FMCW雷达水位测量系统的设计

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河流水位的测量是水文测防工作中最重要的部分,目前国内水文站大多采用接触式测量方法,这种测量方法容易因为水下的泥沙等异物导致测量失准甚至是测量设备的损坏。采用FMCW雷达测量水位这一先进的非接触式测量方式可以避免上述情况,而且还具有精度和分辨率高、安装简单等优点。基于此,本文设计了FMCW雷达水位测量系统。FMCW雷达水位测量系统通过测量雷达的混频器产生的差频信号计算出雷达到河面的距离,进而得出水位。FMCW雷达水位测量系统包括几个部分:波形发生器、24GHz雷达传感器、信号采样与处理模块和实时显示模块。波形发生器发出锯齿调制波驱动雷达传感器工作,雷达传感器测回的差频信号首先输出到前端信号处理电路使之适合DSP内部ADC的采样和以后的处理。然后DSP内部的ADC模块对预处理后的信号进行采样,采样后的信号经过DSP的1024点FFT变换后得到差频信号的频率,然后根据差频频率通过得定的距离计算公式得出水位值,然后将其显示在显示屏上。本文详细介绍了FMCW雷达的测距原理,波形发生器的硬件和软件设计,DSP内部ADC模块的采样实现和FFT算法在DSP中的实现和显示模块的硬件和软件设计。最后对测量系统进行了测距实验,记录测量结果并进行了误差分析,本系统的测量相对误差在1%以内而且可以快速测量,符合实时测量要求。
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