一种声学二维流场测量系统及方法

摘要

本发明的目的就是为了解决现有声学测流装置及方法在使用中只能观测区域2个点间平均流速的局限性，尽大可能满足对近海、湖泊与大型河道流场的大范围、大规模长时间连续的观测要求。该声学二维流场测量系统由3个以上观测站组组建而成，每个观测站由仪器本体、换能器、外部计算机和外部电池组成。本发明专利的有益效果：通过多个设置在观测区域外围的观测站位间每对声学测流系统的声信号双方向传播时间差的观测，由观测区域的外围测量就可以获得该区域流场图像，与传统方法相比，可以对某观测区域进行大范围长时间同步流场观测，解决了现有观测技术受航运和渔业活动等影响，无法进行大范围同步流场观测的问题。

主权项

声学二维流场测量系统，其特征在于：所述系统由3个以上观测站组成，每个观测站由以下设备组成：GPS接收单元：通过GPS天线接收GPS卫星的时间信号，为整个系统在大范围内实现异地站位无线时间同步提供标准的时间信号；GPS接收单元上设有天线，输出端连接控制单元；控制单元(MSP)：控制GPS接收单元，与数字信号处理单元(DSP)和外部计算机通信进行数据的传输，对数据存储单元(SD)进行控制和操作；并且还连接逻辑控制及总线接口单元；逻辑控制及总线接口单元(CPLD)：输出端连接功放单元、数模转换单元以及数字信号处理单元，用于协调高低速单元之间的数据通信，完成系统逻辑控制的相关功能；数字信号处理单元(DSP)：根据系统设置参数生成指定的声信号，对接收到的声信号数据进行处理；数字信号处理单元(DSP)接受逻辑控制及总线接口单元(CPLD)直接传输的数据，也接受经过模数转换(A/D)单元转换处理后的数据；模数转换(A/D)单元：将信号接收单元接收到的信号模数转换并传送给数字信号处理单元(DSP)进行信号的相关处理；功放单元：对发送信号进行功率放大，提高声信号发射强度，增加声传播距离；功放单元连接到收发切换单元；收发切换单元：连接换能器单元，使换能器单元为进行信号发送和信号接收工作而进行电路切换；换能器单元：在收发切换单元控制下实现电信号与声信号相互转换，发送和接收声信号；信号接收单元：在收发切换单元信号接收工作状态下，把换能器接收的声 信号进行放大，带通滤波去除噪声；数据存储单元(SD)：把观测数据记录到SD卡上，并读取不同站位的系统设定文件，用来指挥该站位进行自动运行；外部计算机：与控制单元(MSP)连接，进行参数设置、数据采集和系统监控；整个系统还连接有外部电源：给整个系统和功放单元提供电源。