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线性调频技术在超声波液位仪中的应用研究
资料介绍
在化工、石油、冶金、水处理等现代工业过程控制中，需要对储液罐内的液体位置进行检测。液位检测的准确性和及时性对于实现安全、高效的工业生产具有十分重要的意义。现有的超声波液位检测系统，大多使用方波脉冲信号，普遍存在盲区较大和抗噪声能力差的问题，其在硬件结构上通常采用单片机控制，而这样简单的测量系统已不能满足工业生产的需求。因此关于新型超声波液位仪的研究是十分必要的。线性调频信号是一种具有大时宽带宽积特性的时变信号，它具有良好的测量精度和距离分辨力，在雷达、声纳等领域有着广泛的应用。
本文将线性调频技术应用到超声波液位检测中，有效地缩小了盲区的范围。展开了如下两方面的研究。
首先，应用时频域联合分布对线性调频信号做了参数估计，研究了Cohen类时频分布。将Hough变换引入时频处理中，解决了对于多信号输入存在交叉项的问题。仿真结果显示其具有优秀的时频聚集性和较好的抗噪声特性，并对交叉项具有良好的抑制作用，效果优于短时傅里叶变换以及Wigner-Ville分布。
其次，在考虑线性调频信号特性和实际检测需求的基础上，分析了超声波液位仪的工作方法和盲区产生的原因。给出了超声波液位仪的总体结构，并将DSP和高速AD的应用到超声波液位仪中，解决了在超声波测量中存在减少盲区和增大测量范围的矛盾。仿真研究表明，线性调频信号的应用不但能够提高测量的精度，有效区分液罐内不同液体间的分界面，更能够缩小盲区的范围。
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