懸浮泥沙的測(cè)量對(duì)于港口建設(shè)與泥沙的綜合治理至關(guān)重要,相較于傳統(tǒng)的懸浮泥沙測(cè)量技術(shù),基于聲學(xué)反向散射原理的懸浮泥沙測(cè)量技術(shù)得益于其非侵入式的測(cè)量方式、高時(shí)空分辨率、剖面測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn),近年來受到越來越多的關(guān)注。利用聲學(xué)技術(shù)進(jìn)行懸浮泥沙測(cè)量的基本過程是,水聲換能器發(fā)射短時(shí)聲脈沖信號(hào)照射水體,水體中的懸浮顆粒對(duì)聲波進(jìn)行反向散射,換能器接收到的回波信號(hào)中攜帶著懸浮物的信息,利用反演算法得到懸浮物的濃度和粒徑信息。本文首先圍繞聲學(xué)反向散射原理展開討論,依次對(duì)聲波的傳播性質(zhì)、衰減性質(zhì)、反向散射性質(zhì)進(jìn)行介紹,對(duì)聲學(xué)懸沙測(cè)量基本方程進(jìn)行推導(dǎo),深入分析了濃度和粒徑的反演算法,并利用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比了反演算法在不同仿真條件下的誤差表現(xiàn)。本文自主搭建了一套多頻聲學(xué)懸浮泥沙測(cè)量系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)實(shí)測(cè)回波信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性展開研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明回波電壓服從瑞利分布,回波電壓的平方服從指數(shù)分布。使用球形玻璃砂對(duì)經(jīng)典懸沙濃度反演公式中的測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)（與波束角、換能器靈敏度等有關(guān)）進(jìn)行解耦標(biāo)定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明使用同一套系統(tǒng)進(jìn)行懸沙測(cè)量時(shí),系統(tǒng)參數(shù)為常數(shù)。利用已標(biāo)定的系統(tǒng)進(jìn)行懸浮泥沙測(cè)量實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明本文所搭建的系統(tǒng)在低濃度下（... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 國外研究進(jìn)展
        1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展
    1.3 章節(jié)安排
    1.4 本章小結(jié)
2 聲學(xué)反向散射原理
    2.1 聲波在渾濁水體中的傳播性質(zhì)
    2.2 聲波在渾濁水體中的衰減性質(zhì)
    2.3 渾濁水體中聲波的反向散射性質(zhì)
    2.4 基本方程推導(dǎo)
    2.5 本章小結(jié)
3 反演算法
    3.1 濃度的反演算法
    3.2 粒徑的反演算法
        3.2.1 能量比值法
        3.2.2 最小化濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差算法
    3.3 本章小結(jié)
4 仿真分析
    4.1 仿真懸浮場(chǎng)
    4.2 回波電壓的計(jì)算
    4.3 仿真場(chǎng)景安排
    4.4 濃度的仿真反演結(jié)果
    4.5 粒徑的仿真反演結(jié)果
        4.5.1 能量比值法的粒徑仿真結(jié)果
        4.5.2 最小化濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差算法的粒徑仿真結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
5 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
    5.1 多頻聲學(xué)懸浮泥沙測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    5.2 實(shí)驗(yàn)水槽的布置設(shè)計(jì)
    5.3 本章小結(jié)
6 系統(tǒng)標(biāo)定與懸浮泥沙測(cè)量實(shí)驗(yàn)
    6.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
    6.2 回波電壓的統(tǒng)計(jì)特性
    6.3 系統(tǒng)標(biāo)定
        6.3.1 系統(tǒng)參數(shù)的解耦標(biāo)定
        6.3.2 所選用的懸浮顆粒
        6.3.3 標(biāo)定結(jié)果
    6.4 懸浮泥沙測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        6.4.1 濃度的反演結(jié)果
        6.4.2 粒徑的反演結(jié)果
    6.5 快速反演濃度
        6.5.1 字典匹配算法
        6.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    6.6 高濃度實(shí)驗(yàn)
        6.6.1 高濃度中的測(cè)量誤差變化
        6.6.2 誤差分析
        6.6.3 脈沖電壓的改變帶來的影響
    6.7 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 未來展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]利用ADCP回波強(qiáng)度估算河流懸移質(zhì)含沙量的應(yīng)用研究[J]. 楊惠麗,羅惠先,于奭.  水利水電技術(shù). 2017(01)
[3]長(zhǎng)江口懸沙輸運(yùn)觀測(cè)中ADCP的應(yīng)用[J]. 孟令鵬.  科技資訊. 2012(03)
[4]基于ADCP估算懸移質(zhì)輸沙率的應(yīng)用研究[J]. 王志東,方華山.  港工技術(shù). 2010(04)
[5]應(yīng)用走航式ADCP測(cè)量分析與驗(yàn)證金塘水道的高懸沙濃度[J]. 金魏芳,梁楚進(jìn),周蓓鋒,李俊德.  海洋學(xué)研究. 2009(03)
[6]黃河水沙空間分布及其變化過程研究[J]. 胡春宏,陳緒堅(jiān),陳建國.  水利學(xué)報(bào). 2008(05)
[7]ADCP測(cè)量懸沙濃度的可行性分析與現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定[J]. 程鵬,高抒.  海洋與湖沼. 2001(02)
[8]用ADCP進(jìn)行走航式懸沙濃度測(cè)量的初步研究[J]. 汪亞平,高抒,李坤業(yè).  海洋與湖沼. 1999(06)
[9]中國泥沙研究述評(píng)[J]. 王光謙.  水科學(xué)進(jìn)展. 1999(03)
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本文編號(hào)：3001500