1产品介绍

雷达流速仪是一款非接触式雷达流速测量设备，可有效监测各种渠道、天然河道的水流表面流速。该产品易安装维护，操作简单。广泛适用于水文、防汛排涝、环保排污监测等领域，实现 7x24 小时在线监测。

1.1工作原理

 
雷达流速仪采用多普勒效应原理测量流体表面流速。当雷达发射的电磁波与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回波的频率将有所变化，此种频率的变化称之为频移，即多普勒效应。
如图 1-1 所示，当雷达流速仪与水体以相对速度 V 发生对运动时，雷达流速仪所收到的电磁波频率与雷达自身所发出的电磁波频率有所不同，此频率差称为多普勒频移。通过计算多普勒频移与 V 的关系，得到流体表面流速。
图 1-1    雷达流速仪测流速示意图
 
应用 K、Ka 频段雷达波探测流体流速的技术难点在于低速段的测量。当流体流速比较缓慢时，雷达波在平静的水面上形成镜面反射，雷达流速仪几乎接收不到反射回来的电磁波信号，因此国内外多数同类产品的流速下限通常在 0.3
m/s 以上。采用拥有自主知识产权的测流控制算法和检测微弱目标的雷达天线研制生产的雷达流速仪，可检测到 0.1m/s 以上的表面流速。

 

2性能指标

 

序号	参数	范围	备注
1	工作频率	24GHz
2	测速范围	0.1～20m/s	与流态有关
3	测速精度	±0.01m/s ；±1%FS
4	波束角度	12°
5	俯仰角	30～70°	建议 55°左右；横滚角建议＜±2°
6	自动俯仰角补偿	精度±0.5°，分辨率 0.1°
7	供电电源	DC6～30V	建议 DC12V
8	功耗	工作电流：＜40mA 待机电流：＜5mA	@DC12V
9	通讯方式	RS485，MODBUS 协议	可自定义协议
10	波特率	9600～115200bps
11	工作温度	-40～80℃
12	防护等级	IP68
13	重量	0.45kg
14	尺寸	105*105*60mm

 

3安装说明

 

3.1外观及结构定义

 
产品外观结构尺寸如图 3-1～3-3 所示。其中图 3-3 中的红色圈标注的是安装定位螺丝孔。
 
 

3.2安装支架

可选配安装支架如图 3-4 所示，安装支架尺寸如图 3-5 所示。
图 3-4    安装支架示意图
图 3-5 安装支架尺寸示意图

 3.3电气接口
接线端子通讯线缆插头配红色标记内的插座。
雷达流速仪通过 RS485 接口与上位机通讯，RS485 电源/通讯电缆定义如图
3-7 所示。
图 3-7    通讯线缆
接线端子与通讯电缆对应电气连接定义及功能描述见表 3-1。
表 3-1    接线电气定义及功能描述

接线端子 编号	通讯电缆 标签	功能名称	描述
1	正极	VCC	直流电源正极
4	负极	GND	直流电源负极
3	A	A（D+）	RS485 数据
2	B	B（D-）	RS485 数据

注：雷达流速仪对外标准接口为 RS485。用户如需选择不同的接口，如 RS232、以太网接口等，请与厂家联系。

 

3.4测点选择

为了得到较高精度，雷达流速仪安装点应处于水面平缓稳定、没有回流和漩涡、无障碍物、处于测量范围内等环境下。排水口、垂直跌水、挡流板、河道（管道）弯曲或结合处等情况都将影响到测量精度，断面选择注意事项如图 3-8~图3-12 所示。 图 3-8    拐弯处的安装位置
注：α：为拐弯角度； L：为安装位置距离拐点的距离；DN：水面宽度；V：流速 m/s。 图 3-9    水面有落差的安装位置
注：×＝错误！不定的水流条件；√＝保持足够的距离得到稳定的水流。  安装位置距离拐点至少 10 倍 DN(DN：水面宽度)

 

图 3-10    斜坡后的安装位置注：×＝错误！不定的水流条件；√＝水流平缓稳定。安装位置距离拐点至少 10 倍 DN(DN：水面宽度) 图 3-11    斜坡前的安装位置
注：×＝错误！水流喷发段；? = 危险的测量点，不推荐；√＝水流平缓稳定。安装位置距离拐点至少 5--10 倍 DN(DN：水面宽度)。 图 3-12    存在固定物或挡流板的安装位置
注：×＝安装位置错误（涡旋会严重影响测量精度）；√＝合适的安装位置。
①单点固定物；②挡流板；③DN：水面宽度；④上游安装位置 L1 距挡流板至少 5 倍
DN；⑤下游安装位置 L2 距挡流板至少 10 倍 DN。

3.5安装角度与高度

 
请注意流速仪的安装方向。首先确认电缆插座在流速仪下方，产品铭牌在上方。需尽量保证雷达流速仪发射的雷达波与水面间的夹角（即配置软件上显示的


“俯仰角”）在 50°- 60°之间，建议 55°左右，以保证测量的精度，横滚角在±2° 以内。一般情况下，建议流速仪迎水安装，如下图 3-13 所示。
 
需尽量使安装完成后发射的雷达波全部照射到水面，以保证测量精度。 为雷达流速仪发射的雷达波照射于水面示意图及比例说明。
 

 
假定雷达流速仪安装的空高为 h（单位：米），俯仰角为 55°，雷达流速仪发射的雷达波照射到水面形成椭圆长轴为 b（单位：米），短轴为 a（单位： 米），则有：

h »     b
0.315

»     a
0.257

安装时需根据现场环境，按照上述计算公式调整安装的空高，以确保雷达流速仪发射的雷达波全部照射到水面。
附空高与波束照射区域长轴短轴长度值对应表如下：
表 3-2    空高与波束照射区域长轴短轴长度
 

空高 h（m）	照射区域长轴 b(m)	照射区域短轴 a(m)
2	0.63	0.51
4	1.26	1.03
6	1.89	1.54
8	2.52	2.06
10	3.15	2.57
15	4.73	3.86
20	6.30	5.14
25	7.88	6.43
30	9.45	7.71

 

3.6安装示意图

 
立杆安装和桥上安装效果示意分别如图 3-15，3-16 所示。



图 3-15    立杆安装效果示意图

 

图 3-16    桥上安装效果示意图

 

4产品配置

 

4.1设备连接与设置

产品通过通讯电缆及 485 转 USB 接口与电脑连接，并连接电源，如图 4-1 所示


打开 HZRadar 软件，进入软件配置主界面。“通讯端口”自动显示，如未显示请检查电脑串口是否被占用。点击“连接”按键。连接成功后产品信息显示及功能按键将激活。
 
 4.2配置主界面介绍

 
软件配置主界面如图 4-3 所示。
界面左上方功能按键包括“开始测量”“固件升级”“参数配置”“保存”和“高级”； 界面左下方显示“产品信息”和“测量数据”；右侧显示表面流速的过程曲线。其中
“产品信息”中显示固件及硬件版本，SN 序列号，及设备类型。

4.3设备参数设置

点击配置主界面的“设置参数”按键，如图 4-4 所示，在弹出的对话框可修改设备的“地址”和“波特率”等参数。
图 4-4    设备参数设置示意图

设备出厂默参数认参数为：

• 波特率=9600
• 俯仰角补偿，水平角补偿均为 0
• 地址=0x34
• 灵敏度=中
• 方向滤波=滤除负流
•  

最大流速限制=5m/s

4.4测量值实时显示

 
点击配置主界面“开始测量”按键，可查看设备测量值信息，包括 “俯仰角”、


“横滚角”、 “表面流速”的实时信息。界面右侧展示表面流速对时间的过程曲线。 图 4-5    测量值实时显示示意图

4.5数据保存

 
雷达流速仪处于工作状态时，才能进行数据保存。数据保存步骤如下：

1. 点击“保存”按钮，选择保存文件的路径及文件名，保存成 EXCEL 表。
2. 点击“停止保存”按钮结束数据保存。
3. 

图 4-6    数据保存示意图



图 4-7    EXCEL 数据表

	保存功能只能在点击“开始测量”按钮后才能进行数据保存。
	查看 EXCEL 表期间，测量数据不进行保存。

 5发货清单
 
表 5-1    发货清单

序号	名称	数量	单位	备注
1	雷达流速仪	1	台
2	万向支架	1	套
3	电缆	1	根	标配 10m(可定制)
4	合格证，保修卡	1	张
5	用户手册	1	册	以邮件的方式发送
6	上位机软件	1	套

 6常见问题及解决办法

1.雷达流速仪与上位机软件无法正常通讯

1. 检查线路连接是否正常，即电源和 RS485 是否按照要求正确连接， 有无接错现象；
2. 检查电源是否正常：供电电源应符合 DC6～30V，建议 DC12V；
3. 检查 COM 设置和波特率设置是否正确，是否已点击“连接”键。

 
 

2.雷达流速仪测量数据为 0 或数据异常

1. 检查设备是否掉电；
2. 检查通讯是否正常；
3. 检查水面是否流动，以及测量范围内水面上的漂浮物是否流动；
4. 水面是否有漩涡，回流等情况。
5. 确认安装俯仰角在 30°-70°之间，建议 55°左右

7通讯协议

注意，安装设备前请仔细阅读以下项目:
 

1. 本传感器两条数据帧之间时间间隔为 1s。

 

1. MODBUS 协议中规定了广播地址——0 的相关内容，本传感器同样也能接受广播地址内容。
2. 设备默认地址：0X34

 

1. 设备默认波特率：9600

 

7.1数据帧格式

数据帧 10 位：1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位，无校验。
 

7.2读取部分

Modbus 协议中读取功能码为 03H。
 

7.2.1读取表面流速

 

主机查询命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址		34H
功能码	03H	功能码		03H
访问寄存器 首地址	00H	数据字节总数		04H
	0FH	表面流速数据	寄存器1 高 8 位	XXH
寄存器数量	00H		寄存器1 低 8 位	XXH
	02H		寄存器2 高 8 位	XXH
CRC	F1ADH		寄存器2 低 8 位	XXH
		CRC		CRC LH

命令应用举例   主机发送   34   03   00   0F   00   02   F1   AD   从机回复   34   03   04   19   04   56   3E   67   DD 说明：19 04 56 3E；表面流速 0.209m/s

注：从机回复帧的数据域为 XXH，XXH，XXH，XXH。表面流速的表示方式为 4 字节浮点型，小终端低字节在前，遵循 IEEE 754 标准。

7.2.2读取流速方向

 

主机查询命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址		34H
功能码	03H	功能码		03H
访问寄存器 首地址	00H	数据字节总数		02H
	0CH	流速方 向数据	寄存器高 8 位	XXH
寄存器数量	00H		寄存器低 8 位	XXH
	01H	CRC		CRC LH
CRC	41ACH

注：从机回复帧的数据域为 XXH，XXH，流速方向的表示方式为 2 字节无符号整型。

命令应用举例
主机发送	34	03		00		0C		00		01	41	AC
从机回复	34		03		02		00		01		F5		80
说明：00 01 流速方向为迎水。若为 00 00 则流速方向为顺水

 
 7.2.3读取设备地址
 

主机查询命令：		从机响应：
传感器地址	00H	传感器地址	34H
功能码	03H	功能码	03H
访问寄存器   首地址	00H	数据字节总数	02H
	41H	寄存器高 8 位	00H	设备地址数据
寄存器数量	00H	寄存器低 8 位	XXH
	01H	CRC	CRC LH
CRC	D5CFH

注：XX 为设备地址，其范围为：01H-FEH。

命令应用举例
主机发送	00	03		00		41		00		01		D5		CF
从机回复	34		03		02		00		34		35		97
说明：00 34；设备地址 34H（34H 代表 16 进制的 34，即十进制的 52）

7.2.4读取波特率

 

主机查询命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址	34H
功能码	03H	功能码	03H
访问寄存器首地址	00H	数据字节总数	02H
	04H	寄存器高 8 位	00H	波特率数据
寄存器数量	00H	寄存器低 8 位	XX
	01H	CRC	CRC LH
CRC	807BH

注：XX——00H：9600；01H：19200；02H：38400；03H：57600；04H：115200。

命令应用举例
主机发送	34	03		00		40		00		01		80		7B
从机回复	34		03		02		00		00		34		40
说明：00 00 对应 9600 波特率

 
 
 
 

7.2.5读取横滚角

 

主机查询命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址	34H
功能码	03H	功能码	03H
访问寄存器 首地址	00H	数据字节总数	02H
	09H	寄存器高 8 位	XXH	横滚角 数据
寄存器数量	00H	寄存器低 8 位	XXH
	01H	CRC	CRC LH
CRC	51ADH

注：从机回复帧的数据域为 XXH，XXH，横滚角的表示方式为有符号整型（真实横滚角：寄存器值除以 10）。
 
 

命令应用举例
主机发送	34	03		00		09		00		01		51		AD
从机回复	34		03		02		00		1F		75		88
说明：00 1F；横滚角 31（真实横滚角：寄存器值除以 10，为 3.1°）

7.2.6读取俯仰角

 

主机查询命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址	34H
功能码	03H	功能码	03H
访问寄存器 首地址	00H	数据字节总数	02H
	0AH	寄存器高 8 位	XXH	俯仰角 数据
寄存器数量	00H	寄存器低 8 位	XXH
	01H	CRC	CRC LH
CRC	A1ADH

命令应用举例   主机发送   34   03   00   0A   00   01   A1   AD   从机回复   34   03   02   02   1F   74   E8   说明：02 1F；俯仰角 543（真实俯仰角：寄存器值除以 10，为 54.3°）

注：从机回复帧的数据域为 XXH，XXH，俯仰角的表示方式为有符号整型（真实俯仰角： 寄存器值除以 10）。

 7.3设置部分
Modbus 协议中设置功能码为 10H。
 

7.3.1设置流速方向滤波

 

主机设置命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址	34H
功能码	10H	功能码	10H
寄存器 地址	00H	寄存器 地址	00H
	5EH		5EH
寄存器 数量	00H	寄存器 数量	00H
	01H		01H
数据字节总数	02H	数据字节总数	02H
流速方向滤除	XXH	流速方向滤除	XXH
	XXH		XXH
CRC	CRC LH	CRC	CRC LH

 

命令应用举例   主机发送   34   10   00   5E   00   01   02   00   00   C0   7F   从机回复   34   10   00   5E   00   01   02   00   00   C0   7F 说明：00 00 流速方向滤波改为双向。设置 00 01 则为 滤除正流（滤除迎水方向），00 02 为滤除负流（滤除顺水方向）。

注：XXH ，XXH 为设置的流速滤波方向，回复内容与设置一致。流速方向滤波的表示方式为 2 字节无符号整型。
 
 

7.3.2设置灵敏度

 

主机设置命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址	34H
功能码	10H	功能码	10H
寄存器 地址	00H	寄存器 地址	00H
	51H		51H
寄存器 数量	00H	寄存器 数量	00H
	01H		01H
数据字节总数	02H	数据字节总数	02H
灵敏度	XXH	灵敏度	XXH
	XXH		XXH
CRC	CRC LH	CRC	CRC LH

命令应用举例   主机发送   34   10   00   51   00   01   02   AA   00   BE   20   从机回复   34   10   00   51   00   01   02   AA   00   BE   20 说明：AA 00 灵敏度改为高。设置 00 00 则为中灵敏度，00 1E 则为低灵敏度。

注：XXH ，XXH 为设置的灵敏度，回复内容与设置一致。灵敏度的表示方式为 2 字节无符号整型。
 

7.3.3设置最大流速限制

 

主机设置命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址	34H
功能码	10H	功能码	10H
寄存器	00H	寄存器	00H

 

地址	5FH	地址	5FH
寄存器 数量	00H	寄存器 数量	00H
	02H		02H
数据字节总数	04H	数据字节总数	04H
最大流速限制	XXH	最大流速限制	XXH
	XXH		XXH
	XXH		XXH
	XXH		XXH
CRC	CRC LH	CRC	CRC LH

 

命令应用举例   主机发送   34   10   00   5F   00   02   04   00   00   A0   40   21   EF   从机回复   34   10   00   5F   00   02   04   00   00   A0   40   21   EF 说明：00 00 A0 40：最大流速限制改为 5m/s。

注：XXH ，XXH，XXH ，XXH 为设置的最大流速限制，回复内容与设置一致。最大流速限制的表示方式为 4 字节浮点型，小终端低字节在前，遵循 IEEE 754 标准。
 
 

7.3.4设置设备地址

 

主机设置命令：		从机响应：
传感器地址	34H	传感器地址	34H
功能码	10H	功能码	10H
寄存器 地址	00H	寄存器 地址	00H
	41H		41H
寄存器 数量	00H	寄存器 数量	00H
	01H		01H
数据字节总数	02H	数据字节总数	02H
设备地址	00H	设备地址	00H
	XX		XX
CRC	CRC LH	CRC	CRC LH

注：XX 为设置设备的地址，其范围为：01H-FEH，回复内容与设置一致。
 
 

命令应用举例
主机发送	34	10	00	41	00	01	02	00	35	02	07
从机回复	34	10	00	41	00	01	02	00	35	02	07
说明：00 35；设备地址设置为 35H（35H 代表 16 进制的 35，即十进制的 53）。