雷達(dá)物位計(jì)的數(shù)據(jù)采集處理方法

　　工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域用于連續(xù)料位測(cè)量的導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)和脈沖雷達(dá)物位計(jì)是現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一種常見的儀表，測(cè)量原理是電磁波通過(guò)導(dǎo)波桿或天線發(fā)射出去，遇到被測(cè)物質(zhì)后部分能量被反射回來(lái)，經(jīng)過(guò)電路處理，送由CPU（單片機(jī)）采集，最后通過(guò)智能軟件識(shí)別出有效回波，從而計(jì)算出儀表距離料位的距離，再依據(jù)安裝罐體的高度，計(jì)算出實(shí)際的料高，CPU采集回波的頻率直接影響了儀表本身的精度。

　　在軟件處理采集到的原始回波時(shí)，目前不同廠家不同品牌分別有自己的方法，一種方法是使用固定頻率的采樣速度采集原始回波，然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理算法分辨出有效回波位置，這種方法如果采樣頻率較低，則儀表本身測(cè)量的分辨率比較低，反之如果采樣頻率較高，則CPU需要很大的RAM區(qū)去存儲(chǔ)采集到的波形，增加RAM區(qū)則CPU的價(jià)錢明顯提高，相應(yīng)的開發(fā)成本上升，而且CPU處理這些數(shù)據(jù)需要很長(zhǎng)的時(shí)間，儀表的實(shí)時(shí)性降低。

　　第二種方法是先以比較低的頻率采樣原始回波，采樣到原始回波之后，通過(guò)原始回波構(gòu)建一條虛假回波，通過(guò)原始回波和虛假回波計(jì)算得出回波曲線，在回波曲線中找到有效波形（反射點(diǎn)）的位置，此時(shí)采樣頻率較低，找到的有效點(diǎn)的位置精度不高，為了解決這個(gè)問(wèn)題，由于此時(shí)有效波形位置已經(jīng)知道，接下來(lái)以較高的采樣頻率只采集有效波形位置，從而提高了儀表的精度。

　　1數(shù)據(jù)采集處理方法

　　選用瑞薩系列低功耗CPU，使用CPU內(nèi)部自帶的AD模塊、DMA模塊、定時(shí)器模塊。采集波形時(shí)，使用定時(shí)器TA觸發(fā)定時(shí)觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換完畢觸發(fā)DMA傳輸數(shù)據(jù)。

　　1）粗采：即以相對(duì)比較低的采樣頻率采樣原始回波信號(hào)，使用定時(shí)器定時(shí)25k產(chǎn)生中斷信號(hào)觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換完成中斷標(biāo)志觸發(fā)DMA傳輸數(shù)據(jù)，DMA將數(shù)據(jù)傳輸至CPU內(nèi)部的RAM區(qū)，當(dāng)DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)個(gè)數(shù)達(dá)到1000個(gè)以后，DMA產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸完成中斷，粗采采集原始回波波形完成，波形如圖1所示，給出數(shù)據(jù)處理標(biāo)志，CPU處理數(shù)據(jù)，構(gòu)建虛假回波，計(jì)算回波曲線，確定出起始點(diǎn)位置和真實(shí)有效回波位置，分別計(jì)算出精采（高頻采樣）起始點(diǎn)和有效波形位置需要的延時(shí)間。

　　2）精采起始點(diǎn)位置：即以相對(duì)比較高的采樣頻率采樣原始回波信號(hào)起始點(diǎn)位置，根據(jù)粗采時(shí)計(jì)算出的延時(shí)時(shí)間，首先延時(shí)，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到了之后，控制AD、定時(shí)器TA、DMA模塊以較高采樣頻率采集起始點(diǎn)位置附近80個(gè)點(diǎn)，如圖2所示。

　　3）精采有效波形位置：即以相對(duì)比較高的采樣頻率采樣原始回波信號(hào)有效波形位置，根據(jù)粗采時(shí)計(jì)算出的延時(shí)時(shí)間，首先延時(shí)，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到了之后，控制AD、定時(shí)器TA、DMA模塊以較高采樣頻率采集有效波形位置附近80個(gè)點(diǎn)，如圖3所示。當(dāng)采集完成之后，給出數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)志，開始計(jì)算。

　　4）數(shù)據(jù)計(jì)算：根據(jù)精采采集的起始點(diǎn)、有效波形和延時(shí)時(shí)間，分別計(jì)算出準(zhǔn)確地起始點(diǎn)位置和物料反射點(diǎn)位置，反射點(diǎn)位置和起始點(diǎn)位置之差即為反射距離對(duì)應(yīng)的時(shí)間差，再根據(jù)保樣頻率計(jì)算出實(shí)際的料位。

　　綜上所說(shuō)，即通過(guò)粗采先確定出有效波形位置的大概位置，此時(shí)精度較低，再通過(guò)比較高的采樣頻率只采集這一段位置波形，采集計(jì)算過(guò)程如圖4所示，從而在采集的數(shù)據(jù)量沒(méi)有增加多少的基礎(chǔ)上增加了儀表的測(cè)量精度。