一种在声学多普勒流速剖面仪中获取径向水流速度的方法

摘要

一种在声学多普勒流速剖面仪中获取径向水流速度的方法，声学多普勒流速剖面仪采用声波换能器作为传感器，其发射的声脉冲通过水体中不规则散射体产生散射回波，由声波换能器接收后，经分析处理获取径向水流速度，其特征在于：首先，依据测量环境中水流的方向和缓急情况，设定径向水流速度的搜索范围和点数，然后对应各搜索点的径向流速设计匹配信号，将对应各径向流速的匹配信号与声波换能器接收的回波信号进行匹配滤波操作，并对匹配滤波结果进行搜索，匹配滤波结果的最大值所对应的径向流速即为所需测量的径向流速。

主权项

一种在声学多普勒流速剖面仪中获取径向水流速度的方法，声学多普勒流速剖面仪采用声波换能器作为传感器，其发射的声脉冲通过水体中不规则散射体产生散射回波，由声波换能器接收后，经分析处理获取径向水流速度，其特征在于：首先，依据测量环境中水流的方向和缓急情况，设定径向水流速度的搜索范围和点数，然后对应各搜索点的径向流速设计匹配信号，将对应各径向流速的匹配信号与声波换能器接收的回波信号进行匹配滤波操作，并对匹配滤波结果进行搜索，匹配滤波结果的最大值所对应的径向流速即为所需测量的径向流速；包括以下步骤：(1)设定径向流速的搜索范围v_L～v_H和搜索点数N，则预搜索的各径向流速为v_i＝v_L+i*(v_H‑v_L)/(N‑1)，i＝0,1,...,N‑1，其中，径向流速搜索范围的下边界v_L和上边界v_H以待测径向流速不会超过此搜索范围为依据，径向流速的搜索点数N以所需的径向流速测量精度为依据，N越大，径向流速测量精度越高；(2)将声波换能器的发射信号进行采样频率为f_sc/(c‑2v_i)的采样，获得对应于每一个径向流速v_i的匹配信号h_i(n)，其中f_s为声波换能器接收信号的采样频率，c为水中的声速；(3)将声波换能器接收的回波信号x(n)与(2)中的匹配信号h_i(n)进行匹配滤波操作，即完成将max(y_i(m))与v_i一一对应，结果最大者则意味着此径向流速对应的匹配信号与声波换能器接收的回波信号之间获得了完全匹配，则此匹配信号所对应的径向流速即为待测的径向流速，即最大的max(y_i(m))所对应的v_i即为所求的径向流速，其中，max(y_i(m))代表取向量y_i(m)的最大值。