[发明专利]一种测量水位和流速的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利领域，特别涉及一种测量水位和流速的设备及方法。

背景技术

在地球上多种多样的地理环境中，河流、湖泊、海洋等环境和人们的生产、生活有着密切的联系。对于河流、湖泊、海洋等环境的水文监测，有利于研究其变化规律，对减少自然灾害，保障人民生命财产安全有着重要的意义。

在对河流、湖泊、海洋等环境的水文监测中，水位和流速是两个重要的监测内容，研制更加精确、方便的水位、流速测量方法有着重要的意义。因此亟需一种测量水位和流速的设备及方法，对水位和流速进行精确的测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量水位和流速的设备及方法，能够对水位和流速进行精确的测量。

为了解决上述问题，本发明公开了一种测量水位和流速的设备，包括：

主振频率源、频率合成器、主振功率放大链、定时器、收/发开关、雷达天线、接收机、信号处理机、数据处理机和雷达终端；

其中：

所述主振频率源用于产生基准频率信号；并将所述基准频率信号发送至所述频率合成器和定时器；

所述频率合成器用于依据预设的第一频率变化规则，对所述基准频率信号进行频率变化，分别产生发射激励信号、接收机本振信号和相参基准信号；

所述定时器用于依据预设的第二频率变化规则，对所述基准频率信号进行频率变化，产生同步脉冲信号和时钟信号；并将所述同步脉冲信号和时钟信号分别发送至所述信号处理机、数据处理机和雷达终端；

所述主振功率放大链，用于将所述发射激励信号的功率逐级放大到预设功率，并将经过放大的发射激励信号通过馈线传输给所述收/发开关；

所述收/发开关，用于在接收到所述经过放大的发射激励信号时，关闭所述接收机，并将所述经过放大的发射激励信号传输至所述雷达天线；并在接收到目标回波信号时，打开所述接收机，将所述目标回波信号传送至所述接收机；

所述雷达天线用于将所述经过放大的发射激励信号定向向自由空间进行辐射，并接收目标反射回的目标回波信号，将所述目标回波信号发送至所述收/发开关；

所述接收机用于对所述目标回波信号的幅度进行放大，将经过放大的目标回波信号发送至所述信号处理机；

所述信号处理机用于对所述经过放大的目标回波信号进行第一处理操作，并将经过处理的目标回波信号发送至所述数据处理机；

所述数据处理机用于依据预设的算法，录取所述信号处理机发送的目标回波信号中的目标参数；所述目标参数中包括水位参数和流速参数；

所述雷达终端用于在同步脉冲信号的作用下，对经过所述信号处理机处理的目标回波信号及经过所述数据处理机处理的回波信号进行显示。

上述的设备，优选的，所述频率合成器包括：

直接数字式频率合成器DDS和锁相环PLL。

上述的设备，优选的，当进行水位测量时，所述发射激励信号为三角波线性调频连续波；当进行流速测量时，所述发射激励信号为单频连续波信号；

所述频率合成器中还设置有单片机；

所述单片机用于控制所述DDS，实现所述三角波线性调频连续波和所述单频连续波信号的切换。

一种测量水位和流速的方法，所述方法基于测量水位和流速的设备，所述设备包括：

主振频率源、频率合成器、主振功率放大链、定时器、收/发开关、雷达天线、接收机、信号处理机、数据处理机和雷达终端；

所述方法包括：

所述主振频率源产生基准频率信号；并将所述基准频率信号发送至所述频率合成器和定时器；

所述频率合成器依据预设的第一频率变化规则，对所述基准频率信号进行频率变化，分别产生发射激励信号、接收机本振信号和相参基准信号；

所述定时器依据预设的第二频率变化规则，对所述基准频率信号进行频率变化，产生同步脉冲信号和时钟信号；并将所述同步脉冲信号和时钟信号分别发送至所述信号处理机、数据处理机和雷达终端；

所述主振功率放大链，将所述发射激励信号的功率逐级放大到预设功率，并将经过放大的发射激励信号通过馈线传输给所述收/发开关；

所述收/发开关，在接收到所述经过放大的发射激励信号时，关闭所述接收机，并将所述经过放大的发射激励信号传输至所述雷达天线；并在接收到目标回波信号时，打开所述接收机，将所述目标回波信号传送至所述接收机；