專(zhuān)利名稱：多頻adcp的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)，尤其是涉及一種利用聲學(xué)多 普勒原理并使用多種異頻超聲波對(duì)河流進(jìn)行流速、流量測(cè)定的多頻ADCP。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的河流流量測(cè)驗(yàn)手段(如經(jīng)典的旋漿式流速儀法)由于其歷時(shí)長(zhǎng)、自動(dòng)化程 度低等固有的缺點(diǎn)，越來(lái)越不能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)和水文事業(yè)發(fā)展的需要；感潮河段以及日益 增多的受人類(lèi)活動(dòng)影響的水文測(cè)站進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)，使用傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)手段更是難以實(shí)現(xiàn)。聲 學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)利用聲學(xué)多普勒原理進(jìn)行流速、流量測(cè)驗(yàn)，具有不擾動(dòng)流場(chǎng)、 歷時(shí)短、采集數(shù)據(jù)量大等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以極大程度地減小勞動(dòng)強(qiáng)度、增加工作效率、提高現(xiàn) 代化水平，成為流量測(cè)驗(yàn)方式發(fā)展的趨勢(shì)。但目前市場(chǎng)上的多普勒流量監(jiān)測(cè)儀都是采用發(fā) 射固定頻率的信號(hào)，其噪音影響很大，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)以上提出的問(wèn)題，本實(shí)用新型目的在于提供一種通過(guò)發(fā)送接收多種不同頻率 的波形的超聲波信號(hào)，從而抑制系統(tǒng)的噪音干擾，達(dá)到高精度測(cè)量的多頻ADCP。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的，一種多頻ADCP，包括功率放大器，并聯(lián)連接 在功率放大器輸出端的不少于二個(gè)的超聲波換能器，以及分別連接在超聲波換能器上的不 少于二個(gè)的前置放大器，所述功率放大器的輸入經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器連接CPLD芯片的一路輸出， 所述CPLD芯片另一路輸出連接控制多路模擬開(kāi)關(guān)，所述并聯(lián)的前置放大器輸出連接多路 模擬開(kāi)關(guān)，多路模擬開(kāi)關(guān)的輸出經(jīng)信號(hào)放大濾波電路和自動(dòng)增益控制電路連接數(shù)字信號(hào)處 理器(DSP)模塊，該DSP模塊與CPLD芯片連接并與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，DSP模塊還連接有能 與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信模塊。上述D/A轉(zhuǎn)換器的芯片優(yōu)選DDS芯片，DDS芯片特別優(yōu)選AD9850，通信模塊優(yōu)選 GPRS模塊。系統(tǒng)工作時(shí)DSP控制CPLD產(chǎn)生多組異頻、相互獨(dú)立的超聲波信號(hào)，進(jìn)行功率放大 后分別加在不同的換能器的兩端，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的超聲波換能器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)發(fā)射 出去。相應(yīng)的超聲波換能器接收超聲波回波信號(hào)經(jīng)過(guò)接收電路處理后，輸出含有流速信息 的模擬信號(hào)，進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理電路進(jìn)行后續(xù)處理。通過(guò)對(duì)發(fā)射波形的優(yōu)化處理即可抑制 系統(tǒng)中的噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)高精度監(jiān)測(cè)。通過(guò)多個(gè)超聲波換能器產(chǎn)生多組異頻、相互獨(dú)立的超聲波信號(hào)，接收到的超聲波 回波信號(hào)經(jīng)過(guò)接收電路處理后，輸出含有流速信息的模擬信號(hào)，進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理電路進(jìn) 行后續(xù)處理。通過(guò)對(duì)發(fā)射波形的優(yōu)化處理可有效抑制系統(tǒng)中的噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)高精度監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型由于使用了多頻法能有效抑制系統(tǒng)中的噪聲干擾，從而能大大提高聲 學(xué)多普勒流速剖面儀的精度。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。四頻ADCP，包括功率放大器2，并聯(lián)連接在功率放大器2輸出端的四個(gè)超聲波換能 器1，以及分別連接在超聲波換能器1上的四個(gè)前置放大器7，所述功率放大器2的輸入經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換器3連接CPLD芯片4的一路輸出，所述CPLD芯片4另一路輸出連接控制四路模擬 開(kāi)關(guān)8，所述四個(gè)并聯(lián)前置放大器7的輸出連接四路模擬開(kāi)關(guān)8，四路模擬開(kāi)關(guān)8的輸出經(jīng) 信號(hào)放大濾波電路9和自動(dòng)增益控制電路10連接TMS320F2812模塊5，該TMS320F2812模 塊5與CPLD芯片4連接并與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，TMS320F2812模塊5還連接有能與外界進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換的GPRS模塊6。工作時(shí)，其中的TMS320F2812模塊5控制CPLD芯片4產(chǎn)生四組異頻、相互獨(dú)立 的超聲波信號(hào)，四個(gè)超聲波換能器1能向外發(fā)射四個(gè)已知的固定頻率的獨(dú)立超聲波信號(hào)， 在流體中傳播后超聲波就載有流體流速的信息，接收端接收到含有流體的流速信息的超聲 波，CPLD芯片4控制四路模擬開(kāi)關(guān)8分時(shí)向信號(hào)放大濾波電路9輸出已放大的含有流體的 流速信息的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大濾波電路9和自動(dòng)增益控制電路10處理獲得的含有流體流速 信息的低頻模擬多普勒信號(hào)，再送到TMS320F2812模塊5內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換， TMS320F2812模塊5內(nèi)部定時(shí)中斷子程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，采集的數(shù)據(jù)送入環(huán)形數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 內(nèi)，然后TMS320F2812模塊5對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗處理、FFT變換求其功率譜、功率譜的延 伸、疊加等處理得到多普勒頻偏值，求得流速，最后通過(guò)GPRS模塊6將測(cè)得的流速數(shù)據(jù)經(jīng) GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給中心計(jì)算機(jī)。以上是對(duì)本實(shí)用新型多頻ADCP的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本實(shí)用新型，但 本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，任何未背離本實(shí)用新型原理下所作的改 變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種多頻ADCP，包括功率放大器(2)，連接在功率放大器(2)輸出端的超聲波換能器(1)，以及連接在超聲波換能器(1)上的前置放大器(7)，其特征在于所述超聲波換能器(1)和前置放大器(7)都不少于二個(gè)，所述功率放大器(2)的輸入經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器(3)連接CPLD芯片(4)的一路輸出，所述CPLD芯片(4)另一路輸出連接控制多路模擬開(kāi)關(guān)(8)，所述并聯(lián)的不少于二個(gè)的前置放大器(7)輸出連接多路模擬開(kāi)關(guān)(8)，多路模擬開(kāi)關(guān)(8)的輸出經(jīng)信號(hào)放大濾波電路(9)和自動(dòng)增益控制電路(10)連接DSP模塊(5)，該DSP模塊(5)與CPLD芯片(4)連接并與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，DSP模塊(5)還連接有能與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信模塊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻ADCP，其特征在于所述D/A轉(zhuǎn)換器(3)的芯片為DDS芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多頻ADCP，其特征在于所述DDS芯片為AD9850。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻ADCP，其特征在于所述通信模塊(6)為GPRS模塊。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多頻ADCP，包括功率放大器，并聯(lián)連接在功率放大器輸出端的不少于二個(gè)超聲波換能器，以及分別連接在超聲波換能器上的不少于二個(gè)前置放大器，所述功率放大器的輸入經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器連接CPLD芯片的一路輸出，所述CPLD芯片另一路輸出連接控制多路模擬開(kāi)關(guān)，所述并聯(lián)的前置放大器輸出連接多路模擬開(kāi)關(guān)，多路模擬開(kāi)關(guān)的輸出經(jīng)信號(hào)放大濾波電路和自動(dòng)增益控制電路連接數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)模塊，該DSP模塊與CPLD芯片連接并與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，DSP模塊還連接有能與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信模塊。本實(shí)用新型由于使用了多頻法能有效抑制系統(tǒng)中的噪聲干擾，從而能大大提高聲學(xué)多普勒流速剖面儀的精度。
文檔編號(hào)G01P5/24GK201594094SQ20092026223
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者呂俊鵬, 杜偉, 王富生, 肖豪 申請(qǐng)人:宇星科技發(fā)展(深圳)有限公司