一种烟丝微波速度计的设计与实现.pdf

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1、·84·工业仪表与自动化装置2012年第2期种烟丝微波速度计的设计与实现王令辉，戴石良，胡海洋。(1．南华大学电气_32程学院，湖南衡阳421001；2．湖南省衡阳市科技局，湖南衡阳421002)摘要：针对普通微波固体流量计无法准确测量烟丝这种非连续、非均匀的物料，接触式测量设备又会在烟丝的运输过程中损耗烟丝等缺点，该设计采用多普勒效应，以微波为波源，测得烟丝运送的实际速度。经过试验，基本完成了设计要求。关键词：微波；多普勒效应；速度计；单片机PIC18F中图分类号：TH824文献标志码：A文章编号：1000—0682(2012)02—0084—03Designandimp

2、lementationofatobaccomicrowavespeedmeterWANGLinghui，DAIShiliang，HUHaiyang2(1．CollegeElectricalEngineering，UniversitySouthChina，HunanHengyang421001，China；2．HengyangCityScienceandTechnologyBureau，HuaanHengyang421002，China)Abstract：Generalmicrowaveflowmetercallnotmeasurethenon—continuous，non—

3、uni~rmmaterialsastobacco；andthecontact—lessmeasuringequipmentdamagetobaccoduringtransport．WithutilizingDopplereffectandmicrowaveaswavesource，thedesignmeasuretheactualspeedoftobacco．Aftertest—ed，thedesignbasicallycompletedthedesignrequirements．Keywords：microwave；Dopplereffect；speedmeter，SCM

4、PIC18F射微波信号，接收由活动目标反射回来的信号。已0引言知波源频率，测量出多普勒频率就可以计算出目标目前，卷烟厂所使用的卷烟机均采用管道风送的运动速度。烟丝进料，这种进料方式的卷烟机输送烟丝的过程设波源发射信号为：是全封闭的，难以用普通接触式计量，同时现有的传S(t)=“(1)感器技术只能测量烟丝输送过程中的空气流动的速式(1)中：是发射信号振幅，是发射信号的角频度，不能直接测量烟丝运动速度。烟丝在管道中的率。若目标是固定不动的，那么该目标反射到波源速度影响其造碎率，用风速估计烟丝的速度是不准的回波信号为：确的。因此卷烟厂所使用的管道风送烟丝进料系统5()：K“。(2

5、)不能实时的对烟丝速度进行控制，在一定程度上增式(2)中：K为比例常数。加了自身的生产成本，降低了成品率。在此，需要一to：—(3j)种精确的流量计测量生产中烟丝的消耗，优化产品的生产式(3)中：R。是目标与波源距离，c是电磁波速度，它等于光速。回波信号频率不变。1多普勒频率当目标以速度V相对波源作径向运动时，在时1．1多普勒频率与运动速度理论间t时刻目标距波源的距离为：该装置采用多普勒效应，以连续波作为波源，发R()=RT-Vt(4)式(4)中目标向波源运动取负号，背离波源运收稿日期：2012～02—22动取正号。由运动目标反射的回波具有时延，tr是作者简介：王令辉(19

6、86)，男，硕士研究生，主要研究方向为工业测控网络。电磁波往返波源与目标所需的时间，反射回波：2012年第2期工业仪表与自动化装置·85·S，(t)=K0(5)式(5)说明，在t时刻接收到的波形s，(t)上的某点，是在t—tr时刻发射的，由于波源目标的相对速度远小于电磁波速度c，所以时延tr可以近似写为：=()(6)将式(6)代入式(2)，得：Sr()：[一()】(7)由式(7)可知回波信号频率变为(1±)。接收信号频率与发射信号频率之差为：O)d2Z(8)2工作原理与硬件设计：一：2一2叮T一C式中就是多普勒频率。波源发射信号频率_厂一定时与目标径向速度V成正比。当目标向

7、波源运动时，多普勒频率为正值，接收信号频率高于发射信号频率；而当目标背离波源运动时，多普勒频率为负值，接收信号频率低于发射信号频率。由已知的发射信号频率l厂，测量出多普勒频率，就可以由式(8)计算出目标的运动速度V。1．2多普勒频率与实际速度流量计要求微波发射接收探头的安装角度为45度，取45度角能使得微波具有较大的透射能量与较高的信噪比J。微波发射与接收探头安装如图1所示。r圈曜I．I12位A／D转换．II／毒ID／A转换I-一{}rI1旧L}1l图1微波发射接收探头的安装不意图测得的速度为与实际物料运动方向成4