[發明專利]基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置

在審

• 申請號: 202011441142.3
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112362901A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 段清明;孟憲峰;李姍珊;劉子銘;趙虎;蘇水荻
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 李丹

1.基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于，包括：超聲波發射裝置(1)、超聲波接收裝置(2)和上位機(3)，其中，所述超聲波發射裝置(1)和超聲波接收裝置(2)均與上位機(3)連接，所述超聲波發射裝置(1)設置于冰面上，用于接收上位機(3)的信號并向冰下發射超聲波，所述超聲波接收裝置(2)設置于冰面上且沿河水流動方向與所述超聲波發射裝置(1)間隔設置，用于接收超聲波回聲信號并發送至所述上位機(3)，所述上位機(3)用于接收所述超聲波接收裝置(2)發送來的超聲波回聲信號，并利用多普勒頻移測速原理計算出冰下河水流速。

2.按照權利要求1所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述超聲波發射裝置(1)包括依次連接的方波信號發生模塊(11)、隔離驅動電路(12)、半橋發射電路(13)和發射換能器(14)，所述發射換能器(14)置于冰面上，所述超聲波接收裝置(2)包括依次連接的接收換能器(21)、帶通濾波電路(22)、信號保護電路(23)、信號放大電路(24)、模數轉換器(25)和單片機(26)，所述接收換能器(21)置于冰面上，所述單片機(26)與所述上位機(3)連接。

3.按照權利要求2所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述方波信號發生模塊(11)采用4.8MHz晶振和CD4060分頻電路產生300kHz方波，接入CD4069反相器電路，用于輸出兩路互補的PWM方波信號。

4.按照權利要求2所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述隔離驅動電路(12)為基于IR2113芯片的隔離驅動電路，用于對所述方波信號發生模塊(11)輸出的方波進行強弱電隔離，并驅動所述半橋發射電路(13)中的場效應管。

5.按照權利要求2所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述半橋發射電路(13)采用500V耐壓的N溝道場效應管IRF460作為功率開關器件。

6.按照權利要求2所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述帶通濾波電路(22)包括OPA1652運算放大芯片。

7.按照權利要求2所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述信號保護電路(23)包括兩個反接的齊納二極管。

8.按照權利要求2所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述模數轉換器(25)采用高精度24位數模轉換芯片ADS1256。

9.按照權利要求2所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述單片機(26)為STM32F407ZGT6單片機。

10.按照權利要求1所述的基于超聲波多普勒法的冰下河水流速測量裝置，其特征在于：所述上位機(3)通過串口通訊模塊與單片機(26)連接。