[发明专利]一种超声波侧扫式船舶吃水量检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种超声波侧扫式船舶吃水量检测系统，其特征在于：包括超声波发射阵列(1)、超声波接收阵列(2)、竖直测距模块(3)、吃水检测处理单元(6)和报警显示模块，所述的超声波接收阵列(2)、竖直测距模块(3)和报警显示模块分别通过有线传输方式与吃水检测处理单元(6)连接；

所述的超声波发射阵列(1)由安装成一列的n个超声波发射传感器构成，所述的超声波接收阵列(2)由安装成一列的n个超声波接收传感器构成，所述的n大于2；超声波接收传感器的个数和水平位置与超声波发射阵列(1)中的超声波发射传感器的个数和水平位置相对应；

所述的竖直测距模块(3)用于测量竖直测距模块(3)安装点距水面的距离；

所述的吃水检测处理单元(6)通过超声波接收阵列(2)测得的数据计算得出待测船舶(4)的吃水量。

2.一种超声波侧扫式船舶吃水量检测系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、安装超声波发射阵列(1)和超声波接收阵列(2)；

安装方法包括固定安装方法或浮动安装方法，如果是固定安装，转步骤A1；否则转步骤A2：

A1、固定安装：将超声波发射阵列(1)固定安装在航道水下的一侧，在航道的另一侧与超声波发射阵列(1)相对应的位置安装超声波接收阵列(2)，使超声波接收阵列(2)中的超声波接收传感器{A₁，A₂,....,A_n}与超声波发射阵列(1)中的超声波发射传感器{B₁，B₂,....,B_n}的位置一一对应，保证超声波发射传感器与超声波接收传感器在同一水平面；转步骤B；

A2、浮动安装：将超声波发射阵列(1)和超声波接收阵列(2)安装在航道两侧的浮动箱(5)上，超声波发射阵列(1)和超声波接收阵列(2)分别随水位变化而变化，即每个超声波发射传感器距水面的距离{d₁，d₂，....，d_n}为固定值；转步骤C；

B、计算超声波传感器距竖直测距模块(3)的距离；

通过竖直测距模块(3)测量水面距竖直测距模块(3)的距离U，并根据已知的超声波发射阵列(1)中每个超声波发射传感器距竖直测距模块(3)的距离，通过计算得出每个超声波发射传感器距水面的距离{d₁，d₂，....，d_n}；

C、超声波发射阵列(1)周期性分时发射超声波脉冲；

超声波发射阵列(1)每隔时间ΔT工作一次，工作时，每隔固定时间Δt依次使超声波发射传感器{A₁，A₂,....,A_n}发射超声波，每个超声波发射传感器的工作时间为t；间隔时间ΔT和超声波发射阵列(1)的工作时间n*t+Δt构成一个周期T，实现超声波发射阵列(1)中的超声波发射传感器分时发射超声波；

D、采集超声波接收阵列(2)的信号；

无待测船舶(4)驶过时，超声波接收阵列(2)依据接收的超声波信号的强度识别是否有超声波发出，识别无超声波发射时间为ΔT后，开始测量出n个超声波接收传感器{B₁，B₂,....,B_n}接收的超声波能量强度{D₁，D₂,....,D_n}；有待测船舶(4)驶过时，识别出超声波发射阵列(1)发射的时间间隔ΔT，加上超声波的传输时间L/V后测得N个超声波接收传感器{B₁，B₂,....,B_n}接收的超声波能量强度{D₁’，D₂’,....,D_n’}，其中L为超声波发射阵列(1)与超声波接收阵列(2)之间的距离，V超声波在水中的传播速度；

E、吃水检测；

吃水检测处理单元(6)根据待测船舶(4)遮挡超声波后的超声波接收阵列(2)中的超声波接收传感器的能量强度{D₁’，D₂’,....,D_n’}与无遮挡的超声波接收传感器的能量强度{D₁，D₂,....,D_n}求差，判断出超声波接收传感器B_X刚好被遮挡，超声波接收传感器B_x+1不被遮挡；对应超声波发射传感器A_x被遮挡，此时待测船舶(4)的吃水深度即超声波发射传感器A_X在水下的深度d_X；

F、报警显示；

吃水检测处理单元(6)根据待测船舶(4)的吃水量，判断是否超限，如果超限则通过报警显示模块报警并报告待测船舶(4)的吃水量。