【摘要】：聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)利用多普勒效應(yīng),可以同時(shí)測(cè)得水流剖面不同水層的流速分布。其測(cè)量水域流速具有高分辨率,高精度,便攜等優(yōu)勢(shì),在水文監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有重要意義。國(guó)外研究ADCP起步早,基礎(chǔ)好,現(xiàn)在已經(jīng)具備比較成熟的研制技術(shù)。而國(guó)內(nèi)由于起步晚,技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,對(duì)于ADCP的研究還處于發(fā)展階段,目前還沒(méi)有性能達(dá)到商用水平的產(chǎn)品問(wèn)世。本文基于ADCP在研制過(guò)程中的幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究,在理論分析的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)驗(yàn)不斷對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行改善,有效地提高了樣機(jī)的性能水平,具體工作如下:1.對(duì)超聲波發(fā)射技術(shù)進(jìn)行研究。基于超聲波在水中傳播時(shí)衰減快而導(dǎo)致ADCP測(cè)量范圍小,難以在較深水域獲得全面的流速信息。超聲波發(fā)射單元采用兩個(gè)功放管進(jìn)行推挽驅(qū)動(dòng),配合變壓器升壓,并加入阻抗匹配電路,實(shí)現(xiàn)了大功率發(fā)射。針對(duì)ADCP系統(tǒng)中超聲換能器為收發(fā)一體而導(dǎo)致的盲區(qū)較大問(wèn)題,分析了發(fā)射功率對(duì)于盲區(qū)的影響,提出了發(fā)射功率可調(diào)的設(shè)計(jì)思路。2.對(duì)信號(hào)接收處理技術(shù)進(jìn)行研究。針對(duì)超聲波回波信號(hào)信噪比低,采用多種方式來(lái)抑制不同的噪聲,主要是設(shè)計(jì)LC選頻放大電路濾除環(huán)境噪聲和加入屏蔽器等抑制EMI噪聲。在提高了信號(hào)信噪比的同時(shí)還引入了自動(dòng)增益控制(AGC)環(huán)節(jié),優(yōu)化了回波信號(hào)的衰減特性�；祛l電路的加入則降低了系統(tǒng)的采樣率和數(shù)據(jù)量,有利于流速信息的實(shí)時(shí)處理。3.對(duì)軟件濾波技術(shù)進(jìn)行研究,引入線性濾波器來(lái)提高ADCP的精度。介紹了維納濾波器的設(shè)計(jì)原理并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。在指出ADCP使用維納濾波器的局限后,引入卡爾曼濾波,并進(jìn)行了性能測(cè)試。4.基于關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)行樣機(jī)整體設(shè)計(jì)。介紹了樣機(jī)的硬件方案設(shè)計(jì)、軟件方案設(shè)計(jì)以及通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。
【圖文】：

到流速測(cè)量領(lǐng)域。受到市場(chǎng)的鼓勵(lì)，，越來(lái)速測(cè)量領(lǐng)域，多家新興的水聲儀器設(shè)備公為了拓寬市場(chǎng)，RDI 公司推出多種系列產(chǎn)括獨(dú)立式、艦載式 、直讀式三種不同工作能器也大多具備 75~1200KHz 寬工作范號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，RDI 公司在九十年代CP 產(chǎn)品，其中比較著名的是可配底跟蹤的nde 系列產(chǎn)品。后來(lái)成立的 Sontek 公司在善性能，其研發(fā)的配置 9 個(gè)換能器的 A其他公司，如 Nortek 公司，挪威的 Aan和特色的 ADCP。如今，借助高性能的 A已經(jīng)被應(yīng)用到諸多海洋作業(yè)領(lǐng)域。例如在援人員借助最為先進(jìn)的 RDI 公司生產(chǎn)的駿獲得豐富準(zhǔn)確的海流信息，成功完成救援

第 3 章 信號(hào)發(fā)射技術(shù)研究的最重要特征是可以測(cè)取水域剖面不同水層的流速，因此能度范圍是衡量 ADCP 性能的一個(gè)重要指標(biāo)。相比較國(guó)外先進(jìn)深范圍，國(guó)內(nèi) ADCP 樣機(jī)往往難以在較深水域?qū)崿F(xiàn)流速的射中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，從提高發(fā)射功率，減小盲區(qū)等方。波傳播特性斯原理的傳播過(guò)程可以用惠更斯原理解釋:波源的振動(dòng)引起波動(dòng)，而部的質(zhì)子之間的相互作用發(fā)生擴(kuò)散，如圖 3-1，波動(dòng)在到達(dá)的形式傳遞到其余的質(zhì)子[21]。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TB552

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2650642