Fliessgeschwindigkeit (Messprinzip)

Die Messung der Fliessgeschwindigkeit basiert auf dem Prinzip des Doppler-Effekts. Dabei wird ein Radar-
signal mit der konstanen Frequenz von 24 GHz zur Wasseroberfläche gesendet. Das Signal wird teilweise
an der Wasseroberfläche reflektiert und aufgrund des Doppler-Effekts durch die Bewegung der Wasser-
oberfläche in der Frequenz verschoben. Das reflektierte Signal wird einer Spektralanalyse unterzogen
und die Oberflächengeschwindigkeit berechnet.

Da das Radarsignal in einem Winkel zur Wasseroberfläche gesendet werden muss, erfolgt eine interne
Bestimmung des Winkels, mit dem die Geschwindigkeit automatisch korrigiert wird.

Grafische Darstellung Durchflussmessung mit Doppler-Radar

Abfluss

Der Abfluss Q wird über die Kontinuitätsgleichung bestimmt:

Q = vm · A (h)

Die benetzte Querschnittsfläche A(h) in Abhängigkeit vom Wasserstand wird anhand des Querschnitts-
profils der Messstelle ermittelt. Mit dem Radarsensor wird jedoch nicht die mittlere Geschwindigkeit
vm sondern die lokale Oberflächengeschwindigkeit vl gemessen. Daher wird mit einem Umrechnungs-
faktor k die lokale Geschwindigkeit in die mittlere Geschwindigkeit umgerechnet.

vm = vl · k

Der k-Faktor k kann entweder über eine Referenzmessung oder eine Modellierung wie zum Beispiel mit
dem Programm bestimmt werden. Die k-Faktoren und Querschnittsflächen werden in Abhängigkeit vom
Wasserstand sensorseitig hinterlegt. Dadurch kann der Radarsensor den Abfluss direkt aus der
Geschwindigkeit und dem Wasserstand bestimmen und ausgeben. Die Software zieht daher
zur Berechnung des Abflusses folgende Gleichung heran:

Q = A (h) · vl · k

Schema Abflussberechung

Wasserpegel

Der Wasserstand wird über eine Laufzeitmessung ermittelt. Dabei sendet das Radargerät kurze Impulse
senkrecht auf die Wasseroberfläche. Die Zeitspanne zwischen der Übertragung und dem Empfang des
Impulses wird gemessen und daraus die Entfernung zur Wasseroberfläche und somit auch der Wasser-
stand bestimmt.