[实用新型]声学波浪流速剖面仪

说明书

本实用新型公开了声学波浪流速剖面仪，包括计算机、波浪测量仪，波浪测量仪包括三脚支架以及固定安装与三角支架顶部的换能头，换能头上固定安装有脉冲声波发生器、脉冲声波接收器，换能头内设有与脉冲声波发生器、脉冲声波接收器信号连接的信号处理模块，信号处理模块与计算机信号连接。本实用新型结构新颖，采用脉冲声波信号监测水流速度、波浪高度，获得直观的数据，提高观测结果精度，有利于数据评估以规避海上作业风险。

技术领域

本实用新型涉及海洋观测技术领域，具体是声学波浪流速剖面仪。

背景技术

海洋监测技术作为海洋科学和技术的重要组成部分，在维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境、加强国防建设、谋求新的发展空间等方面起着十分重要的作用，也是展示一个国家综合国力的重要标志。海洋监测技术一般可分为天基海洋观测、海基观测和水下海洋观测。

目前的海洋观测技术中浪流观测多数停留在肉眼观测，过于依赖生活经验，观测结果精度低，难以获得准确的评估数据，不利于数据评估以规避海上作业风险。

实用新型内容

本实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

声学波浪流速剖面仪，包括计算机、波浪测量仪，波浪测量仪包括三脚支架以及固定安装与三角支架顶部的换能头，换能头上固定安装有脉冲声波发生器、脉冲声波接收器，换能头内设有与脉冲声波发生器、脉冲声波接收器信号连接的信号处理模块，信号处理模块与计算机信号连接。

进一步的，波浪测量仪上的脉冲声波发生器发送脉冲声波，脉冲声波接收器接收回声，由信号处理模块测量回声声波的音调或频率的变化测量水流的速度，计算公式如下：

其中：

F_Doppler是指脉冲声波接收器接收回声声波频率的变化，称为多普勒频移；

F_Source是指脉冲声波发生器发送的脉冲声波的声波频率；

V是指海平面水流速度；

C是指脉冲声波发生器发送的脉冲声波的声波速度。

进一步的，波浪测量仪上的脉冲声波发生器垂直发送脉冲声波，脉冲声波接收器接收回声，由信号处理模块测量发送与接收脉冲声波经历的时间测量波浪距离波浪测量仪的高度，并分别以高度、时间为坐标系绘制高度-时间曲线即波浪模型，计算公式如下：

ΔH＝C/2·Δt

其中：

ΔH是波浪距离波浪测量仪的高度；

C是指脉冲声波发生器发送的脉冲声波的声波速度；

Δt是指发送与接收脉冲声波经历的时间。

进一步的，脉冲声波发生器采用型号为DEUY-1051S的高频信号发生器，脉冲声波接收器采用型号为MA40S4R的超声波信号接收器。

进一步的，信号处理模块采用型号为STM32F437ZIT6的微处理芯片。

进一步的，换能头上还安装有与信号处理模块信号连接的倾斜传感器、温度传感器、压力传感器，其中倾斜传感器的型号为YY-D0260H2-F，温度传感器的型号为PT100，压力传感器的型号为YHT3015。

进一步的，三脚支架上固定安装有防水电池模组，防水电池模组为换能头供电，三脚支架上还固定安装有与信号处理模块信号连接的信号发射天线，与波浪检测仪相邻设有接收信号发射天线的信号并将信号发送到计算机的信号中转基站。

进一步的，换能头上连接有供电电缆以及连接于换能头与计算机之间的信号线缆。