一种导波雷达液位计

摘要

本发明提供了一种导波雷达液位计，通过控制及信号处理模块产生两路脉冲信号，一路在发射信号及采样信号产生电路中转变为窄脉冲信号，并作为发射信号在信号收发模块中转换为发射脉冲信号通过同轴电缆及导波杆传输到被测液位液体表面产生回波信号；另一路在回波信号采样时间段对每个窄脉冲信号周期步进增长Δt，得到步进延时的采样信号，然后送入信号收发模块，在采样信号的控制下，对回波信号进行采样，由于采样信号与发射脉冲信号同频，但周期步进增长，并覆盖回波信号与发射信号之间的最大时间间隔，实现了等效采样对回波信号进行时间扩展，这样可用较低的采样频率实现较高的测量精度。

主权项

一种导波雷达液位计，其特征在于，包括：控制及信号处理模块，用于产生周期性的脉冲信号PWM1和PWM2，其中脉冲信号PWM1周期为t₁，脉冲信号PWM2周期为t₂；脉冲信号PWM2的每个周期的低电平段为回波信号采样时间段t_s，高电平段为时间间隔测量时间段t_c；发射信号及采样信号产生电路，用于将周期性的脉冲信号PWM1转换为窄脉冲信号作为发射信号，同时，将转换得到的窄脉冲信号在回波信号采样时间段进行延迟，使每个窄脉冲信号周期步进增长Δt，得到采样信号，并满足：$t_{r\max }<\frac{t_s}{t_1}\mathrm{\Delta t}<t_1,$且t_s>10t₁；其中，t_rmax为回波信号与发射信号之间的最大时间间隔；同轴电缆及导波杆；信号收发模块，用于将发射信号上升沿处转换为发射脉冲信号，并沿同轴电缆及导波杆进行传输，当其与被测液位液体表面接触时，产生回波信号；回波信号沿导波杆及同轴电缆返回信号收发模块，并在采样信号的控制下，对回波信号进行采样，采样的回波信号送入控制及信号处理模块，在时间间隔测量时间段t_c内进行处理，得到回波信号与发射信号之间的时间间隔t_r，根据该时间间隔t_r得到被测液体液位高度；所述的发射信号及采样信号产生电路包括锯齿波产生电路以及带相位负反馈环的信号产生电路；所述发射信号是脉冲信号PWM1在带相位负反馈环的信号产生电路中，由窄脉冲产生电路中转换成同频率的负极性的窄脉冲，然后经过另一非门反向后输出窄脉冲，再经过放大驱动电路放大后得到；锯齿波产生电路产生一个在脉冲信号PWM2的每个周期的低电平段电压线性增加，在高电平段为低电压U_low的周期性锯齿波信号并输出给带相位负反馈环的信号产生电路；在带相位负反馈环的信号产生电路中，由斜波产生电路将负极性的窄脉冲转换为下降沿到来时，电压线性降低，上升沿到来时恢复为高电平的斜波信号；斜波信号再与锯齿波信号叠加，形成回波信号采样时间段t_s内电压线性增加，时间间隔测量时间段t_c为低电压U_low的带有斜波信号的锯齿波信号；将此带有斜波信号的锯齿波信号送入带相位负反馈环的信号产生电路中另一非门，同时，低电压U_low等于另一非门的低电平门限电压；当其幅度低于另一非门的门限电压时，输出端由低电平变为高电平，获得窄脉冲信号周期步进增长Δt的采样信号；在带相位负反馈环的信号产生电路中，相位比较器对放大前的发射信号和采样信号即两个与非门的输出进行相位比较，比较输出相位差给低通滤波器；当相位差非正常的增加时，低通滤波器输出的直流电平增加，该直流电平经过一反相放大器反向放大后，再通过另一反向放大器的负端与该反向放大器正端的锯齿波信号进行叠加，使另一与非门输入信号的幅值增加，其翻转时刻提前，导致非正常增加的相位得到修正；相位差非正常减小时的情况过程相反。