حلل كيفية تحسين دقة قياس مستوى الرادار الموجي الموجه من منظور جمع البيانات

في الماضي، كنا نستخدم غالبًا أجهزة قياس مستوى السوائل من وجهة نظر المستخدم، سنناقش كيفية تحسين دقة قياس الجهاز، على سبيل المثال، من خلال تركيبه وصيانته وتشغيله. اليوم، سنتناول الأمر من وجهة نظر مصنعي أجهزة القياس، لتحليل كيفية تحسين دقة أجهزة قياس المستوى. سنركز في هذه الورقة على طريقة جمع البيانات، وهي طريقة مهمة لتحسين دقة القياس وسرعة استجابة الجهاز.

تعتمد طريقة معالجة البيانات التي سنشاركها اليوم على استخدام وحدة معالجة مركزية منخفضة الطاقة مزودة بوحدة تحويل تناظري رقمي (AD)، ووحدة وصول مباشر للذاكرة (DMA)، ووحدة مؤقت. عند جمع أشكال الموجات، يُستخدم مؤقت TA لبدء التوقيت، ثم بدء التحويل التناظري الرقمي، وبعد اكتمال التحويل، يبدأ الوصول المباشر للذاكرة لنقل البيانات.

(مصدر الصورة: الإنترنت)

أولاً، يتم أخذ عينات خشنة من إشارة الصدى الأصلية بمعدل أخذ عينات منخفض نسبيًا، باستخدام مؤقت يصل إلى 25 ألف مرة لتوليد إشارة مقاطعة لبدء تحويل AD. عند اكتمال تحويل AD، تُفعّل إشارة المقاطعة نقل البيانات إلى DMA، بالإضافة إلى معلومات DMACPU الموجودة داخل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). عندما يصل حجم البيانات المنقولة بواسطة DMA إلى 1000، تُنهي مقاطعة DMA نقل البيانات، ويكتمل أخذ عينات خشنة من الصدى الأصلي، وتُعطى إشارة معالجة البيانات. يقوم المعالج المركزي (CPU) بمعالجة البيانات، وتوليد أصداء زائفة، وحساب منحنى الصدى، وتحديد موضع نقطة البداية وموضع الصدى الفعال الحقيقي، وحساب وقت التأخير المطلوب لنقطة البداية وموضع شكل الموجة الفعال. ثانيًا، يتم اختيار موضع البداية بدقة، أي أخذ عينات من موضع بداية إشارة الصدى الأصلية بتردد أخذ عينات أعلى، وفقًا لوقت التأخير المحسوب أثناء أخذ العينات التقريبي. كلما كان وقت التأخير في المقدمة، كان وقت التأخير في الأعلى، وكلما كانت درجات وحدة التحكم AD، ووحدة التوقيت TA، ووحدة DMA قريبة من نقطة البداية عند 80 نقطة، كان تردد أخذ العينات أعلى. يتم اختيار موضع الموجة الفعال بدقة، أي يتم أخذ عينات من موضع الموجة الفعال لإشارة الصدى الأصلية بتردد أخذ عينات أعلى. يتم اختيار وقت التأخير المحسوب أولًا، وبعد انتهاء وقت التأخير، يتم أخذ عينات من وحدة التحكم AD، ووحدة التوقيت TA، ووحدة DMA بتردد أخذ عينات أعلى، بحيث يكون موضع الموجة الفعال قريبًا من 80 نقطة. بعد اكتمال عملية الاستحواذ، يتم تعيين علامة حساب البيانات وبدء الحساب. وأخيرًا، يتم حساب البيانات وفقًا لنقطة البداية، وشكل الموجة الفعال، ووقت التأخير التراكمي، والذي يتم على أساسه حساب موضع نقطة البداية الدقيقة وموضع نقطة انعكاس المادة، والفرق بين موضع نقطة الانعكاس وموضع نقطة البداية هو فرق الوقت المقابل، ومسافة الانعكاس، ثم يتم حساب المستوى الفعلي وفقًا لتردد أخذ العينات.

باختصار، يتم تحديد الموقع التقريبي لمساحة الإشارة الفعالة عن طريق أخذ عينات خشنة، حيث تكون الدقة منخفضة في هذه الحالة، ثم يتم جمع هذا الجزء فقط من نمط الموجة المستقرة بتردد أخذ عينات عالٍ، وتُجرى عملية الحساب. دقة قياس أجهزة قياس مستوى السوائل يتم تحسين الأداء بناءً على عدم زيادة كمية البيانات المجمعة بشكل كبير. وبشكل عام، بعد استخدام تقنيات التنقيب الخشن والتنقيب الدقيق في هذه العملية، يتم تقليل عبء المعالجة على وحدة المعالجة المركزية، مما يحسن بشكل كبير سرعة استجابة أجهزة قياس المستوى ودقة القياس.