基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器的制造方法
【專利摘要】本實用新型特別涉及一種基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器。包括壓力傳感器、換能器、溫度傳感器、支撐座、支撐爪以及壓力密封艙，所述壓力密封艙與所述支撐座通過長桿連接，所述支撐爪安裝在長桿上，所述支撐爪包括若干個延伸臂，所述延伸臂的端頭安裝換能器，所述支撐座上也安裝換能器，所述延伸臂上的換能器與所述支撐座上的換能器相互對應，所述壓力密封艙的下端設有壓力密封艙蓋，所述壓力密封艙蓋上安裝壓力傳感器、溫度傳感器、水密纜接頭等。本實用新型有擾流小的特點，又有較好的流速測量實時性，提高了流速測量的質(zhì)量。本實用新型結(jié)構(gòu)設計科學合理，簡單，使用效果好，具有很好的推廣價值，具有巨大的市場經(jīng)濟前景。
【專利說明】
基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器
技術領域
[0001]本實用新型特別涉及一種基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的測量海水流速的方法主要有機械法、電磁法、聲學多普勒法。其中，機械法精度低，響應慢，只能測二維流速；電磁法測量精度較低，響應慢，能耗高;聲學多普勒法雖然測量精度高，但是由于測速要求水中有反射體，故無法測量清水流速。
[0003]聲學多普勒法的原理是:海水中存在著大量的散射體，這些散射體隨海水流動，它們的速度即代表了海流的速度，多普勒海流計的超聲波發(fā)射器(聲源)向海水中發(fā)射一定頻率的超聲波，由于發(fā)射器和散射體之間存在“相對運動”，根據(jù)多普勒效應，發(fā)射聲波與散射回波頻率之間就存在一個頻移，通過測量頻移就可以計算出海水流速。聲學多普勒測流速技術已在海流測量設備中得到應用，如:單點式多普勒海流計和ADCP，都采用若干個收發(fā)一體的換能器，首先向海水中發(fā)射一定頻率的聲脈沖，然后在接收海水中的散射體反射回來的回波，通過計算發(fā)射聲波與散射回波之間的頻移，就可測得海水的流速。但是以上設備測量數(shù)據(jù)不準確，計算麻煩，操作繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術問題是如何克服現(xiàn)有技術的不足，提供基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器。
[0005]本實用新型為實現(xiàn)上述目的采用的技術方案是:基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，包括壓力傳感器、換能器、溫度傳感器、水密纜接頭。本實用新型還包括支撐座、支撐爪以及壓力密封艙，所述壓力密封艙與所述支撐座通過長桿連接，所述支撐爪安裝在長桿上，所述支撐爪包括若干個延伸臂，所述延伸臂的端頭安裝換能器，所述支撐座上也安裝換能器，所述延伸臂上的換能器與所述支撐座上的換能器相互對應，所述壓力密封艙的下端設有壓力密封艙蓋，所述壓力密封艙蓋上安裝壓力傳感器。
[0006]進一步的，本實用新型溫度傳感器，用來測量水溫，以修正溫度對海水中聲速的影響，所述溫度傳感器安裝在壓力密封艙蓋上，所述水密纜接頭安裝在壓力密封艙蓋上。
[0007]進一步的，所述壓力密封艙內(nèi)安裝有三維羅盤、電池組、傾斜傳感器、信號處理電路以及發(fā)射/接收電路。
[0008]進一步的，所述延伸臂有三個，三個延伸臂端頭均安裝換能器，所述支撐座上安裝三個換能器，所述延伸臂上的三個換能器與所述支撐座上的三個換能器相互對應。
[0009]進一步的，所述三個延伸臂有均勻設在支撐爪上，所述支撐座上的三個換能器均勾分布。
[0010]進一步的，所述支撐爪安裝在長桿的中下端，靠近支撐座的位置。
[0011]進一步的，所述水密纜接頭內(nèi)安裝電纜，電纜另一端連接PC，完成通訊、下載程序、讀取測量數(shù)據(jù)等操作。
[0012]進一步的，與水接觸的所有部件連接處均采用O型橡膠密封圈密封。
[0013]本實用新型流速測量儀器采用了一種新的傳感器排布形式，傳感器支撐結(jié)構(gòu)簡單且占空間小，與NOBSKA相比，減小了流速測量儀器的擾流程度。再者，本實用新型流速測量儀器采用6個換能器，組成3個測量聲軸，三個聲軸能同時工作，F(xiàn)SI雖然有4個測量軸，但無法同時工作，因此，與FSI相比，本實用新型測量的實時性更好。本實用新型通過以上兩方面的改進，使本實用新型的流速測量儀器既有擾流小的特點，又有較好的流速測量實時性，提高了流速測量的質(zhì)量。本實用新型結(jié)構(gòu)設計科學合理，簡單，使用效果好，具有很好的推廣價值，具有巨大的市場經(jīng)濟前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型主視圖。
[0015]圖2為本實用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本實用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本實用新型壓力密封艙5結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖詳細說明本實用新型。
[0019]如圖1、2、3、4所示，基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，包括壓力傳感器1、換能器2、支撐座3、支撐爪4以及壓力密封艙5，所述壓力密封艙5與所述支撐座3通過長桿6連接在一起，方便檢測。所述支撐爪4安裝在長桿6上，所述支撐爪4包括三個延伸臂41，所述三個延伸臂41均勻設在支撐爪41上，三個延伸臂41的端頭均安裝換能器2，分別為A、B、C。所述支撐座3上也安裝三個換能器2，分別為D、E、F。所述支撐座3上的三個換能器D、E、F均勻分布。以上必須保證延伸臂41上的三個換能器A、B、C與所述支撐座3上的三個換能器D、E、F相互對應，組成3個測量聲軸M，實現(xiàn)對流速的測量。所述壓力密封艙5的下端設有壓力密封艙蓋51，幫助密封和防水。所述壓力密封艙蓋51上安裝壓力傳感器I。本實用新型還設有溫度傳感器7，所述溫度傳感器7安裝在壓力密封艙蓋51上，流速大小的測量用到了聲信號在水中傳播的速度co，而co與測量點的溫度和壓力有關，故在壓力密封艙蓋51上安裝了溫度傳感器7和壓力傳感器I，用于測量點的溫度和壓力測量，校正Co。
[0020]所述壓力密封艙蓋51上還設有水密纜接頭52，方便安裝電纜，電纜另一端連接PC，完成通訊、下載程序、讀取測量數(shù)據(jù)等操作，設計科學合理。
[0021]本實用新型所述壓力密封艙5內(nèi)安裝有三維羅盤、電池組、傾斜傳感器、信號處理電路以及發(fā)射/接收電路，方便對數(shù)據(jù)的及時傳播和處理。三維羅盤和傾斜傳感器用于測量儀器的姿態(tài)和航向角，將相對于儀器自身坐標系的流速方向轉(zhuǎn)化為相對于大地坐標系的流速。本實用新型所述支撐爪4安裝在長桿6的中下端，靠近支撐座3的位置，方便三對換能器組成3個測量聲軸M，設計科學。本實用新型與水接觸的所有部件連接處均采用O型橡膠密封圈密封。
[0022]將本實用新型儀器置于水中指定的位置，定點測量流速。以一個測量聲軸M為例描述測量過程.如圖2所示，A、D換能器同時發(fā)出超聲波信號，然后同時進入接收模式，當A、D換能器接收到超聲波信號后，將聲信號轉(zhuǎn)化為電容兩端的電壓信號，壓力密封艙5內(nèi)信號處理電路比較與兩換能器相連電容的電壓差，進而測得聲信號沿聲軸順流、逆流傳播的時間差。
[0023]本實用新型裝置包括三個測量聲軸M，所以能分別測得流體流速V沿三個不共面方向的速度分量，經(jīng)過矢量合成，可以測得流速V的大小和相對于流速測量儀器自身坐標系的方向。用三維羅盤測量流速測量儀器的磁偏角和航向角，確定流速測量儀器的姿態(tài)，將相對于儀器自身坐標系的流速流向轉(zhuǎn)化成相對于大地坐標系的流速流向。
[0024]上述實施例只是為了說明本實用新型的技術構(gòu)思及特點，其目的是在于讓本領域內(nèi)的普通技術人員能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡是根據(jù)本【實用新型內(nèi)容】的實質(zhì)所做出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，包括壓力傳感器、換能器、溫度傳感器、水密纜接頭，其特征在于:還包括支撐座、支撐爪以及壓力密封艙，所述壓力密封艙與所述支撐座通過長桿連接，所述支撐爪安裝在長桿上，所述支撐爪包括若干個延伸臂，所述延伸臂的端頭安裝換能器，所述支撐座上也安裝換能器，所述延伸臂上的換能器與所述支撐座上的換能器相互對應，所述壓力密封艙的下端設有壓力密封艙蓋，所述壓力密封艙蓋上安裝壓力傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，其特征在于:所述溫度傳感器安裝在壓力密封艙蓋上，所述水密纜接頭安裝在壓力密封艙蓋上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，其特征在于:所述壓力密封艙內(nèi)安裝有三維羅盤、電池組、傾斜傳感器、信號處理電路以及發(fā)射/接收電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，其特征在于:所述延伸臂有三個，三個延伸臂端頭均安裝換能器，所述支撐座上安裝三個換能器，所述延伸臂上的三個換能器與所述支撐座上的三個換能器相互對應。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，其特征在于:所述三個延伸臂均勻設在支撐爪上，所述支撐座上的三個換能器均勻分布。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，其特征在于:所述支撐爪安裝在長桿的中下端，靠近支撐座的位置。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，其特征在于:所述水密纜接頭可連接電纜，電纜另一端連接PC。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于聲傳播時間差法測海水流速的儀器，其特征在于:與水接觸的所有部件連接處均采用O型橡膠密封圈密封。
【文檔編號】G01P5/24GK205506860SQ201620193930
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】王向東, 周相建, 周麗芹, 宋大雷
【申請人】中國海洋大學