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雷達(dá)物位計(jì)發(fā)展史

時(shí)間:2014-12-30閱讀:1708
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雷達(dá)物位計(jì)的發(fā)展是從上個(gè)世紀(jì)80年代開始的,上zui早做雷達(dá)物位計(jì)的代表公司是:vega(脈沖雷達(dá)),saab(調(diào)頻雷達(dá))。
Vega為低端雷達(dá)物位計(jì),技術(shù)角度講,屬于脈沖雷達(dá)。其發(fā)射原理比較簡單,即:發(fā)送一個(gè)高頻脈沖(6.3GHZ),微波遇到介質(zhì)后被反射回來,微波傳播速度為光速,與溫度無關(guān),計(jì)算出傳播時(shí)間就計(jì)算出了距離;但是,由于其靠時(shí)間來計(jì)算數(shù)值的,就需要對事件到幾十ps(1ps= 10^-12s,即:相當(dāng)于將一秒分成10^12(10的12次方)份)。
L=T(傳播時(shí)間) * C(光速)/2 (公式一)
推出:△L= △t * C (光速) (公式二)
其中------C=3*10^5Km = 3*10^8m=3*10^11mm
△t = △L/ C (公式三)
我們假設(shè)測量精度為5mm,那么:△t=5/(3*10^11)=16.666 ps
以時(shí)間50ps計(jì)算,其測量誤差:△L= △t * C=15mm。
也就是說,脈沖雷達(dá)如果僅僅靠時(shí)間來處理數(shù)據(jù),zui高精度為15mm。
  Vega雷達(dá)物位計(jì)早在上個(gè)世紀(jì)80年代就已經(jīng)出產(chǎn),而高精度時(shí)間記錄芯片是2002年才面世,所以,早期脈沖雷達(dá)大都采用時(shí)間拓展的方法來進(jìn)行時(shí)間的準(zhǔn)確測量紀(jì)錄,外加多次測量求平均的辦法。不管如何采用拓展時(shí)間以及平均發(fā)求值,其zui終精度要達(dá)到5~10mm,都具有一定的不合實(shí)際。
  早在2005年前,Vega雷達(dá)在國內(nèi)占據(jù)80~85%的市場,主要源于其在國內(nèi)大量宣傳,以及國內(nèi)無相應(yīng)的雷達(dá)產(chǎn)品,自2004年后,脈沖雷達(dá)國內(nèi)相繼出現(xiàn)了3~5家生產(chǎn)廠家,vega雷達(dá)市場正被國內(nèi)雷達(dá)廠家追步替代。而,saab雷達(dá)物位計(jì)為1999年進(jìn)入國內(nèi)市場,比vega晚6,7年時(shí)間,其進(jìn)入國內(nèi)市場后,一直定位在產(chǎn)品領(lǐng)域,僅僅面向石油、化工行業(yè)。目前,國內(nèi)石油、化工在02年以前所采用的雷達(dá),基本99%為saab雷達(dá)。Saab雷達(dá)價(jià)格非常昂貴,普通雷達(dá)價(jià)格在3~4萬,精度稍高點(diǎn)雷達(dá)(調(diào)頻雷達(dá))價(jià)格在8~10萬元人民幣。調(diào)頻雷達(dá)原理為,發(fā)送連續(xù)信號(例如:信號頻段從6~7GZH,8~9GZH等),對接收到的連續(xù)信號進(jìn)行FFT變化,對信號進(jìn)行鎖相跟蹤,來計(jì)算兩個(gè)信號的時(shí)間差。調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)(FMCW),能夠獲取很高的精度,其精度主要取決于溫飄(晶振的溫度補(bǔ)償),以及芯片的FFT計(jì)算速度,采用溫補(bǔ)晶振,一般能夠達(dá)到精度±1mm。
  目前調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá),國內(nèi)在2001年已經(jīng)具備了這種技術(shù)。由于調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)需要進(jìn)行多方面的測試、試驗(yàn),如:EMC認(rèn)證試驗(yàn)、溫度試驗(yàn)等。直到2003年底,國內(nèi)調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)才正式推出。調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的基本處理方式雷同。由于國內(nèi)調(diào)頻雷達(dá)是2000年后才開始研發(fā)的,所以,在選擇芯片的速度,特殊器件的選型上等,都比SAAB更加具備優(yōu)勢,通過簡單的對溫度補(bǔ)償能夠做到±1mm內(nèi),利用波導(dǎo)管進(jìn)行測量,精度能夠做到±0.3mm。如果采用速度更快的cpu以及搭建一些設(shè)備,做到精度±0.1mm是容易實(shí)現(xiàn)的。
  目前,雷達(dá)物位計(jì)隨著國內(nèi)廠家技術(shù)實(shí)力的不斷壯大,正逐步取代國外雷達(dá)市場。

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