I. Phát xạ vi sóng: chiếu chính xác xung năng lượng

Máy đo vị trí radar phát ra các xung vi sóng tần số cao (tần số thường là 24 GHz, 60 GHz hoặc 120 GHz) đến bề mặt của môi trường được thử nghiệm thông qua ăng-ten, chẳng hạn như ăng-ten sừng hoặc ăng-ten parabol. Lấy radar xung làm ví dụ, nó phát ra xung vi sóng có chiều rộng cực kỳ hẹp (nano giây), đảm bảo tập trung năng lượng và đường truyền ổn định. Trong khi radar sóng liên tục điều chế tần số (FMCW) phát ra sóng liên tục với tần số thay đổi tuyến tính theo thời gian, cho phép đo khoảng cách thông qua điều chế tần số. Ví dụ, một loại radar FMCW nào đó lấy 24 GHz làm tần số cơ bản, 2 GHz làm tần số điều chế, hoàn thành một lần quét tuyến tính chỉ cần 7 mili giây, hình thành quan hệ tỷ lệ thuận giữa chênh lệch thời gian và khoảng cách vật lý.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Lò vi sóng di chuyển trong không khí với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng (khoảng 3 × 10 ⁸m/s), và một phần năng lượng tín hiệu được phản xạ khi gặp một bề mặt trung bình có hằng số điện môi khác với không khí. Hằng số điện môi càng cao, tín hiệu phản xạ càng mạnh - ví dụ, nước (ε≈ 80) phản xạ mạnh hơn nhiều so với bụi (ε≈ 1,5-3). Đặc điểm này cho phép máy đo vị trí radar xuyên qua hơi nước, bọt hoặc bụi và bắt trực tiếp tiếng vọng bề mặt của phương tiện truyền thông.

Tiếp nhận tiếng vang: Bắt chính xác tín hiệu yếu

Sau khi tín hiệu phản xạ được nhận bởi cùng một ăng ten, cần phải tăng cường cường độ tín hiệu bằng bộ khuếch đại tiếng ồn quá thấp, sau đó chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu kỹ thuật số thông qua ADC tốc độ cao (bộ chuyển đổi analog-digital). Lấy radar xung làm ví dụ, hệ thống tiếp nhận của nó cần xác định tiếng vang trong cửa sổ thời gian nano giây để tránh nhiễu tiếng ồn; Trong khi radar FMCW chuyển đổi tín hiệu thời gian thành phổ thông qua Chuyển đổi Fourier nhanh (FFT), trích xuất các đỉnh phổ dốc, năng lượng cao làm tiếng vang hiệu quả.

B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)

Hệ thống tính toán khoảng cách (D) từ ăng ten đến bề mặt của môi trường bằng cách đo chênh lệch thời gian giữa tín hiệu phát và tín hiệu nhận (Δt) hoặc chênh lệch tần số (δf) kết hợp với tốc độ ánh sáng (c). Công thức là:

Radar xung: D=2c⋅Δt

Radar FMCW: D=2Kc⋅δf

(K là độ dốc FM)

Chiều cao cuối cùng (L) được tính bằng khoảng cách bể rỗng (E) được đặt trước trừ khoảng cách đo thực (D):

L = E-D

. Ví dụ, trong đo mức bể, nếu khoảng cách bể rỗng là 5 mét và khoảng cách đo thực tế là 2 mét, thì chiều cao mức là 3 mét.

V. Chống nhiễu và tối ưu hóa: đảm bảo chính xác trong điều kiện làm việc phức tạp

Để đối phó với tiếng vang giả tạo từ bụi, hơi nước hoặc khuấy, thiết bị đo radar hiện đại sử dụng các thuật toán thông minh (chẳng hạn như điều chỉnh ngưỡng động, sàng lọc nhiều tiếng vang) và tối ưu hóa phần cứng (chẳng hạn như ăng ten có độ lợi cao, máy thu tiếng ồn thấp). Ví dụ, một số loại máy đo radar thông minh có thể nhận ra và lọc tiếng vang gây nhiễu như máy khuấy, tường bể, đảm bảo độ chính xác đo ± 2mm và vùng mù chỉ 50mm.

Chuỗi thời gian hoàn chỉnh từ phát xạ vi sóng đến nhận tiếng vang làm cho máy đo vị trí radar thể hiện những ưu điểm của độ chính xác cao, không tiếp xúc và chống lại môi trường khắc nghiệt trong các tình huống như bể chứa hóa chất, silo xi măng, máy lên men thực phẩm và trở thành thiết bị cốt lõi để đo vị trí công nghiệp.