[发明专利]利用正交混频相位消除风雨干扰的微波表面流速测量方法

说明书

本发明提出利用正交混频相位消除风雨干扰的微波表面流速测量方法。将微波测量探头正对河流流速方向设置；采用正交混频减法，得到真实的多普勒频差；对中频信号进行FFT变换，利用软件鉴别波形相位或者采用物理方法鉴别波形相位，鉴别后消除风雨干扰因素。两个不同频率的高频电压作用于非线性器件时，经非线性变换，电流中包含直流分量、基波、谐波、和频、差频分量，差频分量就是混频所需的中频成分，通过中频带通滤波器把其它不需要的频率分量滤掉，取出差频分量完成混频。利用相位鉴别，可以消除降雨等干扰因素造成河流、渠道等水面流速受到降雨等干扰因素。通用性高、安装效率高，可以在原来水位计上面进行改动节约时间提高刚性。

技术领域

本发明涉及利用正交混频相位消除风雨干扰的微波表面流速测量方法。

背景技术

目前，河道流速测量，特别是洪水期的水流流速测量，在水温测量领域一直没有得到很好的解决。传统测量方式为接触式测量，对于大洪水、特大洪水特别是洪峰流量测量，受自然环境和河道漂浮物影响，接触式测量仪器受水流条件的影响不能正常使用，只有用传统的浮标法测量洪水表面流速。浮标法测量需要人员多(多达11人)、测量周期长、测量精度低，尤其是山洪测量中测量人员人身安全受到威胁，与水文测量现代化的发展十分不协调。

2004年水文局提出研发非接触式水面流速仪。经过调研，决定采用微波多谱勒原理研发微波流速仪。2007年开始应用于河道洪水测量。

YMCP-1型非接触式微波流速仪替代浮标法测量水面流速，不受泥沙、漂浮物的影响，适用于一般河道、渠道流速测量，尤其适用于高洪、急流、高含沙量、高污染的河面流速测量。该仪器于2007年研发成功，2008年获得了“黄河水利委员会应用技术创新成果重大奖”。2009年，经水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心监测，取得了“全国工业产品生产许可证”。

YMCP-1型非接触式微波流速仪已生产销售近600余台/套，应用于多个流量测验系统。产品主要分布在黄河流域委属水文测站及新疆、内蒙、西藏、陕西、甘肃、山西、河北、四川等省区。

YMCP-1型非接触式微波测流仪有八大部分组成：其中包括1台YMCP-1型非接触式微波测流仪主机、1套YMCP-1型非接触式微波测流仪数据接收终端、2 套超短波数传电台吸盘天线、2个锂电池充电器、1根RS232数据线 (DB9SL-FQ14_9T)、1根RS232数据线(DB9SL-DB9FL)、1套仪器维护常用工具、1套微波测流仪主机固定支架(定制)。

可选设备有：1套起点距传感器支架(定制)、1套起点距传感器、1套流量自动测控终端(触摸屏)、1套流量自动测控终端外接键盘、2套超短波数传电台全向或定向天、2块12V65AH铅酸电池等。

YMCP-1型非接触式微波测流仪技术指标：

1.测量范围：(V)0.3～15米/秒；

2.测量角度：俯角(θ1)：60°～85°

3.方位角(θ2)：0°～30°，必要时可达60°；

4.测量时段：(T)以秒为单位任意设定，(大水流时可按10秒为单位设定)；

5.测量精度：均方差≤3％；

6.测量距离：流速＞0.8m/s时测量距离最远不小于20m；

7.显示方式：四位LCD显示，显示流速、频率、电池电压、仪器状态故障信息等；

8.通讯接口：超短波电台通讯，RS232C接口；

9.存储容量：8M字节FALASH，128K字节EEPROM；

10.电源：11.1V，8.8Ah大容量可充电锂电池；电源电压：+11.1V DC(电池电压允许波动范围：11.1---12.3V)；