雷达测速仪原理以及选择和应用[样例5]

第一篇：雷达测速仪原理以及选择和应用

雷达测速仪原理以及选择和应用

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(一)手握式雷达测速仪

由发射机产生一个频串为从的连续振荡倌号，该信号通过收发分离器馈送到天线上,并 沿着波朿方丨4向运动车辆辐射，由于车表面的敗射作用，其中一部分电磁波的能窗又沿扃波 朿方向回到天线上，被接收分离器接收后加到混频器上，并与发射机耦合过来的直达基准佶 号“进行混频.然后经过低通滤波器取出差频偯号，这便逛所潘要的多普勒频串它经过 低頻故大、整形后送到数字处理部分。

(二）定角式雷达测速仪

定炻式讲达猁速仪也始应用多普勒原理实现测速的，其工作原理与手握式茁达测速仪雀似.使用时，把雷达测速仪固定在某一位置，让铒达天线方向与来往车辆运动方向成一固定位置。

(三）雷达测速仪的误差分析

造成雷达渕速仪测速误差的闪索很多，除了环埯条件、非正确使用以外，史重贾的还在 于浏迚议本身，即微波发射频串和低频部分的议趋对测速准确度都有影响，1,雷达测速仪原理

雷达测速仪是通过微波来测量运动物体的速度，其工作理论是基于多普勒原理，既当微波照射到运动的物体上时，会产生一个与运动物体速度成比率的一个变化，其变化大小正比于物体运动的速度。雷达发射的微波以一个扇型的方式出去，在照射区域内的目标会对微波形成一个反射，其中依据实际测量的要求，雷达又分为两种工作模式：一种是静态工作模式，一种是动态工作模式。

静态模式：即雷达静止不动（不在运动的巡逻车内），测迎面来的汽车或同向远离的汽车。动态模式：既雷达处于运动状态（一般在运动的巡逻车内），测迎面来的汽车或同向远离的汽车，在动态情况下，测试一般又分为反向测量和同向测量，反向测量：测试的目标和巡逻车的运动方向相反，同向测量：测试的目标和巡逻车的运动方向相同。选用不同的测试状态，雷达使用不同的运算规则。雷达本身不易判别目标的运动方向。2，雷达的使用特点： 目前，雷达主要分为手持测速雷达和车载流速测算雷达。手持测速雷达主要应用于定点测量，一般，交警在超速现象较多的路段进行测量。可把雷达固定于三角架上，也可手持测量。车载测速雷达主要应用于巡逻测量或移动电子警察方面。目前，在电子移动警察上应用较多。由于电子警察的特殊要求，一般配电子警察的测速雷达要求其微波发射的波瓣尽可能小。以往的雷达测速仪，由于技术的限制，不能判别出目标的运动方向，因此，当所测区域既有同向的又有反向的车时。雷达就无法判别出所测速度到底是那一辆的。随着技术的发展，有些新型的测速雷达已可以判别出目标的运动方向，因此，大大提高了测试的可靠性和可信度。3，雷达测速仪的选择 选择雷达测速仪的时候，一定要根据自己的实际使用情况来选择想对应的型号，比如公交公司，以及工厂厂房门口测速，正常情况一下只要知道被测车辆的车速，主要是以警告为目的的话，只要选择简单的显示车速的测速仪就可以了，一般推荐型号是美国BUSHNELL VELOCITY雷达测速仪，假如要带打印速度的话，就选择再打印速度显示的雷达测速仪，还有一种就是要带照片的，那就必须选择带抓拍功能的雷达测速仪了！4，雷达测速仪的应用 流量测算仪主要应用在工矿，企业门口，企业主要干道，公路限速路段，公交公司门口和不定路段的速度监测等等。

总之，在选择测速仪的时候，一定要首先明确自己用雷达测速仪来做什么，这样才能选择自己合适的雷达测速仪。

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第二篇：雷达原理与应用

雷达与声纳的共性及差别是什么？

雷达是利用无线电技术进行侦察和测距的设备。它可以发现目标，并可决定其存在的距离及方向。雷达将无线电波送出，然后经远距离目标物的反射，而将此能量送回雷达的记发机。记发机与目标物间的距离，可由无线电波传雷达的目标物，再由目标物回到雷达所需的时间计算出。雷达的基本原理与无线电通讯系统的原理同时被人所发现。赫兹与马可尼两人都曾用超短波试验其反射情形，这也就是所谓雷达回波。赫兹用金属平面及曲面证明，电波的反射完全合乎光的反射定律。同时赫兹度量脉冲的波长及频率，并且计算其速度也发现与光相同，这也就是所谓的电磁辐射。雷达送出短暂的电波讯号的程序，称为脉冲程序。雷达的基本作用原理有些相似于声波的回声。唯一与声波测量距离的不同点，在于雷达系统具有一指示器，指示器中包含有一个与电视收像管相同的观察管。此管可将雷达所发出的脉冲及回波，同时显示于其标有距离的基线上。还有其他指示器，使雷达借天线所搜索的资料，制成一个图，从图上立即可以定出目标物的区域距离及方向。因为雷达的作用完全是借电波的反射原理而成，所以必须用频率在1000兆赫到10 000兆赫的类光微波方行。雷达所发射的电波可借抛物面形的反射器，使其成为极度聚焦的波束，这就像探照灯所射出的光束一样。此波束借旋转天线及抛物体形反射器的精密控制，有系统地对空间进行搜索。当波束从目标物反回来时，天线所指的方向，就表示目标物对天线的水平方位角。以角度为单位所表示的水平方位角，通常都显示于指示器上。为了决定目标物与雷达间的距离，雷达的发射脉冲距接收到回波的时间，必须精确测定。因为雷达电波在空中以每秒约30万公里的光速进行，因此在每微秒的时间内，电波行进约为300米。由于雷达脉冲必须从雷达行至目标物，再由目标物回到雷达，但目标物距雷达的距离，为雷达脉冲总行程的一半。约为每微秒l50米。此时间可利用电子束在阴极射线管的屏幕上，以直线扫描指示出。借电子束，以已知变动率（如以每微秒0.01米）作水平偏向，因此电子束打在萤光屏上所留的痕迹，就形成一个时间标度，或直接用尺，来表示。如雷达天线送出一个1微秒长的脉冲，同时指示器的阴极射线管电子束在屏幕上，以每100微秒0.0254米的变动率开始扫描。再假设雷达脉冲在30000米的距离从一飞机反射回天线。当1微秒长的脉冲离开天线的同时，在雷达指示器的左侧也显示出一个0.025厘米长的主脉冲（发射脉冲）。由天线发射的脉冲，到飞机进行了30000米的距离，需时100微秒，然后反回天线也需100微秒。结果微弱的脉冲回波也显示于指示器上，其与主脉冲之间有5厘米的距离，或指示为200微秒。由于脉冲本身有1微秒的长度，所以量度距离时，必须量度两脉冲的前缘间距离。由于回波信号太弱，所以一个单一回波信号显示于指示器，很难被发现。因此回波信号，必须于每秒内，在指示器上重复显示数次，显示的方法是借电子束随天线扫描的速率（通常天线以每分钟15到20转转动）在指示器上扫描而得。雷达无论在平时及战时，都已被广泛的应用。在二次世界大战时使用雷达的目的，只是为了预知敌机的接近。用于预警网的预警雷达，预警雷达天线都是极大的转动抛物面形反射天线，或静止双极矩阵天线。战时雷达的应用很快就被扩展到地面拦截控制，以及高射炮和探照灯的方向控制等。这些所谓的射击控制雷达不仅能察知敌机的所在，并能自动决定高射炮的发射方向及使其发射。由于雷达可度量其与目标物间的距离，当然也可以从飞机上测量距地面的垂直高度。常用的各种脉冲式雷达就可度量一架飞机的高度，供飞行员飞行的参考。然而对很低的高度（低于1000米），因距离太近，脉冲式雷达的回波有与其发射出的主脉冲合并的趋势。因此大多数雷达测高仪都不用脉冲输出，而用等幅调频电波。雷达测高仪的发射天线，送出一垂直无线电波束，此电波的频率连续不断的变化。当信号离开发射天线的瞬间，其信号的频率为某一频率。然后当信号由地反射回到测高仪的接收天线后，因接收机内有一相位鉴别器（或简称为鉴相器），鉴相器可将接收到的回波，与正在发射出的 1 信号频率（或相角）作一比较。因为当回波回到接收天线，已经过了一段时间，当然此时发射天线所发信号的频率，也已改变。利用已知每秒周数的频率偏差，就可决定出电波由发射天线到地，在回到接收天线的时间，因此可计算出飞机距地的高度。关于电波往来所需的时间与相应的高度，事先已经算出，并直接标示在指示器上，所以可以直接从指示器上读出飞机的高度数值。除此之外，雷达还可以用在飞机和船舶的导航，作为某一城市、机场，高山或某一特定点的辨别符号用的雷达指标，都已事先标示于航行图上。

声纳的组成和工作原理

声纳是利用水声传播特性对水中目标进行传感探测的技术设备,用于搜索、测定、识别和跟踪潜艇和其他水中目标,进行水声对抗,水下战术通信、导航和武器制导、保障舰艇、反潜飞机的战术机动和水中武器的使用等。声纳的工作原理是回声探测法。这个方法是在第一次世界大战期间研究出来的。用送入水中的声脉冲探测目标,声脉冲碰到目标就反射回来,返回声源(有所减弱)后被记录下来。如果知道脉冲的往返时间,并且知道超声在水中的传播的速度,就可以很精确地测定出目标的距离。这当然是很有价值的,尤其是在军事上。根据海洋声学的历史记载,意大利物理学家达〃芬奇曾于1490 年写过这样一段话:“如果使船停航,把一根长管的一端插入水中,而另一端贴紧耳朵,则能听到远处的航船。”这实际上是水下被动式声纳设备的雏形。

声纳按其工作方式可分为被动式声纳和主动式声纳,现在的综合声纳兼有以上两种形式。被动式声纳又称为噪声声纳,主要由换能器基阵(由若干个换能器按照一定规律排列组织组合而成)、接火机、显示控制台和电源等组成。当水中、水面目标(潜艇、鱼雷、水面舰艇等)在航行中,其推进器和其他机械运转产生的噪声,通过海水介质传播到声纳换能器基阵时,基阵将声波转换成电信号传送给接收机,经放大处理传送到显示控制台进行显示和提供听测定向。被动式声纳主要搜索来自目标的声波,其特点是隐蔽性、保密性好,识别目标能力强,侦察距离远,但不能侦察静止无声的目标,也不能测出目标距离。

主动式声纳又称回声声纳,主要由换能器基阵、发射机、接收机、收发转换装臵、终端显示设备、系统控制设备和电源组成。在系统控制设备的控制下,发射机产生以某种形式调制的电信号,经过发射换能器变成声信号发送出去当声波信号在传播途中遇到目标时,一部分声能被反射回接收换能器再转换成电信号,送入接收机进行放大处理,根据声信号反射回来的时间和频率的高低来判断目标的方位、距离和速度,在终端显示设备上显示出来。主动声纳可以探测静止无声的目标,并能测出其方位和距离。但主动发射声信号容易被敌方侦听而暴露自己,且探测距离短。

声纳由发射机、换能器、接收机、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号，经过换能器（一般用压电晶体），把电信号变成声音信号向水中发射。声信号在水中传递时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回的声波被换能器接收，又变成电信号，经放大处理，在荧光屏上显示或在耳机中变成声音。根据信号往返时间可以确定目标的距离，根据声调的高低等情况可以判断目标的性质。例如，目标是潜艇，潜艇是钢质外壳，回声不仅清晰，而且还有拖长的回鸣；鱼群的回声则低沉而混乱。目标如果是运动的，那么由于“多普勒效应”，回声的音调应有所变化：音调不断变高，说明目标正向他们靠拢；音调不断变低，说明目标离我们远去了……

声纳可分为两大类：主动声纳和被动声纳。前者像雷达一样，不停地向外发射声信号，根据回波判断目标性质。后者不主动发射信号，只接收目标自己辐射的声音信号。被动声纳因为不发射信号，所以不易被敌人发现，主要用于隐蔽侦察。现代的综合声纳兼有以上两种 2 工作方式。

早期潜艇依靠潜望镜进行观察。但潜望镜只能观察水面上的目标，对水下目标则无能为力，所以，早期潜艇的事故率很高，经常在水下撞上暗礁、水雷和别的潜艇。在第二次大战期间，沉没的德国潜艇有100多艘。

现代潜艇装有多种声纳。例如美国的一种潜艇，装备不同用途的声纳有15种之多。艇上的声纳侦察仪可截获和偷听敌人的声纳信号；敌我识别声纳，专门用对口令的办法判断敌我；通信声纳则用来和自己的舰艇通信；有的声纳负责导航、测距、警戒、探雷、测地貌等等。

有趣的是，潜艇的克星也是声纳。在海中，只有靠声纳才能发现潜艇，因而存在着潜艇声纳与反潜声纳的对抗。

许多国家在军港附近的海区、重要的海峡、主要的航道等处都安装了庞大的声纳换能器基阵，靠岸上的电子计算机控制海底的数以千计的换能器。一旦潜艇来犯，便可及时发现。这种防潜预警系统早在1952年就已建成，现已发展到第五代。其警戒范围可达几百公里。

在大西洋的亚速尔群岛以北，有一个叫“阿发”的水下监视系统。它的换能器安装在几个水下塔台上，排布成三角形，每边长约35公里。这种系统能监听进出直布罗陀海峡的所有潜艇，并能用三角定位法确定潜艇位臵。

除了这种固定的警戒声纳外，探测潜艇还可以用机载声纳进行。一架直升机垂下一根100多米长的电缆，电缆下吊着一部声纳。通过机身的下降或上升，声纳在海水中的深度也随之变化。飞机在海面上飞行时，便可拖着声纳进行大面积探测。据国外报道，这种声纳每小时可以搜索海面1000平方公里。

新型航空声纳是“无线”式的，不需要用电缆和飞机连接。它只有10公斤，反潜飞机将它们投到预定海域内，它们便可漂浮于海上。反潜飞机可以同时投放许多这种漂浮声纳。声纳着水后，其天线伸出水面，水听器沉入水中。水听器把在海底收到的声信号变成电信号，通过天线发射出去。反潜飞机根据收到的信号可以判断潜艇的位臵。

现代水雷也多采用声纳作引信。有一种先进的自动水雷，依靠声纳作自导装臵。当潜艇从附近经过时可以“自动起飞”，搜索并最后击中目标。

雷达 radar

利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。雷达是英文radar的音译，意为无线电检测和测距。雷达概念形成于20世纪初，在第二次世界大战前后获得飞速发展。雷达的工作原理，是设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息（目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等）。雷达分为连续波雷达 3 和脉冲雷达两大类。脉冲雷达因容易实现精确测距，且接收回波是在发射脉冲休止期内，所以接收天线和发射天线可用同一副天线，因而在雷达发展中居主要地位。测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。当雷达和目标之间有相对运动时，雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展（如气象预报、资源探测、环境监测等）和科学研究（天体研究、大气物理、电离层结构研究等）。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。

雷达和声纳有什么区别？

雷达所起的作用和眼睛相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C,差别在于它们各自占据的波段不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。

测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。

测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。

声波是观察和测量的重要手段。有趣的是，英文“sound”一词作为名词是“声”的意思，作为动词就有“探测”的意思，可见声与探测关系之紧密。

在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。这是由于其他探测手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人们也只能看到十几米到几十米内的物体；电磁波在水中也衰减太快，而且波长越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米。然而，声波在水中传播的衰减就小得多，在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里外还可以收到信号，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声波更有效的手段。

声纳与雷达如何进行敌我识别？ 声纳的最基本原理 水声设备

水声设备是根据声波可以在水中以一定的速度（海水1500米/秒；淡水1400米/秒）传播较远距离，而且传播时遇到目标后会反射回来的原理进行工作的。最常见的水声导航、通讯设备有：回声侧深仪、各种类型的声纳等。

声纳是现代大型水面舰艇及潜艇上不可缺少的电子设备之一。声纳的主要功能是：搜索和跟踪水下目标（潜艇、水雷），对目标进行敌我识别，测定水下目标的运动要素，以供反潜武器射击指挥用。其次是水下通讯，探测水雷，探测水下情况保障本舰安全航行。

潜艇最大的特点是它的隐蔽性，作战时需要长时间在水下潜航，这就决定它不能浮出水面使用雷达观察，而只能依靠声纳进行探测，所以声纳在潜艇上的重要性更为突出，被称为潜艇的“耳目”。

声纳的工作原理与雷达相同，可以说是工作在音频或超音频频率上的雷达。声纳站的各个组成部分与雷达站的组成极其相似。

由于声纳工作在超音频频率范围内，它辐射信号的方法与雷达不同，雷达采用金属制成的抛物面天线，而声纳采用水声换能器。

水生换能器是利用晶体（石英或酒石酸钾钠）压电陶瓷（钛酸钡和锆钛酸铅等）的压电效应或铁镍合金的磁致伸缩效应来进行工作的。所谓压电效应，就是把晶体按一定方向切成薄片，并在晶体薄片上施加压力，在它的两端面上会分别产生正电荷和负电荷。反之在晶体博片上施加拉伸力时，它的两个端面上就会产生与加压力时相反的电荷。与压电效应相反时电致伸缩效应，即在晶体的两个端面上施加交变电压，晶体就会产生相应的机械变形。我们利用电致伸缩效应和压电效应来产生和接收超声波。

声纳发射超声波时就把超声波振荡电压加在晶体薄片的两个端面上。于是晶体的厚度就会随着超声波振荡电压而变化，产生超声波震动。晶体震动推动周围的水就产生的超声波的辐射。

超声波传播时遇到目标便产生反射。回波作用在水声换能器的晶体上，由于压电效应水声换能器的两个端面上便可能得到电信号。与雷达天线一样，水声换能器不但要发射和接收超声波信号，而且要有尖锐的方向性，只有这样才能测定目标的方位。声纳设备是利用很多压电晶体组成换能器阵来获得尖锐的方向性的。因此声呐的水声换能器体积较大，一般都安装在舰船艏部的水下部分。

声纳的工作过程可叙述入下：

在发射控制器的控制下，发射机产生大功率超声波脉冲振荡，经收发转换装臵由水声换能器向某一个方向发射超声波。在这个方向上，超声波遇到目标便反射回来，由水声换能器接收，变成电信号。再经收发转换装臵送到接收机放大，最后送到显示器显示目标的方向和距离。

从工作过程看，发射超声波时发射机工作，接收器不必工作；发射结束后，接收机应立即工作，以便接收由最近目标和最远目标反射回来的超声波。显然发射机和接收机时交替工作的。因此利用收发转换装臵可以使接收机和发射机合用一个造价昂贵的水声换能器。

以上述方式，即声呐发射信号，然后接收由目标反射回来的信号工作的称为主动式声呐。另外，还有一种被动工作方式，即只接收目标本身发出的噪声（如螺旋桨所发出的声音等）来判别目标的方向，又称为噪音侧向声纳。这种声纳不因发射声波而被地方捕获，所以被动工作方式对提高潜艇的隐蔽性有着特殊的意义。

声纳的最基本原理

水声设备

水声设备是根据声波可以在水中以一定的速度（海水1500米/秒；淡水1400米/秒）传播较远距离，而且传播时遇到目标后会反射回来的原理进行工作的。最常见的水声导航、通讯设备有：回声侧深仪、各种类型的声纳等。

声纳是现代大型水面舰艇及潜艇上不可缺少的电子设备之一。声纳的主要功能是：搜索和跟踪水下目标（潜艇、水雷），对目标进行敌我识别，测定水下目标的运动要素，以供反潜武器射击指挥用。其次是水下通讯，探测水雷，探测水下情况保障本舰安全航行。

潜艇最大的特点是它的隐蔽性，作战时需要长时间在水下潜航，这就决定它不能浮出水面使用雷达观察，而只能依靠声纳进行探测，所以声纳在潜艇上的重要性更为突出，被称为潜艇的“耳目”。

声纳的工作原理与雷达相同，可以说是工作在音频或超音频频率上的雷达。声纳站的各个组成部分与雷达站的组成极其相似。

由于声纳工作在超音频频率范围内，它辐射信号的方法与雷达不同，雷达采用金属制成的抛物面天线，而声纳采用水声换能器。

水生换能器是利用晶体（石英或酒石酸钾钠）压电陶瓷（钛酸钡和锆钛酸铅等）的压电效应或铁镍合金的磁致伸缩效应来进行工作的。所谓压电效应，就是把晶体按一定方向切成薄片，并在晶体薄片上施加压力，在它的两端面上会分别产生正电荷和负电荷。反之在晶体博片上施加拉伸力时，它的两个端面上就会产生与加压力时相反的电荷。与压电效应相反时电致伸缩效应，即在晶体的两个端面上施加交变电压，晶体就会产生相应的机械变形。我们利用电致伸缩效应和压电效应来产生和接收超声波。

声纳发射超声波时就把超声波振荡电压加在晶体薄片的两个端面上。于是晶体的厚度就会随着超声波振荡电压而变化，产生超声波震动。晶体震动推动周围的水就产生的超声波的辐射。

超声波传播时遇到目标便产生反射。回波作用在水声换能器的晶体上，由于压电效应水声换能器的两个端面上便可能得到电信号。与雷达天线一样，水声换能器不但要发射和接收超声波信号，而且要有尖锐的方向性，只有这样才能测定目标的方位。声纳设备是利用很多压电晶体组成换能器阵来获得尖锐的方向性的。因此声呐的水声换能器体积较大，一般都安装在舰船艏部的水下部分。

声纳的工作过程可叙述如下：

在发射控制器的控制下，发射机产生大功率超声波脉冲振荡，经收发转换装臵由水声换能器向某一个方向发射超声波。在这个方向上，超声波遇到目标便反射回来，由水声换能器接收，变成电信号。再经收发转换装臵送到接收机放大，最后送到显示器显示目标的方向和距离。

从工作过程看，发射超声波时发射机工作，接收器不必工作；发射结束后，接收机应立即工作，以便接收由最近目标和最远目标反射回来的超声波。显然发射机和接收机时交替工作的。因此利用收发转换装臵可以使接收机和发射机合用一个造价昂贵的水声换能器。

以上述方式，即声呐发射信号，然后接收由目标反射回来的信号工作的称为主动式声呐。另外，还有一种被动工作方式，即只接收目标本身发出的噪声（如螺旋桨所发出的声音等）来判别目标的方向，又称为噪音侧向声纳。这种声纳不因发射声波而被地方捕获，所以被动工作方式对提高潜艇的隐蔽性有着特殊的意义。

什么叫声纳?它有什作用和危害?

水下探测使用“声纳”，这是一种利用声音进行侦察的工具。

声纳由发射机、换能器、接收机、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号，经过换能器（一般用压电晶体），把电信号变成声音信号向水中发射。声信号在水中传递时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回的声波被换能器接收，又变成电信号，经放大处理，在荧光屏上显示或在耳机中变成声音。根据信号往返时间可以确定目标的距离，根据声调的高低等情况可以判断目标的性质。例如，目标是潜艇，潜艇是钢质外壳，回声不仅清晰，而且还有拖长的回鸣；鱼群的回声则低沉而混乱。目标如果是运动的，那么由于“多普勒效应”，回声的音调应有所变化：音调不断变高，说明目标正向他们靠拢；音调不断变低，说明目标离我们远去了……

声纳可分为两大类：主动声纳和被动声纳。前者像雷达一样，不停地向外发射声信号，根据回波判断目标性质。后者不主动发射信号，只接收目标自己辐射的声音信号。被动声纳因为不发射信号，所以不易被敌人发现，主要用于隐蔽侦察。现代的综合声纳兼有以上两种工作方式。

早期潜艇依靠潜望镜进行观察。但潜望镜只能观察水面上的目标，对水下目标则无能为力，所以，早期潜艇的事故率很高，经常在水下撞上暗礁、水雷和别的潜艇。在第二次大战期间，沉没的德国潜艇有100多艘。

现代潜艇装有多种声纳。例如美国的一种潜艇，装备不同用途的声纳有15种之多。艇上的 7 声纳侦察仪可截获和偷听敌人的声纳信号；敌我识别声纳，专门用对口令的办法判断敌我；通信声纳则用来和自己的舰艇通信；有的声纳负责导航、测距、警戒、探雷、测地貌等等。

有趣的是，潜艇的克星也是声纳。在海中，只有靠声纳才能发现潜艇，因而存在着潜艇声纳与反潜声纳的对抗。

许多国家在军港附近的海区、重要的海峡、主要的航道等处都安装了庞大的声纳换能器基阵，靠岸上的电子计算机控制海底的数以千计的换能器。一旦潜艇来犯，便可及时发现。这种防潜预警系统早在1952年就已建成，现已发展到第五代。其警戒范围可达几百公里。

在大西洋的亚速尔群岛以北，有一个叫“阿发”的水下监视系统。它的换能器安装在几个水下塔台上，排布成三角形，每边长约35公里。这种系统能监听进出直布罗陀海峡的所有潜艇，并能用三角定位法确定潜艇位臵。

除了这种固定的警戒声纳外，探测潜艇还可以用机载声纳进行。一架直升机垂下一根100多米长的电缆，电缆下吊着一部声纳。通过机身的下降或上升，声纳在海水中的深度也随之变化。飞机在海面上飞行时，便可拖着声纳进行大面积探测。据国外报道，这种声纳每小时可以搜索海面1000平方公里。

新型航空声纳是“无线”式的，不需要用电缆和飞机连接。它只有10公斤，反潜飞机将它们投到预定海域内，它们便可漂浮于海上。反潜飞机可以同时投放许多这种漂浮声纳。声纳着水后，其天线伸出水面，水听器沉入水中。水听器把在海底收到的声信号变成电信号，通过天线发射出去。反潜飞机根据收到的信号可以判断潜艇的位臵。

现代水雷也多采用声纳作引信。有一种先进的自动水雷，依靠声纳作自导装臵。当潜艇从附近经过时可以“自动起飞”，搜索并最后击中目标。

倒车雷达的工作原理：

倒车雷达的主要作用是在倒车时，利用超声波原理，由装臵于车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波探头，从而计算出车体与障碍物之间的实际距离，再提示给驾驶者，使停车和倒车更容易、更安全。

倒车雷达系统的组成：1．主机2．显示器3．探头2～8个

倒车雷达产品使用发射和接收一体化超声波探头，采用单片机控制超声波发射，发射的超声波遇到障碍物反射,探头接收反射的超声波送入放大电路进行放大，由单片机进行数据处理，然后送显示器显示障碍物距离和方位。

超声波探头利用压电陶瓷作为换能器件实现超声波的发射和接收。给探头压电陶瓷片施加一定的超音频电信号，压电陶瓷片将电能转换成声能发送超声波。超声波作用于探头压电陶瓷片，压电陶瓷片将声能转换成电信号，微弱的电信号经放大后送电路处理。

PDC（Parking Distance Control）系统的工作原理就是通常是在车的后保险杠或前后保险杠设臵雷达侦测器，用以侦测前后方的障碍物，帮助驾驶员“看到”前后方的障碍物，或停车时与它车的距离，此装臵除了方便停车外更可以保护车身不受刮蹭。PDC是以超音波感应器来侦测出离车最近的障碍物距离，并发出警笛声来警告驾驶者。而警笛声音的控制 8 通常分为两个阶段，当车辆的距离达到某一开始侦测的距离时，警笛声音开始以某一高频的警笛声鸣叫，而当车行至更近的某一距离时，则警笛声改以连续的警笛声，来告知驾驶者。PDC的优点在于驾驶员可以用听觉获得有关障碍物的信息，或它车的距璃。PDC系统主要是协助停车的，所以当达到或超过某一车速时系统功能将会关闭。

三菱电机开发成功车载毫米波雷达MMIC芯片

〖 http://www.xiexiebang.com 2003/06/06 11:17 来源：日经BP社 作者：田野仓保雄 〗

日本三菱电机日前宣布，成功开发出用于车间距离控制系统等的车载毫米波雷达MMIC（单片微波集成电路）芯片组。目前，该芯片组已开始使用于高级车辆，采用电动控制扫描臂取代了此前通过机械性方法左右摆动扫描臂来进行扫描的方式。使用的频带为76GHz。“支持电动臂扫描方式、基于MMIC的76GHz频带芯片组的成功开发，在业界尚属首次”（该公司）。三菱电机在此次开发中，运用了此前在90GHz频带的地球观测卫星毫米波传感器等卫星防卫领域中所形成的MMIC技术。

与机械式相比，电动臂扫描方式可进行高速扫描，并且可确保较高的可信度。例如，扫描速度达到扫描1次仅需1/100万秒。“比如，即使与前行车的相对速度达到150km/小时，进行1次扫描时前行车的移动距离也不会超过1mm”（三菱电机）。

此次开发成功的芯片组共由8枚芯片组成。具体来说，包括用于信息收发天线切换开关的MMIC、5枚用于发送信息的MMIC芯片（76GHz频带放大器、38/76GHz倍频器、38GHz频带放大器、19/38GHz倍频器及19GHz频带放大器）以及2枚接收信息的MMIC芯片（76GHz频带低噪音放大器及用于接收信息的音量调节装臵）。通过组装上述芯片，可构成FMCW（频率调制连续波）及脉冲多普勒等各种方式的毫米波雷达的回路部分。

三菱电机计划在2006年投产该芯片组。该公司表示：“除向其他公司销售外，目前也正在考虑在自己公司投产嵌入有该芯片组的雷达模块”。该芯片组的目标价格为2万日元（约合人民币1250元）以下。

第三篇：高清便携式雷达测速仪SLZ-15B方案

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沈阳德安DASLZ-15B 测速抓拍系统

设 计 方 案

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2014年4月

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一、概述

1.1前言

近年来，随着城市机动车数量的不断增长，在带来诸多便利的同时，也存在着一些问题。车辆违法行为层出不穷，交通事故频频发生，都给城市交通管理造成了一定的难度。在“向科技要警力、向科技要效率”的今天，充分利用高科技手段，开发和研制出可以纠正遏制交通违法行为，有效实现交通管理，提高交通运输效率的产品显的十分必要。目前国内外虽有类似产品先后被研发出并面世，但都或多或少存在着不足之处。产品大多采取标清摄像机加视频采集卡的方式实现对违法车辆的记录，虽然价格低廉，但稳定性欠缺，故障率较高，增加了维护成本和工作量。国外产品较为稳定，但功能相对比较单一，价格十分昂贵，不适宜全面推广，大多只应用在一些要求非常严格的高端智能测速抓拍领域。

针对上述情况，公司推出了新一代窄波高清一体化测速抓拍取证系统DASLZ-15(B)。它相对德安第一代测速仪有了很大的改进，像素200万、500万可选，采取触摸屏操作，操作简便明了。同时二代测速系统设计更加简单轻便，更加灵活，并且增加了一些智能调节功能。该系统紧密结合公安业务需求，综合吸收了国内外产品的优点，采用全嵌入式结构，系统稳定可靠、功能强大、安装方便，适宜全面推广。系统的设计还充分利用了公司在安防监控行业的技术优势，实现了安防监控与智能交通的完美结合，随着该系统的推出，将真正的解放警力，提高交警的工作效率，实现“科技强警”。

1.2设计依据

1.《中华人民共和国道路交通安全法》 2.《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》 3.《公路交通安全实施设计技术规范》(JTJ074-2003)4.《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）5.《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》（GA/T651-2006）6.《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》（GA/T652-2006）7.《公安交通指挥系统工程设计制图规范》（GA/T515-2004）8.《安全防范工程技术规范》(GB50348—2004)

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9.《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T670-2006）10.《交通电视监视系统工程验收规范》（GA/T514-2004）11.《机动车超速自动监测系统》（JJG527-2007）12.《机动车雷达测速仪》（JJG528-2004）

13．《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）14.国家和地方相关标准的规定

1.3设计原则

1、标准化：

测速抓拍系统按照公安部相关标准规范规定的技术要求进行设计，同时，在采用高清摄像技术方面又进行了功能和性能上的扩展。

2、可扩展性和兼容性：

由于用户以后的需求会不断增加，系统建设的规模将随之扩大，在设计上，既要在功能上推陈出新，又要兼容旧的系统，以保护用户的投资，因此我们采用模块化设计，模块间数据传输均采用标准的传输协议，任何一个模块的升级短期内都不会影响到其它模块的正常应用。

3、可用性：

我们的方案在充分考虑用户实际情况，针对大多数用户的需要，设计出可满足各种需要的方案，并充分考虑了人为不可抗拒的其他因素造成故障的可能性；同时，也必须摒弃已经安装应用的老的测速系统出现的各种影响系统稳定性的技术。

4、易用性：

测速仪采用一体化设计，模块化的设计使安装使用非常方便。用户只需简单的接线，并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果。所有超速抓拍、实时上传、录像、黑名单、等工作均可轻松实现。

5、合理性：

严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，使系统的各部分合理配置，有机融合并尽可能的发挥设备潜力和软件功能，最大限度地提高性能价格比。

6、先进性：

充分利用科技进步成果，采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并

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且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。

7、实用性：

系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。

8、可行性：

系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济承受能力方面的实际情况相吻合。

9、可靠性：

采取选用高集成设备，采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性。

10、安全性：

系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。

二、工作原理及系统结构

测速仪的工作原理为多普勒雷达原理：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度。

DASLZ-15B测速抓拍系统主要由CCD图像采集单元、液晶显示屏、平板测速雷达、电源模块、锂电池、大容量存储硬盘、报警模块以及最主要的工业抓拍主机等组成，并有USB2.0、RS232、以太网等各种丰富的数据接口，锂电池一

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次充电可连续工作8小时以上，完全可以满足正常的测速抓拍需求。系统组成结构图如下：

系统组成结构图

DASLZ-15B实物图1

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DASLZ-15B实物图2 2.1雷达单元

测速仪工作原理为雷达所发射的高频信号从处于在其作用范围内的移动目标反射时改变频率值（多普勒效应）。这种多普勒频移正比于移动目标的速度。系统对车辆的图像抓拍是指系统运用各种触发方式对机动车辆进图像拍摄，选择可靠的抓拍触发方式是系统具有高抓拍率的保证。

SIAVDR-N-S型平板雷达，具有测速精度高，能提供狭窄的辐射场型，保证狭窄的探测区域。被监控的目标车进入狭窄的探测区域之后，雷达测速仪发送触发信号。在90%的情况下雷达在发送触发信号的时刻，对应的车辆所在的位置会在±1.5m的狭窄的探测区域之内。当被监控的目标车离开探测区域的时候，该雷达测速仪会确认目标车已离开探测区域，并发送目标车的速度和车长。这种工作模式保证触发信号和速度值属于同一辆车，保证了测速仪的捕获率。

SIAVDR-N-S型平板雷达技术参数如下：

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SIAVDR-N-S型平板雷达

振荡频率：24.15GHz 发射功率：小于10mW 无线波瓣宽度：5度（-3db）雷达反应时间：小于0.1秒 电源电压：直流10.5-14.5V 功耗：DC12V时，电流小于700mA 外型尺寸：115×96×67mm 重量：小于1.5kg 工作温度范围：-40~80摄氏度 相对湿度范围：0~90%（非凝结状态）

2.2摄像单元

采用大恒逐行扫描2/3“CCD机芯，具有1628×1236的图像分辨率。当检测到有超速车辆经过时，摄像单元拍摄1－3张高清照片可选，并在前端本地进行存储。摄像单元集成了最新的镜头设计技术，在偏振镜的帮助下，通过特殊的光学镀膜处理可使得在同一个照片中清晰的显示司机面容和车辆牌照。

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2.3显示单元

高清晰高亮度的显示单元保证了在阳光照射下仍可以看清系统操作界面，采用密封面板使得系统具有可靠的防尘、防潮性能；触摸屏设计使得在野外实际操作时简单方便；平均无故障工作时间3万小时充分保证质量的稳定性。轻触式操作按键，可对亮度、对比度、色度等项目进行调整以满足各种使用要求。在非现场处罚使用条件下，调试完成后可按轻触式电源开关关闭显示器电源，以便节省电量。

显示单元技术参数如下： ■ 前面板：防尘航空铝面板 ★安装方式：面板式安装 ★输入信号：LVDS ★控制：前面板OSD ★电源供应： DC 12V电源

★系统支持：MS DOS, Linux Windows 98/SE, Windows NT4.0, Windows 2000, Windows XP ★尺寸（宽X高X厚）：220X200X150mm ★视角：+75～-75°(H), +75～-60°(V)★工作温度：0℃～60℃（32°F～140°F）★储存温度：-20℃～60℃（-4°F～140°F）★储存湿度：10%～95%@40℃

★振动：10～150Hz，0.15mm 10循环1G ★冲击：30G锋值加速度（11毫秒，周期）★防水：前面板IP65认证 ■ LCD ★低工作电压和低功耗 ★显示尺寸：8.4” TFT ★亮度：350cd/㎡ ■ 触摸屏

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★类型：类比式 ★分辨率：连续 ★透光率：79%以上 ★控制：USB ★功耗：<5V@100Ma ★驱动：支持Linux windows 98/NT/2000/ME/XP ★寿命：100万次

2.4照明单元

在环境光线较弱或者夜晚时，要使数码相机拍摄到清晰的照片，需使用辅助光源进行补光，通常辅助光源可以选择恒定照明灯或者闪光灯。在夜间，闪光灯还可以有效抑止汽车大灯对成像质量的影响，在强光照射下（例如晴天正午），系统会自动调整摄像机的成像模式，抑止强光影响，保证图片曝光正常，成像清晰。

三、系统功能

3.1车辆捕获功能

系统设备采用工业化设计，一体化结构，使用方便，性能稳定可靠，设备具有隐蔽性，可在不同路段进行固定、移动两种方式进行执法拍摄。200万高清图片，满足单台设备同时抓拍1-6车道的需求。

3.2车辆图像抓拍功能

根据用户设定的限速值等参数（测速范围为5km/h～250km/h），系统能自动测量通过车辆的瞬时速度，可自动区分车辆行驶方向。根据不同路段规定设置限速值，准确拍摄超速车辆2张全景图片，所抓拍的图片能清晰显示车辆的车牌号码、车辆颜色、通行时间、地点、车速、限速、超速百分比以及行驶方向等。

3.3系统自动调节相机曝光功能

系统能够根据光线变化自动调节相机曝光, 在环境无雾包括雨雪天、晚间无路灯照明等情况下，采用频闪辅助光源进行补光，保证系统可在多种条件下清晰的抓拍违章车辆图像，包括车牌颜色、车辆类型及驾驶人员的面貌特征等。

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3.4违法车辆数据的保存

系统对违法车辆进行抓拍时，每次拍摄1－3幅图片可选，拍摄形成的图像文件以JPEG格式本地保存，可存储上百万条数据信息。

3.5系统抓拍范围

系统抓拍车道范围达到6车道以上，测速范围为5km/h～250km/h，抓拍捕获率99%，并支持双向车道超低速车辆测速。

3.6多种人机交互接口

为便于操作使用，系统提供鼠标和触摸屏两种人机界面，采用全中文人性化的操作界面，界面设计简介易懂。为配合户外复杂的工作环境，设备采用触摸屏设计，并且可以通过液晶屏实时的观看到抓拍到的违法车辆图像及超速车辆通过的时间、速度等违法信息，也可通过LCD显示屏实时监控车道的动态信息。

3.7大、小车型设置及报警功能

系统可以根据路段情况及大、小车型设置超速限值，当通过车辆的速度超过设定限值时，系统可现场报警，如配备无线传输模块也可远程报警。

3.8本地存储功能

系统配备500G大容量工业硬盘，可存储上百万张违法数据图片。

3.9违法数据统计检索功能

系统提供超速车辆统计功能，可统计出某一时间段内的超速违法车辆数量，并以报表的形式输出，为交通的有效管理提供依据，提高交通通行效率。同时提供信息检索功能，按不同权限对数据库进行操作，并提供模糊查询、数据备份。

3.10自动维护功能

系统具备自动维护功能，自动维护周期可根据需要进行配置，自动维护时对设备的参数重新初始化后可恢复到之前工作状态。

3.11软件功能及优势

系统基于高效的车牌识别软件具有超速自动抓拍并且可以设定大小车分别限速功能和限速值与起拍值分别设定功能，并且具有黑名单比对功能。车牌识别率高达百分之九十五以上。软件实现了实时视频观测和图片预览功能并可实时进

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行录像、手动抓拍压线违停等所有其它违章行为。具有车流量统计、违法查询、抓拍统计防止人为删改等功能。

3.12USB自动备份功能

考虑到违法数据的获取方便，系统除具备通过网络的方式下载违法车辆图片或者视频文件外，还设计了USB下载功能，用户可根据需要方便的下载违法图片或者视频文件到USB移动硬盘或者U盘。只要将USB存储设备插入主机即可自动完成图片下载工作，无需复制粘贴操作。

3.14数据传输和远程维护功能

通过以太网、CDMA/GPRS及3G等技术实现数据传输、远程访问和远程系统维护功能，可观察设备内部温度、关键部件运行状态。

3.15用户管理功能

对用户权限进行等级划分，并可根据用户级别增加、删除和修改用户权限，不同等级的用户拥有不同的操作权限。在进行系统参数设置、图片删除、系统升级等关键操作时，必须进行用户权限校验。

3.16窄波束雷达测速更准，杜绝电子狗侦测

系统采用俄罗斯进口窄波平板雷达，测速精度完全符合国标要求，窄波束保证雷达不易被“电子狗”侦测到，并可同时监测来向和去向车辆。窄波束雷达之所以被称之为窄波雷达，是因为其自身雷达发射波瓣角非常窄，也被称之为单车道雷达测速仪，是从其运用的角度而言，因其波瓣角比较窄，雷达有效测量范围，只限定在一个车道，有效的避免了相邻车道的车辆速度干扰，所以被称之为单车道雷达，而其又被称之为平板雷达，是用户从外观上给出的直观的名称，普通雷达的发射天线是喇叭型，而窄波束雷达测速仪的发射天线是平板型的，比起普通的宽波雷达，其优越性在于其能有效的避免相邻车道车辆的速度干扰，确保执法取证的正确性、严肃性、唯一性。

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3.17工业级器件及高可靠性接插件

功耗低，连接可靠，保证了系统在恶劣条件下全天候无故障运行系统在硬件电路设计上采用工业级器件，整机功耗低、性能可靠，锂电池工作时间可达8h。在连接器件的选择上，系统采用进口高可靠性接插件，如采用雷莫接插件和航空连接器件，进一步保证了设备的可靠性。

3.18多种组网方式

系统可以采用有线网进行组网，并可以使用CDMA/GRPS/3G等无线网络组建网络，最大程度的减少了对安装位置的依赖。下载数据方便，支持光纤有线无线及U盘等方式

3.19锂电供电，超低功耗

整机正常情况下平均功耗20W左右，标配1块锂电可正常使用10小时以上。

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3.20固定式和便携式可相互转换

DASLZ-15B测速抓拍仪将高清抓拍摄像机、控制主机、液晶显示屏、电源、测速雷达、存储硬盘等设计为一体，整个系统结构紧凑。系统一体化的设计可使用户方便的在固定式和便携式间相互转换。

移动转固定式使用

4.10图片防篡改

系统采用200万像素高清CCD摄像抓拍单元对违法车辆进行抓拍取证，图片上记录车辆速度、抓拍时间、抓拍地点、行驶方向、防伪码、设备编号等信息；并且图片内嵌水印功能，任何对图片的篡改都可以被检测到，最大程度的保证了图片的有效性。

4.11实点及虚点结合的方式节省造价

根据国际上测速仪的使用经验，实点及虚点的合理比例为4：1，平均25公里布置一个实点，平均5公里布置一个虚点，在每个箱体前后500米各立一块警示牌，一年之内就可以治理好该路段的超速问题，降低事故。全嵌入式一体机在任何一个箱体内轮换都非常方便，为整个项目大大的节约了成本，提升了效果。

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同时配套使用简单实用的车流量统计分析系统，通过分析触发信号生成的log文件中记录的经过监测点的所有车辆的时间、速度等信息，能够统计分析出详尽的总流量、违法流量等统计图表和报表。了解这些信息为设备在实点虚点轮换提供决策依据，最大可能的用现有设备扩大警示范围，发挥利用效能。

五、系统性能指标

5.1嵌入式超速抓拍仪

 抓拍捕获率：≥99%；  测速范围：5—250km/h；

 测速误差：＜100km/h时，误差不超过-6km/h～0km/h，≥100km/h时，误差不超过-6%～0%；  雷达精度：±1km/h；  雷达震荡频率：24.15GHz；  雷达发射功率：≤10mW；  无线波瓣宽度：5度（-3dB）；  雷达反应时间：＜0.1秒；  摄像机：200万CCD逐行扫描；  快门速度：1/50秒～ 1/10000秒；  镜头接口：C类型；  监控车道：1～6车道；  抓拍延时：0.2秒；

 记录模式：1－3（可选）张/车；  存储图像容量：500G；  抓拍图片分辨率：1628*1236；

 支持功能：增加测距（距离抓拍点的位置）、测车长的功能。 图片压缩方式：JPEG；  报警输入：2路；  报警输出：1路；

 数据接口：闪光灯接口1个，USB2.0接口2个，10/1000M以太网口1

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个，CDMA/GPRS/可选；

 传输方式：USB、INTER可选；  主机功耗：＜25W；  工作电压：DC12V；

平均无故障时间：MTBF≥30000h； 平均修复时间：MTTR≤30min；  接地电阻：≤4Ω；  工作温度：-30℃～+80℃；  相对湿度：＜95%，无冷凝；

 尺寸：220*200*150（长*高*宽，单位：毫米）；  重量：4.2kg；

5.2频闪闪光灯

 闪光灯光源寿命：300万次；  回电时间（全光）：≤0.1s；  色温：5500K±200K；  照射角度：≥55°；  闪光灯防护等级：IP65；  接地电阻：≤4Ω；  工作温度：-30℃— +70℃；  相对湿度：＜95%；  工作电压：AC220V±20%；

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六、测速抓拍系统现场实景案例图片

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第四篇：微波(雷达)感应模块原理以及应用调试

雷达感应开关原理调试

一、原理简介：

1.主要功能与原理：如上图所示，上图是雷达感应开关模块的感应板的电路原理图，由集电极外PCB两层铜箔间的电容、三极管内阻、寄生电容等构成RC震荡电路，该震荡电路震荡产生高频信号，经过三极管放大，再经过围绕PCB三边的天线发射出去。发射的2.4-3.2GHz的微波信号如果遇到移动物体，则反射波相对发射波就会有相位变化，回型天线接收到反射信号，反射波与发射信号的相位移频就会以3-20MHz左右的低频输出（P4）,该信号再由后级运放放大，驱动继电器，从而由继电器控制灯光。另外，中间也可以加上光敏二极管检测昼夜光线，作为夜间条件下控制输出的前提条件。

2.发射频率：RC振荡电路的频率f=1/2πRC，公式中的R是原理图中三极管的输入阻抗，C是PCB上三极管集电极基极引线正反面铜箔之间的电容以及三极管寄生电容组成的总电容。该电容量公式为C=εS/d，式中ε为介质（在这里就是指的PCB板材的介电常数），S为PCB极板面积，d为极板间距也就是PCB厚度。

3.接收：通过回型天线接收反射回来的雷达波，如果发射与接收波之间有相位移频，则输出低频信号P4。

4.发射避开公共频段又不能过高：因为3G和4G手机信号和WIFI信号的频率范围在1.8-2.4GHz，模块的工作频率尽可能避开这个频段，避免相互干扰。一般的发射频率2.5GHz左右最佳，频率过高，则高频三极管增益降低，感应距离近。发射频率同天线部分PCB线路板尺寸大小、厚度、布线、三极管输入阻抗与电容等有关。

5.发射频率与发射信号强度：如果有频谱仪测试发射天线端的发射信号，可以测试到发射频点及其发射信号幅度。发射信号强度越大，感应距离越远。但是，高频三极管来说，随着频率的增加，其增益逐渐降低，发射的信号强度也就降低。另外，同一个频率，三极管的特征频率fT越大，其高频增益就越高，感应距离也就越远，所以，最好设计调整PCB，将频点做到2.4GHz。6.接收灵敏度：同样频率，高频三极管对高频信号的fT越大，高频增益越高，接收的移频信号输出幅度越大，感应灵敏度就越高，感应距离就越远。适当调整后级运放的放大倍数也可以调整感应距离，但是，如果单纯的提高后级运放的倍数，虽然感应较远距离，但会将小幅度的其它干扰信号也放大输出，造成误报。

影响感应距离的几个因素：A.发射天线板的尺寸，该尺寸越大，天线越长，则感应距离越远。B.高频三极管的特征频率越高，其高频增益越大，感应距离也就越远。C.后级运放的放大倍数适当的高，其对输出的移频信号放大的幅度大。D.发射频率最好在标准规范的2.4GHz。高频三极管的增益会随着频率的增大而降低降低，频点太高，发射信号功率降低、接收灵敏度也降低。

如果调试得当，使用9GHz的高频三极管的，天线板尺寸在20*30mm左右时，感应距离会在3-5米。天线尺寸在30*40mm左右，感应距离会到8-10米。天线尺寸到40*50mm最远感应距离会达到20米左右。如果你想在此基础上降低感应距离，可以调整降低后面放大板上的运算放大器的增益，或者改变输入的驱动电平，来满足不同感应距离的要求。

7.发射天线：围绕天线板3边，用于将本振频率信号发射出去，天线板尺寸越大，该天线越长，则发射信号越强，发射距离越远，感应距离也就越远，但是，这个发射天线又不能形成四边闭环。天线对电源之间的4个电容主要是对与发射频率相同、从电源串扰进来的其它模块的信号与WIFI信号屏蔽滤波,如果出现串扰，请调整电容容量或者数量，使得滤波频点同本板发射频率相同。8.感应信号放大灯光控制：原理图中，通过P4输出感应信号SING OUT到后面的放大电路，将该信号通过运放放大，再去控制光源。为了避免被干扰误报，建议在后级放大电路中采用带有运放功能的CPU，植入信号判断程序，从而将其它非感应信号滤除并加入不同状态的灯光控制，提高抗干扰能力。

9.回型天线：发射极外的回型天线接收反射信号，为了使反射信号有效穿过回型天线，回型天线后面不敷设覆铜板。另外，回型天线只需要一个正弦波形就可以。还可以通过适当加宽回型天线线宽、加大波形幅度，并且在线上密布过孔来提高感应信号强度和灵敏度（注意：PCB三边和回型天线上的过孔一定要满镀锡或者镀化学金，以加强发射接收信号的强度）。

10.基极外去耦合铜箔天线：基极B外那个长方形天线（基极与R3之间的矩形铜箔天线）用作与其背面的PCB覆铜板形成的电容退耦合。该去耦尺寸太小，则退耦没做好，感应距离很差并不稳定，如果尺寸过大，又会持续输出感应信号，一般24*33mm的天线板的去耦合天线尺寸在3*8mm，如果天线尺寸大于或者小于24*33mm，则该去耦天线同比例增加或者缩小面积。这个去耦天线的形状还与感应方向性（水平还是垂直）有关系，设计成长条形状，则是垂直于PCB板的感应距离近，水平于PCB方向的感应距离远。如果想水平与垂直的感应距离相等，则可以设计成方形的，但是面积不要变。

11.发射极引出的线条要适当宽长一些，这个线条以及基极外去耦合铜箔与背面铜箔之间的电容，是发射振荡电路的电容，电容大小调整，也会调整发射频点。

12.高频三极管：最好采用特征频率f T为9GHz以上的高频三极管，f T越高，其在高频微波频段的高频增益就越高，具体到使用中，f T越高，其发射信号幅度就越强、接收感应微弱微波信号越灵敏，感应的距离就越远BFS520-SOT323-N2t与PRF947-SOT323-7N是9GHz的高频三极管，BFR370F、BFR360F、BFG340F是f T为12GHz的高频三极管。另外，尽可能的采用SOT323封装的芯片。因为SOT323同SOT23相比较，SOT323封装的芯片固定在引线框架的背面（见右图），可以屏蔽正面过来的干扰波。并且，在PCB布线时，在高频三极管的背面要敷设覆铜板，挡住背面进来的反射波，提高三极管的抗干扰能力。

13.下雨受潮报警：该产品发射的是厘米波，波长较短，任何微波雷达在下雨时都容易被雨折射反射，所以，下雨时，检测信号有可能有输出。另外，PCB受潮也会造成板材的介电常数变化，板间电容变化，发射频点变化，因而PCB正反面要涂油防潮。

14.PCB板材：最好采用高频板材的介电常数适当稳定的普通板材（高频板材成本价格太高），开始做实验投板时，最好多选用厚度1.2mm、1.0mm的板材，从而可能得到不同分布电容的PCB，也会得到不同的发射频率和感应距离，最终从中选用最佳的。另外，PCB板材要用品质因数高，并且一定要稳定（否则频率漂移并逐渐感应距离近）。

二、调试建议： 1.发射频率过低（低于2.4GHz以下的话，抗干扰能力就差，反射能力差，感应距离会时远时近，产生误报。请调节发射信号震荡电路集电极与基极外铜箔面积和接收信号电路或者PCB的板材厚度，改变发射频率。（用3GHz以上的频谱仪可以直观的测试发射接收信号的频谱与幅度）。2.感应距离近：发射天线太短、线宽太窄、过孔没有金属化，接收天线尺寸小，其相应的发射信号强度和接收灵敏度就低，感应距离就近。

3.振荡电路中的阻容器件的均匀性、一致性、温度稳定性要好一些，建议使用优质温飘小的精密电阻、电容。

4.一点也不感应：A.可能是你的振荡电路没有起振，调整发射频率震荡电路，满足起振条件。B.可能是高频三极管的f T太低，对高频信号的放大增益太小，至少要使用f T大于9GHz的高频三极管。C.天线板尺寸太小，天线太短，发射信号太弱。D.三极管的偏置电路有问题，进入截止区或者饱和区。

5.相互串扰：直流的电源对微波波段的滤波不好，造成其它信号源以及间隔近的模块之间的微波信号通过电源串进来，产生周围杂波的干扰，会误感应而持续亮灯、感应距离近。不要用整流二极管简单整流供电，而要采用电源稳压器芯片稳压后供电，并且要调整四个滤波电容对外来同本板发射频点相同的高频信号滤波。

6.后级运放放大：大家大多使用的之前红外声光控开关上的运放BISS0001。最好使用带有运放的单片机，并在单片机里面植入对感应信号判断的程序，这样，就会判断去除串扰杂波信号和非感应信号，还能通过感应信号幅度变化来判断人体与汽车是由远及近再由近到远，还是由远及近到灯下不走，这样可以更人性化的延时控制灯光。7.3.3V供电：使用3.3V供电，就要将高频三极管的偏置做调整，提高基极与集电极的偏置压降，以尽可能提高高频三极管的工作点，避免因为电压降低而造成的发射功率降低。

大家使用的原理图都一样，做出来的产品的感应距离却不同，原因就是：PCB的布线产生的分布参数、元器件板材的采用、电源滤波、PCB尺寸、厚度等因素对产品的影响非常大。

五、设计经验总结

1、天线长度

理论和实践证明，当天线的长度为无线电波长的1/4时，无线的发射和接收转换效率最高。因此，天线的长度将根据所发射和接收的频率即波长来决定。只要知道对应发射和接收的中心频率就可以用下面的公式算出对应的无线电信号的波长，再将算出的波长除以4就是对应的最佳天线长度。

频率余波长的换算公式为：波长=300000000/频率

2、PCB注意事项 天线版背面不能铺铜 天线中增加过孔增加阻抗

注意器件布局，应当原理高频三极管和天线。

3、距离调节电阻选择

距离调节电阻即为放大倍数的调节,该电阻的大小应该根据你天线实际输出信号大小而定，需要经过大量测试来判定你天线板信号的大小好坏,一般正常的信号在0.5v左右(天线长短粗细决定其质量)。

第五篇：导波雷达液位计的原理及应用

导波雷达料位计的原理及应用

导波雷达料位计的原理及应用

一、导波雷达料位计概述

料位是工业生产中的一个重要参数。料位测量的方法很多，针对不同的工况和介质可以使用不同测量原理的料位计，吹气法、静压式、浮球式、重锤式、超声波等几种常用的料位测量仪表，都有各自的特点和应用范围。导波雷达料位计运用先进的雷达测量技术，以其优良的性能，尤其是在槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽大、介质腐蚀性强、易结疤等恶劣的测量条件下，显示出其卓越的性能，在工业生产中发挥着越来越重要的作用。

二、原理及技术性能

雷达波是一种特殊形式的电磁波，导波雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。雷达波的频率越高，发射角越小，单位面积上能量（磁通量或场强）越大，波的衰减越小，导波雷达料位计的测量效果越好。１.导波雷达料位计的基本原理

导波雷达料位计组成：它主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组成。

发射－反射－接收是导波雷达料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。即：h=?H–vt/2? 式中?h为料位；H为槽高；?v为雷达波速度；t为雷达波发射到接收的间隔时间； ２.导波雷达料位计测量料位的先进技术：(１)回波处理新技术的应用

从导波雷达料位计的测量原理可以知道，导波雷达料位计是通过处理雷达波从探头发射到介质表面然后返回到探头的时间来测量料位的，在反射信号中混合有许多干扰信号，所以，对真实回波的处理和对各种虚假回波的识别技术就成为导波雷达料位计能够准确测量的关键因素。(２)测量数据处理：

由于液面波动和随机噪声等因素的影响，检测信号中必然混有大量噪声。为了提高检测的准确度，必须对检测信号进行处理，尽可能消除噪声。

经过大量的实验验证，采用数据平滑方法可以达到满意的效果。此方法也可有效的克服罐内搅拌器对测量的影响。(３)导波雷达料位计的特点：

由于导波雷达料位计采用了上述先进的回波处理和数据处理技术，加上雷达波本身频率高，穿透性能好的特点，所以，导波雷达料位计具有比接触式料位计和同类非接触料位计更加优良的性能。①可在恶劣条件下连续准确地测量。②操作简单，调试方便。③准确安全且节省能源。④无需维修且可靠性强。⑤几乎可以测量所有介质。

三、安装应注意的问题

（１）当测量液态物料时，传感器的轴线和介质表面保持垂直；当测量固态物料时，由于固体介质会有一个堆角，传感器要倾斜一定的角度。

（２）尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有障碍装置（因为障碍装置越近，虚假反射信号越强）。若实在避免不了，建议用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回波的能量密度，使传感器较容易地将虚假信号滤出。（３）要避开进料口，以免产生虚假反射。

（４）传感器不要安装在拱形罐的中心处（否则传感器收到的虚假回波会增强），也不能距离罐壁很近安装，最佳安装位置在容器半径的１／２处。

（５）要避免安装在有很强涡流的地方。如：由于搅拌或很强的化学反应等，建议采用导波管或旁通管测量。

（６）若传感器安装在接管上，天线必须从接管伸出来。喇叭口天线伸出接管至少１０mm。棒式天线接管长度最大100或250mm。接管直径最小250mm。可以采取加大接管直径的方法，以减少由于接管产生的干扰回波。

（７）关于导波管天线：导波管内壁一定要光滑，下面开口的导波管必须达到需要的最低液位，这样才能在管道中进行测量。传感器的类型牌要对准导波管开孔的轴线。若被测介电常数小于４，需在导波管末端安装反射板，或将导波管末端弯成一个弯度，将容器底的反射回波折射走。

四、应用中存在的问题及解决方法

有些工况下所使用的导波雷达料位计，因为传感器安装位置不当及条件所致，出现了一些问题，下面将对一些使用中的问题提出解决方案,供大家参考。1．探头结疤和频繁故障的解决方法

第一个办法是将探头安装位置提高，但是有时候安装条件限制，不能提高的情况下，就应采用将料位测量值与该槽的泵联锁的办法，解决这一难题：将最高料位设定值减小0.5m左右，当料位达到该最高值时，即可停进料泵或开启出料泵。2．导波雷达料位计被淹相应的改进办法? 解决这种问题的办法是将导波雷达料位计改为导波管式测量。仍在原开孔处安装导波管式导波雷达料位计，导波管高于排汽管0.2m左右，?这样一来，即使出现料浆从排汽管溢出的恶劣工况，也不会使料位计天线被料浆淹没，而且避免了搅拌器涡流的干扰及大量蒸汽从探头处冒出，减少了对探头的损害，同时由于导波管聚焦效果好，接收的雷达波信号更强，取得了很好的测量效果。使用导波管测量方式，可以改善表计测量条件，提高仪表测量性能,具有很高的推广应用价值。3．关于泡沫对测量的影响：

干泡沫和湿泡沫能将雷达波反射回来，对测量无影响；中性泡沫则会吸收和扩散雷达波，因而严重影响回波的反射甚至没有回波。当介质表面为稠而厚的泡沫时，测量误差较大或无法测量，在这种工况下，导波雷达料位计不具有优势，这是其应用的局限性。

4．对于天线结疤的处理：

介电常数很小的挂料在干燥状态下对测量无影响，而介电常数很高的挂料则对测量有影响。可用压缩空气吹扫（或清水冲洗），且冷却的压缩空气可降低法兰和电器元件的温度。还可用酸性清洗液清洗碱性结疤，但在清洗期间不能进行料位测量。

五、结束语

导波雷达料位计是目前各类料位测量仪表计中适用范围最广、测量最精确、维护最方便的料位测量仪表。随着其价格的进一步降低，性价比的提高，应用将会越来越广泛，在料位测量中发挥越来越重要的作用。本文对其进行系统的阐述，旨在为广大维护人员更好地使用和掌握它，希望能对大家提供一些借鉴和帮助。

导波雷达物位计 工作原理：导波雷达物位计是一种微波物位计，它是微波（雷达）定位技术的一种运用。它是通过一个可以发射能量波（一般为脉冲信号）的装置发射能量波，能量波在波导管中传输，能量波遇到障碍物反射，反射的能量波由波导管传输至接收装置，再由接收装置接收反射信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对微波信号进行处理，最终转化成与物位相关的电信号。能量辐射水平低，该设备使用能量波的是脉冲能量波（频率一般比智能雷达物位计低）。一般脉冲能量波的最大脉冲能量为1mW左右（平均功率为1μW左右），不会对其他设备以及人员造成辐射伤害。适用范围及特点：导波微波物位仪表用于对液体、浆料及颗粒料等介电常数比较小的介质的进行接触连续测量，适用于温度、压力变化大、有惰性气体或蒸汽存在的场合。具有以下特点

1、通用性强：可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，最高测量温度可达800℃，最大压力可达5MPa，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。

2、防挂料：独特的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。

3、免维护：测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。

4、抗干扰：接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。

5、准确可靠：测量量多样化，使测量更加准确，测量不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。主要技术参数： 正常工作条件：环境温度：-20～50℃；相对湿度：5%～100%（包括直接湿）；环境压力：86kPa～108 kPa；测量范围： 0～6米，缆式最大可达35米；过程连接： 螺纹 或者法兰；过程温度：-40-250℃；过程压力： 0.1～6Mpa；工作频率： 1.8GHz；响应速度： ≥0.2s（根据具体情况而定）重 复 性： ± 3mm ；分 辨 率： 1mm ；电流信号： 4～20mA/HART；精

度： <0.1% ；通讯接口： HART 通讯协议 ；电

源： 24V DC(+/-10%)/波纹电压：1Vpp；耗 电 量： max22.5mA ；防爆认证： Exia II CT6 ；外壳保护等级： IP68；两线制接线： 供电和信号输出公用一根两芯线；电缆入口： 两个M20ⅹ1.5（电缆直径5 … 9mm）。型号及说明： TQ-DLUL 厂家代号 C1 8㎜缆式探头/不锈钢（最大量程35m、-40~250℃）探头型式及材料 C2 10㎜杆式探头/不锈钢（最大量程6m、-40~250℃）C3 同轴管式探头/不锈钢（最大量程6m、-40~350℃）0 螺纹连接 过程连接 1 标准法兰 0 一体化（普通型）电子部件相关 1 分离型（3m电缆）2 其他 P 普通型 防爆选项 I 本安型 1 现场显示 显示及编程器 2 编程器 3 现场显示+编程器 4 无 X 客户的特殊要求：如防爆外壳、量程等 其他选项