一种线性调频连续波系统高炉料面距离的测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111579023A(43)申请公布日2020.08.25(21)申请号202010646413.2(22)申请日2020.07.07(71)申请人中国电子科技集团公司第二十八研究所地址210007江苏省南京市苜蓿园东街1号(72)发明人李飞翔张春晖鲁士仿程彬闫修林(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人于瀚文胡建华(51)Int.Cl.G01F23/284(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种线性调频连续波系统高炉料面距离的测量方法(57)摘要本发明提供了一种线性调频连续波系统高炉料面距离的测量方法，其一，本方法依据高炉内料面高度在炼钢使用中的变化范围，计算相应的料面反波与发射信号的混频信号的频率范围，据此相应滤除该频率范围以外的信号，可大幅降低A/D模数转化采样频率，进而显著幅减轻FFT快速傅里叶变换的运算开销。其二，本方法采用的恒虚警门限由后延参考滑窗求和所得，并根据铁矿石粗糙料面情况加入相应数量的保护单元，以避开位于料面上方凹凸不平而形成的料面过渡区。其3，本方法测量的是料面的开始位置，不随铁矿石、焦炭分层交替重叠布料情况而变化，显著优于根据回波信号的峰值位置来探测料面距离的处理方法，能有效提高料面的距离测量精度。CN111579023ACN111579023A权利要求书1/2页1.一种线性调频连续波系统高炉料面距离的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、线性调频连续波系统通过天线发射信号，遇到物体后将产生反射回波，将回波信号与发射信号混频得到差频信号；步骤2、差频信号通过带通滤波器，分别虑掉近距离的低频干扰回波信号和设定料面测量距离范围以外的高频干扰回波信号；步骤3、在扫频周期开始后，在每一个扫频周期内对步骤2处理后的信号进行A/D采样，实现模数变换和数据采样，每个扫频周期获得一组采样数据；步骤4、从步骤3得到的每一组采样数据中顺序提取2n长度的数据，其中n为正整数；步骤5、对步骤4得到的数据组进行FFT快速傅里叶变换，获得2n个频谱数据；步骤6、将步骤5得到的2n个频谱数据一分为二，只保留前半部分的从第0个至第2n-1-1个频谱数据；步骤7、步骤6得到的频谱数据为复数，设实部为I，虚部为Q，用公式sqrt(I*I+Q*Q)计算出信号幅度Ai，即Ai＝sqrt(I*I+Q*Q)，其中i表示为步骤6得到的第i个频谱数据的幅度；步骤8、从信号幅度Ai的数据序列中，找出最先满足公式：Ai>(Ai-6+Ai-7+Ai-8+Ai-9)的首个位置，即满足条件的i第一个数值；i的取值范围是从10开始到n-1结束；步骤9、根据步骤8得到的i的数值计算出料面距离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2包括：对步骤1得到的差频信号，采用通带滤波虑掉无效低频信号分量以及无效的高频信号分量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3包括：对于步骤2处理后得到的信号，以不小于其最高回波信号频率2倍的频率f进行A/D采样。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤4包括：设定最近距离G，料面处于最近距离以外；扫频周期开始以后，电磁波必须经过最近距离的传输延迟T，才能够从步骤3的采样数据中顺序中提取2n长度的数据进行FFT快速傅里叶变换，传输延迟T计算公式为：T＝G*2/C其中，C表示光速。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4包括：根据如下公式计算扫频周期内的A/D数据采样个数N：N＝B*f，其中，B表示扫频周期的时间长度，f表示步骤3中进行A/D采样时的A/D采样频率，根据N≥2n、N≤2n+1计算出n的最大数，即为步骤4提取的用于FFT快速傅里叶变换的数据长度的值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤5包括：FFT快速傅里叶变换是复数运算，将步骤4得到的数据作为实部输入，虚部输入设为0。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤8包括：采用后延参考滑窗，即相对于当前单元，采用其后延的第6、第7、第8以及第9个单元的频谱信号幅度之和作为门限，与当前单元的频谱信号幅度比较，如果当前频谱信号幅度大于门限幅度则判断当前位置为料面起始位置。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤8还包括：后延参考滑窗的门限设置62CN111579023A权利要求书2/2页个距离保护单元，即与当前单元间隔了6个单元以后才取样滑窗门限。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤8还包括：设定料面局部凹凸起伏不平以及料面颗粒的影响小于6个距离保护单元；当料面局部起伏情况大于6个距离保护单元的大小时，需要增大距离保护单元的大小、或相应增加距离保护单元的个数，使步骤8中公式变为Ai>(Ai-m+