[發(fā)明專利]一種基于聲光效應(yīng)的高精度海水流速測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711364421.2
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108037311B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翟京生;趙海涵;薛彬;張好運;王志洋;張凱;陳陽
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 李林娟

1.一種基于聲光效應(yīng)的高精度海水流速測量方法，其特征在于，所述測量方法包括以下步驟：

對紅外光源通過電光調(diào)制器調(diào)制后，依次通過摻餌光纖光功率放大器、倍頻晶體、第一1/2波片、第一偏振分束立方，并經(jīng)第一反射鏡反射后，確保兩束光平行等高進入水槽中，開啟脈沖發(fā)生器，激發(fā)脈沖超聲；

調(diào)整測量光路與參考光路時，在兩束光前端盡量遠的地方放置一可調(diào)俯仰偏擺的反射鏡，調(diào)整反射鏡使得參考光路與反射鏡垂直，即在參考光路的前進端放置一小孔光闌，確保經(jīng)反射鏡反射回來的光通過同一光闌；調(diào)整第一反射鏡，使得測量光路與反射鏡垂直，即確保經(jīng)反射鏡反射回來的光通過第二光闌；

調(diào)整第一超聲探頭的位置，使得超聲垂直飛過兩平行光束，才能保證兩束光之間的距離即為超聲飛行的距離，再加上由聲光效應(yīng)獲取相應(yīng)距離的飛行時間，獲取海水聲速值；由所得的衍射光強與原基底光強之比，求出超聲在參考光路處的聲壓，根據(jù)超聲在水中的衰減系數(shù)求出測量光路處的聲壓，再反算出測量光路處的光強比，調(diào)整超聲探頭的位置；

將兩束從水槽中射出的發(fā)生聲光效應(yīng)的平行光進行合束，在第二偏振分束立方的兩側(cè)分別用第一光電探測器、第二光電探測器接收光信號并轉(zhuǎn)換為電信號后由頻率計數(shù)器、示波器獲取飛行距離信息與時間信息從而獲得海水聲速；

將未發(fā)生多普勒頻移的超聲與測量光發(fā)生聲光效應(yīng)后將其一級衍射光與參考光合為一束進行拍頻，并利用光電探測器接收后將其轉(zhuǎn)換為電信號進行探測，獲取因聲光效應(yīng)導(dǎo)致光頻發(fā)生的頻移；

而后當(dāng)發(fā)射的超聲碰到海水中懸浮粒子即發(fā)生多普勒頻移的超聲與測量光發(fā)生聲光效應(yīng)后同樣獲得光頻發(fā)生的頻移，從而通過兩次光學(xué)頻移獲得聲學(xué)多普勒頻移，從而獲得海水流速。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聲光效應(yīng)的高精度海水流速測量方法，其特征在于，所述方法包括：

調(diào)節(jié)第一1/2波片、第二1/2波片、第三1/2波片，使得參考光路與測量光路均能通過第二偏振分束立方進行合束；

啟動第一信號發(fā)生器，使其輸出連續(xù)信號即

第二超聲探頭發(fā)出連續(xù)的超聲波；調(diào)節(jié)第四反射鏡，使得一級衍射光與參考光在第三偏振分束立方處進行合束，通過拍頻測量由于聲光效應(yīng)使得衍射光頻率發(fā)生的變化；

將第一脈沖發(fā)生器輸出改為固定頻率的脈沖信號，設(shè)置其脈沖時間間隔大于回波所需時間，探測打到水中運動的懸浮粒子即發(fā)生多普勒頻移的超聲與測量光發(fā)生聲光效應(yīng)導(dǎo)致光頻率發(fā)生的變化；最后獲得海水流速大小。