多普勒超聲測速裝置和其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多普勒超聲測速裝置和其使用方法，該裝置包括：外殼、探頭、上蓋、支架和多普勒超聲測速器，外殼的下端裝有支架，外殼的上端裝有上蓋，在外殼內(nèi)裝有多普勒超聲測速器，在支架上裝有探頭，探頭通過信息線與多普勒超聲測速器的輸入端相連，它還包括：電子羅盤，外殼的內(nèi)壁上有水平的第一凸臺，電子羅盤固定在第一凸臺，電子羅盤通過信息線與多普勒超聲測速器的輸入端相連，支架與電子羅盤放置的位置垂直，其使用方法是將探頭和電子羅盤所測數(shù)據(jù)傳輸給多普勒超聲測速器，經(jīng)其校正后得到標準坐標系下的三維速度，本發(fā)明可以節(jié)省人工微調(diào)設備安裝的操作；多臺設備同步測試時，保證同一個坐標系下的測量；并且提高流速測量的準確度和精度。
【專利說明】
多普勒超聲測速裝置和其使用方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及了一種多普勒超聲測速裝置和其使用方法，特別是設及了一種可W自 動校正的多普勒超聲測速裝置和其使用方法。
【背景技術】
[0002] 聲學多普勒流速儀，運用多普勒原理，對距離探頭一定距離的采樣點進行流速測 量。超聲多普勒流速儀是應用聲學多普勒效應原理制成的測流儀，采用超聲換能器探測流 速。超聲多普勒流速儀為水下測量儀器。該設備可測量水流=個方向的流速。
[0003] 預獲得準確的水流=個方向的流速，則要求聲學多普勒流速儀的=維坐標系與所 測水流環(huán)境的坐標系保持一致。使設備的坐標系與水流環(huán)境坐標系保持一致，通常采用的 方法是手工調(diào)整，手工調(diào)整設備在=個方向的角度，使設備的坐標系與水流環(huán)境坐標系一 致。該方法有W下缺點：
[0004] 1、手工調(diào)整設備的位置，將會在=個方向上引入人為調(diào)整的誤差。導致測速準確 性降低
[0005] 2、每次初步安裝設備后，均需要進行手工細微調(diào)整，其工作量較大。
[0006] 3、如果多個設備同時測量同一個水流不同位置的流速，則各個設備相對環(huán)境坐標 系均有誤差，對于整體流速的評估引入累積誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本申請發(fā)明的目的是通過在設備中安裝電子羅盤，對已初步安裝的設備進行安裝 姿態(tài)的自校正，保證計算的流速映射到環(huán)境坐標系中，即提高流速測量的準確度和精度。 [000引為了完成本申請的發(fā)明目的，本申請采用W下技術方案：
[0009] 本發(fā)明的一種多普勒超聲測速裝置，它包括:外殼、探頭、上蓋、支架和多普勒超聲 測速器，外殼的下端裝有支架，外殼的上端裝有上蓋，在外殼內(nèi)裝有多普勒超聲測速器，在 支架上裝有探頭，探頭通過信息線與多普勒超聲測速器的輸入端相連，其中：它還包括：電 子羅盤，外殼的內(nèi)壁上有水平的第一凸臺，電子羅盤固定在第一凸臺，電子羅盤通過信息線 與多普勒超聲測速器的輸入端相連，支架與電子羅盤放置的位置垂直。
[0010] 本發(fā)明的一種多普勒超聲測速裝置，其中：所述的支架包括主管和至少兩個分支 管，分支管位于接近主管的端部，它們沿著主管的圓周均勻分布，分支管中屯、線與主管垂直 中屯、線的夾角C在30°至85°的范圍內(nèi)，在每個分支管內(nèi)均開有通向主管的穿線孔，在靠近每 個分支管的端部有一個與上述穿線孔相通的凹槽，凹槽內(nèi)裝有探頭，與探頭相連的信息線 通過穿線孔和主管與多普勒超聲測速器的輸入端相連，分支管的外形為流線型。
[0011] 本發(fā)明的一種多普勒超聲測速裝置，其中:所述分支管為3個。
[0012] 本發(fā)明的一種多普勒超聲測速裝置，其中：所述多普勒超聲測速器上還裝有液晶 屏，在與該液晶屏對應的外殼上開有觀察口，W便用戶從觀察口讀出所測的流速，多普勒超 聲測速器的輸出端通過信息線將所測流速輸出。
[0013] 本發(fā)明的一種多普勒超聲測速裝置，其中：在外殼的內(nèi)壁上還有第二凸臺，所述多 普勒超聲測速器通過第二凸臺固定在外殼內(nèi)。
[0014] 本發(fā)明的一種多普勒超聲測速裝置的使用方法，其中：它包括W下步驟：
[0015] (a)將多普勒超聲測速裝置的探頭放置在流動的河流中；
[0016] (b)探頭在水流環(huán)境坐標系下，將河流水的流速傳輸給多普勒超聲測速器，得到= 維速度Vx'、Vy'和Vz' ；
[0017] (C)電子羅盤(8)將其所處的位置與標準坐標系的夾角a、e和丫傳輸給多普勒超聲 測速器；
[0018] (d)多普勒超聲測速器根據(jù)W下公式得到校正后的S維速度Vx、Vy和Vz
[0019]
[0020] (e)多普勒超聲測速器通過液晶屏或輸出端將校正后的S維速度Vx、Vy和Vz顯示或 輸出。
[0021] 本發(fā)明的多普勒超聲測速裝置與現(xiàn)有的多普勒超聲測速裝置相比，具有W下優(yōu) 點：
[0022] 1)節(jié)省人工微調(diào)設備安裝的操作；
[0023] 2)多臺設備同步測試時，保證同一個坐標系下的測量；
[0024] 3)提高流速測量的準確度和精度。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的多普勒超聲測速裝置的剖面示意圖，為了簡化起見，將圖2的分支 管順時針旋轉(zhuǎn)了 60%
[00%]圖2為圖1支架的仰視圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明的多普勒超聲測速裝置中多普勒超聲測速器、探頭和電子羅盤之間 連接關系的不意圖；
[0028] 圖4為電子羅盤所處的水流環(huán)境坐標系X'、Y'、Z'與標準坐標系X、Y、Z之間的夾角 a、巧口丫。
[0029] 在圖1至圖3中，標號1為主管;標號2為穿線孔;標號3為分支管;標號4為凹槽;標號 5為探頭;標號6為外殼;標號7為第一凸臺；標號8為電子羅盤;標號9為液晶屏;標號10為第 二凸臺；標號11為;標號12為多普勒超聲測速器;標號13為上蓋。
【具體實施方式】
[0030] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明的多普勒超聲測速裝置包括:外殼6、探頭5、電子羅盤8、 上蓋13、支架和多普勒超聲測速器12,外殼6的下端裝有支架，外殼6的上端裝有上蓋13,在 外殼6內(nèi)裝有多普勒超聲測速器12,在支架上裝有探頭5,探頭5通過信息線與多普勒超聲測 速器12的輸入端相連，外殼6的內(nèi)壁上有水平的第一凸臺7,電子羅盤8固定在第一凸臺7,電 子羅盤8通過信息線與多普勒超聲測速器12的輸入端相連，支架與電子羅盤8放置的位置垂 直。在外殼6的內(nèi)壁上還有第二凸臺10，所述多普勒超聲測速器12通過第二凸臺10固定在外 殼6內(nèi)。多普勒超聲測速器12上還裝有液晶屏9,在與該液晶屏9對應的外殼6上開有觀察口 11，W便用戶從觀察口 11讀出所測的流速，多普勒超聲測速器12的輸出端通過信息線將所 測流速輸出。
[0031] 如圖1和圖2所示，支架包括主管1和至少兩個分支管3,分支管3位于接近主管1的 端部，它們沿著主管1的圓周均勻分布，分支管3為3個，分支管3中屯、線與主管1垂直中屯、線 的夾角C在30°至85°的范圍內(nèi)，在每個分支管3內(nèi)均開有通向主管1的穿線孔2,在靠近每個 分支管3的端部有一個與上述穿線孔2相通的凹槽4,凹槽4內(nèi)裝有探頭5,與探頭5相連的信 息線通過穿線孔2和主管1與多普勒超聲測速器12的輸入端相連，分支管3的外形為流線型。
[0032] 本發(fā)明多普勒超聲測速裝置的使用方法，它包括W下步驟：
[0033] (a)將多普勒超聲測速裝置的探頭5放置在流動的河流中；
[0034] (b)探頭5在水流環(huán)境坐標系下，將河流水的流速傳輸給多普勒超聲測速器12,得 到S維速度Vx'、Vy'和Vz' ；
[0035] (C)電子羅盤8將其所處的位置與標準坐標系的夾角a、e和丫傳輸給多普勒超聲測 速器12;
[0036] (d)《普勘!瞄聲測巧器12報據(jù)Pi下公式得到巧巿后的二維巧度Vx、Vv^V,
[0037]
[0038] (e)多普勒超聲測速器12通過液晶屏9或輸出端將校正后的S維速度Vx、Vy和Vz顯 示或輸出。
[0039] 當只有二個探頭5時，只要將Vz'和丫均設置為0,仍然可W使用上述的校正公式得 到二維速度Vx和Vy。
[0040] 上述實施方式說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領域技 術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，可W對上述實施方式進行任何修飾與改變。 因此，本發(fā)明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
【主權項】
1. 一種多普勒超聲測速裝置，它包括:外殼(6)、探頭(5)、上蓋（13)、支架和多普勒超聲 測速器（12)，外殼(6)的下端裝有支架，外殼(6)的上端裝有上蓋（13)，在外殼(6)內(nèi)裝有多 普勒超聲測速器（12)，在支架上裝有探頭（5)，探頭（5)通過信息線與多普勒超聲測速器 (12)的輸入端相連，其特征在于：它還包括：電子羅盤(8)，外殼(6)的內(nèi)壁上有水平的第一 凸臺（7)，電子羅盤(8)固定在第一凸臺（7)，電子羅盤(8)通過信息線與多普勒超聲測速器 (12)的輸入端相連，支架與電子羅盤(8)放置的位置垂直。2. 如權利要求1所述的多普勒超聲測速裝置，其特征在于:所述的支架包括主管（1)和 至少兩個分支管(3)，分支管(3)位于接近主管（1)的端部，它們沿著主管（1)的圓周均勻分 布，分支管（3)中心線與主管（1)垂直中心線的夾角c在30°至85°的范圍內(nèi)，在每個分支管 (3)內(nèi)均開有通向主管（1)的穿線孔(2)，在靠近每個分支管(3)的端部有一個與上述穿線孔 (2)相通的凹槽(4)，凹槽(4)內(nèi)裝有探頭（5)，與探頭(5)相連的信息線通過穿線孔(2)和主 管（1)與多普勒超聲測速器(12)的輸入端相連，分支管(3)的外形為流線型。3. 如權利要求2所述的多普勒超聲測速裝置，其特征在于:所述分支管(3)為3個。4. 如權利要求3所述的多普勒超聲測速裝置，其特征在于:所述多普勒超聲測速器（12) 上還裝有液晶屏(9)，在與該液晶屏(9)對應的外殼(6)上開有觀察口（11)，以便用戶從觀察 口（11)讀出所測的流速，多普勒超聲測速器(12)的輸出端通過信息線將所測流速輸出。5. 如權利要求4所述的多普勒超聲測速裝置，其特征在于:在外殼(6)的內(nèi)壁上還有第 二凸臺（10)，所述多普勒超聲測速器(12)通過第二凸臺（10)固定在外殼(6)內(nèi)。6. 如權利要求1至5任一權利要求所述的多普勒超聲測速裝置的使用方法，其特征在 于:它包括以下步驟： (a) 將多普勒超聲測速裝置的探頭(5)放置在流動的河流中； (b) 探頭（5)在水流環(huán)境坐標系下，將河流水的流速傳輸給多普勒超聲測速器（12)，得 到三維速度Vx'、Vy'和V z' ； (c) 電子羅盤(8)將其所處的位置與標準坐標系的夾角α、β和γ傳輸給多普勒超聲測速 器(12); (d) 多普勒超聲測速器(12)根據(jù)以下公式得到校正后的三維速度Vx、Vy和Vz(e) 多普勒超聲測速器（12)通過液晶屏（9)或輸出端將校正后的三維速度Vx、Vy和Vz顯 示或輸出。
【文檔編號】G01P21/02GK105954538SQ201610530350
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】夏云峰, 黃海龍, 王馳, 夏麗娟, 霍曉燕, 紀紅軍, 任明軒, 徐澤楊, 陳凱華
【申請人】水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院, 南京思孚泰科信息技術有限公司