一种高速侧扫式船舶吃水检测系统及其工作方法

摘要

本发明公开了一种高速侧扫式船舶吃水检测系统，包括多频超声波发射模块、发射端压力传感器模块、接收端压力传感器模块、超声波接收模块、同步控制模块、数据处理模块和显示模块；所述的数据处理模块通过数据线分别与接收端压力传感器模块、超声波接收模块和显示模块连接；所述的同步控制模块安装在超声波接收模块一侧。由于本发明以多频发射代替单一频率的超声波发射，解决了单一频率超声波发射造成的干扰问题，采集到的超声波数据更精确；解决了超声波发射信号一个周期耗费时间过长，周期时间缩短了N倍；解决了后端数据采集量过少的问题；大大提高了系统工作效率及其测量精度，扩大了系统应用范围。

主权项

一种高速侧扫式船舶吃水检测系统，其特征在于：包括多频超声波发射模块(7)、发射端压力传感器模块(2)、接收端压力传感器模块(3)、超声波接收模块(6)、同步控制模块(1)、数据处理模块(4)和显示模块(5)；所述的数据处理模块(4)通过数据线分别与接收端压力传感器模块(3)、超声波接收模块(6)和显示模块(5)连接；所述的同步控制模块(1)安装在超声波接收模块(6)一侧，通过同步缓冲电路分别与多频超声波发射模块(7)和发射端压力传感器模块(2)连接；同步控制模块(1)由时钟发生器和同步缓冲电路组成，控制多频超声波发射模块(7)与发射端压力传感器模块(2)同步工作；多频超声波发射模块(7)构成发射端；超声波接收模块(6)构成接收端；所述的多频超声波发射模块(7)由N个调制不同频率的超声波发射调制电路、一个发射端安装支架(9)及N个超声波发射探头(11)构成，N个超声波发射探头(11)排成一列安装于发射端安装支架(9)上构成超声波发射线阵(8)，每个超声波发射探头(11)发出的超声波中心线与发射端安装支架(9)长度方向中心线垂直，设发射端安装支架(9)上的超声波发射探头(11)从上至下的编号依次为0、1、…、N‑1；则第i个超声波发射探头(11)的发射频率为：F＝f+i*θ；f>＝200Khz；i＝0、1、…、N‑1；θ>＝50Khz；发射端安装支架(9)固定在航道(15)的一侧，保证发射端安装支架(9)上发射不同频率超声波发射探头(11)发出的超声波中心线构成的竖直平面与水平面(14)垂直且保证超声波发射线阵(8)完全浸没在水中；所述的发射端压力传感器模块(2)安装在超声波发射线阵(8)的第0个超声波发射探头(11)中心位置之上M高度，通过测量发射端压力传感器中心位置距离水面的压力来测量发射端压力传感器中心位置距离水面的深度H；所述的超声波接收模块(6)由N个超声波接收探头(12)、一个接收端安装支架(16)和N个超声波接收解调电路组成，所述的超声波接收解调电路包括放大电路(17)、滤波电路(18)、检波电路(19)及处理电路(20)，所述的放大电路(17)依次与滤波电路(18)、检波电路(19)及处理电路(20)串联，超声波接收解调电路将超声波接收探头(12)接收到的不同频率超声波解调成对应超声波发射探头(11)频率，N个超声波接收探头(12)排成一列安装于接收端安装支架(16)上，每个超声波接收探头(12)接收的超声波中心线与接收端安装支架(16)朝向航道(15)中心方向的竖直平面垂直，构成超声波接收线阵，超声波接收线阵固定安装在航道(15)的另一侧且接收端安装支架(16)所在的平面与水平面(14)垂直；所述的发射端安装支架(9)所在平面与接收端安装支架(16)所在平面平行；所述的接收端压力传感器模块(3)安装在超声波接收线阵的第0个超声波接收探头(12)中心位置之上M高度，其通过测量接收端压力传感器中心位置距离水面的压力来测量接收端压力传感器中心位置距离水面的深度L；所述的数据处理模块(4)是一台工控机，根据发射端压力传感器模块(2)和接收端压力传感器模块(3)传送的深度信息以及超声波接收线阵接收的信号强弱计算出船舶(10)吃水深度；所述的显示模块(5)用来通知工作人员过往船舶(10)吃水深度是否超限。