固定式雷达波测流探头原理

在水文监测、水利工程、环保治理等领域，流量数据的精准获取是开展工作的核心基础。固定式雷达波测流探头作为非接触式测量设备，融合先进雷达技术与水文算法，实现对水体流速、水位的实时捕捉，为各领域决策提供可靠数据支撑，已成为现代水流监测体系的关键设备。

核心测量原理

流速测量：多普勒原理的应用

水利工程专家提出，流速测量基于多普勒原理。探头向水流表面发射特定频率微波信号，信号接触水流后反射，反射波频率会因水流运动产生多普勒频移。探头内置信号处理模块对频移数据精准分析，结合水流特性与预设算法，直接转换为水流表面平均流速。这种非接触式测量方式，避免了泥沙、漂浮物对测量元件的磨损与干扰。

水位测量：FMCW 原理的实践

工程技术人员通过优化雷达信号发射与接收逻辑，采用调频连续波（FMCW）原理实现水位测量。探头持续发射频率线性变化的微波信号，信号传播至水面反射回探头，通过计算发射与反射信号的频率差，结合微波传播速度，换算出探头到水面的垂直距离，再依据预设安装高度参数差值计算，得到实际水深数据。FMCW 原理让测量距离更远、分辨率更高，复杂气象条件下仍能稳定输出水位数据。

微波雷达技术不受温度梯度、压力、风等气象条件干扰，能全天候全天时稳定运行，且发射波束角小，信号能量集中，有效降低外界对测量精度的影响。

关键技术特点

测量精度与量程

有效测量距离可达 40 米，流速测量范围 0.1-40 米 / 秒，精度 ±0.01 米 / 秒或 ±1%，分辨率 0.001 米 / 秒；水位测量范围 0-40 米，精度最高 ±5 毫米，分辨率 1 毫米，适配从平缓溪流到洪水期高流速水体的监测需求。

环境适应性

具备防水、防凝露、防雷功能，外壳采用高强度材质，防护等级优异，可在 - 30℃至 60℃、0-95% 相对湿度环境中稳定工作，不受泥沙、漂浮物、植被等因素影响。

低功耗与适配性

12VDC 供电下功耗不超过 80mA，宽电压输入适配太阳能供电，可与遥测终端机配套，通过 RS485 接口与 Modbus 协议，对接现有水文、环保监测系统，兼容性强。

安装技术要求

安装位置选择

需安装在水体上方 0.5 米以上，优先选择顺直、稳定、水流集中的区域，避开漩涡、乱流及大块石阻水地段，确保天线面与水面无遮挡，远离树枝等活动物体。

安装角度调节

参照探头自带水平仪调节角度，确保气泡居中，使雷达信号垂直作用于水面，减少角度偏差对测量结果的影响。

接线规范

采用 4 芯线缆连接，安装人员需核对线缆标签与接线说明，确保电源正负极、通信接口线序正确，接线完成后全面检查，确认无误方可通电，避免错误接线损坏设备。

通信与数据传输

通信协议标准

流速与水位传感器均采用 Modbus 协议，设置独立默认通信地址，用户可在规定范围内调整，避免总线地址冲突。

数据采集与传输

通过功能码读取只读寄存器数据，流速传感器可输出设备温度、流速、流向等参数，水位传感器提供空高、水深数据。上位机发送含地址、功能码、校验码的指令帧，探头按协议返回数据帧，经解析处理后得到直观监测信息。

应用场景与技术价值

适用于河道、明渠、地下排污井等场景，覆盖日常水文监测、洪水应急监测、环保排污核算及科研数据采集。非接触式设计降低维护成本，宽量程与高兼容性适配多元需求，推动水流监测模式升级，为水资源管理、水生态保护提供技术支撑。