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1MHz声学多普勒流速剖面仪关键技术研究

发布时间:2018-03-02 02:12

  本文关键词: 声学多普勒 自相关 ADCP Zoom FFT 出处:《华北电力大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:流速是海洋环境中一个重要的参数,方便、快速、准确地测量流速参数,对于了解海洋环境变化,治理海洋环境,利用海洋资源,都有着非常重要的意义。声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler,以下简称为ADCP)是根据声学多普勒原理,测出多普勒频偏,最终得到河流的垂直剖面分布。ADCP方便快捷,一次可测得一个剖面上若干层流速。ADCP利用超声换能器测量流速,测量点在探头的前方,不破坏流场,具有测量精度高,量程宽;可测弱流也可测强流;测量线性,流速检定曲线不易变化;无机械转动部件,不存在泥沙堵塞和水草缠绕问题;测量的流速较传统流速仪相比更为准确。可以广泛应用于海洋调查、海洋学研究的海水流速、内陆河流流速剖面等水文要素的测量。声学多普勒原理应用于测量流速已经受到了人们普遍的认同。论文研究了利用计算自相关函数相位角的方法估计信号平均频率,详细介绍了声学多普勒剖面仪的硬件设计以及软件开发,本文介绍了声学多普勒原理在流速测量中的应用,研究多普勒频移估算方法。分析了自相关算法用于流速测量的原理,搭建了硬件平台,详细阐述了各部分硬件结构的作用,并用软件编程实现了相关算法。通过实验结果表明达到了预期的实验目标,证明基于ZoomFFT的自相关算法与传统测量算法相比提高了测量精度。
[Abstract]:The velocity of velocity is an important parameter in the marine environment. It is convenient, fast and accurate to measure the velocity of velocity, to understand the changes of the marine environment, to control the marine environment, and to utilize the marine resources. Acoustic Doppler Doppler Current Profiler is based on the principle of acoustic Doppler, the Doppler frequency deviation is measured, and finally the vertical profile distribution of rivers. ADCP is convenient and fast. The velocity of several layers on a section can be measured. ADCP uses ultrasonic transducer to measure the velocity. The measuring point is in front of the probe and does not destroy the flow field. It has high measurement precision, wide measuring range, weak current and strong current. The velocity calibration curve is not easy to change; there is no mechanical rotation component, there is no silt clogging and grass winding problem; the velocity of velocity measured is more accurate than the traditional velocity meter. It can be widely used in ocean survey and oceanographic study of sea water velocity. The measurement of hydrological factors such as velocity profile of inland rivers. The application of acoustic Doppler principle to the measurement of velocity has been generally accepted. In this paper, the method of calculating the phase angle of autocorrelation function is studied to estimate the average frequency of signal. The hardware design and software development of acoustic Doppler profiler are introduced in detail. The application of acoustic Doppler principle in velocity measurement is introduced, and the estimation method of Doppler frequency shift is studied. The hardware platform is built, the function of each part of the hardware structure is expounded in detail, and the related algorithms are realized by software programming. The experimental results show that the expected experimental goal is achieved. It is proved that the autocorrelation algorithm based on ZoomFFT improves the measurement precision compared with the traditional measurement algorithm.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P716.2

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