[发明专利]基于一阶导数的导波雷达物位计回波信号处理系统和方法

权利要求书

1.基于一阶导数的导波雷达物位计回波信号处理系统，包括用于控制发射接收脉冲信号的单片机（1）、脉冲发射电路、导波杆、接收回波信号电路、等效时间采样电路；用于控制发射接收脉冲信号的单片机（1）控制脉冲的发射和接收；脉冲发射电路发射电磁波脉冲信号至导波杆，脉冲信号沿导波杆传播，当它从空气进入物料时，由于空气的相对介电常数与物料的相对介电常数不同，因此电磁波在物料表面发生反射；反射回波沿导波杆向上传播到接收回波信号电路；接收回波信号电路接收反射回波信号，送至等效时间采样电路，对反射回波信号进行时间上的放大处理；其特征在于：还设有信号调理电路、用于回波信号处理的单片机（2）系统、液晶显示器和软件；

经等效时间采样电路处理后的回波信号送至信号调理电路，经过分压、偏置和阻抗变换，送至单片机（2）系统，由单片机（2）系统的片内ADC对其进行采样；在ADC中断服务子程序中对采样点加以判断，采集适于后续处理的1000点信号段，关闭ADC；对回波信号进行处理，包括对回波信号进行9点移动平均滤波预处理，对滤波后的信号进行1阶导数计算检测回波，多参数有机结合判断物位回波，确定物位定位点和参考起始点计算时间差；然后，将时间差代入通过标定确定的物位与时间差之间的函数关系式计算物位；再由液晶显示出来。

2.如权利要求1所述的基于一阶导数的导波雷达物位计回波信号处理系统，其特征在于：所述信号调理电路包括电源电路、分压电路、直流偏置电路和基准电压产生电路；信号调理电路的电源电压为3V；所述分压电路由运放器U1A、电阻R6和R7组成；R6与R7的比值决定了分压比，运放器U1A采用为电压串联负反馈接法，具有高输入阻抗和低输出阻抗；所述直流偏置电路由运放器U2A、U2B及电阻R8、R9和R11、R12以及电容C8组成；电容C8起隔直作用，电阻R8与R9，R11与R12的比值决定了放大倍数，经过两级直流偏置后，输出电压V0=Vref+Vin；所述基准电压产生电路由运放器U1B、电阻R14和R15、电容C10组成；电阻R14与R15的比值决定输出的参考电压值；运放器U1B起跟随和缓冲作用；由于等效时间采样电路输出的回波信号的幅值是0V至4.7V，而所述单片机（2）系统中的芯片只允许输入0至3.3V的单极性电压，所以，要对等效时间采样电路输出的回波信号进行调理；将等效时间采样电路输出的回波信号接至信号调理电路中电阻R6的左端；回波信号进入分压电路，经过分压，其幅值降至为原幅值的1/3；然后，进入直流偏置电路，被电容C8隔断了信号中的直流分量，并被电压偏置电路抬升至1.25V，且为所述单片机（2）系统中片内ADC基准电压的一半；经过偏置后的回波信号，送入单片机；

所述单片机（2）系统由MSP430F5418A单片机U3、液晶显示器(LCD)接口P2和仿真器接口P3组成；

调理后的回波信号接至所述MSP430F5418A单片机U3的引脚7，引脚7为P7.6/A14；

MSP430F5418A单片机U3的引脚7为复用引脚，在此被配置为模拟输入A14-ADC，即将回波信号送至MSP430F5418A单片机U3的片内ADC；信号调理电路中的基准电压产生电路的输出Vref接至为直流电压偏置电路的Vref，为直流电压偏置电路提供基准电压。