一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置，包括支撐桿、天線陣、饋線電纜以及綜合處理機(jī)箱組成，支撐桿的上方設(shè)有天線陣，支撐桿的下方設(shè)有綜合處理機(jī)箱，天線陣通過(guò)饋線電纜接入綜合處理機(jī)箱，所述的綜合處理機(jī)箱包括發(fā)射模塊、接收系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊、電源模塊和通訊接口模塊，其中接收系統(tǒng)包括帶通濾波器和接收模塊，接收模塊一方面與信號(hào)處理模塊相連通，另一方面通過(guò)激勵(lì)源與發(fā)射模塊相連通。本發(fā)明能夠很好的測(cè)量河水的流速，采用收發(fā)分置天線，通過(guò)不同的工作方式，實(shí)現(xiàn)河流表面速度的測(cè)量，通過(guò)工作方式的變換，實(shí)現(xiàn)了河流表面流場(chǎng)實(shí)時(shí)估計(jì)及河流表面流速測(cè)量，對(duì)獲取河流表面流場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并反演河流實(shí)時(shí)流量具有指導(dǎo)意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種雷達(dá)設(shè)備，尤其涉及一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置，屬于流量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)在河流監(jiān)測(cè)方面主要有三種方法:人工測(cè)流方法、定點(diǎn)接觸式測(cè)量以及超聲波多普勒流量計(jì)。這些測(cè)流方法是接觸式測(cè)流，需要利用測(cè)船、纜道測(cè)流設(shè)備等完成對(duì)河流測(cè)量。雖然現(xiàn)在也有無(wú)人機(jī)測(cè)流等新技術(shù)，但還不能進(jìn)行常規(guī)業(yè)務(wù)使用。在環(huán)境惡劣的條件下，特別是在江河截流、汛期(大洪水)、堤防決口和地震自然災(zāi)害來(lái)臨時(shí)，用傳統(tǒng)的測(cè)船、纜道測(cè)流設(shè)備和船用測(cè)流設(shè)備等接觸式方法測(cè)量流速和流量都無(wú)法實(shí)現(xiàn)，常規(guī)水文測(cè)驗(yàn)無(wú)法完成高流速下的洪水流量水位自動(dòng)測(cè)量。另外，接觸式方法很難實(shí)現(xiàn)對(duì)高渾濁度水域、極淺水域的測(cè)流。
[0003]本發(fā)明專(zhuān)利主要解決采用非接觸式技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)河流水面流場(chǎng)、流速及流量的監(jiān)測(cè)問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)全天候、連續(xù)、自動(dòng)作業(yè)，特別對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)難以完成的高渾濁度水域、極淺水域的流速流量實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。雷達(dá)安裝在河岸上，天線主軸垂直于河流，與河流無(wú)接觸，根據(jù)接收到的指令或者預(yù)設(shè)的工作方法工作，獲取河流表面流場(chǎng)，存儲(chǔ)并傳輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)。
[0004]采用本發(fā)明專(zhuān)利則可以精確快速地測(cè)量大江大河的流速和流量，對(duì)于水利規(guī)劃、除險(xiǎn)加固、大江大河的治理和抗洪救災(zāi)至關(guān)重要。
[0005]本發(fā)明專(zhuān)利可安裝在人口稠密城市，也可安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)的河岸；可直接在岸上完成測(cè)量，也可在汽車(chē)上移動(dòng)測(cè)量。這些優(yōu)點(diǎn)是目前使用的傳統(tǒng)測(cè)流設(shè)備所無(wú)法比擬的。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)水文測(cè)量要求和上述測(cè)量的缺點(diǎn)，提出一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置，包括支撐桿、天線陣、饋線電纜以及綜合處理機(jī)箱組成，支撐桿的上方設(shè)有天線陣，支撐桿的下方設(shè)有綜合處理機(jī)箱，天線陣通過(guò)饋線電纜接入綜合處理機(jī)箱，所述的綜合處理機(jī)箱包括發(fā)射模塊、接收系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊、電源模塊和通訊接口模塊，其中接收系統(tǒng)包括帶通濾波器和接收模塊，接收模塊一方面與信號(hào)處理模塊相連通，另一方面通過(guò)激勵(lì)源與發(fā)射模塊相連通。
[0009]在本發(fā)明中:所述的天線陣包括I個(gè)八木發(fā)射天線和3個(gè)八木接收天線，發(fā)射天線位于接收天線的上部，且每根天線通過(guò)饋線接入綜合處理機(jī)箱。
[0010]在本發(fā)明中:所述的3個(gè)八木接收天線按照左中右排列，左、右兩個(gè)天線與中間天線夾角為30°，3個(gè)接收天線底部之間的水平距離均為0.4m。
[0011]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，通過(guò)本裝置的設(shè)計(jì)，能夠很好的測(cè)量河水的流速，避免發(fā)生洪水災(zāi)害時(shí)，能夠及時(shí)的預(yù)測(cè)和做好應(yīng)急措施，同時(shí)本裝置采用收發(fā)分置天線，通過(guò)不同的工作方式，實(shí)現(xiàn)河流表面速度的測(cè)量，通過(guò)工作方式的變換，實(shí)現(xiàn)了河流表面流場(chǎng)實(shí)時(shí)估計(jì)及河流表面流速測(cè)量，對(duì)獲取河流表面流場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并反演河流實(shí)時(shí)流量具有指導(dǎo)意義，該裝置測(cè)量功能齊全，而且造價(jià)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明中綜合處理機(jī)箱的系統(tǒng)框圖；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明接收天線分布示意圖；
圖4是本發(fā)明的具體實(shí)施中的示意圖。
[0013]圖中:1.發(fā)射天線;2.接收天線;3.綜合處理機(jī)箱;4.支撐桿。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]如圖1-4所示，一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置，包括支撐桿4、天線陣、饋線電纜以及綜合處理機(jī)箱3組成，支撐桿4的上方設(shè)有天線陣，支撐桿4的下方設(shè)有綜合處理機(jī)箱3，天線陣通過(guò)饋線電纜接入綜合處理機(jī)箱3，所述的綜合處理機(jī)箱3包括發(fā)射模塊、接收系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊、電源模塊和通訊接口模塊，其中接收系統(tǒng)包括帶通濾波器和接收模塊，接收模塊一方面與信號(hào)處理模塊相連通，另一方面通過(guò)激勵(lì)源與發(fā)射模塊相連通。所述的天線陣包括I個(gè)八木發(fā)射天線I和3個(gè)八木接收天線2，發(fā)射天線I位于接收天線2的上部，且每根天線通過(guò)饋線接入綜合處理機(jī)箱3 ；所述的3個(gè)八木接收天線2按照左中右排列，左、右兩個(gè)天線與中間天線夾角為30°，3個(gè)接收天線2底部之間的水平距離均為0.4m。
[0016]雷達(dá)工作在P波段，工作在脈沖體制時(shí)發(fā)射脈沖信號(hào)，發(fā)射脈寬最窄為33ns，最寬為266ns，工作在調(diào)頻連續(xù)波時(shí)發(fā)射連續(xù)波調(diào)頻信號(hào)。本裝置的收發(fā)天線陣由上下兩行天線組成，上面是I個(gè)發(fā)射天線，下面是3個(gè)接收天線;3個(gè)接收天線左中右排列，左右兩個(gè)天線與中間天線夾角為30°，3個(gè)接收天線底部之間距離為0.4m，每根天線通過(guò)饋線電纜與綜合機(jī)箱相連。
[0017]具體實(shí)施時(shí)，如圖2所示，單臺(tái)本裝置安裝在河岸上，安裝地點(diǎn)與河水的距離大于3m，小于20米;其中支撐桿4的高度大于2m，小于15m，采用4個(gè)八木天線構(gòu)成天線陣，包括I個(gè)八木發(fā)射天線I和3個(gè)八木接收天線2，天線陣指向河面上方。利用全相關(guān)分析對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行處理，快速獲取河流表面的徑向速度分布和河流表面流速等參數(shù)。
[0018]如圖4所示，將2臺(tái)本裝置安裝在河岸兩側(cè)相對(duì)布置，兩臺(tái)雷達(dá)的工作頻率相差30MHz以上，兩臺(tái)雷達(dá)聯(lián)合觀測(cè)，在處理終端上獲取河流表面流向和流速分布。雷達(dá)工作時(shí)，河水對(duì)微波的回波信號(hào)主要是布拉格散射，接近和后退波的能量可以分離開(kāi)，獨(dú)立進(jìn)行處理，接近和后退能量區(qū)域重疊接近零的多普勒頻移的小部分。采用頻率帶寬為30MHz的調(diào)頻連續(xù)波波形，可達(dá)到5m的距離分辨率。
[0019]天線架構(gòu)如圖2和3所示，發(fā)射使用I個(gè)5單元八木天線，其方位角度很寬，以便從雷達(dá)位置向上游和下游照射;3個(gè)5單元八木天線組成接收陣，八木天線距離中間發(fā)射天線約0.4mo
[0020]雷達(dá)根據(jù)需要預(yù)先設(shè)置好脈沖重復(fù)頻率(PRF)和發(fā)射方式，發(fā)射天線以確定的脈沖寬度發(fā)射峰值功率1W的脈沖信號(hào)，脈沖寬度最低為33ns，最高為266ns;雷達(dá)對(duì)河流水面每秒掃描16次，頻率寬度為30MHz，雷達(dá)工作周期(時(shí)間分辨率)設(shè)定為2min。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置，其特征在于:包括支撐桿、天線陣、饋線電纜以及綜合處理機(jī)箱組成，支撐桿的上方設(shè)有天線陣，支撐桿的下方設(shè)有綜合處理機(jī)箱，天線陣通過(guò)饋線電纜接入綜合處理機(jī)箱，所述的綜合處理機(jī)箱包括發(fā)射模塊、接收系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊、電源模塊和通訊接口模塊，其中接收系統(tǒng)包括帶通濾波器和接收模塊，接收模塊一方面與信號(hào)處理模塊相連通，另一方面通過(guò)激勵(lì)源與發(fā)射模塊相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置，其特征在于:所述的天線陣包括I個(gè)八木發(fā)射天線和3個(gè)八木接收天線，發(fā)射天線位于接收天線的上部，且每根天線通過(guò)饋線接入綜合處理機(jī)箱。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種測(cè)量河水流速的雷達(dá)裝置，其特征在于:所述的3個(gè)八木接收天線按照左中右排列，左、右兩個(gè)天線與中間天線夾角為30°，3個(gè)接收天線底部之間的水平距離均為0.4m。
【文檔編號(hào)】G01P5/00GK106093929SQ201610359312
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】張?jiān)? 王暉
【申請(qǐng)人】南京微麥科斯電子科技有限責(zé)任公司