调频连续波雷达液位计测量精度的算法

       调频连续波雷达液位计，是具有高距离分辨率，无盲区、低截获率及强抗干扰能力，等众多优势的雷达测量液位仪表。太赫兹雷达的频率较高，采用调频连续波(frequencymodulatedcontinuouswave，FMCW)雷达体制，将高频的发射和回波信号转换成低频的差频信号，便于信号处理。

       根据差频信号的特点，综合考虑测量误差和实时性要求，提出一种提高太赫兹调频连续波雷达物位计测量精度的算法。此算法首先通过调整采样参数实现整周期采样，然后利用峰值谱线的相邻谱线的梯度关系调整确定主瓣中心位置，估计实际频率。在信号处理中采用快速傅里叶变换(fastFou-riertransform，FFT)的方法分析差频信号频谱，存在着频谱泄露和栅栏效应，影响其频率估计精度。比值法是利用峰值谱线和相邻谱线的比例关系估计频率，但在噪声环境下频率估计精度不高。

       调频连续波雷达液位计测量精度的算法，对FFT结果做线性组合代替窗函数减少了计算量，提高了精度，但在信号非整周期截断时，频谱泄露使精度提高有限。通过加窗函数减少频谱泄露，但选取点数少，估计精度较低。该算法易于实现，太赫兹调频连续波雷达物位计测量精度比直接FFT高很多，与比值法和能量重心法相比有所提高。调频连续波雷达液位计测量精度的算法如下：

①太赫兹调频连续波雷达物位计结构

发射信号遇到目标后散射回来经接收天线和低噪放大器进入混频器中，与本振信号混频后产生较低频率的差频信号，其中包括所需的距离信息和无关的干扰信号，A/D采样之后通过数字信号处理器完成目标距离信息的提取。太赫兹调频连续波雷达物位计，数字信号处理器产生三角波，控制压控振荡器产生高频连续波发射信号，经过放大器和天线发射出去，同时经过功分器将一部分发射信号送入混频器中作为本振信号。

②太赫兹调频连续波雷达物位计测距原理

太赫兹调频连续波雷达物位计主要采用三角调频连续波，发射信号经过目标散射之后，被天线接受，延迟时间τ=2R/c，其中R为目标到天线的距离，c为电磁波的传播速度。在探测目标静止情况下，距离计算公式为R=(cT/4B)×fb，公式中T为三角波的周期，B为调频带宽。由公式R=(cT/4B)×fb可得差频信号频率fb与距离R是线性关系，因此，测距系统的关键在于测量差频信号的频率。

       近年来，随着调频连续波雷达液位计的发展，续波雷达物位计的研究已经广泛开展。太赫兹波是频率范围为0.1-10THz的电磁波，与微波、毫米波相比，其波长短且带宽大，应用于雷达方面。以上就是调频连续波雷达液位计测量精度的算法。