德卡托手持电波流速仪中文操作手册(简称SVR雷达枪).doc

手持电波流速仪用户手册 北京金水中科科技有限公司 德 卡 托 手 持 电 波 流 速 仪（ 简 称 SVR 雷 达 枪 ），它 是 一 种 先 进的测速雷达，专用于测量水面流速。 测 量 洪 水 和 急 流 时 ，使 用 入 水 式 测 量 仪 器 非 常 危 险 ，此 时 ， 这种电波流速仪测量流速最合适。 电 波 流 速 仪 集 成 了 许 多 领 先 技 术 特 性 。例 如 ，余 弦 错 误 修 正。余弦是指枪到所测目标的垂直角和水平角的余弦。电波 流速仪有一个倾斜感应系统，它会自动补偿垂直余弦错误。 垂直余弦错误是当雷达枪和目标的位置不同而形成一个垂直 角度时（空间连线与垂直线角度大于１０度）而形成的。软 件可补偿水平方向的余弦误差。雷达枪与目标水平方向的夹 角大于１０度就产生一个余弦误差。 我 们 非 常 希 望 用 户 在 使 用 电 波 流 速 仪 之 前 学 习 本 手 册 ，这 样就会更好的使用这台高级雷达设备。 目录 电波流速仪特点 .....................................................................................1 关于这本手册 .........................................................................................1 1、快速开机...........................................................................................2 1.1、开机设置........................................................................................................2 1.1.1、插入电池 .................................................................................................2 1.2、开机...............................................................................................................2 1.3、菜单选择项 ....................................................................................................3 1.4、测量水面流速 ................................................................................................4 1.5 角度补偿..........................................................................................................6 1.5.1、垂直角度补偿 ..........................................................................................6 1.5.2、水平角度补偿 ..........................................................................................7 2、组件 ..................................................................................................8 2.1、电池...............................................................................................................8 2.1.1、卸下电池 .................................................................................................9 2.1.2、电池充电 .................................................................................................9 2.2、显示面板........................................................................................................9 2.3 串行通讯口 ......................................................................................................9 3、操作提示.........................................................................................10 3.1、雷达如何工作 ..............................................................................................10 3.2、干扰源和矫正 ..............................................................................................10 3.2.1、角度影响（余弦错误效应）...................................................................10 3.2.2、电磁干扰(EMI).......................................................................................12 3.2.3、反馈干扰 ...............................................................................................12 3.2.4、无线电频率干扰 (RFI)...........................................................................12 3.2.5、扫描.......................................................................................................12 3.2.6、环境因素：风，雨和雪..........................................................................12 4. 注意，清洁和储存 ...........................................................................13 5. 合法资格..........................................................................................14 6、常见问题的问答（FAQ) .................................................................15 1 电波流速仪特点 手持电波流速仪（简称SVR雷达枪）是唯一专用于测量水面流速的仪器，主要 测量河流、溪水。 标准配置包括： • 雷达枪 • 通讯接口 • 两节可充电电池 • Black & Decker® VersaPak™充电器，可充两节电池 • 用户手册 • 硬盒子 SVR雷达枪所使用的Black & Decker® VersaPak™可充电电池在公司总部和硬 件仓库都有库存。 雷达枪特有的感应系统，专门用于补偿雷达枪到目标的垂直方向的余弦误差， 自动补偿，无须人工设置。雷达枪的专用软件用于补偿水平角误差。这个误差是枪到 目标的水平方向角大于10º时产生的。 SVR有一个数据通讯接口，因此，用户可把雷达枪连接到外部设备，例如，计 算机。 关于这本手册 注意以下标志，它们出现在本手册中。 表示安全预警信息，务必细读。 表示帮助说明和注释信息 2 1、快速开机 1.1、开机设置 SVR 使用简单： • 将电池充电后，插入SVR雷达枪 • 开机 • 瞄准目标 • 设置雷达枪到目标的水平角 • 后拉扳机，记录流速 1.1.1、插入电池 从箱中取出Black & Decker® VersaPak™电池，按照VersaPak™指南卡（参见2.1.2 电池充电器部分可获得更多使用充电器的信息）充电。然后将电池插入雷达枪手柄底 部的电池夹内，直至听到电池就位的咔咔声。 图 1.1.1 把电池插入手柄 1.2、开机 按下 POWER 键，然后松开；雷达枪立即启动。再一次按下后放松，雷达枪关闭。 通电后处于等待状态，屏幕显示三个横杠“- - -”如下图所示。 3 图 1.2 SVR雷达枪开机后的显示 1.3、菜单选择项 按 MODE 键进入菜单模式，进行菜单选项。再按MODE键进入到下一个选择。 当菜单显示选择项时，按SELECT 键，可改变选择值。最后设置的当前值是你下一 次开机进入菜单后显示的第一个值。重复以上步骤直至选中理想值。在菜单模式背景 下，不影响雷达枪进行测量作业。 在你停止按MODE和SELECT键6秒钟后，SVR雷达枪退出主菜单并返回到主操 作模式。 菜单选择项如下： Mode 功能（按SELECT设置） bL 背景光（开on/关oFF） 图 1.3a 背景光模式的开和关 A 显示自动测量的垂直角度值 COS 输入水平角度改正值，按SELECT进行设置，步长为5度 U 流速单位设置，EUr 为米/秒，USA为英尺/秒 SEN 为传感器灵敏度设置，一般使用默认值，用户不改变 4 1.4、测量水面流速 扣松扳机操作：指扣下扳机听到咔吧声后松开 开始测速，将雷达枪指向水面，然后扣松扳机一次（扣下扳机听到咔吧声后松 开），开始测量流向你而来或流离你而去的水流的表面速度。 显示器共有三位显示（不包含小数点），左起第一位为测量状态指示位，后面二 位为测量值。 SVR需要测量10秒才能获取稳定的测量值，在没有稳定之前，左起第一位为闪 “-” 烁横杠 测量10秒钟后，左起第一位变为0，表示测量值为10秒内的平均值，然后每隔5 秒，左起第一位增加1，测量值变为15，20，25….60秒内的平均值。 5 60秒测量时间完毕后，为最终的测量值，即60秒内的平均值，此时屏幕只显示右 侧二位，为最终的测量值。 如果不需要等待60秒，则可再松口一次扳机即显示测量时间内的平均值，但开始 测量后，至少要等待10秒，等到左起第一位不为横杠 “-” 才可以，否则测量值会为 零。 警示 雷达枪掉入水中，会造成损坏。测量时要使雷达枪离开水面。 测量单位可以是每秒英尺或每秒米（用户可以购买事先已经设置好的速度单位， 每秒英尺或每秒米）。牢记，在测量时，你应该握好雷达枪，同时避免过多的震动。 6 要清除一个测量值，先扳，后松雷达枪扳机。 在一个测量期间，如果，看到波动值超过0.5～0.8f/s(0.15～0.24m/s)，要检查一 下最终值。为协调这些读数确保测量结果有效，你可进行多次 水力实验室测试了SVR,并且发现在户外测量时，要考虑几个因素。因为，SVR 从水面测量多普勒效果，所以，SVR需要一定数量的返回能量。（参看3.1部分“雷达 枪如何工作”。）水面粒状物质或漂浮碎片，以及水面涌波提供了这种返回能量。 SVR易于测量高水流条件下有运动粒子物质的水面流速。这样可以提供水面流速 的精确度。对于超过1～2f/s(0.30～0.60m/s), 漂浮的碎片和粒子物质为雷达枪的测 量提供了充足返回信号。涌波也会给出一个好的返回信号。波纹和横流产生所有方向 的流速。在测量期间，根据返回到天线的信号数量，SVR读出所有方向流速，平均这 些流速，得到结果信号值。 1.5 角度补偿 SVR补偿余弦错误影响。雷达枪与目标不会直接在同一平行线上，因此，枪与目 标位置形成角度。倾斜探头自动修正垂直角度的余弦错误影响。要补偿水平角度的影 响，按MODE键显示A，在Menu Mode 设置软件，按SELECT键显示正在瞄准雷达 枪的角度。当雷达枪的指向没有与目标在同一平行线上时，枪到目标的位置形成一个 水平角度，如果这个角度大于10度，它就会产生余弦错误影响。这个虚假的影响结果 （通常数值低）使读数加速。（3.2.1 部分，对于余弦错误影响的角度干扰。） 1.5.1、垂直角度补偿 图 1.5.1a SVR 雷达枪向下倾斜 45° 垂直角 垂直探头自动补偿雷达枪瞄准目标形成的垂直角。用户不需要手动设置倾斜探头。 然而，当你测速时，必须握枪保持一个稳定垂直角度。 当向下倾斜的角度超过45度时，SVR雷达枪显示"– – –"，此时，雷达枪不记录这 个速度值。用户可在继续测量的同时，使雷达枪向下的倾斜度减小于45度，直到雷达 枪不再显示"– – –"即可。 7 图 1.5.1b 当雷达枪向下倾斜角度大于45°时的显示 1.5.2、水平角度补偿 雷达枪瞄准目标的水平角度大于10°产生余弦错误，进而造成雷达枪显示一个虚 假的读数。要消除或大大的减小这个错误，用户可以在水平角补偿选项中输入一个角 度，此角度是雷达枪瞄准目标的角度。在此后的整个测量中，用户用这个设置角度， 手持雷达枪瞄准目标。 图 1.5.2a 当雷达枪与目标不在同一平行线时，产生一个水平角度 设置水平角补偿选项，按MODE键，直到A显示。然后，按SELECT键。当你每 次按SELECT键时，0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 或 45 会依次显示，这个角度就 是用户准备持握雷达枪的角度。看显示的数字，选择角度。此时，雷达枪就设置成了 所选择的角度，直到用户再次设置才能改变此角度。 图 1.5.2b 水平角度设置为 0° 8 2、组件 SVR水面测速雷达枪非常耐用，并且设计成专用手握把柄。雷达枪使用的Ni-Cad 可充电电池在硬件库和德卡托电子公司有存货。 2.1、电池 随SVR配置的Black & Decker VersaPak™可充电电池的出厂套件包括：两个NiCd 银色标签的3.6V VersaPakTM 电池和两接口的AC 自动充电器 (部件号 P702-VP135)。为了增加使用时间，你可以使用NiMH金标签VersaPak™电池。请阅 读VersaPak™指南单中的说明和警示，保证对电池的正确使用和储存。 当你储存或携带电池时，要盖好电池帽。可防止金属物质（钥匙，硬币等）接触 电池暴露的金属端。注意，在把电池放入雷达枪或充电器之前，取下电池帽。 当电池的电量低时，雷达枪显示bAe。 图 2.1 这个显示表示电池电量低 •当雷达枪正在发射时耗费的电池电量是它不发射时耗电的3倍。记住，科学操作使电 池寿命最长。 •即使，雷达枪关机，它也会消耗少量的电量。因此，当你长时间不使用雷达枪时， 应取出电池，节省电量。 警示 •重要：不要把NiCd (银色标签)电池与 NiMH (金色标签)电池合用在同一个雷达枪中。 否则，会损坏电池。 •重要：使用两个不同电压的电池（一个充满电电池，一个低电压电池）会引起雷达 枪开机错误。 •禁止拆卸电池。如果，外壳破损，立刻停止使用，并且不可再充电。 •禁止火烧电池。避免引起爆炸。 9 如果，对你的电池有疑问或问题，联系德卡托800.428.4315，Black &Decker公司 800.54.HOWTO，或本地Black & Decker服务中心。 2.1.1、卸下电池 拉出电池同时拇指按压红键，可以卸下电池。 2.1.2、电池充电 只能用VersaPak™电池充电器给电池充电。充电时，充电器发出嗡嗡声或电池 发热、充电器发热都是正常现象。如果，电池充电不正常，检查电池充电器是否正在 工作或把取下的电池放在温度+4°C～+41°C的地方。不充电时，拔下电源插座。 2.2、显示面板 显示面板包括3位数的流速显示器和3个按键－MODE, SELECT, 和 POWER。 使用MODE 和 SELECT 按键, 可以控制显示器的背景光，水平角的余弦错误修正， 和（如果，使能）串口通讯输出模式。 2.3 串行通讯口 为了记录和分析流量数据，你可以定购一个激活串口，和20英尺长定制的RS232 通讯电缆（部件号S769-100）。利用串口，你可以把SVR雷达枪同外部设备连接， 例如计算机。 10 3、操作提示 了解潜在的雷达干扰，一旦它发生时，你就知道怎样做才能大大增强雷达枪的性 能。 3.1、雷达如何工作 测定流速，首先雷达枪向接近（或离去）的目标发出一个微波能量束（无线电 波），当这个波的能量撞击目标时，波能量的一小部分返回到雷达设备天线，返回信 号的频率变化与目标的速度成比例，（这就是著名的多普勒效应）。然后，雷达设备 根据发射和返回信号频率的不同，测定目标速度。 当天线发出无线电波束时，波速在目标区域形成一个椭圆型波束。这个波束的大 小取决于天线到目标的距离。水平波束宽度为12°。当被测区域距离雷达天线愈远时， 这个区域就变得愈大。 图 3.1 探测区域的雷达波束 当雷达枪瞄准10英尺远的水面时，它可以测量水面2英尺大小椭圆波束型区域。 切记，在一定宽度的河流测量时，要采集多个测值来覆盖整个河流的宽度。 3.2、干扰源和矫正 当合适的安装和操作时，多普勒雷达是十分精确和可靠。然而，外界环境的变化 会引起一些情况，显示虚假流速（数据的不确定和不正常的高或低）。虚假流速的迹 象包括下列特征： •当在天线工作范围内没有目标时，仍然显示数据。 •一个进入天线工作范围的目标覆盖了干扰信号，引起显示的流速突然改变。 •干扰没有规律，不能提供有效的目标记录。 3.2.1、角度影响（余弦错误效应） 余弦效应引起雷达设备显示的流速低于实际的流速。无论何时，目标的轨迹（水流的 11 方向）都不会平行于雷达枪的天线。当天线和水面目标的水平角加大时，雷达枪显示 的流速值减小。理想情况，这个角度为0°最好。 图 3.2.1 当目标轨迹不与雷达天线平行时，发生角度错误。水平（YAW）角引起余 弦错误效应 角度愈小对精度的影响就愈小。当角度增加时，显示的速度就会错误地变小，如， 下面图表所示。图标 3.2.1, 显示，在90°，目标流速为0－完全错误。你将看到一些 数据，例如那些没有设置水平角度补偿选项所得到的数据。（对于如何设置，参看部 分1.5.2水平角度补偿）。 图标 3.2.1的左边一列显示实际流速，右边显示未经过水平角度补偿的流速。注 意，对于小于10°的角度，流速的余弦效应是很小的。 也要注意，这个表反映只是水平角度余弦错误。当在测量中有水平角度和垂直角 度时，这两个角度就会影响最终计算的显示结果。注意，垂直角度(小于45°)会被倾斜 传感器自动补偿。 12 3.2.2、电磁干扰(EMI) 当工作时，电动机会产生EMI。EMI会产生虚假的目标流速（不稳定和异常低或高）。 要改正这些干扰，只要关闭干扰源即可。 3.2.3、反馈干扰 当雷达波束射到计算机屏幕，街灯，和其它电器设备时，雷达枪显示虚假流速 （不稳定和异常低或高）。要改正这些干扰，使雷达枪天线离开这些干扰源。 3.2.4、无线电频率干扰 (RFI) 雷达枪会无意识的处理无线电能作为多普勒速度，包括来自警用无线电，机场雷 达，微波发射塔，CB无线发射机，和 AM/FM发射塔。对于这类干扰的发生，通常是 雷达枪距离无线发射器非常近。 3.2.5、扫描 SVR雷达枪设计的安装形式为，固定安装和稳定手持。移动或“扫描”天线通过固 定目标时造成系统探测移动。用雷达枪移动扫描不会获得数据读数，这属于系统错用。 3.2.6、环境因素：风，雨和雪 风吹过水面产生波浪的移动方向不同于河水的主流方向。在高流速时，这个影响 很小或不存在，不会影响测量的精度。然而，在低流速时，例如主河道流速低于1～ 2f/s(0.3～0.6m/s)时，这种波浪影响就很大了。这样，测量的数据就不会反映实际的 流速。在有风时，可以选择风影响不到或影响很小的水面测量，例如桥的下面或其它 防风处。 雨和雪可以影响测量的精度。在流速慢时，雪、雨垂直方向的流速成份起主要影 响作用。通过天线测量面前的雨滴和水滴引起水波都会产生这种效果。然而，在高流 速的情况下，这种影响是微小的。主要的影响是来自于主河道方向的水面水流。在这 些情况下，所测的水面目标，应选择在不受雨、雪影响的桥、建筑物下或有遮蔽的区 域。 测量目标应选择在主河道水流起主要作用的水面。这样可以从环境因素里消除潜 在的错误。 13 4. 注意，清洁和储存 • 避免食物，饮料和其它的液体和物质掉入雷达设备。 • 当雷达枪没有在使用或传输时，把它放入原包装箱。 • 清洁雷达设备时，使用软的清洁布，不要使用清洁液。 14 5. 合法资格 FCC(美国通讯委员会) 文件 联邦通讯委员会 华盛顿区 20554 设备授权准予 证明书 批准日期: 02/28/2000 德卡托电子公司 715 Bright Street Decatur, IL 62522 申请日期：12/21/1999 注意: Randall Sanner 不可转移 设备授权据此颁布给指定的 受颁赠者 ，只是有效于在此下面列出确定的委任设备准 则和规定。 FCC 标识符 HTRCR-1KD 受颁赠者 德卡托电子公司 设备级别: 区域干扰传感器 15 级 注释: 交通安全雷达 授权注释的 FCC 的规定级别 频率范围（MHZ） 输出 Watts 15 24075 - 24175 频率公差 发射指示 % 发信到: EA96328 15 6、常见问题的问答（FAQ) 问：这次表面流速数据远远大于上次采集的流速数据。 答：如果，水面平静的没有波纹，可能是雷达枪没有接收足够返回雷达的能量。试图 更靠近水面或在有波浪或有悬浮物质水面。 问：我刚刚测量完一个地方后又到河流的另一个不同的地方，测量失败。 答：检查确认你已经调整了水平角补偿。在高水流条件下，一个不正确或不合适的输 入会造成流量读数的很大不同。 问：水面有合适的波浪，但是，雷达枪显示的测量数据似乎仍然比期望的高或低。 答：确认你在测量时，距离水面不会太远。确定这个距离是较为困难的，因为，测量 的结果是返回到雷达枪的信号量的函数。而，这个返回信号直接与雷达枪和水面的距 离，以及与波浪大小的程度有关。尽可能接近水面，就可以得到最好的测量精度，甚 至在流速非常低的情况下。你需要在相同的场合采集几个测点。在测量时，尽量减小 水平角。同样，也要变换不同的垂直角，来决定稳定的读数。确保稳握雷达枪，并在 测量同一测点时，保持同一角度。 问：我正在进行流速测量，实际流速明显低于2f/s(.60m/s),但是，雷达枪显示的流速 确很高。 答：检查发生在水面的风效应。风可以影响低流速的测量，例如，低于2f/s(.60m/s)。 如果可能，进行两个方向的测量，一个是水流朝着雷达枪方向，另一个是水流离开雷 达枪方向。测量时试图把雷达枪朝着同一个测点。 问：当我在测量洪水时，水流急速，波涛汹涌，水面有大量碎片和悬浮物，此时，雷 达枪能测量准确吗？ 答：是的，漂有悬浮物水面的波涛为雷达枪提供了好的返回信号。注意，在这种条件 下，雷达枪将读出多个方向的许多不同的流速。雷达枪测出所有这些流速，并且提供 一个平均后的流速值。 问：当测量时，这个值每5秒都要改变。 答：雷达枪一次完整的测量时间是45秒。其中，当第一个测值显示时，它是雷达枪对 表面流速多次选样的结果。（雷达枪把数据放入先进先出内存缓冲器）。当雷达枪继 续取样时，它丢弃老的取样值，用新取样值代替，然后，再平均这些测量值。在45秒 16 测量期间，取样过程每5秒发生一次。这是因为水力在改变。雷达在水面采样，并算 出8个水面流速平均值，这每个样值都是在5秒时间得到的。在45秒后，雷达枪平均8 个值后，得到最终流速值。 问.当我测量时，测量的读数似乎从高流速到低流速改变。 答.当你测量时，确保把雷达枪握稳。用于补偿流速垂直余弦错误的倾斜传感器是非 常敏感的。雷达枪的震动或晃动都会引起角度值的错误。 问：我正在对一个快速水流进行测量。开始下小雨。雨会影响测量的数据吗？ 答：在一些情况下，下雨有助于测量，因为，它产生的小细浪为雷达的返回信号提供 了反射面。雨滴的发散运动比相对表面水流运动要更慢。并且，当由雨引起的细浪同 急流运动方向相同，则雷达会测出更高的流速。从这看出是什麽主要控制水面运动。 因此，作用在高流速水面的雨产生的效果是微小的。注意，你应避免在雨中测量。因 为雨滴的数量和它的密度能终止测量得到结果。因此，雨水可影响测量，但是，它还 要取决于你距离水面的距离。雨水，按照其数量可在雷达天线和水面之间建立一个反 射障碍。雷达 看到的下雨流速，不是水面的流速。 问：我在有大量水泡的水面测量水面流速，我的测量有效吗？ 答：是的，在水流方向上移动的水泡给雷达提供一个非常好的返回信号。 问：水泡正以不同方向移动，但大多随着水流方向，我的测量有效吗？ 答：是的，雷达枪执行一个非常好的测量，它平均朝不同方向移动的各种水泡的流速， 但是以水流方向为主。 问：从站立的桥上，我怎能测量河流的整个宽度？ 答：要获得河流整个宽度的平均流速。你首先估计雷达枪到水面的距离。记着，雷达 枪天线到水面的距离越远，探测的区域就越大。每 10 英尺的直线距离雷达可产生一 个直径 2 英尺椭圆状的波束区。你可测量几个测点来完全覆盖河流的宽度。你能决定 需要多少个测点可覆盖河宽。在沿桥运动时，按波束的直径分开每一个测点。例如， 若河流是 10 英尺宽，并你距离河流大约 10 英尺。你要在距离河岸边 1 英尺处开始 第一个测量。雷达枪从河岸边横国河面 2 英尺，下一次，枪的位置距离你上一个测 点英尺。依次，继续测量整个河宽直到你达到河对岸。记录所有的侧数，然后平均它 们以决定最终的水面流速。注意，通常河边流速低于河心的流速。 17 问：我的雷达枪不能上电，我应该怎样办？ 答：首先，确定电池锁紧在电池夹内。如果枪不能上电，试插入新电池或把原来的电 池重新充电。若仍然不能上电，与德卡托电子公司联系。电话 800.428.4315. 问：我的雷电枪测量范围很小，我如何修正？ 答：确定天线的路径上有无障碍（看 3 部分运行细节）。如果枪仍然是测量范围很 小，与德卡托电子公司联系。 问：我的电池可以用多少时间？ 答：电池的最少的寿命是充电 300 次。从硬件库和德卡托电子公司更换电池和充电器 是非常方便的。 问：当我的 SVR 正在移动时，它是否仍然能工作？ 答：不行，雷达枪只能在静止测量模式工作，当它移动时就不能正确运行。当测量时， 要静止持枪。 问：如果我的枪掉到地上会怎样？ 答：SVR 是非常坚固的。并且 Black&Decker 为把手设计的有能握紧又舒服。如果枪 掉到了地上，你只要重装电池，然后上电，试一试即可。若枪仍然工作不正常，同德 卡托电子公司联系。 问：如果我把枪掉在水中，应该怎样办？ 答：同德卡托电子公司联系。SVR 不防水，所以，掉到水中枪就会损坏？。但是， 它是抗水的，你在下雨时，仍可使用。 18