雷达基本工作原理

关键词：

雷达基本工作原理（通用8篇）

篇1：雷达基本工作原理

雷达液位计具有故障报警及自诊断功能。根据操作显示模块提示的错误代码分析故障，及时确定故障予以排除，使维护校正更加方便、准确，保障仪表的正常运行。

6、适用范围广，几乎可以测量所有介质

从槽罐体的形状来说，雷达液位计可以对球罐、卧罐、柱形罐、圆柱椎体罐等的液位进行测量；从罐体功能来说，可以对储罐、缓冲罐、微波管、旁通管中的液位进行测量；从被测介质来说，可以对液体、颗粒、料浆等进行测量。雷达液位计的应用

1、安装注意事项

（1）天线平行于测量槽壁，利于微波的传播。

（2）安装位置距槽壁距离应大于30cm，以免将槽壁上的虚假信号误做回波信号。

（3）尽量避开下料区、搅拌器等干扰源，使波束范围内无固定物，提高信号的可信度。

（4）接管直径应小于或等于屏蔽管长度（100mm或250mm）。

篇2：雷达基本工作原理

激光是 2 0世纪 6 0年代出现的最重大科学技术成就之一。它的出现深化了人们对光的认识 ,扩大了光为人类服务的天地。激光技术从它的问世到现在 ,虽然时间不长 ,但是由于它有着几个极有价值的特点 :高亮度性、高方向性、高单色性和高相干性。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物。由发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测与外差探测。

首先明白一下激光雷达，激光雷达是以激光为光源，通过探测激光与被探测无相互作用的光波信号来遥感测量的．使用振动拉曼技术进行测量的激光雷达技术即为拉曼激光雷达，主要用于大气遥感测量。拉曼激光雷达属于遥感技术的一种。激光雷达作为一种主动遥感探测技术和工具已有近50 年的历史，目前广泛用于地球科学和气象学、物理学和天文学、生物学与生态保持、军事等领域。其中，传统意义上的激光雷达主要用于陆地植被监测、激光大气传输、精细气象探测、全球气候预测、海洋环境监测等。随着激光器技术、精细分光技术、光电检测技术和计算机控制技术的飞速发展，激光雷达在遥感探测的高度、空间分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面具有独到的优势。

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从工作原理上讲，与微波雷达没有根本的区别：向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。

根据探测技术的不同，激光雷达可以分为直接探测型和相干探测型两种。而按照不同功能，则可分为跟踪雷达、运动目标指示雷达、流速测量雷达、风剪切探测雷达、目标识别雷达、成像雷达及振动传感雷达。

激光雷达与无线电雷达的工作原理基本相同，且依赖于所采用的探测技术。其中直接探测型激光雷达的基本结构与激光测距机颇为相近。工作时，由发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量激光信号往返传播的时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度，则可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度。

相干探测型激光雷达又有单稳与双稳之分，在所谓单稳系统中，发送与接收信号共用一个光学孔径，并由发送-接收开关隔离。而双稳系统则包括两个光学孔径，分别供发送与接收信号使用，发送-接收开关自然不再需要，其余部分与单稳系统相同。

激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物。由发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测与外差探测。

气象雷达是专门用于大气探测的雷达。属于主动式微波大气遥感设备。与无线电探空仪配套使用的高空风测风雷达，只是一种对位移气球定位的专门设备，一般不算作此类雷达。气象雷达是用于警戒和预报中、小尺度天气系统（如台风和暴雨云系）的主要探测工具之一工作在30～3000兆赫频段的气象多普勒雷达。一般具有很高的探测灵敏度。因探测高度范围可达1～100公里，所以又称为中层-平流层-对流层雷达(MST radar)。它主要用于探测晴空大气的风、大气湍流和大气稳定度等大气动力学参数的铅直分布

美国国防部最初对激光雷达的兴趣与对微波雷达的相似，即侧重于对目标的监视、捕获、跟踪、毁伤评（SATKA）和导航。然而，由于微波雷达足以完成大部分毁伤评估和导航任务，因而导致军用激光雷达计划集中于前者不能很好完成的少量任务上，例如高精度毁伤评估，极精确的导航修正及高分辨率成像。军事上常常希望飞机低空飞行，但飞机飞行的最低高度受到机上传感器探测小型障碍物能力的限制。且不说阻塞气球线这样的对抗设施，在60米以下，各种动力线，高压线铁塔，桅杆、天线拉线这样的小障碍物也有明显的危险性。现有的飞机传感器，从人眼到雷达，均难以事先发现这些危险物，这种情况，在夜间和恶劣天气条件下尤其突出。而扫描型激光雷达因其具有高的角分辨率，故能实时形成这些障碍物有效的影像，提供适当的预警。

激光雷达在军事上可用于对各种飞行目标轨迹的测量。如对导弹和火箭初始段的跟踪与测量，对飞机和巡航导弹的低仰角跟踪测量，对卫星的精密定轨等。激光雷达与红外、电视等光电设备相结合，组成地面、舰载和机载的火力控制系统，对目标进行搜索、识别、跟踪和测量。由于激光雷达可以获取目标的三维图像及速度信息，有利于识别隐身目标。激光 雷达可以对大气进行监测，遥测大气中的污染和毒剂，还可测量大气的温度、湿度、风速、能见度及云层高度。

海用激光雷达对水中目标进行警戒、搜索、定性和跟踪的传统方式，是采用体大而重的一般在600千克至几十吨重的声纳。自从发展了海洋激光雷达，即机载蓝绿激光器发射和接收设备后，海洋水下目标探测既简单方便，又准确无误。尤其是20世纪90 年代以后研制成功的第三代激光雷达上，增加了GPS定位、定高功能，实现了航线和高度的自动控制。如美国诺斯罗普公司研制的“ALARMS”机载水雷探测激光雷达，可24小时工作，能准确测得水下水雷等可疑目标。美国卡曼航天公司研制的水下成像激光雷达，更具优势，可以显示水下目标的形状等特征，准确捕获目标，以便采取应急措施，确保航行安全。

此外，激光雷达还可以广泛用于对抗电子战、反辐射导弹、超低空突防、导弹与炮弹制导以及陆地扫雷等。

参考文献

篇3：雷达基本工作原理

煤矿安全高效矿井地质保障系统, 是根据安全高效矿井机械化、集中化程度高的特点和安全生产需要, 以地质量化预测为先导, 以物探、钻探等综合技术为手段, 并依托先进的计算机技术, 从而实现煤矿地质工作的动态管理和安全地质预警的全过程。

1 矿井地质雷达探测应用

地质雷达探测布置方法比较灵活, 根据具体情况布置一些测点、测线或网格。在测线、网格上的点距一般为2~50m, 根据具体情况和需要灵活改变。若勘探工程量大, 应首先在室内设计。应用地质雷达探测技术可在巷道掘进工作面及采煤工作面内的任意方向探测, 对同一目标可以改变方位角或仰俯角探测。在进行资料整理和地质解释时除根据波形的特征判断目标性质外, 还应注意追踪回波在横向和纵向上的延续和变化, 对应展现出地质构造在平面和剖面上的形态。尤其是在地面进行大面积勘探时, 小的孤立目标在平面上不易追踪, 这时可采用横向的衰减对比处理解释方法, 只要在勘探时有足够的控制密度就可以找到突变点, 即目标所在位置。

开滦矿务局范各庄矿使用地质雷达探测技术成功探测出未知陷落柱。范各庄矿北翼采区208运输乙巷沿12号煤层掘进, 位于井口高水位区, 其水位比周围高70m, 在地质雷达跟踪探测中出现了与已知陷落柱相似的波形, 因此提出前方有一大的破碎带, 初步判断是陷落柱, 随后停止掘进, 再次进行地质雷达详探确认, 同时进行钻探 (Φ42mm孔) 验证。先沿煤层打验10孔, 在38m处见岩石, 在119m处又钻入煤层, 125.43m处终孔。由于小钻头钻进取芯很少, 难以对岩石准确判断, 后在煤层中打验11孔, 钻进24m进入煤层顶板, 一直钻到60m层位仍然正常。据此钻探结果并经分析, 有人认为前方有两条断层, 地质雷达探测的结果是:前方界面呈弧形分布, 而且出现了陷落柱的波形, 因此再次确认前方有一个新的陷落柱, 编号12, 验10孔打到的119m是其另一个边界, 其长轴长约50m。后来由于12号煤的煤质松软, 验11孔出水量有逐渐增大的趋势, 据此巷道附近的地面钻孔资料, 12号煤层底板砂岩水压高达2MPa, 后又经过对公有的几块岩芯仔细鉴定, 认为是上覆的9号煤层底板, 所以认为是陷落柱的结论是正确的, 随后该处用三道水闸墙封堵, 后退绕行掘进, 避免了一次透水事故。

2 地质雷达探测方法的原理

地质雷达探测技术是目前分辨率最高的工程地球物理方法, 它是近些年迅速发展起来的一种用于确定地下介质分布的广谱电磁技术。其工作原理是基于不同岩土介质电磁波阻抗的不同, 电磁波在地质体中传播时遇到波阻抗变化界面会发生反射, 根据接收到的反射波的走时和波相可推断界面的位置和性质。当相邻的结构层材料的电磁特性不同时, 就会在其界面间影响射频信号的传播, 发生透射和反射。电磁波在地层系统内传播的过程中, 每遇到不同的结构层, 就会在层间界面发生透射和反射, 由于介质对电磁波信号有损耗作用, 所以透射的雷达信号会越来越弱。地质雷达探测系统主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备 (计算机) 等组成。见图1。

3 矿井地质雷达探测范围与设备特点

在煤矿采掘过程中, 经常遇到复杂的地质异常现象, 给正常的采掘生产带来困难甚至影响安全, 尤其是在穿越老空区、软弱破碎带、岩溶区、煤与瓦斯突出危险的区域, 若事先不能探查清楚往往造成塌方、涌水或煤与瓦斯突出事故, 影响矿井的安全生产。在地面工程地质勘探中, 要求实施大面积、高密度精查勘探, 这就对地质探测手段提出了高要求。地质雷达探测技术始于20世纪60年代, 经过不断的研究发展, 已经实现了单点探测和连续探测实时自动成图。国外的地质雷达探测均为单脉冲雷达, 其特点是发射信号为高压脉冲, 工作频率为50~1000MHz, 分辨率高, 但是, 设备不易满足矿井防爆要求。由于地层对电磁波的衰减随工作频率的升高而增大, 低频段多用于探测衰减较大的地下目标或远距离目标, 而高频段多用于衰减小的地层中的探测、浅部或表面探测。由于中间频段既有较大的探测距离又兼顾了分辨率, 所以多用于普查勘探, 而高频段和低频段多用于详查、精查勘探或针对性较强的探测。

4 采取的措施及对策

4.1 转变地质工作观念

地质工作是煤炭企业技术的基础工作, 更是煤矿经济效益的基础。针对矿井地质条件日趋复杂的客观事实, 矿技术人员坚持“生产需要是目标, 超前探明是标准, 地质分析是基础, 指导生产是关键”的技术工作思路, 抓好巷道布置前、综采工作面安装前、回采工作面遇地质构造前和过断层过程中的地质工作, 以适应现代采煤技术的快速发展。

4.2 建立矿井高产高效地质保障系统

高产高效地质保障系统是矿井地质工作的目标。地质保障系统不是将现有的几种地质工作方法和手段简单相加结合而成, 而应是以本矿区特定的地质条件为基础, 使用先进可靠的地质技术手段, 及时有效地为生产提供准确可靠地质资料, 满足综掘、综采工艺对地质要素查明程度要求为目标的工作过程。系统主要构成为:以矿井补充勘探为基础, 提高对煤层、地质构造的控制程度;以计算机为基础的地测基础图件、数据信息化管理技术;以三维地震、无线电波坑道透视、快速钻探为基础的超前探测技术;以综合地质分析、预测为基础的科学管理技术。通过建立高产高效地质保障系统, 更好地实现高产高效矿井的建设。

5 结束语

地质雷达超前探测地质构造技术在我国煤矿生产过程中已经得到了广泛的应用, 并且取得了长足的发展, 但是地质雷达也有其局限性, 在以下3个方面有待于进一步提高: (1) 探测距离与分辨率的矛盾无法克服; (2) 多次波及其他杂波干扰严重, 原始记录的信杂比低, 有效波的识别及其成果解译十分困难; (3) 所获得的被探测对象的空间信息量太少, 其资料成果的解释往往存在多解性

参考文献

篇4：雷达基本工作原理

雷达的英文名称“Radar”是无线电探测和测距的英文首字母缩写。布鲁克波士称最简单的雷达由发射机和接收器构成，发射机天线朝着一个特定的方向发射无线电信号，接收器负责探测信号行进途中遇到的物体反射的“回声”。发射机的电子电路以一个特定的频率振荡，频率通常高于电台或者电视广播的频率。这种信号借助天线以短电磁能脉冲的形式发送，被称之为“脉冲”，天线产生一个窄射束，就像火炬一样。布鲁克说：“基于天线的朝向，雷达能够确定一个物体——通常被称之为‘目标——的方向。”与目标之间的距离根据发射脉冲和接收回波之间的时间确定。因为雷达信号一直以光速移动，因此能够准确测算出距离。

空中交通管制雷达的射束形状为扇形，水平方向较窄，垂直方向较宽，以对应高空飞行的飞机。这种射束每隔2秒或者3秒扫描一圈，回波显示在圆形显示屏上，被称之为“平面位置指示器”。空中交通管制员或者电脑能够追踪到回波或者说根据屏幕上的光点确定飞机的飞行方向。这种雷达被称之为“初级雷达”。布鲁克指出：“初级雷达很少单独使用，因为空中的飞机实在是太多了。现在，我们还会使用次级雷达。次级雷达的编码脉冲序列发送给飞机，飞机上的异频雷达收发机产生一个编码回应信号，信号中含有与飞机有关的大量信息。这些信息用于进行敌我识别。”

空中交通管制员主要使用次级雷达追踪商业飞机的方位，只有在没有安装异频雷达收发机，收发机关闭或者破损情况下才会使用真正的雷达。布鲁克表示：“几十年前，一名年轻男子驾驶一辆轻型飞机在美国空中飞行，由于空中交通管制员没有关闭初级雷达或者认为只是一群鸟，他们并没有发现这架飞机。”

如果飞机上的异频雷达收发机被人切断，便很难判断空中交通控制中心的初级雷达屏幕上的光点究竟哪一个才是目标飞机。布鲁克说：“这可能就是为什么370航班的异频雷达收发机在管制责任从一个空中交通管制中心移交给另一个中心时关闭。”

布鲁克表示：“绝大多数人可能听过‘不在雷达范围内这句话。这种现象由雷达射束与地面的交互作用所致，导致雷达射束处在地平线上方。如果飞机的飞行高度足够低，射束很难照射到飞机，雷达的探测范围受限。”

此外，雷达还受到距离的限制。雷达进行远距离探测时面临的主要问题是发射和接收信号耗费的电量取决于与飞机之间的距离，距离较远时可达到正常情况下的四次方。布鲁克说：“如果希望将雷达对飞机的探测范围提高一倍，发射和接收信号耗费的电量必须增加16倍。”

通常情况下，用于追踪100公里以上范围内的飞机的雷达耗电量达到数兆瓦特。不过，发射的脉冲较短，通常在1微秒左右，每秒只能发射几百次，平均功率很低。在进行远距离探测时，雷达发射脉冲所能达到的峰值功率达到令人难以接受的程度。这一问题促使科学家进行一系列革新，例如研制相控天线阵。相控天线阵由大量较小的发射机和接收器构成，部署在一个平面上，协同工作并对脉冲进行压缩，允许在产生距离更远功率更大的编码脉冲的同时仍保持较大的探测范围和精确性。

远程雷达发射的信号在大气中穿行时不断减弱，即便在天气晴朗时也是如此，遇到雨天时更严重。信号的波长越大，在大气中穿行时减弱的程度越小，因此，远程雷达都在低频时工作。

布鲁克表示电磁波会从导电物体上反弹，因此使用木料和帆布制造的老式飞机并不会产生很大的雷达回波。使用碳纤维合成材料制造的现代飞机也是这种情况。铝皮飞机是最容易被雷达探测的目标之一。布鲁克说：“飞机的外形也是一个重要因素，使用平板材料制造的金属飞机尖角和边缘通常产生强烈的回波。如果你希望制造一架隐形飞机，你需要采用平板或者小面排列的方式，让接收器接收不到雷达信号。F-117隐形攻击机就是这种隐形技术的典范。”

飞机外形的另一种选择是放弃直角，让机翼与机身融合在一起，消除外部明显特征。布鲁克表示，飞机的外皮使用可吸收雷达信号的材料也是将回波降至最小的一种方式。他说：“B-2隐形轰炸机非常先进，采用了绝大多数隐形技术，所形成的回波只相当于一只大黄蜂。”

篇5：雷达基本工作原理

一、雷达工作原理

首先，必须先了解雷达的基本原理，因为雷达仍是目前用来监测移动物体最普遍的方法。雷达英文为RADAR，是Radio Detection And Ranging的缩写。所有利用雷达波来监测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于多普勒效应，其应该也是一般常见的多普勒雷达Doppler Radar，此原理是在19世纪一位奥地利物理学家所发现的物理现象，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。多普勒的理论基础为时间。雷达波是由频率及振幅所构成，而无线电波是随着波而前进的。当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体是朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的频率会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。

速度监测装置所应用的原理，就是可以监测到发射出现的无线电波，及反弹回来的无线电波其间的频率变化。由这两个不同频率的差值，便可以有特定的比例关系，而计算是该雷达波所碰撞到物体的速度。当然，此种速度监测装置可以将所监测到的速度，转换为公里/小时或是英哩/小时。也许大家还是无法体会什么是多普勒效应，但每个人在日常生活中应该都有听过多普勒效应。例如：当火车鸣笛或救护车的警报声一直朝着你接近时，会发现声音会一直在变化，这就是所谓的多普勒效应，此例子是生活中最常见的例子，因为当声波一直朝着你接近时，该声波的频率会一直增加，所以听到的声音才会一直变。这跟测速雷达所用到的原理是一样的，只不过测速雷达所使用的不是声波，而是无线电波。

由于警方的测速雷达总是监测到一个较强的反射电波后，才决定该移动物体的速度；而通常体积较大的物体其反弹的电波也较强；另外，离发射电波较近的物体，其所反弹的电波也会较强。根据这个原理，若有两辆大小相同的车辆，同样都是超速时，测速雷达只会监测到开在较前面车辆的速度；若有一辆未超速的大卡车开在前方，而另一辆已超速的小客车开在后方时，测速雷达是无法监测出该小客车已超速，除非该小客车已经超越了大卡车而继续超速。

这告诉我们，利用雷达波来监测车速时，是无法对队列行驶的车辆中监测的。监测到特定车辆的速度，而只能监测到开在队列车辆最前面，且体积较大的车子的速度。

雷达原理详述

下面的文章，将更详细地探讨雷达测速的各种影响因素：

雷达波覆盖的范围

影响雷达波覆盖范围的因素如下：

雷达的功率

电波接收器的灵敏度

天线的特性

欲监测物体的体积大小

雷达与欲监测物体的距离

欲监测物体与雷达天线的相对位置及角度

车辆类型 可测速范围 无法测速范围

小客车(car)0~200公尺内 200公尺以外 卡车或小货车(truck/van)0~300公尺内 300公尺以外

联结车(HGV)0~400公尺内 400公尺以外

由上图可知大型联结车最容易被监测到速度，只要在400公尺的范围，都可以被监测。

Cosine因子

这里所说的Cosine就是以前所学的数学三角函数，像是sin,cos,tan...，所谓的Cosine因子说明如下：

雷达要正常地发挥测速功能，该雷达必须与被测车辆同一路径

就如同GAS的话，则雷达所监测到的速度将比实际上来的慢。而所减低的速度将正比于偏斜的角度取TO测速照相系统一般，若雷达置放的位置与车辆行经的路径有一个角度，并不平行cosine值，简单地说，就是偏斜的角度越大的话，监测到的速度将比实际速度低的越多。

例如测速雷达置放的位置与车辆路径呈20度的夹角，虽然当时车子实际速度为105公里/小时，但被监测到的时速应为105xcos(20)=98.67公里/小时，本来应是超速的，但在雷达监测上出现误差。

GATSO这类的测速照相系统也会考虑到Cosine，所以会加入一些补偿电路，来修正这样的误差，不过因为每次置放的角度都不同，因此在补偿误差时，必须经过正确的设定才行，该设定值才须经过原厂的调校才能有较精准的表现。因此可以得到一个结论,Cosine因子永远都是偏袒驾驶人的。

测速地点的选择

既然大家已经了解雷达测速的基本原理，其实是藉由车辆所反射回来的电波来计算车速，那么在道路上一些不会动的物体，如路标、路灯等，会不会影响雷达波的反射呢？由于路标、路灯等物体的体积都很小，尚不会对雷达电波产生太多的影响，但如果是一些较大的物体，如建筑物、停在路旁的大卡车，或是高速公路上一些路段的大型路标、广告板等，这些物体就一定会影响到雷达电波的反射，也就是说即使路上没有车辆经过，所使用的测速雷达还是会监测到一些数据，只是这些数据可能速度都是0而已。不过大家也不要以为在路上看到大型路标时就可以尽情超速了，因为一旦车辆位置超过了路标，而离雷达波越近的物体所反射的雷达波会越强，此时还是会被监测到超速的。

然而，理想的测速照相地点，应该位在空旷无阻碍且没有大型反射物的道路上；在开始测速之前，选择地点是相当重要的；操作员在开始前，必须在车流前，选择视线良好的位置，该视线上不能有如大型路标、金属栅栏、防撞护栏等物体。

确认超速的步骤

使用手持雷达来测速时，刚开始并未开机，先采取目测的方式，等到发现有车辆疑似超速时，再开机以手持雷达来验证是否真的超速。

使用手册中指出在测速雷达的监测范围中，必须只有一辆车子才能立刻监测速度。换句话说，若您的车子正处于车辆的队列中，是无法确定所监测到的车速是哪一辆车。此时必须先追踪某辆车最少3秒的时间，等到雷达出现已锁定的讯息时，才可以开始监测车速。

因此要得到车辆的超速需要花费3秒钟的时间，而且在测速时也会将误差考虑进去，例如，在雷达监测速度时，雷达屏幕上显示的速度为102-101-102-103-101，此时就可以确定车速为101到103公里/小时，然而，若在溜达屏幕上显示的数据为102-101-149-103-101，此时就认定这次的测速有相当大的误差而不采用该数据。

辐射危害

因为雷达在测速时会发射出强大的无线电磁波，当雷达测速仪器接近身体在25公分时，雷达天线所发射出来的电磁波辐射将对人体造成某些程度的伤害。

二、激光测速原理

传统的电波式雷达已行之有年，目前较新的技术是利用激光来测速，称之为激光雷达，英文为 LIDAR这是Light Detection and Ranging的缩写。通常这类的激光都是使用红外线，其精确度和可靠度都远超过传统的电波式雷达。以激光为基础的测速系统如LaserCam II就是一例手持的激光测速系统，当然激光测速系统也可以装载于流动式的三脚架上，例意大利制的Autovelox 105/SE就是最佳写照。

激光测速的原理与雷达电波的多普勒原理不同，而是利用激光的飞行时间的计算，也就是当激光发射出去时，先纪录时间，等到激光被物体反射回来时，再纪录一次时间，接着计算时间差，而LIDAR装置以15Hz的频率运作(每秒15次)，而光速是每秒30万公里，这样就可以算出车子的行进速度，举例如下：

当第一次激光发射出去后，经过0.000001333秒后再反射回来，因为距离=速率x时间，所以第一次激光经反弹来回所走的距离为300,000,000(m/s)x 0.000001333(s)= 399(m)公尺，所以实际与车子的距离应该要除以2，得399/2=199.5公尺。

经过1/15秒后，第二次激光再发出监测距离，经过0.000001325秒后再被车辆反射回来，所以激光来回走的距离为300,000,000 x 0.000001325 = 397.5，除以2得198.75。

也就是说经过1/15秒后，车子前进了199.5-198.75=0.75公尺，又速率=距离/时间，所以可以得到车速为0.75/(1/15)=11.25 m/s，换算成时速公里的话就是11.25x3600=40.5公里/小时。

现在我们已经知道激光测速的基本原理了，因为激光每秒可以发射出15次的激光，每个间隔距离都可以计算一次时速，而激光测速器必须在连续监测到2到3次相似的速度时，才确定此为该车的速度，这也就是为什么使用激光测速装置，只需要0.3秒的时间来锁定车速的原因了。

由于激光功率很强，所以在测速时，被禁止直接以激光束照射在驾驶座上，必须将光束对准车牌，以免伤害驾驶人的视力。而且也不能在车内使用激光测速仪器，因为激光很容易在车内反射，而伤害了车内的人员，即使将车窗放下也不行。因此在FDA（美国食品药品管理局）严格规范之下，激光枪功率降低，致使激光束扩大，反而给了激光警示器，即俗称的激光测速器可趁之机。

激光测速的原理

LIDAR（Light Detection and Ranging－激光监测及归类）以规律地送出infra-red（红外线）激光来测量光束的反回时间，在这些时间中任取两个就可以计算速度。激光测速器所发射的光束非常狭窄，它随着距离的增加，光束由一公分发散成100公分，就因为光束很窄，所以可以从车流中挑出一辆超速的汽车；尤其当监测物距离愈近，监测范围甚至会大于手持式的雷达测速器。通常激光束的散射角度相当小，造成监测上相当不易；警用的激光测速光束必须在300到500公尺以上的距离，才会扩散到1.5公尺以上的范围，距离越远扩散越大，也较容易监测得到，且当在测附近的车子的车牌时，激光会散射到旁边的车辆上，若车上有装专为接收激光所设计的激光警示器，那么便可能接收得到。

雷达波发射后会逐渐扩散，所以驾驶者容易利用雷达警示器监测到。相对来说，激光测速系统发射的激光束比较窄，扩散范围比雷达系统小，所以一般不会被警示器监测到。还因为激光束比较窄，可以实现对车流里边的单一车辆做监测。

Cosine因子同样也会发生在激光测速装置上，不过有一点要注意的是，有时会在桥上使用手持激光枪来测速，如此一来便可以在道路中央正上方的位置进行测速，这样便可以减少Cosine的影响，此时只要注意桥的高度，必须与车辆的距离保持10倍以上的比例，便可以正常工作，如桥距离路面的高度为10公尺，则被测车辆必须在100公尺以外的距离所测得的速度才正确。

激光测速系统的优点

如果激光系统一直开机，那么激光束就会一直打出去，驾驶人车上若有激光警示器，则较有机会测得警方的激光束。然而事实上却不然，因为通常是先用肉眼或望远镜眺望远方是否有车可能会超速（通常以车阵中跑第一的那辆为目标），然后再举起激光枪瞄准该车辆进行测速。因此，激光枪的开机时间只在瞄准车辆的那一瞬间，也就是说，激光束并不会一直呈现发射状态，让驾驶人有许多机会能够测得到。像雷达测速仪器，如三脚架、警车、部份固定杆等，持续开机进行测速的时间较久，只要呈现开机状态，雷达波便会一直发散出来，驾驶人车上若有雷达警示器，就可以接收到该雷达波而产生警示声。

篇6：倒车雷达故障排查和工作原理

8)问:为什么我的倒车雷达安装后,会产生误报,或是不停地报警,如何处理?

资料更新中………………………………………………….1)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，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后,反射此声波回到探头，探头把数

据交给雷达主机,让主机计算车体与障碍物之间的实际距离,通过显示器,声音等方式告诉驾驶者,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

四探头的倒车雷达:电源接倒车灯的正和负,当你一挂倒档,雷达通电开始工作.6到8探倒车雷达:探头为车前2到4探, 车后为4探, 车后探头电源接倒车灯的正和负,当你一挂倒档,雷达通电开始工作.车前探头电源是接刹车灯,车前进时,踩刹车,车前探头开始工作，2)倒车雷达的种类:

现在市面上的倒车雷达产品可按探头数目来分类，有2、3、4、6、8等多种探头数的产品可选。一般探头数目越多，盲区就越少，用户选购最 多的是2—4个探头的产品，它们直接安装在汽车后面的保险杆上。6—8个探头的倒车雷达，可以把探头按照前2/4，后4的方式安装，这样倒车

雷达除了能够探测到车后的位置，还能探测到车身前面左、右两边的位置。

按照提示方式，倒车雷达可分为VFD显示,液晶显示屏提示、语音提示,声音等方式

3)如何选购倒车雷达:

目前汽车市场上倒车雷达种类繁多，价格也是高低不等，淘友你,应该如何选择倒车雷达产品呢?其实如何我们在这里说很多的技术参数,相信

对大多淘友来说,是没用,因为网购,又看不到实物,多说也没用.我们从事倒车雷达已多年,以下按我个经验为淘友你说说,如有不认同,请与我们 交流,谢谢.首先不得不说一下雷达精确度,这是最多淘友关心的问题:

准确度是受到很多因素影响的，车后的障碍物不同，得到的数据会不同，如车后的障碍物是：活动的人体，高速运动的汽车，小圆柱等等，他

们得到的数据就会不同，因为不同物体,反射回来的超声波或多或少,所以主机计算出来的数据也有所不同,:“二狼神”倒车雷达如果对着一面墙 体,慢速测试，可以得到很高的准确度.不得不再说一下灵敏度: 这点很多人会有一个误区，雷达不是灵敏度越高越好，当然，也不是说低就是好，是取一个适中的度数，这个灵敏度是厂家通过测试而调节好 的,有的厂家不管产品,只看到车友的爱好,把灵敏度调到最高,这样会使雷达出现很多误报的情况,如:雨天因雨水粘在探头表面,产生误报,或是 因为风大,吹着探头,也产生误报等等.再次不得不说一下雷达探测技术:

多说没用,雷达测距离,是一个很成熟的技术,其实每个厂家,撑握的技术都一样,不会有很明显的差别,只是看厂家是否注重自己的品牌,关注自

己产品质量.,山寨产品,就不好说啦,如何选择的是品牌的,i不管是“二狼神”还是任何一款品牌产品,都应该不会有问题.4)倒车雷达的准确度:

准确度是受到很多因素影响的，车后的障碍物不同，得到的数据会不同，如车后的障碍物是：活动的人体，高速运动的汽车，小圆柱等等，他

们得到的数据就会不同，因为不同物体,反射回来的超声波或多或少,所以主机计算出来的数据也有所不同,:“二狼神”倒车雷达如果对着一面墙 体,慢速测试，可以得到很高的准确度.5)倒车雷达的灵敏度

这点很多人会有一个误区，雷达不是灵敏度越高越好，当然，也不是说低就是好，是取一个适中的度数，这个灵敏度是厂家通过测试而调节好 的,有的厂家不管产品,只看到车友的爱好,把灵敏度调到最高,这样会使雷达出现很多误报的情况,如:雨天因雨水粘在探头表面,产生误报,或是 因为风大,吹着探头,也产生误报等等.6)关于雷达的安装问题?

有很多淘友会问到,在网上购买了产品,自己不会安装,如何办,如果自己不懂,可以找汽车美容,汽车维修店安装,还有淘友担心他们不给安装如

何办,这可有点过于担心啦,你出钱,他们出工时,怎么会不给安装呢,他们可是有钱赚的,一个雷达安装工时在1个小时内.一个小时赚几十元,就 现在这市道,已相当不错啦,但也不排除有的安装店素质不好,他们店里有同类产品,他们想你在他哪里购买并安装,多赚点.也会对你在本店购买 的产品加于贬低,在深圳,我们为很多汽车美容,汽车维修店都有提供产品,他们的产品标价就会比我们在淘宝上销售的价格贵上一倍,其实他们 的处境和心理,我们细想一下,都可以明白和理解的.我们在本地,也提供安装,欢迎本地淘友上门安装.看好产品,联系我们,倒车雷达的安装费用 ,一般是在60元到80元间 7)雷达安装时要注意什么?

倒车雷达安装时,应该注意探头安装的高度,一般需求到距离地面50CM左右,在每个探头后,有一个UP小箭头标致,箭头一般是向上,但不同车型，有的保险杠弯度不一样,有时需要调节一下的.安装时,挺别要注意,别让探头探测到地面,产生误报的.很多淘友在安装时,特别是自己安装时会 出现这问题，8)问:为什么我的倒车雷达安装后,会产生误报,或是不停地报警,如何处理? 如果出现这种情况,会有好几个因素影响到 ,第一:雷达其中一个探头角度没有安装好,工作时,探测到地面,产生误报.第二:雷达主机,安装在一个磁性很强的区域内,如果汽车音响喇叭旁边等

第三:雷达探头是一个振动的原件,因为开孔刚好,把探头压得太紧而让他工作异常.(有经验的技工会把开孔边轻微修整一下)

第四:探头表面有脏物,或探头表面缝隙处有细小东西

第五:探头或接头有问题(当误报警时,显示器上显示数据不为00时,而是带有数字变化,如:0.4 0.6 0.8………….此原因排除,查看第一, 二,三,四原因)

第六:主机有问题(当误报警时,显示器上显示数据不为00时,而是带有数字变化,如:0.4 0.6 0.8 …………..此原因排除,查看第一, 二,三,四原因)

解决办法:

当误报警时,显示器上显示数据不为00时,而是带有数字变化,如:0.4 0.6 0.8…………..等变化时,可以确定不属于第五,第六问题,这时

查看第一,二,三,四原因,要找到问题所以,我们先找到是哪个探头在误报,通过显示器,我们很容易查看和排除出哪个探头,找出误报探头,我们 分别进行第一,二,三,四原因排除，第一:原因:排除方法:对探头角度调整,探头后有一个UP,小箭头标致,一般向上,有的车型保险杠特别,需要调节一下 第二原因:把主机移开测试

第三原因:轻微修整一下开孔,但别把孔开弄大了哦,只是修整一下边 第四原因:清除脏物

较笨,但最为简单,实用的排除方法:

篇7：雷达基本工作原理

FMCW是取英文Frequency Modulated Continuous Wave的词头的缩写。FMCW 技术是在雷达物位测量设备中最早使用的技术。

FMCW微波物位计采用线性的调制的高频信号，一般都是采用10GHz或24GHz微波信号。它是一种基于复杂数学公式的间接测量方法，由频谱计算出物位距离。天线发射出被线性调制的连续高频微波信号并进行扫描，同时接收返回信号。发射微波信号和返回的微波信号之间的频率差与到介质表面的距离成一定比例关系。

如果我们认为被线性调制的发射微波信号的斜率为K,发射信号和反射信号的频率为rf,滞后时间差为rt,发射天线到介质表面的距离为R，C为光速。

那么我们可以得到：rt = 2R/C

由于采用的是调频的微波信号，因此我们可得：rf = K×rt； 两式合并后，我们得到公式： R = C× rf/2K（公式2）

根据公式2，我们可以看到，天线到介质表面的距离R与发射频率和反射频率差rf成正比关系。

信号处理部分将发射信号和回波信号进行混合处理，得到混合信号频谱，并通过独立的快速傅立叶（FFT）变化来区分不同的频率信号，最后得到准确地数字回波信号，计算出天线到介质表面的距离。

实际上，FMCW信号是在两个不同的频率之间循环。目前市场上的FMCW微波物位计主要以两种频率为主：9到10GHz和24.5到25.5GHz。

采用FMCW原理的微波物位计都具有连续自校准的处理功能。被处理的信号与 一个表示已知固定距离的内部参照信号进行比较。任何差值会自动得 到补偿，这样消除了由温度波动或变送器内部电子部件老化引起的可能的测量漂移。

2.2、脉冲

脉冲雷达物位计，与超声波技术相似，使用时差原理计算到介质表面的距离。设备传输固定频率的脉冲，然后接收并建立回波图形。信号的传播时间 直接与到介质的距离成一定比例。但是与超声波使用声波不同，雷达使用的是电磁波。它利用好几万个脉冲来 “扫描”容器并得到完整的回波图。

通常，采用脉冲方式的微波物位计的精度和可靠性都不如FMCW微波位计，但是脉冲物位计因为价格较FMCW低很多，因此是目前市场应用得最多的微波物位计。当然，很多生产厂商通过增强回波处理功能等方式大大提高了脉冲雷达的可靠性。

2.3、导波雷达

也被称作时域反射式雷达，即TDR。导波雷达是非接触式雷达和导波天线相结合的产物。它将微波信号发射到导波杆或缆上，使微波能量集中在导波杆或缆周围而不会“扩散”。它一般都是采用脉冲波，但也有采用连续波的。这种工作原理的测量方式使它具有了能够测量较低的介电常数的介质、能够有效的避开容器内干扰物的影响、不受水蒸汽的影响、可以用于测量固体等优点，但同时它像所有的接触式物位测量设备一样，具有易粘附、易磨损，甚至造成断缆、受粉尘影响较大的缺点。

2.4、技术评论

我曾经在用户处，听说一种说法，采用脉冲技术比连续调频原理的雷达要好得多。我觉得这种说法是不科学。固然，FMCW技术的雷达存在着：成本相对较高，功耗较大等缺陷，但是它的工作方式保证了它的可靠性更优，信号的失真度也会降到最低。因此在一些工况较复杂的应用，依然能体现出它的优势来。当然，脉冲雷达技术经过近几年的大力发展，也有了巨大的飞跃，克服了很多技术上的缺陷，可靠性也大大地提高了。

篇8：雷达基本工作原理

1 西安地铁一号线雷达工作原理

西安地铁一号线雷达采用上海德意达公司生产的DRS05系列雷达传感器, 该雷达传感器应用多普勒效应非接触式测量车辆行驶于地面的速度。

多普勒效应就是:当声音, 光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时, 观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的, 所以称之为多普勒效应。

与传统单天线雷达传感器相比, DRS05系列雷达使用了双天线的冗余设计及特殊的算法, 抗干扰能力更强、精度更高。此外, DRS05系列雷达传感器提供脉冲及串口两种数据输出。

DRS05系列雷达传感器的工作参数如下:

双天线辐射角度:40°and 50°

天线辐射开口角+/-12° (3db)

频率24.125+/-0.0625 GHz

安装高度450-1150 mm

DRS05系列雷达传感器的结构框图如图1所示。

2 西安地铁一号线雷达日常维护

由于DRS50系列雷达对于安装高度、天线辐射角度、天线辐射开口角等参数有严格的要求, 因此在日常维护过程中, 需保证雷达安装牢固、安装角度保持在水平范围内且要求雷达天线前无遮挡、发射表面保持清洁等。

根据以上雷达工作原理, 西安地铁一号线雷达的日常维护要求如下:

(1) 外观、螺丝紧固检查:无机械损伤, 各螺丝紧固, 防松线无错位, 线缆连接良好;

(2) 外部清洁:表面无明显积灰、油渍, 铭牌清洁;

(3) 连接线及角度检查:连接线应连接牢固, 无断线、表皮破损;

(4) 雷达安装高度:各螺丝无生锈腐蚀, 对紧固部件进行检查, 高度为到轨顶的最小距离250mm, 到轨顶的最大距离350mm, 各固定螺栓防松线无错位, 车辆镟轮或年检后都需进行试车线雷达校准。

3 西安地铁一号线雷达常见故障处理

3.1 过弯测速不准

故障现象:多车频繁在钢轨弯度较大区间出现OBCU红点或OBCU红点伴随的紧制制动。

故障原因:经过对车载信号CDV数据的分析, 发现造成此类故障的原因为测速问题引起的。

原理分析:由于多列电客车频繁在钢轨弯度较大的区间出现此类故障, 在较为平直的区间这些电客车的车载信号设备运行稳定, 因此分析故障原因与轨道弯度存在一定的联系。根据对一号线雷达原理的分析, 发现雷达在收发微波信号时, 需要将微波投射在一个漫反射的面上, 如图2所示。

而在电客车过弯道时, 会出现发射的微波投射位置与平直轨道不同的现象, 在平直轨道上微波投射在道钉上形成一个漫反射面, 而在过弯道时会出现微波投射在钢轨轨面上的面积增加而投射在道钉上的面积减少, 钢轨轨面过于平滑, 不能够满足雷达工作时对于漫反射面的要求, 进而形成了测速的误差导致测速系统告警、出现了OBCU红点或OBCU红点伴随紧急制动的现象。

解决方法:通过以上分析, 为了让电客车在过弯道时雷达获得更好的反射面, 遂将雷达位置水平向外调整一个螺栓的位置。经过对多列故障电客车雷达位置进行调整并实际验证, 效果良好。因此将全部电客车雷达位置进行了相应的调整, 该故障得到了有效的解决。

3.2 电客车在运营过程中出现对标不准或无门允许

故障现象:电客车频繁出现在停站的过程中对标不准, 或者无门允许导致无法自动开门的现象。

故障原因:西安地铁一号线前期在排除掉由于OPG安装工艺问题导致的测速问题后, 后续出现的大量的对标不准、无门允许故障大部分是由于雷达测速误差导致的。

原理分析:西安地铁一号线雷达在测速的过程中, 有一个基础参数称之为雷达因子, 所有雷达测得的数据最后均要以雷达因子为基础。而雷达因子需要以测速电机OPG所在轮对轮径值为基础参数, 通过三次试车线校准取得平均值获得。因此测速电机OPG所在轮对的轮径值的改变直接影响了雷达测速的准确性。

解决方法:通过对测速电机OPG所在轮对轮径值的定期精确测量, 取得该轮径值的精确数据, 按照此数据在试车线对雷达进行校准, 输入校准后的雷达因子。

3.3 电客车连续出现两次及以上紧急制动, 缓解后可继续运行

故障现象:电客车在运行过程中驾驶端出现紧急制动, 缓解后连续出现, 但不会自动切换到冗余驾驶。回段后部分故障电客车故障可通过雷达校准处理, 但后续会反复出现此类故障。

故障原因:经过分析发现此类故障是由于雷达状态不稳定, 造成的测速不准进而产生紧急制动。

原理分析:西安地铁一号线使用的德意达DRS05雷达内部元器件故障主要分为两种: (1) 微波模块故障; (2) 压敏电阻故障。其中, 微波模块故障是由于雷达中的控制芯片故障导致。而压敏电阻故障则是由于雷达的输出模块依赖压敏电阻而更改, 压敏电阻故障后, 雷达无法保持高电平有效, 而降低为低电平, 因此雷达无法保持在工作模式, 转而进入测试模式。

解决方法:微波模块故障是雷达内部微波模块的损坏导致, 且检测和维修较为复杂, 目前西安地铁一号线不具备检测和维修的手段;压敏电阻故障有时是因为压敏电阻不稳定, 导致雷达的高电平降低为低电平, 变为测试模式。此类故障可以通过对雷达进行校准暂时解决。但根本的解决办法需要判断雷达压敏电阻的性能, 压敏电阻的性能可以通过对雷达连接线的引脚的测量来判断, 测量工具的研究可以作为西安地铁深度维修工作的立项项目, 可以实现对雷达这种高价备件内部故障的有效检测、区分和检修, 具有较大的现实意义和实用价值。

4 结语

在西安地铁一号线车载信号系统, 特别是雷达系统的维护及故障处理过程中, 经过长期反复的实际验证, 发现在维护及故障处理过程中, 紧紧抓住雷达的工作原理、工作特性等进行分析与维护, 具有极强的指导意义。通过对原理的掌握, 可以拨开不同故障现象的迷雾, 较为清晰的对故障进行一定的归纳和总结, 对以后的各种维护及深度维修提供强有力的支持。

参考文献

[1]西安地铁一号线车载信号系统技术规格书[S].

[2]西安地铁一号线雷达原理图[S].