水文雷达测速的工作原理

2024年02月20日 14:56

  水文雷达测速是基于多普勒效应原理,利用雷达发射的脉冲波的回波信号在不同的距离上回波信号波形不同,通过测量回波信号的时间间隔来测量河流流速。水文雷达是一种新型的河流流速测量设备,可用于河流、水库、湖泊等水域中的流速测量。

  水文雷达测速系统采用微波发射和接收,微波在水中传播时,会受到水的散射,回波信号的波形与波前相位差决定了回波信号在水中传播的速度。雷达发射脉冲(频率和波速)与微波在水中传播时产生多普勒效应,雷达接收到的回波信号会发生多普勒频移,频率与入射波相同时,多普勒频移相同;频率不同时,多普勒频移不同。

  一、工作原理

  雷达测速系统由天线、收发系统、信号处理系统和信号处理软件四个部分组成。雷达发射的脉冲波被反射后,通过接收系统接收反射回来的回波,并将回波信号转换成电脉冲,然后对电脉冲进行幅度和相位处理,由雷达测速仪解算出被测物体的速度。测量过程中,雷达发射的信号频率、波速和波幅的变化等参数均通过软件进行测量。

  二、技术特点

  1、无须锚桩、不受水深影响,无噪音、无辐射;

  2、非接触式测量,无损伤、无干扰、测量精度高,可满足客户对大流量水位、流速测量的要求;

  3、微波在水中的传播速度受水流的影响小,可实现实时监测;

  4、采用雷达测速技术,精度高,可满足不同用户对测速精度的要求;

  5、测量时间短,1分钟内即可完成一次数据采集;

  6、可以实现远程监测,配备 GPRS/4G无线通讯模块,可以实现数据的远距离传输;

  7、适用于河流流量监测和水库水位监测等应用场景;

  8、系统通过 GPRS/4G无线通讯模块与水文平台实现数据对接。

  三、适用范围

  雷达测速仪在江河、水库、湖泊、海洋等水域中,可以实现实时的流速测量,具有较高的精度,应用范围广泛。但由于雷达发射功率有限,通常工作在200 MHz~3 GHz之间,因此雷达测速仪的体积比较大,重量也较重。

  水文雷达测速系统具有体积小、重量轻、精度高、安装方便等特点,可用于河流、水库、湖泊等水域中的流速测量。但是该系统具有一定的局限性,如只能用于局部水域的流速测量等。

  四、系统组成

  水文雷达测速系统由发射单元、接收单元、数据处理单元和通讯单元四部分组成。系统可与传统的水位计配合使用,在水位较高的水域,测量精度较高;在水位较低的水域,可实现流速测量。系统具有安装方便、快捷、成本低、精度高等特点。

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