76-81GHz連續調頻波雷達物位計

產品使用說明書

產品介紹

特點

76-81GHz的調頻連續波(FMCW)雷達產品，支持四線制和兩線制應用。多個型號，產品最大量程可以達到120m, 盲區可以做到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，通過透鏡發射接收電磁波的工作方式，在高粉塵，惡劣溫度環境下（+200℃）具有獨特的優勢。儀表提供法蘭或者螺紋的固定方式，使得安裝便捷簡易。

此系列的主要優勢如下：

基于自研的CMOS毫米波射頻芯片，實現更緊湊的射頻架構，更高的信噪比，更小的盲區。

5GHz工作帶寬，使產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。

支持手機藍牙調試，方便現場人員維護工作

通信與調試

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

USB轉RS485串口線（四線制）；

USB轉TTL串口線（兩線制）；

USB轉Hart-modem（兩線制）進行通信。

通過手機藍牙調試，使現場調試更安全、方便。

5、4G網絡，通過遠程模塊，進行遠程調試。

技術規格|SPECIFICATIONS

物位計技術規格

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，否則很可能產生錯誤讀數，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產品接線圖

圖單腔外殼24VDC產品接線圖

4  24VDC供電產品接口說明

儀表24VDC供電產品接口說明

儀表操作|OPERATION

按鍵說明

產品顯示模塊由4個按鍵和128×64 點陣顯示屏顯示。

顯示系統有4種顯示界面模式：

【運行測量界面 Run Mode】：顯示系統運行狀態和當前測量數據

【回波曲線界面Echo Mode】：顯示系統當前測量的回波情況

【歷史曲線界面 Memo Mode】：顯示系統運行記錄的歷史測量數據

【設置參數界面 Setup Mode】：設置系統運行的各類數據參數

【輸入數據界面 Input Mode】：輸入參數的數值，數字或字符

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數字表示量程內最大的回波強度，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，需要技術人員進行相應的排查。

設置參數界面說明

設置參數界面時按鍵的功能說明

由運行測量界面，按【OK】切換進入設置參數界面，如下圖顯示：

設置參數界面（1）

【基礎設置】

【基礎設置】菜單項可以實現多種功能，如下表所示。通過這些參數設置，可以實現物位計的快速啟動。選中【基礎設置】，按【OK】進入選項界面，選項列表如下表所示：

基本設置菜單選項

【高級設置】

選中【高級設置】，按【OK】進入選項界面，選項列表如下表所示：

高級設置菜單選項

【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

菜單選項操作設置

基礎設置菜單操作

按【   】進入基礎菜單選項【高低位調整】

【高低位調整】涉及量程設置有關它，與【高位調整】一起映射測量值與電流輸出（4-20mA）的對應關系。【基礎設置】菜單中選【高低位調整】，按【OK】 按鍵，進入【高低位調整】，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。

【高低位調整】高位對應滿料位置，低位對應空倉位置，如下圖所示。

低位調整編輯界面與定義

按【  】進入基礎設置菜單選項【量程設置】

為了測量得到正確的結果，需設置儀表的量程范圍。選中【基礎設置】菜單，進入【量程設定】選項，如需修改數值，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定性，可以設定更大的【阻尼時間】來實現測量值穩定，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【介質類型】

設定【介質類型】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：

設定【容器類型】可以根據現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：

高級設置菜單操作

· 按【OK】鍵進入基本設置菜單欄再按【  】進入【高級設置】菜單

按【OK】鍵進入【虛假回波學習】設置，【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置好【閾值模式】和【閾值區域】。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。出廠前已經設置完成，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】

設定【電流函數】，可以設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（非廠家技術人員請勿操作本菜單）

· 按【OK】鍵進入基本設置菜單欄再按【  】進入【服務】菜單

按【OK】鍵進入【原始積累】設置ADC原始信號的采集次數。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】在小量程測量環境中可根據波形選擇開啟或關閉。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境中可根據波形選擇開啟或關閉，要求盲區太小的話不要使用。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】

【回波指數】用于調整波形變化速度的快慢，數值越大波形變化越慢越穩定，反之數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【閾值設置】

【閾值設置】設置有效回波的閾值大小，閾值設定越大，要求現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【窗口設置】

【窗口設置】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定的這個范圍值內前后搜索最強回波，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最強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一個新回波時候采集回波的次數，采集次數越多越穩定，次數少反應越快。按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下

· 按【  】鍵進入【雜波設置】

【雜波設置】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】可根據被測的環境選擇最優程序的算法。F:首波 L:最強回波 A：面積最大回波 AL：面積和強度都是最大回波。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尋找信號（這里窗口范圍指的是前面窗口設置的的參數）。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】用于調整儀表對實際料位增加的響應速率，速率和時間設置變更時，響應速率自動發生變更。一般固體速率設置稍大，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，此時設定值越大越不會跳動，只會選擇最強的真實回波。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】最強回波進入設定距離測首波。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】與最強回波的比例確認。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】

設定【LCD】可以調節顯示屏亮度，選中【LCD】，按【OK】鍵編輯操作完成，按【BK】退出。顯示如下：

附錄：術語表

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。

環境溫度：接觸設備外殼的周圍空氣的溫度。

盲區：指儀表的近端的測量極限，盲區內儀表無法測量

dB(分貝): 表示信號幅值的單位。

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

回波：雷達接受到的反射的信號。

發射錐體：天線波束角度的延伸。

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

多重回波：在目標回波距離出現的多次反射回波，可能為2次，3次。

極化：發射的電磁波屬性，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，指人為設定的最遠距離，該距離以外，儀表處理數據的時候不考慮。

重復性：在相同測試環境下，多次測量同一個反射目標，測量結果的偏差程度。

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。

無錫市惠華特種儀表有限公司 

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