Messung des Wasserstands - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 73

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Temperatur in o C

Abb. 3.38 Temperatureinfluss auf den Fehler von Radar-Laufzeitmessungen. (Devine 2001 )

Elektromagnetische Wellen wurden lange Zeit hauptsächlich in der Funktechnik
eingesetzt. Die Entwicklung und der Bau von Hochfrequenz-Halbleiterbauelemen-
ten und die Integration moderner Signalauswertesoftware (z. B. mit Nutzung von
fuzzy-logic Algorithmen) waren die technologische Voraussetzung für den indust-
riellen Einsatz dieses Verfahrens in der Messtechnik.
Als weitere Voraussetzung für den Einsatz der Mikrowellentechnik im „Freien“
war zu klären, ob Mikrowellen für die menschliche Gesundheit schädlich sind.
Grundsätzlich können Mikrowellen menschliches und tierisches Gewebe (z. B. bei
Mikrowellenherden) schädigen. Die in der Hydrometrie eingesetzten und im Fol-
genden beschriebenen Mikrowellensensoren weisen eine Leistungsdichte zwischen
ca. 1 bis 10 mW/cm² auf und liegen weit unterhalb der Schädlichkeitsgrenze (Panz-
ke 1990 ).

Radartypen: Grundsätzlich werden nach Panzke ( 1990 ) vier Mikrowellensysteme
unterschieden:

• CW/FMCW-Radar, auch Dauerstrichradar genannt,

• Chirp-Radar,

• Reflektometer-Radar und

• Pulsradar.

Von diesen vier Systemen bietet sich für die Messung absoluter Entfernungen, wie
bei der Wasserstandsmessung eines Gewässers oder bei der Füllstandsmessung
eines Speichers, grundsätzlich das frequenzmodulierte Dauerstrichverfahren mit
konstanter Amplitude (FMCW = Frequency Modulated Continuous Wave) an. Sol-
che im X-Band von 8,5 bis 9,5 GHz arbeitenden Systeme sind sehr gut erforscht
und für die Praxis ausgereift, aus funktechnischen Gründen ist ihr Einsatz jedoch
auf geschlossene metallische Behälter beschränkt.
Während Chirp- und Reflektometer-Radar i. W. zur Erfassung beweglicher
Gegenstände eingesetzt werden, findet in der Hydrometrie ausschließlich das Puls-
Radar Anwendung; daher beschränken sich die folgenden Ausführungen auf diesen
Radartyp.