雷达物位计软件算法说明.docx

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法兰距离计算
流程图
信号加窗
信号加窗用于减小频谱泄露，可选择三种窗函数之一:矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗。假设中频信号电压采样数组为ｖ［Ｎ]，采样点数为N(N=1199);加窗实际上是构建一个Ｎ点的数组ｗ[N]，ﻩ式中,Dn' —　当前时间输出值
ﻩﻩ Dn-1' — 前一时刻的输出值
ﻩﻩ 　Dn — 当前时刻的测量值
ﻩﻩ DistFiltFactor　— 距离滤波因子
距离滤波因子和阻尼时间常数之间可用如下关系式表示：
ﻩﻩﻩﻩﻩﻩDistFiltFactor=1-e-∆TT 　 　 　 　 　　 　 　　　　 　 （1-1０）
ﻩ式中，T — 时间常数，单位为ｓ
ﻩﻩ　 ∆T　—液位计算的时间间隔(0．1s)
最小二乘法滤波
最小二乘法滤波用于快速跟踪液位的变化,其算法步骤如下：
利用前N(N=1０)个时刻的输出值D'0、D'∆T、D'2∆T、…、D'N-1∆T,根据最小二乘法,拟合一条输出随时间变化的直线:
ﻩ ﻩﻩﻩﻩD''t=a+b*t 　 　　 　　 　 　 　　 　 （１－１1）
利用拟合直线,计算当前时刻的预测值:
ﻩﻩﻩﻩﻩﻩD''N∆T=a+b*N∆T 　 　　 　 　 　 　 　（1-１2）
根据当前时刻的预测值和测量值,计算当前时刻的输出值:
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　 　 　 　 　 D'N∆T=D''N∆T+DN∆T-D''N∆T*DistFiltFactor　 　　(1-13）
式中,DN∆T　— 当前时刻的测量值。
注：最小二乘法线性拟合见附录A。
液位计算
以用户定义的液位零点为参考点，计算出的液位值为:
ﻩLevel=TankHeight_R-Flange_D-OffsetDist_G+CalibrationLevel+LevelOffset (2-1)
式中，TankHeight_R — 储罐高度
ﻩ 　Flange_D — 上一步计算出来的法兰距离
ﻩ 　OffsetDist_G — 距离偏移量
ﻩ CalibrationLevel　— 液位校准值
ﻩ　 LevelOffset — 液位修正量
距离计算
以用户定义的距离零点为参考点，计算出的距离值为:
ﻩUllage=Flange_D+OffsetDist_G-CalibrationLevel+UllageOffset 　　 　 　 　（3-1)
式中, UllageOffset　— 距离修正量
体积计算
有4种体积计算方法：插值法、理想球罐法、理想垂直圆柱罐法、理想水平圆柱罐法。
插值法
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使用拉格朗日插值法进行体积计算;假设体积插值表可表示为L0，V0、L1，V1、…、LN-1，VN-1，并且满足L0<L1<…<LN-1、V0<V1<VN-1；首先将液位转换为以插值表参考零点为基准：
Level_V=TankHeight_R-Flange_D-OffsetDist_G+CalibrationLevel+LevelOffs （４－1）
式中,LevelOffs — 插值表液位偏移量
线性插值
寻找点Li，Vi、Li+1，Vi+1，使得Li≤Level_V<Li+1,使用下式计算体积值:
V'=Level_V-Li+1Li-Li+1*Vi+Level_V-LiLi+1-LiVi+1　 　　 　　 　　　 　 　 　 　 (4-２）
ﻩ如果Level_V<L0,用L0，V0、L1，V1进行计算;
如果Level_V≥LN-1，用LN-2，VN-2、LN-1，VN-1计算。
二次曲线插值法
寻找点Li，Vi、Li+1，Vi+1,使得Li≤Level_V<Li+1,使用下式计算体积值:
ﻩﻩﻩﻩV'=Level_V-Li+1Level_V-Li+2Li-Li+1Li-Li+2*Vi
ﻩﻩﻩ +Level_V-LiLevel_V-Li+2Li+1-LiLi+1-Li+2*Vi+1
ﻩ 　 +Level_V-LiLevel_V-Li+1Li+2-LiLi+2-Li+1*Vi+2 　　 　 　 　 　 　 　　　 　　 　　　 　 　 (４-3)
如果Level_V<L0,用L0，V0、L1，V1、L2，V2计算;
如果Level_V≥LN-2,用LN-3，VN-3、LN-2，VN-2、LN-1，VN-1计算。
插值法的体积输出值为:
ﻩﻩﻩﻩVolume=V'+Volu