雷達(dá)液位計(jì)系列產(chǎn)品，是指工作在 76-81GHz的調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)產(chǎn)品。產(chǎn)品最大量程可以達(dá)到65m, 盲區(qū)在10 cm以內(nèi)。由于它工作頻率更高，帶寬更大，測量精度更高。產(chǎn)品提供支架的固定方式，無需現(xiàn)場布線使得安裝便捷簡易。
雷達(dá)液位計(jì)系列的主要優(yōu)勢(shì)如下：
n 毫米波射頻芯片，實(shí)現(xiàn)更緊湊的射頻架構(gòu)，更高的信噪比，更小的盲區(qū)。
n 5GHz工作帶寬，使產(chǎn)品擁有更高的測量分辨率與測量精度。
n 最窄6°天線波束角，安裝環(huán)境中的干擾對(duì)儀表的影響更小，安裝更為便捷。
n 一體化透鏡設(shè)計(jì)，體積精巧。
n 顯控和水位計(jì)采用分離設(shè)計(jì)，可定制。
n 低功耗運(yùn)行，壽命大于3年。
2 支持手機(jī)藍(lán)牙調(diào)試，方便現(xiàn)場人員維護(hù)工作（后續(xù)版本支持）。
雷達(dá)液位計(jì)技術(shù)規(guī)格
發(fā)射頻率 | 76GHz~81GHz |
測量范圍 | 0.1 m ~65m |
測量精度 | ±1mm |
波束角 | 6° |
供電范圍 | 9~28VDC |
通訊方式 | RS485 |
工作溫度 | -40~85℃ |
外殼材質(zhì) | 不銹鋼/PP |
天線類型 | 透鏡天線 |
推薦線纜 | 0.35mm2 |
防護(hù)等級(jí) | IP68 |
安裝方式 | 支架/螺紋 |
電纜入口 | PG9 |
產(chǎn)品外形尺寸
不銹鋼結(jié)構(gòu)尺寸示意圖
支架結(jié)構(gòu)尺寸示意圖
PP結(jié)構(gòu)尺寸示意圖
支架結(jié)構(gòu)尺寸示意圖
安裝需要注意的兩點(diǎn)：（1）保證儀表垂直于水面（2）避免發(fā)射波束照射到干擾物，產(chǎn)生虛假回波。典型工況參見以下幾點(diǎn)。
n 保證水位計(jì)垂直于水面安裝，傾斜將接受信號(hào)幅度變?nèi)酰绊懻y距。
儀器安裝位置示意圖
n 保證波束范圍內(nèi)沒有干擾物，如河岸岸邊。
儀器安裝位置示意圖
n 儀器安裝至少離側(cè)壁20cm，地下管網(wǎng)安裝盡量靠近下水井中央，否則井壁容易產(chǎn)生干擾信號(hào)，影響測量判斷。
安裝至少離容器壁20cm
| 序號(hào) | 顏色 | 備注 |
1 | 綠 | RS485A | |
3 | 黃 | RS485B | |
4 | 紅 | 電源輸入正極 | |
5 | 黑 | 電源輸入負(fù)極 | |
6 | 白 | 暫無 | |
產(chǎn)品接線圖
當(dāng)用戶使用RS485傳輸時(shí)，液位計(jì)通過防水接頭引出4根線接線即可 圖中線纜的長度根據(jù)用戶需求可定制。串口參數(shù)：RS458，波特率--9600，數(shù)據(jù)位--8，停止位--1，校驗(yàn)位--無。注意設(shè)備供電電壓在9V--36V范圍內(nèi)，建議使用12V供電。
首先將設(shè)備按照上述接口定義正確連線，注意設(shè)備供電電源范圍為9~36V
第二步，使用485轉(zhuǎn)串口線將設(shè)備連接到電腦
第三步，接通電源12V，打開上位機(jī)，進(jìn)行設(shè)備調(diào)試
配置上位機(jī)串口參數(shù)
按照?qǐng)D中順序配置串口參數(shù)，波特率9600，連接成功后雙擊“讀取配置”可以設(shè)置和讀取參數(shù)。
4.1.2 回波曲線
上位機(jī)波形界面
【測量類型】可以根據(jù)現(xiàn)場需要，選擇距離信息輸出形式。核心參數(shù)是傳感器參考點(diǎn)到待測物的測試距離。給出了實(shí)時(shí)值具體的計(jì)算公式。其中高位調(diào)整默認(rèn)是0。
參數(shù)含義
參數(shù)名稱 | 顯示 |
默認(rèn)值 | 物位 |
關(guān)聯(lián)配置 | 無 |
選項(xiàng)意義 | 物位模式：實(shí)時(shí)值=低位調(diào)整-距離（最小為0） 空高模式：實(shí)時(shí)值=距離-高位調(diào)整（最小為0） |
特別事項(xiàng) | 如果距離>低位調(diào)整，物位=0； 如果距離<高位調(diào)整，空高=0； |
【阻尼時(shí)間】的作用是平滑測量結(jié)果中的突變，也就是阻尼濾波器。例如，阻尼時(shí)間為2秒，被測物體位置在t時(shí)刻發(fā)生階躍變化，測量輸出值會(huì)緩慢發(fā)生變化，在第一個(gè)2秒內(nèi)，完成63.2%的變化，并在第10秒(5倍的設(shè)置值)跟隨到實(shí)際位置，如下圖所示。
阻尼時(shí)間編輯界面與含義
阻尼時(shí)間說明
參數(shù)名稱 | 阻尼時(shí)間 |
參數(shù)范圍（S） | 0 ~100 |
默認(rèn)值（S） | 40 |
關(guān)聯(lián)配置 | 無 |
選項(xiàng)意義 | 阻尼輸出，提升信號(hào)穩(wěn)定性 |
特別事項(xiàng) | 由于測量時(shí)間短，暫時(shí)未使用此參數(shù) |
【低位調(diào)整】即低位調(diào)整點(diǎn)，具體的定義參見下圖。
低位調(diào)整編輯界面與定義
低位調(diào)整說明
參數(shù)名稱 | 低位調(diào)整 |
參數(shù)范圍（m） | 0.1~量程 |
默認(rèn)值（m） | 65 |
關(guān)聯(lián)配置 | 如果設(shè)置的低位調(diào)整<高位調(diào)整+0.1，則低位調(diào)整 =（高位調(diào)整+0.1）； |
特別事項(xiàng) | 低位調(diào)整點(diǎn)與量程無關(guān)，只影響物位的計(jì)算 |
【高位調(diào)整】即高位調(diào)整點(diǎn)。
高位調(diào)整說明
參數(shù)名稱 | 高位調(diào)整 |
參數(shù)范圍（m） | 0 ~（低位調(diào)整-0.1） |
默認(rèn)值（m） | 0 |
關(guān)聯(lián)配置 | 如果設(shè)置的高位調(diào)整 >（低位調(diào)整-0.1），則高位調(diào)整 =（低位調(diào)整-0.1）； |
特別事項(xiàng) | 高位調(diào)整與盲區(qū)設(shè)定無關(guān)，只影響空高的計(jì)算 |
【距離偏移】用于修正傳感器的參考點(diǎn)。儀表默認(rèn)的參考點(diǎn)在出廠時(shí)被調(diào)校到如下圖a點(diǎn)所示的位置。如果想將參考點(diǎn)向下調(diào)校到b點(diǎn)，則在設(shè)置中輸入h1。
距離偏移編輯界面
距離偏移說明
參數(shù)名稱 | 距離偏移 |
參數(shù)范圍（m） | (-內(nèi)置偏移)~10m |
默認(rèn)值（m） | 0 |
關(guān)聯(lián)配置 | 無 |
選項(xiàng)意義 | 修正傳感器的參考點(diǎn)零點(diǎn)。傳感器輸出值的范圍仍為【盲區(qū)】~【量程】之間，實(shí)際傳感器測量范圍歸一化到初始參考點(diǎn)為：【距離偏移+盲區(qū)】~【距離偏移+量程】。 |
特別事項(xiàng) |
為了測量得到正確的結(jié)果，需設(shè)置儀表的量程范圍，具體含義參見下表。
表6–10量程說明
參數(shù)名稱 | 量程 |
參數(shù)范圍（m） | 1~65 |
默認(rèn)值（m） | 65 |
關(guān)聯(lián)配置 | 如果設(shè)置量程<（盲區(qū)+0.1m），則量程自動(dòng)設(shè)置為（盲區(qū)+0.1m）。 |
選項(xiàng)意義 | 算法處理時(shí)會(huì)忽略量程之外的回波，合理設(shè)置量程可以避開多次反射干擾以及可能的范圍之外的干擾信號(hào)。 |
特別事項(xiàng) | 此量程并非指儀表的遠(yuǎn)端測量極限，只用作限定算法區(qū)域。儀表測量極限請(qǐng)參見技術(shù)規(guī)格一節(jié)。 |
注：盲區(qū)與量程決定了算法應(yīng)用的具體范圍，可以通過合理設(shè)置，規(guī)避干擾與虛假回波，實(shí)現(xiàn)快速且穩(wěn)定的測量。
以下對(duì)每個(gè)命令進(jìn)行詳細(xì)說明： 1、 設(shè)置指令：功能碼0x10
讀取命令：功能碼0x03
起始地址 0x2000
偏移地址 | 命令名稱 | 數(shù)據(jù)格式 | 單位 |
0 | 低位調(diào)整 | 0-65000 | mm |
1 | 高位調(diào)整 | 0-65000 | mm |
2 | 量程 | 0-65000 | mm |
注釋：每一個(gè)參數(shù)占用一位寄存器地址，數(shù)據(jù)為 U16或I16格式
舉例：
讀低位調(diào)整 命令如下：
設(shè)備地址 | 功能碼 | 起始地址 | 寄存器數(shù)量 | CRC |
0x01 | 0x03 | 0x2000 | （2字節(jié)） | （2 字節(jié)） |
寫低位調(diào)整 命令如下：
設(shè)備地址 | 功能碼 | 起始地址 | 寄存器數(shù)量 | 數(shù)據(jù)長度 | 寄存器值 | CRC |
0x01 | 0x10 | 0x2000 | 2 字節(jié) | （2 字節(jié)） | （2N字節(jié)） | （2字節(jié)） |
CRC 碼的計(jì)算規(guī)則：
預(yù)留16位寄存器為十六進(jìn)制FFFF(即全為1)。稱此寄存器位 CRC 奇存器;
把第一位8位數(shù)據(jù)與 16 位 CRC 寄存器的地位相異或，把結(jié)果放于CRC 寄存器：
檢查最低位是否為0，如為。則把寄存器的內(nèi)容右移一位（朝低位），用填補(bǔ)高位;
如為1把寄存器的內(nèi)容右移一位（朝低位），用填補(bǔ)高位，然后CRC 奇存器與多項(xiàng)式A001
(1010 0000 0000 0001) 進(jìn)行異或；4.3.4、 重復(fù)步驟3，直到右移8次，這樣整個(gè)8位數(shù)據(jù)全部進(jìn)行了處理：重復(fù)步驟2 到步驟4，進(jìn)行下一個(gè)8位數(shù)據(jù)的處理；最后得到的CRC 奇存器即為CRC碼。將CRC 結(jié)果放入信息幀時(shí)，將高地位交換，低位在前。
通訊協(xié)議范例：
主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)：
站號(hào) | 功能碼 | 起始地址 | 讀取點(diǎn)數(shù) | 校驗(yàn)碼 | 意義 |
01 | 03 | 0000 | 0001 | 840A | 讀取空高，單位cm |
01 | 03 | 0001 | 0001 | D5CA | 讀取空高，單位mm |
01 | 03 | 0002 | 0001 | 25CA | 讀取液位高，單位cm |
01 | 03 | 0003 | 0001 | 740A | 讀取液位高，單位mm |
波束角：以比最大值低3dB作為界限的波束寬度。雷達(dá)液位計(jì)系列波束角6°
儀表的雷達(dá)波束空間幾何形狀示意圖
距離分辨率：距離分辨率是指兩個(gè)靠在一起的物體間隔多遠(yuǎn)距離時(shí)，物位雷達(dá)能夠分辨出是兩個(gè)物體而不是一個(gè)物體且能夠測出它們各自的距離。 如果兩個(gè)物體的距離間隔小于物位雷達(dá)的距離分辨率，那么雷達(dá)只能測得一個(gè)距離值，此距離值不等于其中任何一個(gè)物體的距離值，而是兩個(gè)物體距離值的綜合。雷達(dá)液位計(jì)的調(diào)頻帶寬B=5GHz，最小距離分辨率=光速/工作帶寬/2≈3cm。
測量精度：如果只有一個(gè)物體且這個(gè)物體移動(dòng)了很小的距離，物位雷達(dá)是否能識(shí)別距離變化。分辨出單個(gè)物體移動(dòng)距離的指標(biāo)叫做精度。雷達(dá)液位計(jì)的中頻信號(hào)進(jìn)行自有算法分析，測量精度為0.5mm。
盲區(qū)：（1）指儀表的近端的測量極限，盲區(qū)內(nèi)儀表無法測量
回波：雷達(dá)接受到的反射的信號(hào)。
發(fā)射錐體：天線波束角度的延伸。
虛假回波：任何不是所需目標(biāo)產(chǎn)生的回波。一般來說，虛假回波由容器的障礙物產(chǎn)生。
多重回波：在目標(biāo)回波距離出現(xiàn)的多次反射回波，可能為2次，3次。
量程：（1）指儀表的最遠(yuǎn)測量極限（2）特殊的，指人為設(shè)定的最遠(yuǎn)距離，該距離以外，儀表處理數(shù)據(jù)的時(shí)候不考慮。
重復(fù)性：在相同的情況下測量同一個(gè)變量的多次測量的偏差程度。
閾值曲線：一個(gè)隨時(shí)間變化的曲線，作為閥值，超過其的回波被認(rèn)為是有效的。
