НЕПРОНИКАЮЩИЙ РАСХОДОМЕР ДЛЯ ОТКРЫТОГО КАНАЛА

1. Способ измерения скорости поверхности текучей среды (2), протекающей по трубе или каналу (3), причем указанная текучая среда имеет свободную поверхность, включающий следующие этапы:
- отправка микроволнового пучка лучей с помощью микрополосковой антенны (5), содержащей по меньшей мере одну излучающую микрополосковую область (6 TX) и по меньшей мере две приемные микрополосковые области (7 RX1, RX2, …, RXM), параллельные излучающей микрополосковой области (6 TX);
- прием микроволновых сигналов, отраженных от свободной поверхности движущейся текучей среды (2), по меньшей мере на двух приемных микрополосковых областях (7 RX1, RX2,…, RXM), разделенных заданным расстоянием d, при этом указанная микрополосковая антенна либо перпендикулярна потоку (т.е. в горизонтальных плоскостях), либо в вертикальных плоскостях параллельна вектору средней скорости текучей среды;
- для каждого микроволнового сигнала, принятого в микрополосковой области (7 RX1, RX2, …, RXM), определение фазового сдвига ϕ между микроволновыми сигналами, принимаемыми другой микрополосковой областью (7 RX1, RX2, …, RXM), что позволяет выполнять расчет азимутальных углов α для определения азимутального положения отражателей на поверхности (2) текучей среды или позволяет выполнять расчет угла подъема θ, соответствующего каждому сигналу, принятому в приемной области (7 RX1, RX2, …, RXM);
- для каждого микроволнового сигнала, принятого в приемной микрополосковой области (7 RX1, RX2, …, RXM), определение доплеровского сдвига частоты fd между отправленным микроволновым пучком лучей и принятым микроволновым сигналом;
- расчет, на основании доплеровских сдвигов частоты и соответствующих фазовых сдвигов ϕ, поперечного и/или продольного распределения скорости поверхности текучей среды (2).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отправленный микроволновый пучок лучей содержит последовательность последовательных линейно частотно-модулированных непрерывных волн (частотно-модулированных импульсов с линейным увеличением частоты), а принятый сигнал представляет собой версию переданного частотно-модулированного импульса с задержкой по времени, при этом скорость отражателя определяется путем оценки разницы фаз в последовательных частотно-модулированных импульсах.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что отправленный микроволновый пучок лучей и принятые сигналы сравнивают с использованием гомодинного приемника, в результате чего получают сигнал промежуточной частоты, определяемый разностью частот между переданным и принятым сигналами, которая пропорциональна времени распространения сигнала и, таким образом, расстоянию между микроволновой микрополосковой антенной (5) и целью.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отправленный микроволновый пучок лучей имеет азимут от 20 до 90° и угол подъема от 10° до 30°.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что микроволновые пучки лучей имеют частоту от 20 до 80 ГГц, предпочтительно от 24,125 до 77 ГГц.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что микроволновые сигналы имеют центральную частоту fc, выбранную из группы, состоящей из 24,125, 61 и 77 ГГц.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что расстояние d между смежными приемными микрополосковыми областями равно приблизительно , где  - длина волны сигнала центральной частоты fc.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что приемные микрополосковые области (7 RX1, RX2, …, RXM) расположены в вертикальных плоскостях, параллельных потоку текучей среды, что позволяет определять индивидуальные значения скорости целей и азимут прихода.
9. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что приемные микрополосковые области (7 RX1, RX2, …, RXM) расположены в горизонтальных плоскостях, параллельных потоку текучей среды, что позволяет определять индивидуальные значения скорости целей и расстояние между датчиком (1) и текучей средой r.
10. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что включает этапы выполнения первого полного набора измерений и вычислений, поворота антенны на 90° вокруг ее нормальной оси и выполнения второго полного набора измерений и вычислений.
11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что датчик содержит:
- по меньшей мере два микроволновых излучателя (6 TX) с микрополосковыми областями, размещенные ортогонально друг к другу, при этом первый излучатель (6 TX) с микрополосковой областью расположен в вертикальной плоскости, параллельной потоку, и второй излучатель (6 TX) микрополосковой антенны расположен в горизонтальной плоскости, параллельной потоку, и
- по меньшей мере два набора приемных антенн (7 RX1, RX2, …, RXM), соответственно параллельных первому и второму излучателям микрополосковых антенн,
при этом происходит измерение различных фазовых сдвигов и сдвигов частоты, позволяющих определять индивидуальные значения скорости целей, угол прихода и расстояние до текучей среды r.
12. Канал (3), транспортирующий текучую среду, содержащую свободную поверхность (2), причем канал (3) содержит датчик (1) для измерения значений скорости поверхности текучей среды, при этом датчик (1) расположен на высоте h над поверхностью (2) текучей среды и содержит:
- микрополосковую антенну (5), имеющую нормальный вектор, направленный к середине канала (3) и падающий на поверхность (2) текучей среды под заданным углом подъема, при этом указанная микрополосковая антенна содержит по меньшей мере одну микрополосковую область (6 TX) излучателя и по меньшей мере две микрополосковые области (7 RX1, RX2, …, RXM) приемника, параллельные микрополосковой области излучателя;
- микроволновый генератор, подключенный к по меньшей мере одной микрополосковой области (6 TX) излучателя;
- гомодинный приемник для определения сдвигов фазы и частоты между сигналом, излучаемым во время работы с помощью излучающей области, и сигналами, принимаемыми во время работы с помощью приемной микрополосковой области (7 RX1, RX2, …, RXM);
- блок обработки для расчета распределения по скорости поверхности (2) текучей среды по сдвигу фазы и частоты, определяемому гомодинным приемником.
13. Канал (3) по п. 12, отличающийся тем, что приемные микрополосковые области (7 RX1, RX2, …, RXM) расположены в вертикальных плоскостях, параллельных потоку текучей среды, что позволяет определять индивидуальные значения скорости целей и азимут прихода.
14. Канал (3) по п. 12, отличающийся тем, что приемные микрополосковые области (7 RX1, RX2, …, RXM) расположены в горизонтальных плоскостях, параллельных потоку текучей среды, что позволяет определять индивидуальные значения скорости целей и расстояние между датчиком (1) и текучей средой r.
15. Канал (3) по п. 12, отличающийся тем, что микрополосковая антенна (5) содержит по меньшей мере два микроволновых излучателя (6 TX) с микрополосковыми областями, размещенные ортогонально друг другу, причем первый излучатель (6 TX) с микрополосковой областью расположен в вертикальной плоскости, параллельной потоку, и второй излучатель (6 TX) микрополосковой антенны расположен в горизонтальной плоскости, параллельной потоку, и при этом по меньшей мере два набора приемных антенн (7RXi) параллельны первому и второму излучателям (7 RX1, RX2, …, RXM) микрополосковых антенн соответственно.
16. Датчик (1) для измерения распределения по скорости поверхности (2) текучей среды, протекающей в канале, при этом указанный датчик содержит:
- средство для закрепления датчика (1) над поверхностью текучей среды на заданной высоте и под заданным углом;
- микрополосковую антенну (5), содержащую по меньшей мере одну микрополосковую область (6 TX) излучателя и по меньшей мере две микрополосковые области (7 RX1, RX2, …, RXM) приемника, параллельные микрополосковой области излучателя;
- микроволновый генератор, подключенный к по меньшей мере одной микрополосковой области (6 TX) излучателя;
- гомодинный приемник для определения сдвигов фазы и частоты между сигналом, излучаемым с помощью излучающей микрополосковой области, и сигналами, принятыми по меньшей мере двумя микрополосковыми областями (7 RX1, RX2, …, RXM) приемника;
- блок обработки для расчета распределения по скорости поверхности текучей среды (2) по сдвигу фазы и частоты, определяемому гомодинным приемником.
17. Датчик (1) по п. 16, отличающийся тем, что дополнительно содержит датчик измерения высоты для независимого определения уровня поверхности (2) текучей среды.