脉冲雷达测量料位原理
脉冲雷达测量料位原理
6GHz的微波以脉冲(“微波包裹”)的形式发出，发射脉冲 的重复频率为3.6MHz，也就是说每278ns发射一个脉冲。反 射回来的回波脉冲(如图2中第二条曲线)随后将与一个参考脉 冲(如图2中第一条曲线)进入频率混合器进行信号处理。该参 考脉冲与发射脉冲形状相同，只是它的重复频率要比3.6MHz 小43.7Hz，即该参考脉冲在时间轴上推移了一段。
定位精度较高，一般作为跟踪雷达，火控雷达。
电磁波分类
电磁波分类
介电常数对电磁波的影响
• 5.6GHZ波长是26MM在聚丙烯中（2.3）的 传输速度只有真空中的2/3;它会吸收更多的 电磁波；油水界面雷达反射波充分说明在 油中传播速度小于空气；
介电常数对电磁波的影响
被测介质的介电常数决定反射度，微波频率在GHz数量级上，属 于电磁波，反射度R是反射能量与发射能量之间的比值，与介质的介 电常数εr有关，介质的介电常数εr越高则反射度R越高
雷达测量距离的基本原理
主要内容：
1、电磁波的分类 2、介电常数、温度压力对电磁波的影响 3、雷达波的特性 4、调频连续波测量原理 5、脉冲波测量原理 6、选择合适的测量频率 7、选择合适的测量天线 8、安装事项 9、四个黄金法则
电磁波分类
雷达波特性与光的特性相近 传播速度为3X108米/秒,一般来说，波长越长，在大 气中的衰减越小，受不良天候影响也越小，但是定位精度比较低，所以一般作为 警戒雷达使用, 相反波长越短的雷达在大气中衰减越大，受不良天候影响越大,但
脉冲与连续调频测量方式的选择
FMCW ·间接测量; . 连续发射雷达波 ·需要进行 (FFT) 分析计算 ； ·需要高能量的电源支持，只能是四线制； ·干扰回波较多，不易处理； . 精度较高达1MM; . 需要性能高的处理器; . 测量盲区较小; . 适合于短距离精确测量;
PULSE ·直接测量； . 279NS发射一次雷达波 ·采用特殊时间扩展方法； ·不需要FFT计算； ·只需较低的CPU处理能力； . 只需较低的电源供应； . 可以两线制工作; . 能应用在防爆等级高的地方; . 对温度稳定性要求不高；
雷达波的干涉相位
雷达波的种类
等幅波雷达测速：多普勒效应如果目标不移动 频率不变否则频率增大或减少随 速度和方向而改变
雷达波的种类
脉冲+多普勒效应： 用来测量高度与速度
雷达波的种类
脉冲与调频连续波 ：
调频连续波雷达测量料位原理
该方法使用线性调频的射频(RF)信号(如：发射器发出的 频率周期性地在9.5～10.5GHz或24~25GHZ之间变化)。 当介质表面反射回来的信号到达接收器时，发射器中的发 射频率也同时发生了变化。微波运行的时间可通过计算接 收到的信号频率与当前发射频率之间的差值来获得。 把发 射与接收频率进行混频处理后，将形成一个中频段的信号， 而该中频信号频率正好与被测距离呈正比例关系。即被测 距离越大，则发射与接收频率差值越大，混频后的中频段 信号频率越大。
脉冲雷达测量料位原理
发射脉冲 3பைடு நூலகம்58 MHz
T1 = 279.32961 nanoseconds
参考脉冲 3.58 MHz - 43.7 Hz T2 = 279.33302 nanoseconds
脉冲雷达测量料位原理
由于采用特殊的采样方式,时间扩展的方式，因此对于时间的计算变得容 易简单；
脉冲雷达测量料位原理
雷达波频率的选择
频率选择：没有那一频率是万能的，工业上一般低频5.8GHZ~6GHZ,高频 24GHZ~26GHZ ,频率不同，在相同条件下发射的波束角也不同；
雷达波的选择
频率不同，在相同条件下聚焦能力不同
雷达波的选择
频率不同，在相同条件下信号强度的衰减也不同：浓缩、内部建筑、蒸汽与灰尘 ，趋势是随着微波波长的减小(频率的增加)，微波传播“阻力”变大
调频连续波雷达测量料位原理
FMCW详细原理1
调频连续波雷达测量料位原理
FMCW详细原理2
调频连续波雷达测量料位原理
FMCW详细原理3
调频连续波雷达测量料位原理
FMCW详细原理4
调频连续波雷达测量料位原理
FMCW详细原理5
调频连续波雷达测量料位原理
FMCW详细原理6
调频连续波雷达测量料位原理
调频连续波雷达测量料位原理
脉冲雷达测量料位原理
雷达物位计天线发射极窄的微波脉冲（例如：6G频率雷达，即： 发送一个△t时间（一般为1ns）的脉冲，叠加6GHZ的正弦波信 号），这个脉冲以光速在空间传播，碰到被测介质表面，其部分能 量被反射回来，被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔 与天线到被测介质表面的距离成正比， 由于其发射脉冲与接收脉冲 的时间间隔非常小，一般都采用时间拓展技术，并采用多次测量求 平均的方法获得最终结果；这种测量技术决定了其精度为5~10mm。 脉冲雷达采用微波脉冲信号，是间断性发射脉冲方式（277NS)， 利用特殊的调整间隔时间的技术将每秒3600000个回波图放大，定 位然后进行分析处理，因此雷达传感器可以在0．1秒内精确细致地 分析处理这些被放大的回波信号，而无需象其它雷达测量技术 (~IFMCW )那样，花费很多时间分析频率，脉冲雷达可以做到功率 比较低，一般为0.5W内。可以很方便的实现本安设计。在设计中大 都采用大电容充电方式，等电容充电到一定容量后，进行一次微波 脉冲信号发射测量。
脉冲雷达测量料位原理
频率混合器把蓝色回波脉冲与绿色参考脉冲相乘，经过混频 处理后形成红色曲线。该红色曲线与发射脉冲形状完全相同， 其频率变成了中频43.7Hz(周期23ms)。也就是说经过混合处 理器处理后的红色曲线把回波脉冲在时间轴上扩展了82380 倍。 只要测出红色曲线上发射脉冲与回波脉冲的时间间隔 t1(ms)，则t=t1/82380。这样便实现了极短脉冲运行时间t的 测量。
介电常数对雷达波的反射
推荐最低测量物质的介电常数大于5
温度压力对雷达波的影响
微波测量的优点是它的传送 不需要任何传送介质，其在 各种介质中的传送速率可以 通过式(2)算出，温度压力不 同其介电常数也略不同，因 此对测量精度也有影响；
方向性对雷达波的影响
方向性对雷达波的影响
雷达波的衍射与折射