[实用新型]一种基于无人船的声学多普勒流速剖面仪校准装置

说明书

本实用新型涉及一种基于无人船的声学多普勒流速剖面仪校准装置，装置的转接支架固定在无人船上，转接支架上部连接GPS测量仪，转接支架下部连接精密角度转盘，精密角度转盘通过转接法兰盘连接待检声学多普勒流速剖面仪，两台高速摄像机连线平行于试验水池长边且远离试验水池设置。本实用新型的有益效果：无人船带ADCP沿航迹线往返航行测量航道流速，高速摄像机、量值可溯源的全站仪设备计量测量段内ADCP平均速度作为参考标准值与ADCP流速示值比对，进行流速参数校准；通过精密角度转盘，调节ADCP指示方向与航行方向夹角，测绘无人船运动轨迹和偏航误差，计算流向参考标准值，与ADCP流向示值进行比对，进行流向参数校准。

技术领域

本实用新型属于水文测量仪器计量技术领域，尤其涉及水运工程领域一种基于无人船的声学多普勒流速剖面仪校准装置。

背景技术

声学多普勒测流技术是上世纪八十年代测流技术的重大突破，声学多普勒流速剖面仪(ADCP)即为采用此原理进行海流观测的新型仪器。相对于以机械动力为基础的流速传感器，声学多普勒流速剖面仪(ADCP)无需启动流速，可以在不干扰流场的前提下，高精度、快速地测出大范围内的三维流速，因此目前被广泛用于水运工程建设，水文环境监测，海洋、河口的流场结构调查，港口航道流速和流量测验等，其测量结果及相关技术得到了相关工作者的认同。然而，长时间作业环境的变化，将导致仪器自身性能的改变，致使仪器的测量结果出现较大偏差。因此，定期对仪器的流速、流向计量性能进行校准/测试尤为重要。

目前我国尚未针对声学多普勒流速剖面仪(ADCP)专门建设大型的校准试装置，声学多普勒流速剖面仪(ADCP)校准主要分为室内流速水槽校准和室外航行校准。由于声学多普勒流速剖面仪(ADCP)频率范围的拓展和分层流速的检验需求，声学多普勒流速剖面仪(ADCP)室内校准对直线静水槽的要求较高：水槽长度不小于100m，宽度不小于3m，深度不小于3m，需配有速度不小于5m/s的流速拖车系统，水体需含有悬浮颗粒或者气泡等，以上诸多限制条件给室内ADCP校准试验带来巨额经费开销与建设成本。室外航行校准一般在海洋、河流或湖泊等自然环境下采用自校或比测的方式进行，由于野外浪、潮、流、沙等综合环境的影响，给校准引入较大不确定度。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于无人船的声学多普勒流速剖面仪校准装置，校准参数包括流速和流向，通过在室外入海口处可开启/关闭的船闸航道中，由无人船带动声学多普勒流速剖面仪(ADCP)沿水池短边中线往返航行测量航道流速，由高速光摄像机、量值可溯源的全站仪(全站型电子速测仪)等设备计量测量段内声学多普勒流速剖面仪(ADCP)平均速度，将此平均速度作为参考标准值与声学多普勒流速剖面仪(ADCP)流速示值比对，进行流速参数校准；通过设计加工量值可溯源的精密角度转盘，调节声学多普勒流速剖面仪(ADCP)指示方向与航行方向夹角，测绘无人船运动轨迹和偏航误差，计算流向参考标准值，与ADCP流向示值进行比对，进行流向参数校准。

本实用新型的技术方案：一种基于无人船的声学多普勒流速剖面仪校准装置，其特征在于包括试验水池、无人船、转接支架、GPS测量仪、第一高速摄像机、第二高速摄像机、全站仪、精密角度转盘，所述转接支架固定在所述无人船上，转接支架上部连接所述GPS测量仪，所述精密角度转盘通过所述转接法兰盘连接待检声学多普勒流速剖面仪，所述第一高速摄像机和所述第二高速摄像机光学中心连线平行于所述试验水池长边且远离所述试验水池设置，所述全站仪位于所述第一高速摄像机和所述第二高速摄像机光学中心连线远离所述试验水池一侧。进一步地，所述第一高速摄像机和所述第二高速摄像机的光学中心轴线均垂直于所述试验水池的长边侧，所述全站仪位于所述第一高速摄像机和所述第二高速摄像机连线的中垂线上。

进一步地，所述GPS测量仪、所述精密角度转盘、所述转接法兰盘和所述待检声学多普勒流速剖面仪的轴线重合；

优选地，所述无人船的尺寸为长1.5m×宽0.4m×高0.3m，所述无人船的最高运行速度为5m/s。