微波雷達水分傳感器微波水分傳感器的優(yōu)點

微波雷達水分傳感器涉及的雷達測量技術包含有三種：反射式、透射式(遮擋式)和混合式(導波式)三種微波雷達水分傳感器。其中,反射式微波雷達(非接觸式)傳感器，隨著電子技術的發(fā)展,其成本大幅降低后可以在諸多特殊工況應用中獲得精準的測量效果,滿足廣大工業(yè)用戶的需求;透射式(遮擋式)微波雷達傳感器，通過收發(fā)天線的組合應用,彌補了傳統(tǒng)射頻電容法測試的不足,讓點對點間的介質測量數(shù)據(jù)既精確又可靠;導波雷達傳感器則借助圓波導或方波導對雷達波的無損傳輸,能適應檢測工況的特殊要求，既可以全反射,也可以全發(fā)射,這樣可以將環(huán)境因素影響測量的不良效果降的更低。

微波雷達水分傳感器是利用雷達檢測技術獲取被測介質對特定制式電磁波的透射或反射(或稱為二次散射)傳播信息來確定有關介質中水分含量大小的傳感器。應用微波雷達檢測近距離或接觸式有耗介質含水量具有快速、無損、連續(xù)檢測，測試結果一目了然，分析、判讀直觀方便等特點

反射式微波雷達水分傳感器，天線發(fā)射出特定調制的頻率信號，經被測介質反射后，天線接收回波信號，比較兩信號的能量損失，由于回波信號能量主要受介質水分含量的影響而變化，故將檢測回波與發(fā)射信號瞬間的能量差異和介質的溫度等信息進行融合，通過標準的水分標定表(模板)刻度，就可以得到被測介質的水分含量。通常，天線最好能和被測介質能自然接觸，如浸入式或表面接觸式。由于，這種傳感器天線的設計輻射能約為1mW，當這種信號在空氣中傳播時，能量衰減較快，當微波信號到達物位表面并反射時，信號強度也就是振幅，與介質的介電常數(shù)有直接關系，介電常數(shù)非常低的非導電類介質，如烴類液體，反射回來的信號非常弱，這種被削弱的信號在返回至接收天線的途中，能量又進一步衰減，這樣，接收天線接收到的返回信號能量大致只有發(fā)出信號能量的1%，當不用于上述要求天線和檢測介質不直接接觸時，這種水分儀表的性能指標會有所降低，甚至無法正常使用。

透射式(遮擋式)水分傳感器，這種傳感器技術就是由發(fā)射天線發(fā)射一束調制脈沖信號，該信號透過被測介質并由接收天線接收到信號后進行解調，取出信號的幅度和相位變化信息，這些信息再綜合其他參數(shù)，如溫度補償后，由DSP進行多傳感器信息融合，經水分標定模板(表)比較后，直接輸出介質水分含量的大小;對氣體介質而言，則求出濕度的大小。顯然這種傳感器在技術上比較復雜，成本也比較高，它綜合應用了TDR時域反射原理，ETS等時采樣原理和超高速計時方法的充分組合?？删珳蕼y量介質的水分含量。由于透射的技術選擇，故這種傳感器對被測介質有要求，即介質對電磁波既不能被全反射，也不能全吸收，這種傳感器類似于射頻電容法測試的組合，兩電容極板等效于兩側天線，介質也等效于被測介質。

為了彌補透射式(遮擋式)水分傳感器的不足之處，混合式(導波式)微波雷達水分傳感器應運而生，其工作原理與前述兩種非常相似，其基礎是電磁波的時域反射性TDR(Time Domain Refectory)和ETS等時采樣原理的應用。混合式(導波式)微波雷達水分傳感器運用TDR原理(時域反射原理)，TDR發(fā)生器產生一個沿導波桿向下傳送的調制電磁脈沖波，當遇到比先前傳導介質(空氣或蒸發(fā)氣)介電常數(shù)大的介質表面時，脈沖波會被反射。用超高速計時電路來計算脈沖波的傳導時間差，從而達到精確測量水分含量大小。多年來，TDR一直被用于電纜故障探測儀，通過它檢測發(fā)現(xiàn)埋地電纜和墻內埋設電纜的斷頭。測電纜斷頭時，TDR發(fā)生器發(fā)出的電磁脈沖信號沿電纜傳播，到達斷頭處就會產生測量反射脈沖;同時，在接收器中預先設定的與電纜總長度相應的阻抗變化也引發(fā)出一個基準脈沖，將反射脈沖與基準脈沖相比較，可精確定位斷頭的位置。將該原理用于水分測量時，TDR發(fā)生器每秒中產生數(shù)十萬個能量脈沖沿波導體傳導，當?shù)竭_待測介質表面時，產生一個水分反射原始脈沖;與此同時在探頭的頂部預設一個等量水分定值的標準阻抗，用以產生一個可溯源的可靠基準脈沖，該脈沖又稱為基準反射脈沖。雷達水分傳感器檢測到介質反射原始脈沖，并與基準反射脈沖相比較，從而得到水分測量的數(shù)值，這就是混合式(導波式)雷達微波水分儀表的工作過程。ETS等時采樣原理用于測量高速、低功率的電磁信號，是基于TDR 的測量技術應用的關鍵。眾所周知，高速的電磁信號短\距離的測量是很困難的，ETS實時捕捉電磁信號(UIS)，并且在等值的時間里重新構造它們，以利于更好使用先進的技術測量?；旌鲜?導波式)微波雷達水分傳感器不受溫度、壓力、流速的影響，與介質表面無接觸，快速且精確地測量不同介質的水分，是高性價比選擇的上策。

微波雷達水分傳感器不但可以在高溫高壓下進行測量而且準確、安全且節(jié)省能源，傳感器的發(fā)射功率只有每平方厘米幾個微瓦，因此可以不受任何限制將其應用于各種場合。在實際應用中，通過金屬外壁就可將雷達信號完全屏蔽。傳感器所使用的材料的化學性和機械性都相當穩(wěn)定，而且材料可以再循環(huán)利用。

雷達波不受干擾，由于雷達式傳感器的各部件均不能被拆開而且沒有機械磨損，所以雷達式傳感器可以被應用于各種場合。通過使用高級材料，雷達水分傳感器對于極復雜的化學和物理條件都很耐用，它可以提供準確可靠且長期穩(wěn)定的模擬量或數(shù)字量信號。

雷達信號是否可以被反射，取決于兩個因素：被測介質的導電性，被測介質的介電常數(shù)。所有導電的介質都能很好地反射雷達信號，雷達傳感器可以測量所有介電常數(shù)大于1.5的介質(空氣的介電常數(shù)是1)，盡管介質的導電性不是很好，也能被很準確地測量。

實物照片

如以上所述，區(qū)別與視頻檢測，路口通常為多車道、并且具有多車輛、多行人的復雜性。單使用多普勒效應的微波雷達對路口違章車輛的偵測同樣具有較大困難，而對于速度較快，方向單一的高速路，微波雷達則是配合高速攝像機的最佳搭檔，高速攝像機接受到微波雷達所偵測到的高速移動車輛，迅速進入快速抓拍狀態(tài)，配合高速快門進行違章取證。國際上的主流產品就是雷達配合高速攝像頭拍攝超速。

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