76-81GHz連續(xù)調(diào)頻波雷達(dá)物位計(jì)

產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)

產(chǎn)品介紹

特點(diǎn)

76-81GHz的調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)產(chǎn)品，支持四線(xiàn)制和兩線(xiàn)制應(yīng)用。多個(gè)型號(hào)，產(chǎn)品最大量程可以達(dá)到120m, 盲區(qū)可以做到8 cm。由于它工作頻率更高，波長(zhǎng)更短，所以尤其適合固體應(yīng)用，通過(guò)透鏡發(fā)射接收電磁波的工作方式，在高粉塵，惡劣溫度環(huán)境下（+200℃）具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。儀表提供法蘭或者螺紋的固定方式，使得安裝便捷簡(jiǎn)易。

此系列的主要優(yōu)勢(shì)如下：

基于自研的CMOS毫米波射頻芯片，實(shí)現(xiàn)更緊湊的射頻架構(gòu)，更高的信噪比，更小的盲區(qū)。

5GHz工作帶寬，使產(chǎn)品擁有更高的測(cè)量分辨率與測(cè)量精度。

最窄3°天線(xiàn)波束角，安裝環(huán)境中的干擾對(duì)儀表的影響更小，安裝更為便捷。

波長(zhǎng)更短，在固體表面具有更好的反射特性，因而不需要特別的使用萬(wàn)向法蘭來(lái)進(jìn)行瞄準(zhǔn)。

支持遠(yuǎn)程調(diào)試與遠(yuǎn)程升級(jí)，減少等待時(shí)間，提高工作效率。

支持手機(jī)藍(lán)牙調(diào)試，方便現(xiàn)場(chǎng)人員維護(hù)工作

通信與調(diào)試

在現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)LCD進(jìn)行儀表調(diào)試，也可以用選配的上位機(jī)軟件在PC端進(jìn)行調(diào)試。雷達(dá)儀表與PC之間通過(guò)以下方式進(jìn)行通訊：

USB轉(zhuǎn)RS485串口線(xiàn)（四線(xiàn)制）；

USB轉(zhuǎn)TTL串口線(xiàn)（兩線(xiàn)制）；

USB轉(zhuǎn)Hart-modem（兩線(xiàn)制）進(jìn)行通信。

通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙調(diào)試，使現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試更安全、方便。

5、4G網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)遠(yuǎn)程模塊，進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試。

技術(shù)規(guī)格|SPECIFICATIONS

物位計(jì)技術(shù)規(guī)格

安裝

安裝需要注意的兩點(diǎn)：（1）對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)料位，盡量保證垂直入射料位；（2）避免虛假回波。典型工況參見(jiàn)以下幾點(diǎn)。

保證波束范圍內(nèi)沒(méi)有干擾物，如人梯，臺(tái)階。

儀器安裝位置示意圖

儀表安裝應(yīng)保證天線(xiàn)波束避開(kāi)進(jìn)料口，如圖所示。

天線(xiàn)波束避開(kāi)進(jìn)料口

儀器安裝至少離容器壁20cm，否則很可能產(chǎn)生錯(cuò)誤讀數(shù)，如圖4-3所示。

1安裝至少離容器壁20cm

錐型容器盡量保證波束直射罐底，否則在罐底的測(cè)量結(jié)果可能不準(zhǔn)確，如圖4-4所示

錐形罐盡量保證波束直射罐底

安裝|INSTALL

連接|CONNECTION

單腔外殼24VDC產(chǎn)品接線(xiàn)圖

圖單腔外殼24VDC產(chǎn)品接線(xiàn)圖

4  24VDC供電產(chǎn)品接口說(shuō)明

儀表24VDC供電產(chǎn)品接口說(shuō)明

儀表操作|OPERATION

按鍵說(shuō)明

產(chǎn)品顯示模塊由4個(gè)按鍵和128×64 點(diǎn)陣顯示屏顯示。

顯示系統(tǒng)有4種顯示界面模式：

【運(yùn)行測(cè)量界面 Run Mode】：顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和當(dāng)前測(cè)量數(shù)據(jù)

【回波曲線(xiàn)界面Echo Mode】：顯示系統(tǒng)當(dāng)前測(cè)量的回波情況

【歷史曲線(xiàn)界面 Memo Mode】：顯示系統(tǒng)運(yùn)行記錄的歷史測(cè)量數(shù)據(jù)

【設(shè)置參數(shù)界面 Setup Mode】：設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行的各類(lèi)數(shù)據(jù)參數(shù)

【輸入數(shù)據(jù)界面 Input Mode】：輸入?yún)?shù)的數(shù)值，數(shù)字或字符

在不同的顯示模式下的4個(gè)按鍵的功能也不同

運(yùn)行測(cè)量界面說(shuō)明

運(yùn)行測(cè)量界面時(shí)按鍵功能說(shuō)明

運(yùn)行測(cè)量界面，顯示如下：

運(yùn)行測(cè)量界面示意圖

回波曲線(xiàn)界面說(shuō)明

在運(yùn)行測(cè)量界面下，按【BK】鍵進(jìn)入回波曲線(xiàn)界面

回波曲線(xiàn)界面示意圖

在回波曲線(xiàn)界面，按[BK]鍵可以實(shí)現(xiàn)回波曲線(xiàn)界面到運(yùn)行測(cè)量界面的切換。

回波界面中，特別地：

198db數(shù)字表示量程內(nèi)最大的回波強(qiáng)度，良好的金屬反射板，回波強(qiáng)度應(yīng)該在220dB左右，回波強(qiáng)度如果小于80dB，表明回波信號(hào)較弱，需要技術(shù)人員進(jìn)行相應(yīng)的排查。

設(shè)置參數(shù)界面說(shuō)明

設(shè)置參數(shù)界面時(shí)按鍵的功能說(shuō)明

由運(yùn)行測(cè)量界面，按【OK】切換進(jìn)入設(shè)置參數(shù)界面，如下圖顯示：

設(shè)置參數(shù)界面（1）

【基礎(chǔ)設(shè)置】

【基礎(chǔ)設(shè)置】菜單項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)多種功能，如下表所示。通過(guò)這些參數(shù)設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)物位計(jì)的快速啟動(dòng)。選中【基礎(chǔ)設(shè)置】，按【OK】進(jìn)入選項(xiàng)界面，選項(xiàng)列表如下表所示：

基本設(shè)置菜單選項(xiàng)

【高級(jí)設(shè)置】

選中【高級(jí)設(shè)置】，按【OK】進(jìn)入選項(xiàng)界面，選項(xiàng)列表如下表所示：

高級(jí)設(shè)置菜單選項(xiàng)

【服務(wù)】

選中【服務(wù)】，按【OK】進(jìn)入選項(xiàng)界面，選項(xiàng)列表如下表所示：

服務(wù)菜單選項(xiàng)

【顯示】

選中【顯示】，按【OK】進(jìn)入選項(xiàng)界面，選項(xiàng)列表如下表所示：

顯示菜單選項(xiàng)

菜單選項(xiàng)操作設(shè)置

基礎(chǔ)設(shè)置菜單操作

按【   】進(jìn)入基礎(chǔ)菜單選項(xiàng)【高低位調(diào)整】

【高低位調(diào)整】涉及量程設(shè)置有關(guān)它，與【高位調(diào)整】一起映射測(cè)量值與電流輸出（4-20mA）的對(duì)應(yīng)關(guān)系?！净A(chǔ)設(shè)置】菜單中選【高低位調(diào)整】，按【OK】 按鍵，進(jìn)入【高低位調(diào)整】，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。

【高低位調(diào)整】高位對(duì)應(yīng)滿(mǎn)料位置，低位對(duì)應(yīng)空倉(cāng)位置，如下圖所示。

低位調(diào)整編輯界面與定義

按【  】進(jìn)入基礎(chǔ)設(shè)置菜單選項(xiàng)【量程設(shè)置】

為了測(cè)量得到正確的結(jié)果，需設(shè)置儀表的量程范圍。選中【基礎(chǔ)設(shè)置】菜單，進(jìn)入【量程設(shè)定】選項(xiàng)，如需修改數(shù)值，按【OK】鍵編輯操作完成。按【BK】退出。

· 按【  】鍵進(jìn)入【阻尼時(shí)間】

為了提高測(cè)量輸出值的穩(wěn)定性，可以設(shè)定更大的【阻尼時(shí)間】來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量值穩(wěn)定，增加抗干擾能力。例如，阻尼時(shí)間為2秒，被測(cè)物體位置在t時(shí)刻發(fā)生階躍變化，測(cè)量輸出值在10秒后時(shí)跟隨到被測(cè)物體實(shí)際位置，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【   】鍵進(jìn)入【介質(zhì)類(lèi)型】

設(shè)定【介質(zhì)類(lèi)型】可以顯示液體和固體兩種模式，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

設(shè)定【容器類(lèi)型】可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)容器來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)得容器，按【OK】鍵編輯操作完成。按【BK】退出。顯示如下：

高級(jí)設(shè)置菜單操作

· 按【OK】鍵進(jìn)入基本設(shè)置菜單欄再按【  】進(jìn)入【高級(jí)設(shè)置】菜單

按【OK】鍵進(jìn)入【虛假回波學(xué)習(xí)】設(shè)置，【虛假回波學(xué)習(xí)】可以學(xué)習(xí)到包含已知障礙物容器中的虛假回波，并形成背景噪聲的篩除曲線(xiàn)（閾值曲線(xiàn)），學(xué)習(xí)虛假回波之前需要設(shè)置好【閾值模式】和【閾值區(qū)域】。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【距離偏移】

設(shè)定【距離偏移】修正理想測(cè)量值和實(shí)際測(cè)量值的偏差。出廠(chǎng)前已經(jīng)設(shè)置完成，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【電流偏移】

設(shè)定【電流偏移】來(lái)校準(zhǔn)電流輸出的誤差值，出廠(chǎng)前已校準(zhǔn)，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【輸出模式】

根據(jù)客戶(hù)的要求選擇【電流輸出模式】的方向，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。

· 按【  】鍵進(jìn)入【電流仿真】

設(shè)定【電流仿真】來(lái)校準(zhǔn)電流輸出的誤差值，出廠(chǎng)前已校準(zhǔn)，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【電流函數(shù)】

設(shè)定【電流函數(shù)】，可以設(shè)置儀表遇到丟波故障時(shí)，實(shí)際輸出電流的值。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【總線(xiàn)地址】

本功能只適用于RS485MODBUS通訊，當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的儀表使用HART通訊接口連接到上位機(jī)時(shí)，需要用此功能將儀表設(shè)置為多點(diǎn)工作模式。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【TR】

TR是根據(jù)測(cè)量不同工況不同量程來(lái)修改TR板信號(hào)強(qiáng)度功率的。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

服務(wù)菜單操作（非廠(chǎng)家技術(shù)人員請(qǐng)勿操作本菜單）

· 按【OK】鍵進(jìn)入基本設(shè)置菜單欄再按【  】進(jìn)入【服務(wù)】菜單

按【OK】鍵進(jìn)入【原始積累】設(shè)置ADC原始信號(hào)的采集次數(shù)。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【一級(jí)濾波】

【一級(jí)濾波】在小量程測(cè)量環(huán)境中可根據(jù)波形選擇開(kāi)啟或關(guān)閉。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【二級(jí)濾波】

【二級(jí)濾波】是界面濾波在大量程測(cè)量環(huán)境中可根據(jù)波形選擇開(kāi)啟或關(guān)閉，要求盲區(qū)太小的話(huà)不要使用。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【回波指數(shù)】

【回波指數(shù)】用于調(diào)整波形變化速度的快慢，數(shù)值越大波形變化越慢越穩(wěn)定，反之?dāng)?shù)值越小波形變化速度越快。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【非極值抑值】

【非極值抑值】用于屏蔽非常細(xì)小并且非常尖的雜波，一般的話(huà)在顯示界面看不出來(lái)，需在上位機(jī)上面觀(guān)察。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【閾值設(shè)置】

【閾值設(shè)置】設(shè)置有效回波的閾值大小，閾值設(shè)定越大，要求現(xiàn)場(chǎng)有效回波幅度越強(qiáng)，有利于剔除小信號(hào)雜波的干擾。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【窄波濾波器】

【窄波濾波器】用于屏蔽非常窄的雜波，曲線(xiàn)寬度小于設(shè)定值的波形不測(cè)。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【窗口設(shè)置】

【窗口設(shè)置】用于對(duì)波形鎖定后前后范圍搜索。當(dāng)前回波鎖定以后會(huì)在設(shè)定的這個(gè)范圍值內(nèi)前后搜索最強(qiáng)回波，如果當(dāng)前回波丟失，或者上料下料過(guò)快回波沒(méi)有跟蹤上，它會(huì)在全程搜索一個(gè)最強(qiáng)回波并且確認(rèn)當(dāng)前回波。如之前丟失的回波在恢復(fù)，也不會(huì)確認(rèn)之前的丟失的回波了。時(shí)間的話(huà)是箭頭跟蹤的速度。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【采樣】

【采樣】是回波丟失后在出現(xiàn)一個(gè)新回波時(shí)候采集回波的次數(shù)，采集次數(shù)越多越穩(wěn)定，次數(shù)少反應(yīng)越快。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下

· 按【  】鍵進(jìn)入【雜波設(shè)置】

【雜波設(shè)置】相當(dāng)于一個(gè)二級(jí)閾值。強(qiáng)度相當(dāng)于雜波的高度，然而面積需要特殊公式計(jì)算。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下

· 按【  】鍵進(jìn)入【算法】

【算法】可根據(jù)被測(cè)的環(huán)境選擇最優(yōu)程序的算法。F:首波 L:最強(qiáng)回波 A：面積最大回波 AL：面積和強(qiáng)度都是最大回波。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【回波鎖定】

【回波鎖定】選擇攪拌器的話(huà)是在這個(gè)窗口范圍內(nèi)尋找信號(hào)（這里窗口范圍指的是前面窗口設(shè)置的的參數(shù)）。解鎖的話(huà)就是在全程尋找信號(hào)。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下

· 按【  】鍵進(jìn)入【響應(yīng)速率】

【響應(yīng)速率】用于調(diào)整儀表對(duì)實(shí)際料位增加的響應(yīng)速率，速率和時(shí)間設(shè)置變更時(shí)，響應(yīng)速率自動(dòng)發(fā)生變更。一般固體速率設(shè)置稍大，液體稍小。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【   】鍵進(jìn)入【相似度】

【相似度】如有兩個(gè)相似的回波，跟蹤箭頭會(huì)在這兩個(gè)回波中來(lái)回確認(rèn)真實(shí)回波，此時(shí)設(shè)定值越大越不會(huì)跳動(dòng)，只會(huì)選擇最強(qiáng)的真實(shí)回波。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【   】鍵進(jìn)入【有效比例】

【有效比例】窗口以為回波大于窗口內(nèi)回波的百分比。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【   】鍵進(jìn)入【首波距離】

【首波距離】最強(qiáng)回波進(jìn)入設(shè)定距離測(cè)首波。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【   】鍵進(jìn)入【首波比例】

【首波比例】與最強(qiáng)回波的比例確認(rèn)。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

顯示菜單操作

· 按【   】鍵進(jìn)入【顯示模式】

設(shè)定【顯示模式】可以顯示物位和空高兩種模式，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進(jìn)入【測(cè)量單位】

根據(jù)需求來(lái)更改單位 默認(rèn)單位為m按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【   】鍵進(jìn)入【語(yǔ)言】 可選擇中文和英文，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【   】鍵進(jìn)入【LCD】

設(shè)定【LCD】可以調(diào)節(jié)顯示屏亮度，選中【LCD】，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

附錄：術(shù)語(yǔ)表

波束角：以比最大值低3dB作為界限的波束寬度。最小波束角3°，如圖11-1所示。

距離分辨率（Range Resolution）：距離分辨率是指雷達(dá)分辨兩個(gè)靠得很近物體的能力。 如果兩個(gè)物體的間隔小于物位雷達(dá)的距離分辨率，那么雷達(dá)只能測(cè)得一個(gè)距離值，此距離值不等于其中任何一個(gè)物體的距離值，而是兩個(gè)物體距離值的綜合。LM78XX的調(diào)頻帶寬B=5.1GHz，最小距離分辨率=C/2B≈3cm。

測(cè)量精度（Accuracy）：如果只有一個(gè)物體且這個(gè)物體移動(dòng)了很小的距離，物位雷達(dá)是否能識(shí)別距離變化。分辨出單個(gè)物體移動(dòng)距離的指標(biāo)叫做精度。LM78XX的中頻信號(hào)進(jìn)行自有算法分析，測(cè)量精度為0.1mm。

環(huán)境溫度：接觸設(shè)備外殼的周?chē)諝獾臏囟取?/p>

盲區(qū)：指儀表的近端的測(cè)量極限，盲區(qū)內(nèi)儀表無(wú)法測(cè)量

dB(分貝): 表示信號(hào)幅值的單位。

介電常數(shù)（DK）：在電磁場(chǎng)感應(yīng)下，電介質(zhì)儲(chǔ)存電能的能力。常稱(chēng)為相對(duì)介電常數(shù)。介電常數(shù)的增長(zhǎng)直接與回波幅值的增長(zhǎng)成比例。相對(duì)真空/干燥空氣介電常數(shù)是 1。

回波：雷達(dá)接受到的反射的信號(hào)。

發(fā)射錐體：天線(xiàn)波束角度的延伸。

虛假回波：任何不是所需目標(biāo)產(chǎn)生的回波。一般來(lái)說(shuō)，虛假回波由容器的障礙物產(chǎn)生。

多重回波：在目標(biāo)回波距離出現(xiàn)的多次反射回波，可能為2次，3次。

極化：發(fā)射的電磁波屬性，描述隨時(shí)間改變的電場(chǎng)矢量的方向和幅值。

量程：（1）指儀表的最遠(yuǎn)測(cè)量極限（2）特殊的，指人為設(shè)定的最遠(yuǎn)距離，該距離以外，儀表處理數(shù)據(jù)的時(shí)候不考慮。

重復(fù)性：在相同測(cè)試環(huán)境下，多次測(cè)量同一個(gè)反射目標(biāo)，測(cè)量結(jié)果的偏差程度。

光速：符號(hào)C，電磁波速度（包括電磁波和在自由空間的光。）光速為 299,792,458 米每秒。

閾值曲線(xiàn)：一個(gè)隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)，作為閥值，超過(guò)其的回波被認(rèn)為是有效的。