[发明专利]基于导波雷达的物位提取方法

说明书

本发明公开了一种基于导波雷达的物位提取方法，包括：利用导波雷达物位计采集不同距离的完整回波信号并记录实际物位距离，并将所述回波信号通过低通滤波器进行滤波；将所述滤波后回波信号的顶部回波点作为参考点，对齐不同距离下的回波信号的参考点；进行回波峰值寻找，找出滤波后回波信号中所有波峰值和波谷值；在波峰值点中找到理想回波点，得到理想回波点对应的距离；通过三次样条插值方式进行距离插值计算，得到不同距离对应的回波点，以及对应的距离；将插值计算得到物位距离与实际物位距离对比，获得所述物位提取方法的误差值。该物位提取方法比传统的峰值寻找算法性能更佳，误差更小。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种基于导波雷达的物位提 取方法。

背景技术

物位是指液体与气体、液体与液体、固态物质与气体之间的界面相对 于容器底部或某一基准面的高度，是工业生产中的重要参数。测量物位的 仪表种类繁多，具有各自的优点及适用范围。导波雷达物位计是依据时域 反射原理(TDR)为基础的雷达物位计，导波雷达物位计的电磁脉冲以光速沿 钢缆或探棒传播，当遇到被测介质表面时，部分脉冲被反射形成回波并沿 相同路经返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在 其间的传播时间成正比，经计算得出物位高度。

导波雷达物位计作为一种新型的物位测量仪表，其信号传输集中在导 波杆中，能量损耗非常小，测量精度高且在测量过程中不受介质、温度、 压力、蒸汽、粉尘及泡沫等诸多因素的影响，在工业生产中发挥着越来越 重要的作用，具有非常广阔的市场前景。

在实际应用中，导波雷达物位计会涉及到不同种类、不同状态的物料 以及不同的测量环境，波形多径效应往往会产生多个回波，且不同物料反 射回波信号能量有较大的差别，使得回波波形有好有坏，回波峰值定位不 精确。物位回波定位点的选取直接影响传播时间的计算，常规的峰值检测 算法以峰值点作为物位回波定位点，其准确性较低，且峰值定位不一定精 确。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于导波雷达的物位提取 方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于导波雷达的物位提取方法，包括：

步骤1：利用导波雷达物位计采集不同距离的完整回波信号并记录实际 物位距离r，并将所述回波信号通过低通滤波器进行滤波；

步骤2：将所述滤波后回波信号的顶部回波点作为参考点，对齐不同距 离下的回波信号的参考点；

步骤3：进行回波峰值寻找，找出滤波后回波信号中所有波峰值和波谷 值；

步骤4：在波峰值点中找到理想回波点，得到理想回波点对应的距离R；

步骤5：通过三次样条插值方式进行距离插值计算，得到不同距离对应 的回波点，以及对应的距离R；

步骤6：将插值计算得到物位距离R与实际物位距离r对比，获得所述物 位提取方法的误差值。

在本发明的一个实施例中，所述步骤3包括：

步骤31：找出回波信号矩阵X中的信号最小值点x_min，并将回波信号矩 阵X中的第一列去除，并将信号最小值x_min添加至回波信号矩阵X的最后一 列，重组后得到第一变形矩阵Y：

Y＝[y₁,y₂…,y_n]＝[x₂,x₃…,x_min]；

步骤32：将滤波后回波信号X最后一列去除，并将信号最小值x_min加入 回波信号矩阵X的最后一列，重组后得到第二变形矩阵Z：