本文關(guān)鍵詞：水位流速雷達(dá)研制

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【摘要】：河流、湖泊、海洋的水文監(jiān)測對人們的生產(chǎn)生活至關(guān)重要。水位和流速無疑又是在水文監(jiān)測中最重要的兩項(xiàng)參數(shù)。雷達(dá)式水位流速儀作為測水位和流速的一種儀器,具有其他測量儀器無法比擬的優(yōu)勢。所以研制高精度、低成本的水位流速雷達(dá)具有重大意義。根據(jù)課題的要求,從雷達(dá)測距和測速的理論出發(fā),參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的架構(gòu),提出了水位流速雷達(dá)的參數(shù),制定了雷達(dá)的總體方案并進(jìn)行了可行性論證。本文設(shè)計(jì)的雷達(dá)式水位流速儀,通過開關(guān)切換可以完成流速和水位的測量。該水位流速雷達(dá)可以分為兩部分,即射頻前端和信號處理。射頻前端系統(tǒng)主要包括信號源、發(fā)射支路、接收支路、中頻濾波電路和自動(dòng)增益控制電路(AGC)等。雷達(dá)采用不同的發(fā)射信號來實(shí)現(xiàn)水位和流速的測量,水位測量采用11.5~12.5GHz三角波線性調(diào)頻信號,流速測量采用12GHz單頻連續(xù)波信號。信號源采用“DDS+PLL”的方案,容易實(shí)現(xiàn)大帶寬,高線性度的線性調(diào)頻信號,也方便不同信號的切換。射頻前端利用一根天線進(jìn)行收發(fā),發(fā)射和接收使用環(huán)形器隔離,這樣有利于實(shí)現(xiàn)射頻前端系統(tǒng)的小型化。信號處理系統(tǒng)主要包括單端轉(zhuǎn)差分電路、ADC采樣模塊、測角模塊、存儲模塊和串口通信模塊等。在差頻信號的頻率測量中,采用了變頻采樣方案,主要是按照頻率將差頻信號分為不同的幾段,不同頻段的差頻信號對應(yīng)不同的采樣頻率,這樣使得在FPGA資源有限的條件下,使差頻信號的測頻誤差達(dá)到了系統(tǒng)要求。最后根據(jù)整體方案設(shè)計(jì)了雷達(dá)中各個(gè)電路模塊,包括“DDS+PLL”電路、發(fā)夾帶通濾波器、功率放大器、功分器、環(huán)形器、低噪聲放大器、混頻器、中頻濾波器、AGC電路、單端轉(zhuǎn)差分電路、測角電路、串口通信電路、FPGA最小系統(tǒng)等。在硬件制作完成后,先分別對射頻前端系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)做了單獨(dú)的調(diào)試,然后再將兩者級聯(lián)在一起完成了雷達(dá)的整體測試,并利用電纜及天線進(jìn)行了模擬測試。結(jié)果表明該雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)水位測量和流速測量功能,并能達(dá)到10 mm及0.3m/s的測試精度,滿足預(yù)期指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.51

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 馬湛;非接觸式水位測量技術(shù)在美國的發(fā)展[J];水利水文自動(dòng)化;1999年01期

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1 紀(jì)樹山;雷達(dá)式水位流速傳感器研制[D];電子科技大學(xué);2013年

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本文編號：1179457