·370· 工程科学学报，第37卷，第3期 120 120 200 )实际回波 (e) 100 100 实际回波 150 80 实味回波 80 60 炉蜂干扰 60 100 40 40 50 20 20 20 30 20 30 40 50 2030 40 0 距离，m 距离，Rm 距离，R/m 图5预处理后频谱.(a)模型A:(b)模型B:(c)模型C Fig.5 Spectra after signal pretreatment:(a)Model A:(b)Model B:(c)Model C 表1三组信号入射角及信噪比 3.2频谱细化及频带截取 Table 1 Incident angle and SNR of signals 对消除噪声后的信号进行CZT细化，得到的细化 模型 入射角1()原始信噪比/B 预处理后信噪比/dB 谱如图7所示.通过频谱细化，使距离分辨率由 模型A 62 -7.4035 3.6371 0.0916提高到0.0183 模型B 39 -4.9204 12.3996 频谱细化后，可根据不同方法确定中心频率.针 模型C 9 -3.4556 7.2781 对大角度入射、低信噪比的模型A数据，图8为采用三 种不同反演方法的结果，黑色粗体直线表示中心距离 图6为所有信号预处理前后信噪比对比图.其 的位置，表2为中心距离的数值 中信噪比最低的五组数据(6~10组，对应入射角 表2各方法中心距离对比 56°~60)是由于炉壁反射过于强烈导致的实际信 Table 2 Central distance contrast of different methods m 号被湮没而无法识别.将该五组数剔除，预处理前 FFT 包络线截频 最小二乘 平均信噪比为-5.5544dB,预处理后平均信噪比 模型 实际距离 加权法 带法 截频带法 为8.3238dB. 模型A 7.0704 6.9882 6.9792 7.01 20 模型B 11.1904 11.2105 11.2790 11.45 预处理后 模型C 9.1317 9.0579 9.0519 8.67 -10 3.3料线拟合 预处理前 o 各测量点的中心距离确定后，需将全部数据进行 -20 坐标变化后拟合成一条表示料面形状的曲线.对于入 -30 射角为61°~65时所测得的几组数据，求得距离转换 40 坐标后的点与雷达的水平距离约为10m,而高炉直径 50 10 20 30405060 70 总体为9.618m,可见求得的数据并不准确，受到了炉 入射角) 壁的干扰.由于高炉布料规则决定料面几乎为对称， 图6预处理前后信噪比对比 所以入射角过大的不可靠数据组可由与其关于高炉中 Fig.6 SNR comparison before and after pretreating 心对称的小角度入射数据对应高度近似代替.图9为 60组数据处理后的料线与实际料线对比图. 100 1-40p 2(00 a (b) 80 120 100 150 60 80- 60 100 40 40 0 10 11 10 12 距离m 距离/m 距离m 图7CZT细化谱对比.(a)模型A:(b)模型B:(c)模型C Fig.7 CZT spectrum contrast:(a)Model A:(b)Model B:(c)Model C工程科学学报，第 37 卷，第 3 期 图 5 预处理后频谱． ( a) 模型 A; ( b) 模型 B; ( c) 模型 C Fig． 5 Spectra after signal pretreatment: ( a) Model A; ( b) Model B; ( c) Model C 表 1 三组信号入射角及信噪比 Table 1 Incident angle and SNＲ of signals 模型 入射角/( °) 原始信噪比/ dB 预处理后信噪比/ dB 模型 A 62 － 7. 4035 3. 6371 模型 B 39 － 4. 9204 12. 3996 模型 C 9 － 3. 4556 7. 2781 图 7 CZT 细化谱对比． ( a) 模型 A; ( b) 模型 B; ( c) 模型 C Fig． 7 CZT spectrum contrast: ( a) Model A; ( b) Model B; ( c) Model C 图 6 为所有信号预处理前后信噪比对比图． 其 中信噪比最 低 的 五 组 数 据( 6 ～ 10 组，对 应 入 射 角 56 ° ～ 60 °) 是由于炉壁反射过于强烈导致的实际信 号被湮没而无法识别． 将该五组数剔除，预 处 理 前 平均信噪 比 为 － 5. 5544 dB，预处理后平均信噪比 为 8. 3238 dB． 图 6 预处理前后信噪比对比 Fig． 6 SNＲ comparison before and after pretreating 3. 2 频谱细化及频带截取 对消除噪声后的信号进行 CZT 细化，得到的细化 谱如 图 7 所 示． 通 过 频 谱 细 化，使 距 离 分 辨 率 由 0. 0916 提高到 0. 0183． 频谱细化后，可根据不同方法确定中心频率． 针 对大角度入射、低信噪比的模型 A 数据，图8 为采用三 种不同反演方法的结果，黑色粗体直线表示中心距离 的位置，表 2 为中心距离的数值． 表 2 各方法中心距离对比 Table 2 Central distance contrast of different methods m 模型 FFT 加权法 包络线截频 带法 最小二乘 截频带法 实际距离 模型 A 7. 0704 6. 9882 6. 9792 7. 01 模型 B 11. 1904 11. 2105 11. 2790 11. 45 模型 C 9. 1317 9. 0579 9. 0519 8. 67 3. 3 料线拟合 各测量点的中心距离确定后，需将全部数据进行 坐标变化后拟合成一条表示料面形状的曲线． 对于入 射角为 61° ～ 65°时所测得的几组数据，求得距离转换 坐标后的点与雷达的水平距离约为 10 m，而高炉直径 总体为 9. 618 m，可见求得的数据并不准确，受到了炉 壁的干扰． 由于高炉布料规则决定料面几乎为对称， 所以入射角过大的不可靠数据组可由与其关于高炉中 心对称的小角度入射数据对应高度近似代替． 图 9 为 60 组数据处理后的料线与实际料线对比图． · 073 ·