เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเรดาร์คลื่นมิลลิเมตร: หลักการ FMCW คุณสมบัติ 80GHz และการใช้งานด้านอุทกวิทยา | METRAVON

เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเรดาร์คลื่นมิลลิเมตรของ METRAVON: หลักการ FMCW คุณสมบัติ 80GHz และการใช้งานด้านอุทกวิทยา

เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำแบบเรดาร์คลื่นมิลลิเมตรเป็นเครื่องมือวัดระยะแบบไม่สัมผัสที่ติดตั้งเหนือผิวน้ำ โดยวัดระยะจากจุดอ้างอิงของเรดาร์ถึงผิวน้ำ แล้วแปลงระยะนั้นเป็นระดับหรือความสูงโดยใช้ระนาบอ้างอิงทางวิศวกรรมที่กำหนดไว้

สำหรับสถานีระดับน้ำ FMCW อธิบายวิธีประมาณระยะ ไม่ใช่ความไม่แน่นอนของบันทึกระดับสุดท้าย ต้องตรวจสัญญาณผิวน้ำ จุดอ้างอิงเสาอากาศที่สำรวจ การแปลงเป็นความสูง และค่าที่ส่ง ลำคลื่นแคบจากเสาอากาศกะทัดรัดอาจหลบโครงสร้างได้ แต่รูปแบบลำคลื่นจริงกับรูปทรงหน้างานกำหนดบริเวณเป้าหมายที่ใช้ได้

1. เรดาร์วัดระยะโดยตรง

เรดาร์จะวัดระยะ D จากระนาบอ้างอิงของตัวเรดาร์ถึงผิวน้ำก่อน

ในการแปลงระยะนั้นเป็นระดับน้ำจริง ระบบยังต้องทราบความสัมพันธ์ระหว่างจุดติดตั้งกับระนาบอ้างอิงระดับน้ำของโครงการด้วย

ดังนั้นเรดาร์อาจวัดระยะได้ถูกต้อง แต่ระดับน้ำที่แสดงผลสุดท้ายยังคงผิด หากความสูงการติดตั้งหรือการตั้งค่าอ้างอิงไม่ถูกต้อง

2. FMCW กำหนดระยะถึงผิวน้ำได้อย่างไร

เรดาร์ FMCW ส่งสัญญาณชิร์ปซึ่งความถี่เปลี่ยนตามเวลาอย่างต่อเนื่อง

สัญญาณสะท้อนจากผิวน้ำมาถึงด้วยความล่าช้า ทำให้เกิดความถี่บีตระหว่างสัญญาณสะท้อนที่ล่าช้ากับสัญญาณที่กำลังส่งอยู่ในขณะนั้น

สำหรับชิร์ปเชิงเส้นอุดมคติและเป้าหมายอยู่นิ่ง สมการอย่างง่ายคือ D = c * f_b / (2 * S) โดย D คือระยะ c คือความเร็วแพร่คลื่น f_b คือความถี่บีต และ S คือความชันชิร์ป สมการนี้อธิบายหลักการวัดระยะ ไม่ใช่ขั้นตอนสอบเทียบหรือข้อกำหนดแบนด์วิดท์ของรุ่น METRAVON ใด

การประมวลผลแยกสัญญาณจากระยะต่างกันได้เมื่อสัญญาณกับความละเอียดระบบเอื้ออำนวย แต่สถานียังต้องแยกผิวน้ำจากโครงสร้างคงที่และเป้าหมายเปลี่ยน ต้องยืนยันการเข้าถึงการวินิจฉัยของรุ่นที่เลือก แทนการถือว่าค่าระดับอนุกรมรวมสเปกตรัมหรือเส้นโค้งเต็ม

3. เหตุใด 80GHz จึงมีประโยชน์สำหรับการเฝ้าระวังสะพานและแม่น้ำ

เรดาร์ที่ประมาณ 80GHz สามารถสร้างลำคลื่นแคบได้โดยใช้เสาอากาศที่ค่อนข้างกะทัดรัด

หน้างานอุทกวิทยาทั่วไปอาจประกอบด้วย:

• ตอม่อสะพาน
• คานโครงสร้าง
• ตลิ่ง
• ท้องน้ำที่โผล่พ้นน้ำ
• ประตูน้ำ
• พืชพรรณและเศษซากลอยน้ำ

ลำคลื่นที่แคบลงช่วยลดโอกาสที่วัตถุเหล่านี้จะเข้าไปในพื้นที่วัดหลัก

4. เหตุใดตำแหน่งติดตั้งที่สูงกว่าจึงไม่ดีกว่าเสมอไป

ลำคลื่นเรดาร์มีมุมกระจายที่กำหนด เมื่อระยะถึงผิวน้ำเพิ่ม พื้นที่หน้าตัดลำคลื่นบนผิวน้ำมักใหญ่ขึ้น

สำหรับเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งสูงบนสะพาน สภาพน้ำลดอาจทำให้เกิดเป้าหมายใหม่ เช่น ตลิ่ง พื้นที่น้ำตื้น หรือท้องน้ำที่โผล่พ้นน้ำ

ใช้ระดับสูงและต่ำตามการออกแบบโครงการที่อาศัยข้อมูลประวัติ เพื่อกำหนดขอบเขตวัด การสำรวจที่ระดับปกติไม่พิสูจน์ระยะปลอดตลิ่งตอนน้ำต่ำหรือระยะใกล้ตอนน้ำสูง เก็บแนวเสาอากาศกับระดับสำรวจไว้ในข้อมูลตั้งค่าสถานี

5. «คลื่นมิลลิเมตร» หมายถึงความแม่นยำ 1 มม. หรือไม่

ไม่

คลื่นมิลลิเมตรอธิบายช่วงความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่ได้ระบุความคลาดเคลื่อนการวัดของเครื่องมือโดยตรง

ประสิทธิภาพสุดท้ายขึ้นอยู่กับแบนด์วิดท์ที่มีประสิทธิภาพ การประมวลผลสัญญาณ การออกแบบเสาอากาศ อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน การสอบเทียบ และสภาพแวดล้อมการติดตั้ง

ดังนั้นควรยืนยันความแม่นยำจากเอกสารข้อมูลของรุ่นเรดาร์จริง

6. การเคลื่อนที่ของผิวน้ำส่งผลต่อเรดาร์หรือไม่

ใช่

การเคลื่อนผิวน้ำเปลี่ยนเป้าหมายสะท้อน การตอบสนองที่ยอมรับได้ขึ้นกับสิ่งที่สถานีต้องบันทึก การกรองอาจลดความแปรผันสั้นแต่เพิ่มความล่าช้าและไม่ยืนยันว่าเลือกเป้าหมายถูก ควรหลีกเลี่ยงน้ำตก การกระเซ็นรุนแรง และการไหลวนต่อเนื่องเมื่อเลือกจุดตัวแทน

ดังนั้นสถานีเฝ้าระวังอุทกวิทยาควรติดตั้งเหนือช่วงผิวน้ำที่เป็นตัวแทนและค่อนข้างเสถียรทุกครั้งที่ทำได้

7. ควรเข้าใจความชื้น หมอก และการควบแน่นอย่างไร

เรดาร์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเร็วเสียง ดังนั้นความชื้นปกติและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอากาศจึงมักไม่ใช่แหล่งหลักของความคลาดเคลื่อนการวัด

อย่างไรก็ตาม ฟิล์มน้ำ น้ำแข็งเกาะ และการควบแน่นหนักบนเสาอากาศโดยตรงสามารถเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าย่านใกล้ได้

ตรวจฟิล์ม น้ำแข็ง และคราบบนหน้าเสาอากาศตามขั้นตอนเข้าถึงปลอดภัย ตัวเรือนทนสภาพอากาศหรือพิกัดความชื้นทั่วไปไม่ได้พิสูจน์ว่าเสาอากาศเปียกหรือจมน้ำยังให้ระยะผิวที่ใช้ได้

8. ตะกอนใต้น้ำส่งผลต่อเรดาร์หรือไม่

โดยปกติเรดาร์วัดผิวน้ำมากกว่าส่งสัญญาณทะลุน้ำไปวัดท้องน้ำ ดังนั้นตะกอนที่จมอยู่จึงไม่เกาะเซ็นเซอร์เรดาร์โดยตรง

เศษซากลอยน้ำขนาดใหญ่ พืชน้ำ น้ำแข็ง หรือฟองลอยน้ำยังสามารถสร้างสัญญาณสะท้อนเพิ่มเติมได้หากเข้าไปในลำคลื่นหลัก

9. ข้อมูลหน้างานใดสำคัญที่สุดสำหรับการเลือกใช้งานด้านอุทกวิทยา

ตรวจห่วงโซ่การวัด ไม่ใช่เพียงความถี่

แยกหน้าที่ตรวจวัดและส่งข้อมูล

MV-RD12T ให้เอาต์พุตระยะหรือระดับที่เลือก ส่วน TG511 เป็นหน่วยเก็บข้อมูล RTU ไม่ใช่วงจรวัดระยะเรดาร์ ยืนยันรุ่นไฟฟ้าที่สั่ง โปรโตคอลเซ็นเซอร์ สเกลอินพุต เวลาวัด และการจัดการข้อมูล การสื่อสารเซลลูลาร์หรือเซิร์ฟเวอร์เป็นหน้าที่ชุดสถานีตามเอกสาร ไม่ใช่คุณสมบัติจากชื่อ FMCW

สำหรับการเลือกช่วง แหล่งจ่าย และการติดตั้งในภาพรวม ให้ใช้คู่มือเลือกสถานี การเลือกเซ็นเซอร์ระดับน้ำเรดาร์

คำถามตรวจยืนยันระดับน้ำ FMCW

การประมวลผล FMCW ทำให้ไม่ต้องสำรวจจุดอ้างอิงได้หรือไม่

ไม่ได้ วิธีวัดระยะประมาณระหว่างเสาอากาศกับเป้าหมาย ส่วนระดับอ้างอิงสถานีกำหนดความสูงที่รายงาน ต้องเก็บทั้งสองและตรวจการแปลงผ่านเครื่องบันทึก หากโครงรองรับเคลื่อน ให้สำรวจจุดอ้างอิงซ้ำก่อนชดเชย การประมาณความถี่ที่ดีแก้ระดับติดตั้งผิดไม่ได้

ค่าเรดาร์นิ่งยืนยันว่าระดับแม่น้ำนิ่งหรือไม่

ไม่ใช่โดยตัวมันเอง ตรวจว่าเป้าหมายที่เลือกคือน้ำ โครงสร้างคงที่ หรือค่าสุดท้ายที่คงไว้ แล้วเทียบการสังเกตอิสระพร้อมกัน บันทึกต้องมีเวลาวัดและสถานะใช้ได้ เส้นโค้งเรียบอาจมาจากการหน่วงหรือการคงค่า ต้องทดสอบการตอบสนองและการจัดการข้อมูลใช้ไม่ได้ด้วย

ต้องมีหลักฐานใดก่อนตรวจรับข้อมูลระดับน้ำระยะไกล

เปรียบเทียบการสังเกตอ้างอิง ระยะบนเครื่อง ระดับที่คำนวณ และค่าที่เครื่องบันทึกรับพร้อมกัน เก็บหน่วย ระดับอ้างอิง การตั้งค่า และสภาวะกระบวนการ ทดสอบสื่อสารขาดและกลับตามขั้นตอนสถานี รวมการระบุข้อมูลช้าหรือใช้ไม่ได้ บันทึกระดับตามฤดูกาลหรือสภาพผิวที่ยังไม่ทดสอบ

10. การใช้งานทั่วไป

• การเฝ้าระวังระดับแม่น้ำ
• การเฝ้าระวังระดับอ่างเก็บน้ำและทะเลสาบ
• สถานีอุทกวิทยาที่ติดตั้งบนสะพาน
• คลองชลประทาน
• การเฝ้าระวังน้ำท่วมในเขตเมือง
• ระบบเตือนภัยน้ำท่วม
• แอ่งน้ำอุตสาหกรรมแบบเปิด

เก็บบันทึกระดับน้ำที่สอบกลับได้

บันทึก FMCW ที่มีประโยชน์เชื่อมสัญญาณผิวน้ำที่เลือกกับจุดอ้างอิงที่บันทึกและค่าโฮสต์ที่ใช้ได้พร้อมเวลา แก้ความไม่สอดคล้อง ณ จุดที่เกิด ได้แก่ ระยะดิบ การแปลงความสูง หรือการส่งข้อมูล การปรับออฟเซ็ตจอสุดท้ายโดยไม่เปรียบเทียบอาจซ่อนสาเหตุเดิม

เก็บการเปลี่ยนติดตั้งและการตั้งค่าให้สอบกลับได้ ตรวจจุดอ้างอิงใหม่หลังขายึดเคลื่อนหรือเปลี่ยน และเก็บการสังเกตผิวกับฤดูกาลที่เกี่ยวข้อง ระบุข้อมูลขาดหรือน่าสงสัยอย่างชัดเจน แทนการแสดงค่าสุดท้ายที่คงไว้เป็นการวัดใหม่

ส่งหน้าตัดสถานี ขอบเขตระดับน้ำออกแบบ และระดับอ้างอิงสำรวจ พร้อมค่าบนเครื่องและโฮสต์ที่บันทึกพร้อมกันหากมีความต่าง ระบุเอาต์พุตเซ็นเซอร์ที่สั่ง อินพุตเครื่องบันทึก ช่วงรายงาน และข้อกำหนดข้อมูลใช้ไม่ได้ เพื่อทบทวนทั้งห่วงโซ่ ขอทบทวนห่วงโซ่สัญญาณระดับน้ำ FMCW