【摘 要】
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液位计作为工业观测中的关键设备,它的准确性在物量中起着重要的作用。传统的非接触测量方式主要有超声波测距和激光测距。超声波测距系统简单,造价低廉但是在空气中衰减速率较快,而且容易受到环境因素的影响而影响其精度。激光测距虽然测距精度高,但同样也受环境风险因素的较大影响。微波测量是不受太多环境因素束缚的非接触液位测量方式,可以在恶劣环境下应用。而PTOF（脉冲时间飞行）法制作的脉冲雷达可作为本设计液面高
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液位计作为工业观测中的关键设备,它的准确性在物量中起着重要的作用。传统的非接触测量方式主要有超声波测距和激光测距。超声波测距系统简单,造价低廉但是在空气中衰减速率较快,而且容易受到环境因素的影响而影响其精度。激光测距虽然测距精度高,但同样也受环境风险因素的较大影响。微波测量是不受太多环境因素束缚的非接触液位测量方式,可以在恶劣环境下应用。而PTOF（脉冲时间飞行）法制作的脉冲雷达可作为本设计液面高度测试雷达的基础,其具有高精度、高分辨率等优点。是液位检测的研究热点。本文在研究对PTOF雷达液位计应用的情况下,设计了一款以树莓派作为上位机搭配XETHRU X4的PTOF雷达液位计,并提出整体设计方案,研究了相关硬件与软件系统,并为此系统设计了搭配的天线。主要研究工作如下:一、调查了当前非接触测距的研究现状,国内外研究趋势,初步提出本文的研究目标。二、介绍并比对了PTOF和FMCW两种当下热门的测距原理以及影响其精度的因素。结合实际情况确定整体方案。三、确定了系统的硬件搭配方案,对发射机的发射信号模型进行选择的同时对主流采样算法进行判断从而选择扫频阈值算法作为接收机的采样算法,并以XETHRU X4作为设计的核心芯片,介绍了系统的工作原理。四、设计仿真了搭配雷达系统的天线,通过介绍天线基本原理,逐步对天线进行优化使其满足系统需要。五、通过树莓派完成整体系统的搭建并进行测试,测试结果表明,PTOF雷达液位计在5m内测试的总体误差在12.6cm,测量精度为2.5%。实验结果满足一般液位计对测量精度的要求。
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