技术摘要：
本发明提供了一种线性调频连续波系统高炉料面距离的测量方法，其一，本方法依据高炉内料面高度在炼钢使用中的变化范围，计算相应的料面反波与发射信号的混频信号的频率范围，据此相应滤除该频率范围以外的信号，可大幅降低A/D模数转化采样频率，进而显著幅减轻FFT快速  全部
背景技术：
钢铁工业是我国国民经济长期的支柱性产业，是发展其他产业的重要基础，在社 会发展和经济建设中发挥着举足轻重的作用。高炉是钢铁生产过程中的关键设备，关系到 行业的钢铁产能、能源消耗和环境污染。维持高炉的长期稳定、高效运行，是钢铁行业追求 的共同目标。高炉内部料面分布是影响高炉炉况的重要因素之一，对于维持高炉煤气流合 理分布、增加料层透气性和高炉优化操作有重要作用。目前高炉料面检测设备主要有机械 探尺、十字测温仪、红外扫描仪、红外摄像仪、激光测距仪以及高炉雷达等。针对高炉的密闭 性，不能准确、直观检测料面状态的问题，高炉料面测量的雷达探尺技术、高炉料面雷达成 像技术被越来越重视，必将得到更加广泛的应用。而高炉料面距离的精确测量是其中的核 心技术。
技术实现要素：
本发明的目的：无论是高炉雷达探尺还是高炉雷达料面成像探测系统，料面距离 的测量精度是其中的核心指标。高炉布料主要为焦炭和铁矿石，二者分层交替重叠布料，而 这两种材料的微波反射特性和穿透特性差异巨大，焦炭和铁矿石的加料厚度以及二者的层 叠分布情况严重影响着回波信号幅度峰值大小和峰值位置；换言之，在料面位置相同的情 况下，铁矿石上面覆盖一层焦炭与焦炭上面覆盖一层铁矿石，其料面回波信号的峰值位置 是不相同的，回波信号幅度峰值处并不总是对应于料面位置，而是随料面下方所处焦炭和 铁矿石等材料的不同和分布情况而变换。因此根据料面回波信号的峰值位置来检测料面距 离的方法存在着不确定性。本发明的目标是提供一种不随高炉布料材料而变化的高炉料面 距离精确检测方法。 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种线性调频连续波雷达高炉料面距离的测量方法，包括如下步骤： 步骤1、线性调频连续波系统通过天线发射信号，遇到物体后将产生反射回波，将 回波信号与发射信号混频得到差频信号； 步骤2、差频信号通过带通滤波器，分别虑掉近距离的低频干扰回波信号和设定料 面测量距离范围以外的高频干扰回波信号； 步骤3、在扫频周期开始后，在每一个扫频周期内对步骤2处理后的信号进行A/D采 样，实现模数变换和数据采样，每个扫频周期获得一组采样数据； 步骤4、从步骤3得到的每一组采样数据中顺序提取2n长度的数据，其中n为正整 数； 步骤5、对步骤4得到的数据组进行FFT快速傅里叶变换，获得2n个频谱数据； 4 CN 111579023 A 说　明　书 2/5 页 步骤6、将步骤5得到的2n个频谱数据一分为二，只保留前半部分的从第0个至第2n -1-1个频谱数据； 步骤7、步骤6得到的频谱数据为复数，设实部为I，虚部为Q，用公式sqrt(I*I Q*Q) 计算出信号幅度Ai，即Ai＝sqrt(I*I Q*Q)，其中i表示为步骤6得到的第i个频谱数据的幅 度； 步骤8、从信号幅度Ai的数据序列中，找出最先满足公式： Ai>(Ai-6 Ai-7 Ai-8 Ai-9)的首个位置，即满足条件的i第一个数值；i的取值范围是 从10开始到n-1结束； 步骤9、根据步骤8得到的i的数值计算出料面距离； 步骤2包括：对步骤1得到的差频信号，采用通带滤波虑掉无效低频信号分量以及 无效的高频信号分量。 步骤3包括：对于步骤2处理后得到的信号，以不小于其最高回波信号频率2倍的频 率f进行A/D采样。 步骤4包括：设定最近距离G＝2.2米，料面处于最近距离以外；扫频周期开始以后， 电磁波必须经过最近距离的传输延迟T，才能够从步骤3的采样数据中顺序中提取2n长度的 数据进行FFT快速傅里叶变换，传输延迟T计算公式为： T＝G*2/C 其中，C表示光速。 步骤4包括：根据如下公式计算扫频周期内的A/D数据采样个数N： N＝B*f， 其中，B表示扫频周期的时间长度，f表示步骤3中进行A/D采样时的A/D采样频率， 根据N≥2n、N≤2n 1计算出n的最大数，即为步骤4提取的用于FFT快速傅里叶变换的数据长 度的值。 步骤5包括：FFT快速傅里叶变换是复数运算，将步骤4得到的数据作为实部输入， 虚部输入设为0。 步骤8包括：采用后延参考滑窗，即相对于当前单元，采用其后延的第6、第7、第8以 及第9个单元的频谱信号幅度之和作为门限，与当前单元的频谱信号幅度比较，如果当前频 谱信号幅度大于门限幅度则判断当前位置为料面起始位置。 步骤8还包括：后延参考滑窗的门限设置6个距离保护单元，即与当前单元间隔了6 个单元以后才取样滑窗门限。 步骤8还包括：设定料面局部凹凸起伏不平以及料面颗粒的影响小于6个距离保护 单元；当料面局部起伏情况大于6个距离保护单元的大小时，需要增大距离保护单元的大 小、或相应增加距离保护单元的个数，使步骤8中公式变为Ai>(Ai-m Ai-m Ai-m Ai-m)，其中m为 料面局部凹凸起伏含有距离保护单元的个数，m≥6。 有益效果：本发明可准确提取料面位置。在检测料面位置时通常通过检测回波信 号幅度峰值来确定料面位置。高炉布料主要为焦炭和铁矿石，二者分层交替重叠布料，而这 两种材料的微波反射特性和穿透特性差异巨大，焦炭和铁矿石的加料厚度以及二者的层叠 分布情况严重影响着回波信号幅度峰值大小和峰值位置；换言之，在料面位置相同的情况 下，铁矿石上面覆盖一层焦炭与焦炭上面覆盖一层铁矿石，其回波信号的峰值位置是不相 5 CN 111579023 A 说　明　书 3/5 页 同的，根据其回波信号的峰值位置来检测料面位置的方法存在着不确定性，回波信号幅度 峰值处并不总是对应于料面位置，而是随料面下方所处焦炭和铁矿石等材料的不同和分布 情况而变换。本方法从料面凹凸不平过渡区上方的回波信号中提取比较门限，判断料面的 起始位置，所用方法可避免上述问题的发生。 附图说明 下面结合附图和