[发明专利]一种超声声层析流场成像方法及其装置

说明书

本发明涉及一种超声声层析流场成像方法及其装置，所述方法包含以下步骤：S1，获取待检测水域的边界，建立二维直角坐标系，将所述边界按等间距分隔出N个扫描点；S2，通过固定设置第一超声分机于其中一个扫描点，在其他扫描点通过第二超声分机与所述第一超声分机互收发超声信号；S3，固定设置第一超声分机于下一个扫描点，在其他扫描点通过第二超声分机与所述第一超声分机互收发超声信号；S4，循环步骤S3，直至第一超声分机在所有扫描点收发；S5，获取每一对扫描点声互收发的声传播时间差集合；S6，获取所述流速关系包含流场对应X轴和Y轴的传播速度分量；S7，根据所述流速关系重建流场空间分布。

技术领域

本发明涉及流场监测领域，具体指有一种超声声层析流场成像方法及其装置。

背景技术

河口-近岸海域污染日益严重，追根溯源，绝大部分污染物质来自流域陆地通过海陆界面输送入海。河口-近岸水动力复杂，流场存在显著的空间分布特性，研发河口-近岸海域的流场在线监测可对近海－流域防灾减灾的重大需求，极其重要。

目前对浅海、河口水域的流速主要采用机械式流量计、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)等方法进行定点或走航式测量。这些方法只能监测小范围流速，不能同时反映出大范围水域的流场分布。申请号CN200810062069.1的现有申请公开了一种声学测流方法及装置，采用低频声波，中心频率为5kHz，带宽为3-7kHz，由于频率较低必然导致在小尺度范围内流速测量的时间分辨率不足。申请号CN201210073119.2的现有申请公开了一种声学二维流场测量系统及方法，同样只适用于近海海洋大尺度水域，对于数公里以下的小尺度河口-近岸区域，存在声传播时间测量误差大且空间分辨率低等不足，难以获得精细的流场分布，有必要发展小尺度水域的高频声层析的高精度成像技术。

针对上述的现有技术存在的问题设计一种超声声层析流场成像方法及其装置是本发明研究的目的。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种超声声层析流场成像方法及其装置，能够有效解决上述现有技术存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种超声声层析流场成像方法，所述方法包含以下步骤：

S1，获取待检测水域的边界，建立二维直角坐标系，将所述边界按等间距分隔出N个扫描点；

S2，通过固定设置第一超声分机于其中一个扫描点，在其他扫描点通过第二超声分机与所述第一超声分机互收发超声信号，所述互收发超声信号具体为：在相同时刻所述第一超声分机开始发射超声信号、所述第二超声分机开始接收超声信号，间隔第一时间后，在相同时刻所述第二超声分机开始发射超声信号、所述第一超声分机开始接收超声信号；

S3，固定设置第一超声分机于下一个扫描点，在其他扫描点通过第二超声分机与所述第一超声分机互收发超声信号；

S4，循环步骤S3，直至第一超声分机在所有扫描点收发；

S5，获取每一对扫描点声互收发的声传播时间差集合；

S6，获取每一对扫描点之间连线的距离，以及每一对扫描点之间连线与X轴的夹角，根据每一对扫描点之间连线与所述声传播时间差集合的建立流场的流速关系，所述流速关系包含流场对应X轴和Y轴的传播速度分量；

S7，根据所述流速关系重建流场空间分布。

所述步骤S5具体为：获取所述第一超声分机在每一个扫描点时超声信号从第一超声分机到达其他扫描点的第二超声分机的传输时间变化量集合δT_i⁺、超声信号在其他扫描点从第二超声分机到达每一个扫描点的第一超声分机的传输时间变化量集合δT_i^-，获取每一对扫描点声互收发的声传播时间差集合