小程序
传感搜
传感圈

明渠河道河流雷达流量计工作测量原理

2022-10-12
关注
摘要 雷达流量计采用平面微波技术,用多普勒雷达原理测量水流的表面流速,利用内置的微带雷达技术测量水位。依据流速-面积法,先测得水位换算出断面面积.......

 雷达流量计是一款非接触且可连续测量流速、水位、流量的一体式流量监测设备。它采用雷达平面微波技术,通过非接触方式测量水体的流速和水位。根据内置的软件算法,计算并输出瞬时断面流量及累计流量,同时可以输出流速、水位,轻松对接遥测平台,并在云平台上查看测量信息。

传感专家

测量原理

ZC7360雷达流量计采用平面微波技术,用多普勒雷达原理测量水流的表面流速,利用内置的微带雷达技术测量水位。依据流速-面积法,先测得水位换算出断面面积,再由表面流速结合断面参数换算出平均流速,通过建立圆形、矩形和梯形等明渠断面流速分布的经验公式,结合水力模型算法来求取流量;是一种非接触式的,在不改变渠道、河道、管道等边界条件下准确测量流量的测流仪器。

流速测量原理

雷达流速仪采用多普勒雷达测速原理。在对水面进行测速时,雷达流速传感器向水面发射微波,遇到水面后微波将被吸收、反射。反射波的一部分被流速仪探头接收,然后转换成电信号,由测量电路处理并测出多普勒频移,再根据上述原理通过FFT等信号处理算法即可计算出水体的流速。

多普勒测速原理如下:当雷达波发射源与目标相对静止时,则接收频率和发射频率相等:

传感专家1.1

当发射波源位置固定,移动目标相对发射波源以速度向波源方向运动时,雷达波对于移动目标来说,速度增大为,单位时间内到达移动目标的雷达波的波长个数即接收频率为:

传感专家1.2

多普勒频移:

传感专家1.3

移动目标的运动速度:

传感专家1.4

值为正值时表示速度与发射波同向,负号则反向;移动目标的速度与频移成正比,则有:

传感专家1.5

在对河流水面进行测速时,雷达流速传感器向水面发射微波,遇到水面波浪、水泡、漂浮物(被测移动目标物)后,微波将被吸收、反射,反射波的一部分被探头接收,转换成电信号,由测量电路处理并测出多普勒频移,再根据上述原理通过FFT浮点运算即可计算出水体的流速。由于雷达波发射方向和水流的方向通常会有一定的角度,同时发射接收需要距离往返,故需要对上述结果进行修正,修正后的实际水流速度为(表示雷达波发射方向和水平方向的夹角):

传感专家1.6

根据以上公式即可获取水体的流速。

水位测量原理

水位采用FMCW调制方式,以三角波为调制信号。工作过程如下:首先电压调制电路产生三角波电压输入至VCO(压控振荡器)产生频率变化的电磁波,电磁波频率的变化按调制电压规律而变化,天线发射出的电磁波经过被测物体反射后产生回波,电磁波从开始发射到目标,被目标反射再返回到天线的时间段内雷达发射频率已经发生了变化,雷达天线将回波信号和发射信号进行耦合得到差频信号,目标的距离和速度信息就包含在差频信号的频率内,由于差频信号非常微弱经过雷达传感器的前置放大和滤波电路处理把信号送入MCU的ADC(模数转换器),MCU通过FFT算法分析ADC采集到的波形得到差频的频率,最后通过推导的公式计算获得被测目标到传感器的距离。

传感专家

当雷达波发射源与目标相对静止时,雷达发射频率带宽为B,雷达波从发射到返回雷达天线用时为Δt,三角波的频率为f,差频信号的频率为fd。推导如下:(S:雷达板到目标距离,T:三角波的周期)

 传感专家

在上式中,C0是光速,f是调制三角波的频率,B是雷达扫频带宽,fd是MCU分析获得到差频信号,所以唯一的fd即可计算出雷达板到目标对应的距离。

流量测量原理

通过雷达流速探头可以获取并换算平均流速,通过雷达水位探头可以获取并换算水深,断面流量等于平均流速×水流截面积×岸边系数。在灌区明渠中,常见的灌区明渠断面类型有矩形、梯形或者U型;常用的坡地为干、支渠纵坡;两种常用的糙率为混凝土渠壁和浆砌石渠壁。对于这些常见的明渠,其底坡、糙率均是确定的,在断面的流速分布中,流速具有很强的对称性,而且灌区断面上、下游顺直段较长,且断面左右对称,流速分布具有对称性好的特点。根据断面形式、底(纵)坡和糙率对流速场分布进行修正;使用的湍流数学模型主要是RNG(重整化群)к‐ε模型,计算精度高,数值稳定性好,计算数据量适中。

您觉得本篇内容如何
评分

相关产品

MotorEye 卓影科技 盲区雷达 毫米波雷达

符合欧标151认证,盲区前后双向雷达,主要应用于商用车,也可以选择单向雷达。

普云感知 HRQ-1000 雷达流量计 雷达流量计

HRQ-1000 型雷达流量计是一款基于微波雷达技术的非接触式流量测量设备,由雷达水位测量单元和雷达流速测量单元,结合水动力流量算法模型,实现断面瞬时流量及累计流量测量,集水位、流速、流量测量,数据存储

星网宇达 脱靶量测量雷达 雷达产品

脱靶量测量雷达是一种新型炮弹射击海上训练评估装备,用于准确评估射击训练效果,该装备主要用于替换弹头自带评估系统,通过探测炮弹炸点水柱,进行射击准确度测量。

镭眸 ILS-F20安全型激光雷达 激光雷达 (LiDAR)

区域监控安全型激光雷达,8米测距,反射率2%,智能多次回波处理技术,可保障复杂环境下的安全与防护

北醒光子 TF02-Pro-W 料位检测激光雷达 单点测距激光雷达

TF02-Pro-W是专门针对料位检测行业开发研制的一款单点测距激光雷达,基于ToF原理,可实现25m的测量距离和cm级别的探测精度,对不同反射率测量物以及在不同温度、环境光等因素下均有稳定良好的测距性能TF02-Pro-W雷达窗口配有独特的除尘刷装置,定期自动清洁雷达窗口解决挂料问题,可以在灰尘污染严重、易尘土沉积环境中保持测距的准确性。

Vaisala 维萨拉 IRIS Focus 天气雷达系统

下一代天气雷达软件,虹膜聚焦天气雷达软件提供了一套独特的丰富的工具,用于查看和分析您的天气雷达数据。与客户共同开发,易于使用的界面减少了复杂性和培训时间。IRIS是一套用于配置、校准和操作完整天气雷达系统的软件工具。IRIS Focus-Experience More,借助IRIS Focus,维萨拉提高了天气雷达软件的门槛。IRIS Focus使您可以看到更多的天气雷达数据,以便使用更好的图形显示和数据处理功能进行更快的分析。从一个屏幕上选择一个多面板显示器或多个来自不同雷达产品的数据点分层。因为我们按需生成雷达产品,您可以以最高分辨率放大数据。,了解风暴以做出更好的决策,虹膜聚焦工具支持更快的决策和准确的降水估计和分类。从一个屏幕上选择一个多面板显示器或多个来自不同雷达产品的数据点分层。因为我们按需生成雷达产品,所以您可以以最高分辨率放大数据。 

未感科技 TREX LIDAR 激光雷达 (LiDAR)

高分辨率长距激光雷达 TREX LIDAR

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

党工

流体压力、液位、流量,温度测量

关注

点击进入下一篇

超声波雷达传感器企业上富股份撤回深交所IPO申请

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘