Abstract
In this paper, level instrument is implemented using beat frequency for distance measurement which means the difference between Tx and Rx signal frequency from FMCW Radar Level Transmitter. Beat frequency is analyzed through Fast Fourier Transform of which frequency precision can be improved by applying Zoom FFT. Distance precision is improved from 146.5[mm] to 5[mm] using the advantage of Zoom FFT which can raise the frequency precision without changing the sampling frequency or FFT point number to be fixed in the beginning of designing signal processing. Also, measurement error can be reduced within 2[mm] by incresing the FFT points using the method of Spline interpolation. For verifying the effectiveness of this Zoom FFT to FMCW Radar Level Transmitter, test bench is made to measure the distance for every 1[mm] between 700[mm] and 2000[mm] and measurement error can be checked in the range of ${\pm}2$[mm].
본 연구에서는 FMCW타입의 레이더 레벨 트랜스미터의 송 수신 신호간 주파수 차인 비트 주파수를 이용한 레벨 측정 장치를 구현하고자 한다. 레벨 정보를 나타내는 비트 주파수는 FFT(Fast Fourier Transform)과정을 통해 해석되며, 주파수 정밀도를 향상시키기 위해 Zoom FFT 기법을 적용하였다. Zoom FFT는 신호 처리 장치의 설계 초기에 결정되는 샘플링 주파수나 샘플링 데이터 수를 변경하지 않고도 주파수 분해능을 개선할 수 있는 장점을 가지며, Zoom FFT를 적용함으로써 146.5[mm]이던 거리 분해능을 5[mm]의 거리 분해능으로 크게 개선하였다. 또한, 스플라인 보간법을 활용하여 FFT point 수를 늘임으로써 레벨 측정 오차를 개선할 수 있었다. Zoom FFT를 적용한 거리 측정 방식의 유효성을 검증하기 위하여 1[mm] 단위로 거리 조정이 가능한 실험 장치를 제작하였으며, 실험을 통해 700~2,000[mm]의 거리에서 ${\pm}2$[mm] 이내의 측정 오차로 정밀 측정이 가능함을 확인하였다.
