Лабораторная работа № 1 Определения метрологических характеристик радиолокационного датчика уровня

Цель: Получить практические навыки работы с радиолокатором РДУ-Х2, определить величину инструментальной погрешности измерений

Теоретические сведения

Калибровки средств измерения - это комплекс мероприятий, позволяющий установить соответствие между результатом измерения, полученными при использовании калиброванного измерительного средства, и таким же результатом, полученным с помощью эталона. Калибровки позволяет, таким образом, определить действительные метрологические характеристики конкретного средства измерения.

Суть микроволновых методов измерения расстояния заключается в следующем. В качестве зондирующего сигнала используется сверхвысокочастотная радиоволна длиной 8 мм, излучаемая непрерывно. Приемник с антенной конструктивно объединены в МКВ-модуль с максимальным габаритом 300 мм. Мощность МКВ-излучения не превышает 20 мВт, что является безопасным для человека.

Амплитуда МКВ-излучения постоянна, а его частота периодически изменяется по линейному закону в диапазоне нескольких сотен мегагерц (рис.5.1). Поэтому частота отраженного сигнала зависит от расстояния до цели. В приемнике сравнивается частота излучаемого и отраженного радиосигналов, а их разностная частота, пропорциональна расстоянию до цели, используется в качестве информативного параметра. Радиолокатор, основанный на этом принципе, является дальномером ближнего действия. В отличие от радиодальномеров дальнего действия, применяемые обычно в военной технике, он позволяет измерять малые дальности.

Применяемая длина радиоволны (8 мм) значительно больше размеров пылевых частиц, что обеспечивает минимальное рассеивание и затухание излучения в запыленных газовых средах, присущих металлургическим агрегатам. Кроме того, такая длина волны позволяет проводить измерения рельефа поверхности с высокой точностью.

П ри отклонении радиолокационного дальномера от вертикальной плоскости наблюдается снижение амплитуды отраженного сигнала, вызванное его рассеянием.

Рис. 5.1. Частота излучаемых радиоволн

Учебно-исследовательский стенд радиолокационного контроля предназначен для наглядной демонстрации возможностей МКВ измерений и проведения на нем лабораторных работ, которые имитируют производственные и исследовательские задачи.

На рисунках 5.2 и 5.3 изображены, соответственно, структурная схема и схема размещения оборудования учебно-исследовательского стенда радиолокационного контроля.

Учебно-исследовательский стенд включает радиолокационный датчик уровня РДУ-Х2, установленный на закрепленной на стене консоли. На этой консоли также размещен механизм поворота РДУ в диапазоне от 0 до 38° от вертикали. Привод этого механизма осуществляется синхронным электродвигателем СД-54. Включение электродвигателей производится тумблером «ПОВОРОТ», установленным на стеновой панели.

Выходной цифровой сигнал РДУ-Х2 по каналу RS-485 поступает на модуль УСО, а затем - по каналу RS-232 - на ЭВМ.

Работа системы начинается с включения блока питания БП, с выхода которого подается напряжение 24В, необходимый для работы РДУ. В РДУ проводится генерация радиосигнала, его излучение, прием отраженной радиоволны и ее обработка. Полученные данные передаются через интерфейс RS-485 в модуль УСО ADAM-4520 для преобразования в интерфейс RS-232. Поступила в ЭВМ информация, при инициализации программы «Radar 100» визуализируется на экране дисплея в реальном времени.

Для визуализации направления излучения радара предусмотрен лазерный указатель.

Рис. 5.2. Структурная схема учебно-исследовательского стенда

Рис. 5.3. Схема учебно-исследовательского стенда радиолокационного контроля