连续波K波段雷达煤仓料位计制造技术

本实用新型专利技术专利涉及一种连续波K波段雷达煤仓料位计，应用于煤仓粉尘环境和水汽大环境的物位测量。本实用新型专利技术采用的技术方案为：包括控制腔室、雷达本体、雷达传感器、雷达天线罩，设置在控制腔室的液晶显示器，控制腔室位于雷达本体顶端，其特征是，雷达本体内置有万向节，雷达天线罩位于雷达本体下端，雷达天线罩由雷达天线室，和波束引导器构成，中间由低损耗隔离器分割，雷达传感器设置在雷达天线罩内，所述控制腔室内置信号调理模块、信号处理显示、通讯模块和4-20mA电流环接口电路。本实用新型专利技术的优点在于，雷达天线采用圆盘设计方式，能够±45度转向；对回波处理采用特殊算法，能够分层次分级别，消除回波和中间的遮挡物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术专利涉及一种连续波K波段雷达煤仓料位计，应用于煤仓粉尘环境和水汽大环境的物位测量。本技术采用的技术方案为：包括控制腔室、雷达本体、雷达传感器、雷达天线罩，设置在控制腔室的液晶显示器，控制腔室位于雷达本体顶端，其特征是，雷达本体内置有万向节，雷达天线罩位于雷达本体下端，雷达天线罩由雷达天线室，和波束引导器构成，中间由低损耗隔离器分割，雷达传感器设置在雷达天线罩内，所述控制腔室内置信号调理模块、信号处理显示、通讯模块和4-20mA电流环接口电路。本技术的优点在于，雷达天线采用圆盘设计方式，能够±45度转向；对回波处理采用特殊算法，能够分层次分级别，消除回波和中间的遮挡物。【专利说明】连续波K波段雷达煤仓料位计
本技术涉及一种煤仓专用雷达，尤其涉及一种连续波K波段雷达煤仓料位计。
技术介绍
随着现代工业技术的发展和信号处理技术的广泛应用，对煤仓高度的准确测量，智能化、自动化管理提出了更高的要求，雷达产品的功能应用多样，包括:探测运动目标速度，辨别运动目标方向，并且尤其适用于探测静态目标或动态目标的距离信息，由本产品天线角度十分特殊——方位角和仰角角度一致，在探测时，可以更有效的避免能量衰减，特别适于做物位和液位探测。市场上的雷达料位计种类繁多，但是实际用在原煤仓这样特殊环境:湿度大，粉尘大、温差大，凝露多的情况下，许多雷达产品都不能适合这个中需求，为此，急需设计一款专门的雷达料位计解决这类问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种VS (Innosent VCO stereo)系列的K-波段带VCO的雷达煤仓料位计，应用于煤仓粉尘环境和水汽大环境的物位测量。为实现上述目的，本技术采用的技术方案为:一种连续波K波段雷达煤仓料位计，包括控制腔室、雷达本体、雷达传感器、雷达天线罩，设置在控制腔室的液晶显示器，控制腔室位于雷达本体顶端，其特征是，雷达本体内置有万向节，雷达天线罩位于雷达本体下端，雷达天线罩由雷达天线室，和波束引导器构成，中间由低损耗隔离器分割，雷达传感器设置在雷达天线罩内，所述控制腔室内置信号调理模块、信号处理显示、输入键盘、通讯模块和4-20mA电流环接口电路；所述信号调理模块包括模拟放大和滤波器电路、三角波扫频信号驱动电路、数字信号处理CPU ；所述雷达传感器设有电源引线、I通道Q通道引线和扫描信号输入引线，所述I通道Q通道引线与模拟放大和滤波器电路相连，所述扫描信号输入引线与三角波扫频信号驱动电路相连，模拟放大和滤波器电路、三角波扫频信号驱动电路分别与数字信号处理CPU电路相连，所述数字信号处理CPU与通讯模块和4-20mA电流环接口分别电路相连，通讯模块和4-20mA电流环接口并连后与PLC、DCS相连；所述雷达传感器由信号源部分、混频输出部分和信号收发部分组成，信号源部分包括压控振荡器和供压源，混频输出部分包括I通道Q通道及混频器。根据所述的连续波K波段雷达煤仓料位计，其特征是，所述雷达本体前后端通过万向节在±45度范围内旋转。根据所述的连续波K波段雷达煤仓料位计，其特征是，所述雷达天线罩为喇叭状。本技术的优点在于，雷达天线采用圆盘设计方式，能够±45度转向；对回波处理采用特殊算法，能够分层次分级别，消除回波和中间的遮挡物，雷达料位测距为150米高度，比一般雷达高出100米；雷达硬件采用最先进仿真设计，设计性能和软件仿真性能一致，达到本安电路要求。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的连接框图。图2为本技术的雷达本体结构图。图3为本技术的模拟放大和滤波器电路。图4为本技术的三角波扫频信号驱动电路。图5为本技术的数字信号处理CPU。图6为本技术的4_20mA电流环接口。图7为本技术的通讯模块。图8雷达传感器具体工作原理。图9为滤波器频率响应图。图10为工作菜单项流程图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明:本技术如图所示，一种连续波K波段雷达煤仓料位计，包括控制腔室1、雷达本体2、雷达传感器4、雷达天线罩5、设置在控制腔室的液晶显示器，控制腔室位于雷达本体顶端，其特征是，雷达本体2内置有万向节3，雷达天线罩5位于雷达本体2下端，雷达天线罩5由雷达天线室和波束引导器构成，中间由低损耗隔离器分割，雷达传感器4设置在雷达天线罩内，所述控制腔室I内置信号调理模块、信号处理显示、输入键盘、通讯模块和4-20mA电流环接口电路；所述信号调理模块包括模拟放大和滤波器电路、三角波扫频信号驱动电路、数字信号处理CPU ；所述雷达传感器设有电源引线、I通道Q通道引线和扫描信号输入引线，所述I通道Q通道引线与模拟放大和滤波器电路相连，所述扫描信号输入引线与三角波扫频信号驱动电路相连，模拟放大和滤波器电路、三角波扫频信号驱动电路分别与数字信号处理CPU电路相连，所述数字信号处理CPU与通讯模块和4-20mA电流环接口分别电路相连，通讯模块和4-20mA电流环接口并连后与PLC、DCS相连；所述雷达传感器由信号源部分、混频输出部分和信号收发部分组成，信号源部分包括压控振荡器和供压源，混频输出部分包括I通道Q通道及混频器。根据所述的连续波K波段雷达煤仓料位计，其特征是，所述雷达本体2前后端通过万向节3在±45度范围内旋转。根据所述的连续波K波段雷达煤仓料位计，其特征是，所述雷达天线罩(5)为喇叭状。(一)工作原理本雷达料位计采用连续波雷达，连续测量，实时计算，多次校验，采用傅里叶变换和软件设计思想，信号处理先把模拟信号变成数字信号，然后利用高效的数字信号处理器(DSP: Digital Signal Processor)或计算机对其进行数字信号处理。(二)工作方式1.雷达传感器工作方式本雷达传感器，无论雷达工作于FMCW调频连续波模式还是CW等幅电报通信模式，都需要对VCO压控振荡器的Vtune进行设置。在与测距相关的应用中，雷达一般工作在FMCW模式，首先需要设置调制信号。可设置调制信号波形为锯齿波(静态测距)或者三角波(同时动态测距和测速)；调频宽度由Vtune调谐电压的幅值范围决定，选取调谐曲线上线性较好的一段(0.5~IOV范围内)，即可获得相应的调频宽度；调制频率与探测距离相关，建议不超过IkHz。在测速及辨别目标运动方向时，雷达一般工作在CW模式，此时可将Vtune悬空或设为恒定直流值(如DC 0.5V)，不做调制使用。如图8所示，雷达传感器具体工作原理:由VCO压控振荡器输出一个频率为/tra的发射信号，其中一路经天线发射出去，一路又分流成两路分别进入1、Q所在的通道的混频器中，其中Q通道的信号在混频之前还需先经90°的移相；天 线接收到的回波信号也经混频器分别与实时分流的两路信号进行混频，最终得到1、Q两路输出信号。由图8所示，传感器电路主要由三部分组成:信号源部分、混频输出部分及信号收发部分。信号源部分:图8中上半部分所示。包括VCO压控振荡器和供压源。VCO压控振荡器:通过调节Vtune调谐电压的幅值控制发射信号的频率，实现FMCff工作模式；供压源:提供传感器工作电源，+5V。混频输出部分:图8中下半部分所示。主要包括1、Q两路通道及混频器。混频器:同一时刻发射信号与接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续波K波段雷达煤仓料位计，包括控制腔室（1）、雷达本体（2）、雷达传感器（4）、雷达天线罩（5）、设置在控制腔室的液晶显示器，控制腔室位于雷达本体顶端，其特征是，雷达本体（2）内置有万向节（3），雷达天线罩（5）位于雷达本体（2）下端，雷达天线罩（5）由雷达天线室和波束引导器构成，中间由低损耗隔离器分割，雷达传感器（4）设置在雷达天线罩内，所述控制腔室（1）内置信号调理模块、信号处理显示、输入键盘、通讯模块和4‑20mA电流环接口电路；所述信号调理模块包括模拟放大和滤波器电路、三角波扫频信号驱动电路、数字信号处理CPU；所述雷达传感器设有电源引线、I通道Q通道引线和扫描信号输入引线，所述I通道Q通道引线与模拟放大和滤波器电路相连，所述扫描信号输入引线与三角波扫频信号驱动电路相连，模拟放大和滤波器电路、三角波扫频信号驱动电路分别与数字信号处理CPU电路相连，所述数字信号处理CPU与通讯模块和4‑20mA电流环接口分别电路相连，通讯模块和4‑20mA电流环接口并连后与PLC、DCS相连；所述雷达传感器由信号源部分、混频输出部分和信号收发部分组成，信号源部分包括压控振荡器和供压源，混频输出部分包括I通道Q通道及混频器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈传海，黄孝奎，高化军，殷宪文，冯永，赵伟，黄猛，白树忠，孟昭辉，苏怀东，孙伟，杨志龙，王新欣，
申请(专利权)人：枣庄矿业集团高庄煤业有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37