[发明专利]基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置

权利要求书

1.基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于，包括：超声波发射装置(1)、超声波接收装置(2)和上位机(3)，其中，所述超声波发射装置(1)和超声波接收装置(2)均与上位机(3)连接，所述超声波发射装置(1)设置于冰面上，用于接收上位机(3)的信号并向冰下发射超声波，所述超声波接收装置(2)设置于冰面上且沿河水流动方向与所述超声波发射装置(1)间隔设置，用于接收超声波回声信号并发送至所述上位机(3)，所述上位机(3)用于接收所述超声波接收装置(2)发送来的超声波回声信号，并利用多普勒频移测速原理计算出冰下河水流速。

2.按照权利要求1所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述超声波发射装置(1)包括依次连接的方波信号发生模块(11)、隔离驱动电路(12)、半桥发射电路(13)和发射换能器(14)，所述发射换能器(14)置于冰面上，所述超声波接收装置(2)包括依次连接的接收换能器(21)、带通滤波电路(22)、信号保护电路(23)、信号放大电路(24)、模数转换器(25)和单片机(26)，所述接收换能器(21)置于冰面上，所述单片机(26)与所述上位机(3)连接。

3.按照权利要求2所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述方波信号发生模块(11)采用4.8MHz晶振和CD4060分频电路产生300kHz方波，接入CD4069反相器电路，用于输出两路互补的PWM方波信号。

4.按照权利要求2所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述隔离驱动电路(12)为基于IR2113芯片的隔离驱动电路，用于对所述方波信号发生模块(11)输出的方波进行强弱电隔离，并驱动所述半桥发射电路(13)中的场效应管。

5.按照权利要求2所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述半桥发射电路(13)采用500V耐压的N沟道场效应管IRF460作为功率开关器件。

6.按照权利要求2所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述带通滤波电路(22)包括OPA1652运算放大芯片。

7.按照权利要求2所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述信号保护电路(23)包括两个反接的齐纳二极管。

8.按照权利要求2所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述模数转换器(25)采用高精度24位数模转换芯片ADS1256。

9.按照权利要求2所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述单片机(26)为STM32F407ZGT6单片机。

10.按照权利要求1所述的基于超声波多普勒法的冰下河水流速测量装置，其特征在于：所述上位机(3)通过串口通讯模块与单片机(26)连接。