[发明专利]一种新型四波束ADCP小型校准装置

说明书

本发明涉及一种新型四波束ADCP小型校准装置，属于校准装置技术领域。装置上下圆环之间通过钣金、不锈钢管、直线轴承、轴套、不锈钢轴、螺钉、螺母固定连接，实现上下高度的伸缩。四波数ADCP固定于水密箱上，使单个换能器声轴方向位于垂直方向；水密箱内固定伺服电机，PC机控制伺服电机带动四波束ADCP旋转，使四波束ADCP换能器声轴方向依次对准应答器阵列的收发换能器。应答器阵列收发换能器发射不同频偏和时延的声波信号，模拟不同水层的流速对四波束ADCP换能器流速进行校准，应答器阵列对ADCP换能器电声参数进行校准。解决了四波束ADCP传统检测方式试验时间长、成本高的问题。

技术领域

本发明涉及一种新型四波束ADCP小型校准装置，属于校准装置技术领域。

背景技术

ADCP（声学多普勒流速剖面仪）作为国内外河道、海洋系统流速流量测量使用的普遍仪器，不同于传统的机械式流速仪，其利用声学换能器发射声波，当发射的声波遇到水中泥沙颗粒、浮游生物等随水流动的散射体时产生背散射，声学换能器接收信号，通过接收到散射声信号的多普勒频移计算流速。其具有非接触，可自动实时在线连续监测等诸多优点,可极大地减小劳动强度、增加工作效率。

四波束ADCP可测量不同水层的三维流速，在国内外被广泛使用，生产厂家给出的技术指标往往是在特定实验环境下的测试结果，对其使用过程中的校准较为困难，目前主要使用水槽拖车试验和GPS检测法对其进行校准。标准“GB/T 24558-2009”中所述的水槽拖车试验流速校准方式是通过将ADCP固定于拖车底部，拖车分别以不同的速度进行跑车，每个速度纪录ADCP不少于30组数据，将ADCP测量的数据进行统计平均，与拖车速度值进行比较实现的，试验条件要求水池长度大于100m、宽度大于7m、深度大于4.5m；标准“HY/T 102-2007中所述的GPS检测法流速校准方式是通过将ADCP固定于拖车底部，在被检ADCP流速测量范围内选取11个检测速度点，拖车往返航行，同时记录GPS速度测量值、GPS位置测量值和ADCP速度测量值，计算相关系数和误差限来实现的，检测条件要求水深大于100m的水域。这些方法对于试验条件要求高，而且航次试验时间长、成本高，因此，开发一种可在普通小型水池中进行四波束ADCP性能校准装置显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种新型四波束ADCP小型校准装置，该装置利用固定框架及旋转机构，使四波束ADCP四个换能器声轴方向依次正对应答器阵列中间的收发换能器声轴方向，当应答器阵列中的收发换能器接收到ADCP换能器发射的信号后，回发带有频偏和时延的声波信号，以模拟不同水层的流速，根据频偏及时延与不同水层处流速的对应关系，可实现对四波束ADCP进行流速校准；并利用应答器阵列对四波束ADCP换能器的电声参数（发射源级、指向性、接收灵敏度）进行校准。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

本发明包括应答器阵列、PC机、RS232串口、伺服电机控制器、伺服电机、水密箱、密封装置、四波束ADCP、ADCP安装底板、安装法兰、固定框架、伸缩杆、小型水池。

所述的应答器阵列由中间的收发换能器和两侧的接收换能器组成，接收四波束ADCP的声波信号，通过发射不同频偏和时延的声波信号，模拟不同水层的流速。

所述的PC机编写LabVIEW程序，控制伺服电机每次旋转的角度与速度，角度设置为每次旋转90°，速度设置为10°/s。

所述的RS232串口作为PC机与伺服电机控制器的通讯接口，将PC机指令传递至伺服电机控制器。

所述的伺服电机控制器接收PC机编写的指令，并直接控制伺服电机旋转台旋转。

所述的伺服电机通过旋转台旋转带动电机轴旋转，并进一步带动四波束ADCP旋转。