[發明專利]一種用于聲學多普勒流速剖面儀的組合脈沖測速方法

有效

• 申請號: 201410001840.X
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103728464A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 方世良;韓寧
• 申請（專利權）人: 方世良
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種用于聲學多普勒流速剖面儀（ADCP）的組合脈沖測速方法，屬于水聲信號測量技術領域。

背景技術

與旋槳式和電磁式的流速儀不同，聲學多普勒流速剖面儀（Acoustic?Doppler?Current?Profiler，ADCP）用聲波換能器作為傳感器，其發射的聲脈沖通過水體中不均勻分布的泥沙顆粒、浮游生物等散射體產生散射回波，由換能器接收，經多普勒頻移估計而測算出徑向流速，即與聲波換能器發射的聲波波束平行的水流速度部分，再根據聲波波束和水流方向之間的角度計算出水流速度。ADCP能直接測出斷面的流速剖面，具有不擾動流場、測驗歷時短、測速范圍大等特點。

發射信號設計及其相應的信號處理技術是多普勒測流技術研究的一個重要方面。窄帶為主的測流系統(Kuroda,Y.Development?of?a?shipboard?acoustic?Doppler?current?profiler,OCEANS'88.A?Partnership?of?Marine?Interests.Proceedings)以單頻寬脈沖作為發射信號。由于充分利用了發射平均功率，該信號作用距離通?？梢赃_到較高的幾百米量級。同時由于具體的系統硬件實現過程較簡單，目前有相當數量的ADCP利用該信號形式進行發射。然而，該單頻寬脈沖信號形式在測流時的空間分辨率較低，并不適于水流的高分辨測量。通過發射單頻窄脈沖信號會使測流的空間分辨率提高，但損失了頻率測量精度和作用距離。為解決這一問題，利用編碼相干脈沖信號進行發射的寬帶多普勒測流技術應運而生(B.H.Brumley,R.G.Cabrera,K.L.Deines,and?E.A.Terray.“Performance?of?a?broad-band?acoustic?Doppler?current?profiler,”IEEE?J.Oceanic?Eng.,vol.16,Oct.1991：pp.402-407;R.Pinkel?and?J.A,Smith.Repeat-sequence?coding?for?improved?precision?of?Doppler?Sonar?and?sodar.Journal?of?atmospheric?and?oceanic?technology,vol.9,1992：pp.149-163)，相關方法已經申請了美國專利(B.H.Brumley,R.G.Cabrera,K.L.Deines,and?E.A.Terray.broad-band?acoustic?Doppler?current?profiler,US?Patent，NO.5615173.Mar，1997)。該方法在改進頻率測量精度和作用距離的基礎上，空間分辨率較單頻寬脈沖有所改善，但仍無法滿足對流速剖面測量日益提高的空間分辨率要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于聲學多普勒流速剖面儀（ADCP）的組合脈沖測速方法，該方法可獲得比現有ADCP更高的空間分辨率，采用的技術方案如下：

一種用于聲學多普勒流速剖面儀的組合脈沖測速方法，聲學多普勒流速剖面儀采用聲波換能器作為傳感器，其發射的聲波脈沖通過水體中不規則散射體產生散射回波，由聲波換能器接收后，經分析處理獲取徑向水流速度，其特征在于：以組合脈沖作為聲波換能器的發射信號，其回波信號由聲波換能器接收后與發射的組合脈沖信號相乘，結果經低通濾波及后續的頻譜分析，獲取所需測量的徑向流速；包括以下步驟：