雷达流量计原理

　　HCRZ-LL100S 雷达流量计搭载双毫米波雷达硬件模组，测速量程 0.1～20m/s、测距量程 0.1～30m，依托微波多普勒效应与回波时差测距原理同步完成流速、水位非接触测量。整套设备分为水位雷达、流速雷达两大独立传感单元，配套内置算法完成断面面积、瞬时流量、累计流量运算，硬件、信号处理、数据计算三层逻辑构成完整测量体系。

　　水位测量依靠微波飞行时差测距原理工作。雷达模组向下发射毫米波信号，微波在空气介质中匀速传播，接触水面后发生反射，反射回波被设备天线接收。硬件电路记录信号发射与回波接收的时间差值，结合微波传播速度计算探头到水面的垂直空高，测距精度 ±2mm、分辨率 1mm。设备提前录入安装初始水位，通过 “量程 = 初始水位 + 空高” 换算实时水深，结合渠道几何参数生成过水断面面积。雷达微波可穿透雨、雾、水汽，不受光照、昼夜环境限制，全天候稳定采集空高数据，规避光学传感器受能见度影响的缺陷。

　　流速测量基于多普勒频移原理实现。流速雷达斜向向水流发射微波，流动水体反射微波后产生频率偏移，水流速度与微波频移差值呈线性对应关系。设备内置算法解析频移数值，换算出表面水流流速，测速精度 ±0.01m/s、分辨率 0.001m/s。同时硬件支持双向流速识别逻辑，通过频移正负区分顺流、逆流，自动识别渠道倒灌、双向输水工况。设备内置表面流速转断面平均流速换算算法，修正水面表层流速与整体断面流速的差值，消除表层流速偏高带来的计算偏差。

　　流量计算依托两套内置核心算法联动运算，其一为水位 - 过水断面面积算法，其二为表层流速均层换算算法。操作人员通过蓝牙小程序或 Modbus 寄存器录入渠道类型，涵盖圆形、矩形、梯形、U 型及自定义断面，填写渠宽、渠深、半径、上下底宽等几何参数后，设备根据实时水深自动计算当前有效过水面积。再将经过率定补偿后的断面平均流速与过水面积相乘，得出每秒瞬时流量。流量统计区分正向、逆向两组累计流量，支持叠加、差值两种统计逻辑，全部流量数据依靠断电保护存储单元实时保存，断电不会丢失统计数值。

　　信号校准与滤波算法是优化测量数据的底层逻辑。设备开放雷达发射功率、中频增益、灵敏度、角度补偿等可调参数，针对不同安装环境修正微波信号强度与波束偏移误差。流速校正采用线性公式 V=KV₀+C，通过 K、C 系数补偿安装高度、渠道糙率造成的系统误差;低流速补偿机制针对 0.1m/s 以下流速盲区补充预设数值，缓解缓流测量失效问题。双层数据过滤机制同步运行，硬件端自动剔除微波杂波异常回波，软件流速滤波算法采集多组原始数据，剔除极值后取均值输出，过滤风浪、漂浮物带来的数据跳变。

　　数据传输依靠 Modbus-RTU 协议完成测量数据输出，默认波特率 9600，8N1 数据格式搭配 CRC16 校验，保障水位、流速、流量原始数值无损传输。设备集成 4G 通信模块，可按照水文 651 规约或 TCP 透传模式定时上传运算结果;蓝牙小程序依托本地射频通道下发渠道参数、雷达校准参数，远程 4G 通道支持异地参数修改与固件升级。内置温湿度、角度传感器同步采集环境与设备姿态数据，辅助修正温湿度、安装倾角对微波传播、波束覆盖产生的干扰，完善整套雷达测量逻辑。