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Pulsradar:
Das Messprinzip des Pulsradars beruht auf der Laufzeitmessung von
Mikrowellenimpulsen nach dem Time Domain Reflectometry (TDR)-Prinzip.
Man spricht auch vom Puls-Laufzeitverfahren, da gleichförmige periodisch
wiederkehrende Mikrowellensignale in extrem kurzen Pulsen im Milli- oder Nano-
sekundenbereich ausgesendet und die Laufzeit zur und von der Wasseroberfläche
gemessen werden. Die Grundgleichung lautet demnach
D
=
c
·
t
2
(3.10)
mit
D
= Messdistanz [m]
c
= Lichtgeschwindigkeit [m/s]
t
= Laufzeit [s].
So entspricht bei einem Mikrowellensensor mit einer Frequenz von 5,8 GHz (C-
Band) eine Laufzeit von 6,6 ns einer Distanz von 1,0 m. Bei Kenntnis des Mess-
bereichs (Gesamttiefe zwischen Sensor und Gewässersohle) kann der Wasserstand
durch einfache Differenzbildung ermittelt werden (s. Abb.
3.39
). Eine mikroprozes-
sorgesteuerte Sensorelektronik wandelt die empfangenen Signale in distanzpropor-
tionale Messdaten.
Das empfangene Signal besteht aus mehreren Pulsen, sog. Wellenpaketen. Die
Länge eines Pulses und die Anzahl der Wellen sind von der Pulsdauer und der ein-
gesetzten Frequenz abhängig. Prinzipiell ist zwischen zwei gesendeten Pulsen eine
Ruhepause erforderlich, in der das Rückkehrecho wieder empfangen und an das
integrierte Auswertesystem übermittelt werden kann. Zur Berechnung der Pulsfol-
gefrequenz (PRF) wird auf Devine (
2001
) verwiesen. In der Praxis ist die Puls-
frequenz hoch, d. h. es werden Millionen von Pulsen pro Sekunde abgestrahlt (bei
einem 5,8 GHz-Sensor z. B. 3.600.000 Messungen pro Sekunde). Durch ein spe-
zielles Samplingverfahren können die äußerst schnellen und gleichförmigen Signa-
Abb. 3.39
Prinzip des
Pulsradars. (Quelle: VEGA
Grieshaber)
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