[發明專利]一種微波雷達水流測定傳感器

在審

• 申請號: 201811399992.4
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109946693A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張國棟
• 申請（專利權）人: 合肥共同機械制造有限公司
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種微波雷達水流測定傳感器，包括信號發射端、信號接收端和微處理MCU，信號發射端的發射信號經目標水面反射后，產生的回波信號被信號接收端接收，信號接收端對接收的回波信號和發射信號進行混頻處理，得到頻率為回波信號和發射信號頻率之差的差頻信號，微處理MCU對差頻信號的頻率進行采樣，根據差頻信號頻率與目標水面水速的對應關系測定流速。根據微波多普勒效應，本發明的微波傳感器信號接收端對回波信號和發射信號進行混頻處理得到差頻信號，通過頻率采樣，測得當前水速。

技術領域

本發明涉及微波雷達技術領域，具體涉及一種微波雷達水流測定傳感器。

背景技術

土壤侵蝕對人類生產、生活會造成很大的危害，主要表現在如破壞土壤肥力、加劇溝壑發展、水土流失、水庫淤積、河道阻塞、河床抬高。而在土壤侵蝕過程中，水流是產生土壤侵蝕和泥沙運動的主導者，因此水流速度的研究是定量分析土壤侵蝕和徑流挾沙能力的基礎因素之一。對于薄層水流流速測量，當超低水頭的徑流流速緩慢且微小時，傳統的傳感器就會因所產生的受水作用力相應較小，甚至無受水作用力，而無法進行測量。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種微波雷達水流測定傳感器，可對無壓超薄水頭、非均勻慢速流動的地表徑流水流速度進行快速而精確測量。

為實現該目的，本發明一種微波雷達水流測定傳感器，包括信號發射端、信號接收端和微處理MCU，信號發射端的發射信號經目標水面反射后，產生的回波信號被信號接收端接收，信號接收端對接收的回波信號和發射信號進行混頻處理，得到頻率為回波信號和發射信號頻率之差的差頻信號，微處理MCU對差頻信號的頻率進行采樣；

微處理MCU將采好樣的差頻信號頻率送入一數據終端，根據差頻信號頻率與目標水面水速的對應關系測定流速。

進一步，數據終端是PC,PC在接收到差頻信號頻率后，根據差頻信號頻率與目標水面水速的對應數據信息，通過數據調用，得出所測目標水面的流速。

進一步，經過混頻處理得到的差頻信號，經過一頻率跟蹤器進行去噪處理。

進一步，所述差頻信號在經過一運算放大器進行放大后再送入微處理MCU進行頻率采樣。

進一步，發射端通過鎖相環回路產生一個10.2Hz固定頻率的發射信號。

進一步，信號發射端和信號接收端均通過采用微帶天線做成的發射天線和接收天線進行信號的發收。

進一步，微處理MCU與PC通過RS-232協議進行串口通信。

進一步，微處理MCU中使用11.0592M晶振。

本發明的有益效果是：本發明一種微波雷達水流測定傳感器包括信號發射端、信號接收端和微處理MCU，信號接收端對接收的回波信號和發射端的發射信號進行混頻處理，得到頻率為回波信號和發射信號頻率之差的差頻信號，微處理MCU對差頻信號的頻率進行采樣后，根據微波多普勒效應測定流速。應用本發明不僅可對無壓超薄水頭、非均勻慢速流動的地表徑流水流速度進行快速而精確測量，而且操作便捷，受外界干擾小，無需添加任何原材料，節約成本。

附圖說明

圖1是水流速度與差頻信號頻率的實驗關系圖；

圖2是實施例一提供的一種微波雷達水流測定傳感器的結構示意圖；

圖3是頻率跟蹤器進行信號處理的結構示意圖；

圖4是實施例二提供的信號發射端電路原理圖；

圖5是實施例二提供的信號接收端電路原理圖；

圖6是實施例二提供的微處理器MCU圖。

具體實施方式