测量原理，为了获得距离信息，首先需要测量差频信号丘的频率值。线性调频连续波LFMCw雷达在从目标回波中提取距离信息时，最适合采用快速变换进行处理。微波物位计的测量范围一般在100m以内，所以对发射功率的要求比较低，只有几毫瓦，但是测量精度比较高，一般在1cm以内，所以系统的频率稳定性和线性度都非常必需的。LFMcw雷达测量物位最简单的方法是利用FFT求反射波和透射波的频率差，从而计算出物料高度。该方法的分辨率为r。它与发射波的扫描频率带宽成反比。因此，要实现毫米级分辨率，需要极宽的扫描带宽，这在技术上是难以实现的。因此，直接从FFr得到的离散光谱峰值不能满足高精度测量的要求，需要采用校正方法来提高精度，但这会给系统增加大量的计算负担，降低测量精度。傅里叶分析只能得到信号整体的频谱分析，不能对信号进行局部分析。然而，小波分析不仅在时域和频域都具有良好的定位特性，而且对高频分量使用逐渐精细的时域采样步骤，可以关注对象的任何细节。因此，小波变换优于傅里叶变换，可以将其可视化为自适应加窗傅里叶变换。与传统的点目标回波相比，用于提高雷达物位计测量精度的宽带雷达技术具有更多更好的局部波动特性，尤其是在被测存储容器进料或卸料时。电平表的回波信号是瞬态的，广义上也是一个非平稳过程，因此可以利用小波变换技术对其进行分析，以提高雷达信号处理的性能。

雷达信号处理的目的是消除干扰，以尽可能高的分辨率显示目标反射波，并提取有用的参数。小波变换以其良好的时频特性被广泛应用于工程信号处理领域，也为雷达信号处理开辟了一条新途径。