EN
返回上一级 
一、引言
雷达液位计在化工、冶金、电力等行业用得越来越普遍，主要做连续物位测量。但工业储罐不是干净环境——罐壁、搅拌器、盘管、扶梯这些固定件，还有液面的泡沫、蒸汽、波动，都能产生虚假回波。这玩意儿要是处理不好，测量值就偏了，严重时控制系统误动作，出安全事故也不是没可能。
80GHz雷达是近年来的技术热点，波束窄、分辨率高，优势明显。声科电子的SK-R800系列就是这一类的产品，用的是FMCW调频连续波，在虚假回波处理上有一套自己的方法。下面就以这个系列为例，聊聊虚假回波从哪来、怎么对付、现场怎么操作。
二、虚假回波的成因与影响
2.1 三个主要来源
虚假回波大致分三类。
第一类是固定构件反射。罐里那些金属件——罐壁、搅拌叶、盘管、人梯——都会反射雷达波，形成位置固定的干扰峰。有时候安装接管口的毛刺或者法兰焊缝也能带来近场干扰。
第二类是介质本身的问题。泡沫层会把雷达波打散，产生一堆杂七杂八的反射信号。高温液体冒出来的蒸汽、粉尘里的悬浮颗粒，同样会散射雷达波，整出噪声级的干扰。
第三类跟安装有关。天线歪了超过3°，主波束就斜着出去了，容易打到罐壁或其他构件上。安装位置离罐壁太近，或者正对着进料口、搅拌器，都会多出不少干扰。
2.2 会出什么问题
虚假回波捣乱，通常有三种表现。一是仪表把固定干扰峰当成液位，数值卡死不动，实际液位早变了。二是进出料快或者液面波动大的时候，真实信号弱了，仪表就“丢波”了，数值乱跳。三是多重反射导致仪表算错高度，误差翻倍。
三、80GHz雷达好在哪
跟低频雷达比，80GHz有几个先天优势。
波束窄。 SK-R800系列的波束角能做到3°。什么意思呢？就是雷达波打出去跟激光似的，很集中，直接照到液面上，几乎不碰罐壁和内部构件。低频雷达的波束角一般10°往上，打出去发散得厉害，到处碰壁，干扰自然多。
分辨率高。 3.75mm的波长很短，FMCW下能把靠得很近的两个回波区分开，真实回波和虚假回波在频谱上各是各的峰，不会糊在一起。
穿透力强。 蒸汽、泡沫、粉尘这些东西，对低频信号衰减很严重，但80GHz相对扛得住。SK-R800系列在这种恶劣环境下还能抓住真实的液面回波，这是很多低频表做不到的。
四、声科电子SK-R800系列怎么处理虚假回波
声科电子这套方案从三个层面入手：硬件上堵、算法上算、调试上教。
4.1 硬件层面
SK-R800系列用的是自研的毫米波芯片，射频前端专门优化过天线的方向性，能量打得够集中。旁瓣抑制技术减少了非目标方向的反射信号被接收回来的可能。天线的材质也讲究，耐腐蚀、介电损耗低，本身的反射就小。整机是全密封的，冷凝水或者粉尘进不去，不会因为天线上挂了东西而多出虚假信号。
4.2 算法层面
FMCW体制本身测距原理是靠发射和接收信号的频率差，这种测距方式本身就比脉冲雷达更能抗干扰。
回波识别上，SK-R800系列内置了多维分析和动态滤波的算法，看回波的幅度、频率、相位这些参数，判断哪个是真的、哪个是假的。真实回波一般是又稳又高的主峰，虚假回波要么位置固定、要么强度弱。算法能自动滤掉粉尘、蒸汽、搅拌产生的那些杂信号。
特别说一下，针对搅拌桨叶这种转动的干扰源，SK-R800系列有回波锁定功能。通过算法判断哪些回波是从动的东西上来的，然后持续跟踪真实的目标轨迹。
4.3 调试层面
算法再好，也得现场教一遍。SK-R800系列在调试上做得挺方便。
看曲线。 工程师可以通过面板或者蓝牙APP进到回波曲线界面，看看真实液位那个位置有没有一个稳定的大峰。声科的“Radar Me”APP在20米内能无线调试，实时看回波曲线、虚假曲线和历史曲线，不用爬罐顶。
做学习。 空罐或者近空罐的时候，让仪表跑一遍虚假回波学习。它会自动扫一遍，把罐壁、支架、搅拌器这些固定干扰的回波位置记录下来。正常测量的时候，这些位置上的信号自动被忽略。如果罐里有搅拌器，建议开着搅拌做学习，这样转动的干扰也能一并消掉。
设盲区和量程。 盲区设得合适，可以避开安装接管和法兰焊缝的近场干扰。量程设得准，仪表就不去看有效范围以外的东西，远端多重反射也就进不来了。
另外，SK-R800系列带了角度传感器，安装的时候能帮着看垂直度。波束就能垂直打到液面上，少走弯路。
五、结语
虚假回波处理是雷达液位计能不能测准的关键。80GHz雷达的窄波束、高分辨率和强穿透力，在硬件上占了不少便宜。声科电子SK-R800系列把这些物理优势利用起来，加上多维回波分析、动态滤波、回波锁定这些算法，再配合虚假回波学习和无线调试等现场手段，整个链条是完整的。在化工、冶金、电力这些行业的复杂工况下，这套方案证明了自己的可靠性，值得参考。
