[科普中國(guó)]-微波測(cè)距

簡(jiǎn)介

以微波為載波，經(jīng)調(diào)制由主臺(tái)發(fā)射、副臺(tái)接收井轉(zhuǎn)發(fā)回來(lái)，測(cè)定調(diào)制波的相位差，確定兩點(diǎn)間距離的方法。微波是波長(zhǎng)介于0.1m~1mm之間的電磁波，利用微波特性可用來(lái)檢測(cè)某些物理量，如物體的存在、運(yùn)動(dòng)速度、距離、濃度等信息。1

工作原理由微波發(fā)射器定向發(fā)出微波信號(hào)，遇到被測(cè)物體時(shí)，微波信號(hào)部分被檢測(cè)物體吸收，部分則被反射。利用接收天線接收被測(cè)物反射回來(lái)的微波信號(hào)，檢測(cè)其電磁參數(shù)，再由測(cè)量電路處理,就實(shí)現(xiàn)了微波檢測(cè)。微波測(cè)距就是將微波發(fā)射器和微波接收器架設(shè)在相距為d的位置，當(dāng)發(fā)射器發(fā)出移動(dòng)功率的微波信號(hào)，該微波信號(hào)到接收器將有一部分功率損耗，微波接收天線接收到的微波功率大小即可換算出待測(cè)面和微波發(fā)射器的距離h，從而實(shí)現(xiàn)了微波測(cè)距。1

應(yīng)用微波測(cè)距發(fā)展趨勢(shì)，由于微波測(cè)距具有測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、定向性好、非接觸的優(yōu)點(diǎn)，這使其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，比如軍事上微波雷達(dá)測(cè)距，交通上微波雷達(dá)測(cè)速、測(cè)距，航海定位、地形測(cè)量等等。微波測(cè)距在未來(lái)會(huì)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。1

微波雷達(dá)測(cè)距技術(shù)微波技術(shù)微波屬于電磁波，其速度等于光速即3*108米/每秒（真空中）。不同于超聲波屬于機(jī)械被，可忽略溫度的影響，微波很少受氣象環(huán)境影響且制作的傳感器方向性和傳輸特性良好。鑒于其特性的優(yōu)越，微波技術(shù)已經(jīng)融入各行各業(yè)中。在化學(xué)科研中，通常用微波來(lái)剝離、萃取制備產(chǎn)物；食品行業(yè)中，在低溫下用微波進(jìn)行消毒滅菌；通信行業(yè)中，微波用來(lái)進(jìn)行衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信，傳輸電視信號(hào)；在國(guó)防軍事中，可用于制作電子對(duì)抗設(shè)備，天線系統(tǒng)，超高速計(jì)算機(jī)。1

微波雷達(dá)介紹雷達(dá)，是微波最早的應(yīng)用之一。是無(wú)線電探測(cè)和距離檢測(cè)的意思。由致力于蝙蝠回聲定位的科學(xué)家們道破了微波雷達(dá)原理：根據(jù)發(fā)出和接受的電磁波信息，得到前方預(yù)測(cè)物體的距離和速度信息，運(yùn)行可靠，測(cè)量距離遠(yuǎn)。隨著人們對(duì)交通安全和科學(xué)領(lǐng)域的不斷關(guān)注，微波雷達(dá)傳感器已成為一個(gè)新興的高科技產(chǎn)業(yè)，根據(jù)其性能應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于軍事和交通安全領(lǐng)域。

微波雷達(dá)在智能交通和現(xiàn)代化工業(yè)中有廣泛應(yīng)用，如車(chē)速監(jiān)控，車(chē)流量檢測(cè)，防撞雷達(dá)，倒車(chē)控制系統(tǒng)，衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，微波成像監(jiān)視系統(tǒng)，是21世紀(jì)傳感器研究及交通行業(yè)研究的熱點(diǎn)。雷達(dá)系統(tǒng)按福射種類分為：脈沖雷達(dá)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)。脈沖雷達(dá)是一種周期性發(fā)射高頻脈沖的微波技術(shù)，一般用在短距離的測(cè)量，常用的脈沖測(cè)量雷達(dá)有圓錐掃描式和單脈兩種。脈沖雷達(dá)一般用脈沖測(cè)距法。不用脈沖調(diào)制的連續(xù)波按照發(fā)射信號(hào)的形式又分為：

1.非調(diào)制單頻

2.多頻連續(xù)波雷達(dá)

3.調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)

連續(xù)波雷達(dá)適合單一目標(biāo)的測(cè)量，能夠很好地進(jìn)行區(qū)分檢測(cè)，如對(duì)一定范圍內(nèi)的任何速度的目標(biāo)進(jìn)行速度檢測(cè)。連續(xù)波一般通過(guò)相位測(cè)量方法，應(yīng)用相干方法進(jìn)行相位測(cè)量從而測(cè)距，是一種相對(duì)方法。

微波雷達(dá)測(cè)距的對(duì)象一般為飛機(jī)，車(chē)輛，建筑物，云雨等。在不同環(huán)境和需要下，總結(jié)了傳感器的具有以下特點(diǎn)：

1.微波可屏蔽塵埃、煙霧和蒸汽對(duì)其測(cè)量精度的影響，具有良好的傳輸信息的特性；

2.在空氣中的損耗比超聲波低，適用于遠(yuǎn)距離測(cè)距。

3.波長(zhǎng)較短的微波遇到前方障礙物易反射，尤其是金屬物品。而且可以穿透玻璃、塑膠和薄板等非金屬物體，比其它傳感器角度廣。

4.微波速度傳播快，傳感器靈敏度高，響應(yīng)度高，感應(yīng)范圍廣。

5.由于獨(dú)特的穿透性還可隱蔽安裝。

6.現(xiàn)有的微波雷達(dá)技術(shù)已成熟，儀器價(jià)格低廉易制穩(wěn)定性好。

7.傳感器不易受溫度、噪聲、天氣、濕度的影響，可適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，可靠性強(qiáng)。

8.微波具有多普勒效應(yīng)，對(duì)活動(dòng)的物體實(shí)施監(jiān)測(cè)更佳。1

微波雷達(dá)測(cè)距的國(guó)內(nèi)外發(fā)展微波雷達(dá)傳感器的種類繁多，廣泛地滲透于各行各業(yè)中。1935年，為了戰(zhàn)爭(zhēng)防御，英國(guó)科學(xué)家第一次進(jìn)行了使用雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波。到1941年，蘇聯(lián)軍隊(duì)在飛機(jī)上裝備預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)。我國(guó)近年來(lái)在微波雷達(dá)測(cè)距上的研究在迅猛發(fā)展，如基于幅度調(diào)制全天候高精度測(cè)量的雷達(dá)測(cè)距法；基于雷達(dá)微波的位移測(cè)距技術(shù)；基于相關(guān)取樣的微波擴(kuò)時(shí)測(cè)距技術(shù)；在汽車(chē)防撞系統(tǒng)中調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)也成了主流技術(shù)。放眼國(guó)際，微波雷達(dá)測(cè)距也成為了各國(guó)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。德國(guó)ADC公司依據(jù)脈沖測(cè)距法制造出ASR100毫米波雷達(dá)，NISSAN，F(xiàn)ORD和MERCEDES-BENZ等汽車(chē)品牌公司積極研制了汽車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)VCAS和自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC。美國(guó)EATONVORD公司與與日立公司一同研制了一款60.5GHz，探測(cè)范圍為1~120m連續(xù)波調(diào)頻雷達(dá)。1