[发明专利]气介式超声波浪仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量设备，特别是涉及一种气介式超声波浪仪。

背景技术

目前，已有的波浪监测手段很多，但都分别存在一定的缺陷：

(1)浮标波浪仪：无法在海流较强的海域使用。浮标受到锚链的束缚，测量误差较大。只能测量单点的波浪。

(2)坐底式水声波浪仪：在大浪情况下测量误差大，限制了其应用范围。如果要实现实时在线监测，必须牵引电缆上岸，电缆的布设和维护都十分困难。只能测量单点的波浪。

(3)压力式波浪仪：无法测量高频的波浪。如果要实现实时在线监测，必须牵引电缆上岸，电缆的布设和维护都十分困难。只能测量单点的波浪。

(4)光学波浪仪：无法在夜间使用，无法在雾天使用，大浪情况下测量误差较大。仪器测量精度受观测员经验和主观影响大，人员素质对观测结果影响很大。无法实现自动化监测。观测人员工作量大。只能测量单点的波浪。

(5)导航雷达波浪仪：价格昂贵，受降水影响严重。中到大雨的情况下无法准确测量。在我国这样的大洋西岸国家，热带风暴是最重要的海洋灾害天气，而此仪器恰好此情况下无法使用，因此应用上意义不大。

(6)地波雷达波浪仪：价格极其昂贵，虽能测量波浪，但是测量的精度尚未得到很好的验证，资料准确性并不完全可靠。

(7)微波高度计：仅能测量卫星轨道正下方一条线上的波浪的有效波高，受降水影响比导航雷达波浪仪还要严重。作为卫星遥感手段，时间和空间覆盖率都十分低，不能实现全球的连续密集观测。

(8)合成孔径雷达：价格极其昂贵。虽然是卫星遥感手段，却难以实现全球的观测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能稳定、测量误差小、价格低廉的气介式超声波浪仪。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种气介式超声波浪仪，它包括发射脉冲信号的发射机和接收脉冲信号的接收机；所述的发射机主要由时基脉冲发生器、受控振荡器和推挽放大器组成，所述的时基脉冲发生器输出端连接受控振荡器输入端，受控振荡器的输出端连接推挽放大器的输入端，时基脉冲发生器输出经受控振荡器输出一个振荡信号给推挽放大器；所述的前置放大器的输出端连接后置放大器的输入端，前置放大器将从发射机接收到的脉冲信号放大后送入后置放大器，后置放大器22的输出端连接检波器。

所述的时基脉冲发生器由14级串行进位二进制计数器/分频器振荡器CD4060集成电路及手表用时钟振荡晶体32768构成；CD4060集成电路包括一个振荡器和一个14级串行二进制计数器，振荡器可以设计成RC振荡电路或晶体振荡电路。

所述的受控振荡器采用低功耗单稳态触发器/多谐振荡器的集成电路CD404。

采用上述方案后，本发明具有以下优点：

1、性能稳定。由于本发明的受控振荡器由CD4047构成，采用了特殊保护电路，性能相当稳定，该电路允许电容端的波形在V_DD以上和V_SS以下摆动，而不需外接电阻，因此就消除了由于外接电阻R_S容易产生寄生振荡的缺点。其次，CD4047电路在设计上用了负载能力较大的缓冲反相器，减小了由于工作期间输出阻抗的变化(尤其是在高频下)而影响振荡频率的稳定性。同时，它还降低了转折电压的范围，使其从30％^-70％V_DD降低到33％^-67％V_DD，因而也提高了频率的稳定度。因而只要注意选择温度系数小的外接电容和电阻就可得到频率相当稳定的振荡器。

2、测量误差小。由于本发明后置放大器在本电路中利用缓冲放大后使包络前沿更加陡峭后的波形去触发一个固定宽度的窄脉冲发生器，利用它来消除由电源耦合过来的发射信号的拖尾信号，因而减小了发射信号所引起的盲区。从窄脉冲的前沿与包络信号前沿对比还可以看出，窄脉冲的前沿更加陡峭，因而测时误差也进一步降低。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明发射机的电路框图；

图2是本发明的发射机的电路图；

图3是本发明时基脉冲发生器的电路图；

图4是本发明受控振荡器的电路图；

图4A是本发明受控振荡器的输出波形图；

图4B是本发明受控振荡器构成上升沿触发器电路图；

图4C是本发明受控振荡器上升沿触发信号与Q端输出信号波形图；

图5是本发明接收机的电路框图；

图6是本发明接收机的电路图；

图7是本发明检波器的电路图。