76-81GHz連續(xù)調(diào)頻波雷達物位計

產(chǎn)品使用說明書

產(chǎn)品介紹

特點

76-81GHz的調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達產(chǎn)品，支持四線制和兩線制應用。多個型號，產(chǎn)品量程可以達到120m, 盲區(qū)可以做到8 cm。由于它工作頻率更高，波長更短，所以尤其適合固體應用，通過透鏡發(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℃）具有的優(yōu)勢。儀表提供法蘭或者螺紋的固定方式，使得安裝便捷簡易。

此系列的主要優(yōu)勢如下：

基于自研的CMOS毫米波射頻芯片，實現(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)品擁有更高的測量分辨率與測量精度。

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

波長更短，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向法蘭來進行瞄準。

支持遠程調(diào)試與遠程升級，減少等待時間，提高工作效率。

支持手機藍牙調(diào)試，方便現(xiàn)場人員維護工作

通信與調(diào)試

在現(xiàn)場可以通過LCD進行儀表調(diào)試，也可以用選配的上位機軟件在PC端進行調(diào)試。雷達儀表與PC之間通過以下方式進行通訊：

USB轉(zhuǎn)RS485串口線（四線制）；

USB轉(zhuǎn)TTL串口線（兩線制）；

USB轉(zhuǎn)Hart-modem（兩線制）進行通信。

通過手機藍牙調(diào)試，使現(xiàn)場調(diào)試更安全、方便。

5、4G網(wǎng)絡(luò)，通過遠程模塊，進行遠程調(diào)試。

技術(shù)規(guī)格|SPECIFICATIONS

物位計技術(shù)規(guī)格

安裝

安裝需要注意的兩點：（1）對準目標料位，盡量保證垂直入射料位；（2）避免虛假回波。典型工況參見以下幾點。

保證波束范圍內(nèi)沒有干擾物，如人梯，臺階。

儀器安裝位置示意圖

儀表安裝應保證天線波束避開進料口，如圖所示。

天線波束避開進料口

儀器安裝至少離容器壁20cm，否則很可能產(chǎn)生錯誤讀數(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，否則在罐底的測量結(jié)果可能不準確，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)品接線圖

圖單腔外殼24VDC產(chǎn)品接線圖

4  24VDC供電產(chǎn)品接口說明

儀表24VDC供電產(chǎn)品接口說明

儀表操作|OPERATION

按鍵說明

產(chǎn)品顯示模塊由4個按鍵和128×64 點陣顯示屏顯示。

顯示系統(tǒng)有4種顯示界面模式：

【運行測量界面 Run Mode】：顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和當前測量數(shù)據(jù)

【回波曲線界面Echo Mode】：顯示系統(tǒng)當前測量的回波情況

【歷史曲線界面 Memo Mode】：顯示系統(tǒng)運行記錄的歷史測量數(shù)據(jù)

【設(shè)置參數(shù)界面 Setup Mode】：設(shè)置系統(tǒng)運行的各類數(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個按鍵的功能也不同

運行測量界面說明

運行測量界面時按鍵功能說明

運行測量界面，顯示如下：

運行測量界面示意圖

回波曲線界面說明

在運行測量界面下，按【BK】鍵進入回波曲線界面

回波曲線界面示意圖

在回波曲線界面，按[BK]鍵可以實現(xiàn)回波曲線界面到運行測量界面的切換。

回波界面中，特別地：

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

設(shè)置參數(shù)界面說明

設(shè)置參數(shù)界面時按鍵的功能說明

由運行測量界面，按【OK】切換進入設(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】菜單項可以實現(xiàn)多種功能，如下表所示。通過這些參數(shù)設(shè)置，可以實現(xiàn)物位計的快速啟動。選中【基礎(chǔ)設(shè)置】，按【OK】進入選項界面，選項列表如下表所示：

基本設(shè)置菜單選項

【高級設(shè)置】

選中【高級設(shè)置】，按【OK】進入選項界面，選項列表如下表所示：

高級設(shè)置菜單選項

【服務】

選中【服務】，按【OK】進入選項界面，選項列表如下表所示：

服務菜單選項

【顯示】

選中【顯示】，按【OK】進入選項界面，選項列表如下表所示：

顯示菜單選項

菜單選項操作設(shè)置

基礎(chǔ)設(shè)置菜單操作

按【   】進入基礎(chǔ)菜單選項【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】一起映射測量值與電流輸出（4-20mA）的對應關(guān)系?！净A(chǔ)設(shè)置】菜單中選【高低位調(diào)整】，按【OK】 按鍵，進入【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】高位對應滿料位置，低位對應空倉位置，如下圖所示。

低位調(diào)整編輯界面與定義

按【  】進入基礎(chǔ)設(shè)置菜單選項【量程設(shè)置】

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

· 按【  】鍵進入【阻尼時間】

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

· 按【   】鍵進入【介質(zhì)類型】

設(shè)定【介質(zhì)類型】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【容器類型】可以根據(jù)現(xiàn)場容器來選擇相對應得容器，按【OK】鍵編輯操作完成。按【BK】退出。顯示如下：

高級設(shè)置菜單操作

· 按【OK】鍵進入基本設(shè)置菜單欄再按【  】進入【高級設(shè)置】菜單

按【OK】鍵進入【虛假回波學習】設(shè)置，【虛假回波學習】可以學習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（閾值曲線），學習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【  】鍵進入【距離偏移】

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

· 按【  】鍵進入【電流偏移】

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

· 按【  】鍵進入【輸出模式】

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

· 按【  】鍵進入【電流仿真】

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

· 按【  】鍵進入【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，實際輸出電流的值。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進入【總線地址】

本功能只適用于RS485MODBUS通訊，當兩個或兩個以上的儀表使用HART通訊接口連接到上位機時，需要用此功能將儀表設(shè)置為多點工作模式。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進入【TR】

TR是根據(jù)測量不同工況不同量程來修改TR板信號強度功率的。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

服務菜單操作（非廠家技術(shù)人員請勿操作本菜單）

· 按【OK】鍵進入基本設(shè)置菜單欄再按【  】進入【服務】菜單

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

· 按【  】鍵進入【一級濾波】

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

· 按【  】鍵進入【二級濾波】

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

· 按【  】鍵進入【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，反之數(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【  】鍵進入【非極值抑值】

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

· 按【  】鍵進入【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)場有效回波幅度越強，有利于剔除小信號雜波的干擾。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進入【窄波濾波器】

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

· 按【  】鍵進入【窗口設(shè)置】

【窗口設(shè)置】用于對波形鎖定后前后范圍搜索。當前回波鎖定以后會在設(shè)定的這個范圍值內(nèi)前后搜索回波，如果當前回波丟失，或者上料下料過快回波沒有跟蹤上，它會在全程搜索一個回波并且確認當前回波。如之前丟失的回波在恢復，也不會確認之前的丟失的回波了。時間的話是箭頭跟蹤的速度。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進入【采樣】

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

· 按【  】鍵進入【雜波設(shè)置】

【雜波設(shè)置】相當于一個二級閾值。強度相當于雜波的高度，然而面積需要特殊公式計算。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下

· 按【  】鍵進入【算法】

【算法】可根據(jù)被測的環(huán)境選擇程序的算法。F:首波 L:回波 A：面積回波 AL：面積和強度都是回波。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【  】鍵進入【回波鎖定】

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

· 按【  】鍵進入【響應速率】

【響應速率】用于調(diào)整儀表對實際料位增加的響應速率，速率和時間設(shè)置變更時，響應速率自動發(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【   】鍵進入【相似度】

【相似度】如有兩個相似的回波，跟蹤箭頭會在這兩個回波中來回確認真實回波，此時設(shè)定值越大越不會跳動，只會選擇的真實回波。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

· 按【   】鍵進入【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【   】鍵進入【首波距離】

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

· 按【   】鍵進入【首波比例】

【首波比例】與回波的比例確認。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【  】鍵進入【測量單位】

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

· 按【   】鍵進入【語言】 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)語表

波束角：以比值低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分辨兩個靠得很近物體的能力。 如果兩個物體的間隔小于物位雷達的距離分辨率，那么雷達只能測得一個距離值，此距離值不等于其中任何一個物體的距離值，而是兩個物體距離值的綜合。LM78XX的調(diào)頻帶寬B=5.1GHz，最小距離分辨率=C/2B≈3cm。

測量精度（Accuracy）：如果只有一個物體且這個物體移動了很小的距離，物位雷達是否能識別距離變化。分辨出單個物體移動距離的指標叫做精度。LM78XX的中頻信號進行自有算法分析，測量精度為0.1mm。

環(huán)境溫度：接觸設(shè)備外殼的周圍空氣的溫度。

盲區(qū)：指儀表的近端的測量極限，盲區(qū)內(nèi)儀表無法測量

dB(分貝): 表示信號幅值的單位。

介電常數(shù)（DK）：在電磁場感應下，電介質(zhì)儲存電能的能力。常稱為相對介電常數(shù)。介電常數(shù)的增長直接與回波幅值的增長成比例。相對真空/干燥空氣介電常數(shù)是 1。

回波：雷達接受到的反射的信號。

發(fā)射錐體：天線波束角度的延伸。

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

多重回波：在目標回波距離出現(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，描述隨時間改變的電場矢量的方向和幅值。

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

重復性：在相同測試環(huán)境下，多次測量同一個反射目標，測量結(jié)果的偏差程度。

光速：符號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：一個隨時間變化的曲線，作為閥值，超過其的回波被認為是有效的。