ADCP瞬时径向流速测量技术研究

发布时间：2017-09-12 16:22

  本文关键词：ADCP瞬时径向流速测量技术研究

  更多相关文章： ADCP 复自相关 非相干 相干 宽带

【摘要】：ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler,声学多普勒流速剖面仪)是一种利用水声多普勒原理进行工作的测速声呐,主要用来遥测较大范围内的海流速度,在河流测验中起着极其重要的作用。基于ADCP所进行的水声多普勒测流技术研究具有广阔的应用前景,并且促进了信号处理、水声换能器设计、水声物理等学科相关技术的发展与成熟。本文的主要工作是对ADCP流速测量的主要关键技术进行分析研究,并针对目前ADCP存在的测速模糊问题提出了两种解模糊方法。具体内容如下：1.介绍了ADCP流速测量的主要关键技术。介绍了多普勒测速原理和4波束Janus结构的换能器配置：分析了多普勒测流技术的分层原理,主要包括单元层厚的确定、时间窗的选择、接收时刻的确定、单元层内散射体的贡献情况等。2.基于复自相关算法进行多普勒频率估计,对窄带和宽带方式的测流性能进行仿真,窄带非相干测流方式主要受到信噪比、发射信号载频、采样频率和脉冲宽度的影响；窄带相干测流方式主要受到信噪比、发射信号载频、脉冲延时和单个测量周期脉冲个数的影响；宽带测流方式主要受到信噪比、发射信号载频、深度单元层厚、码片宽度和编码阶数的影响。3.研究了窄带相干和宽带测流方式中存在的“距离-速度模糊”现象,提出了通过改变脉冲延时和脉冲发射频率来改善测速模糊问题的两种方法,使得窄带相干测流方式和宽带测流方式的最大可测径向流速有所提高,并且通过仿真实验验证了这两种方法的性能。4.在艾睿合众达公司的开发板SEED-DEC138环境下进行宽带测流方式的DSP算法实现,实验结果与MATLAB中对实际回波信号的处理结果相近,表明该系统能够满足ADCP测流的基本性能要求。
【关键词】：ADCP 复自相关 非相干 相干 宽带
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH766
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究概况9-10
• 1.3 论文主要研究内容10-12
• 第二章 ADCP流速测量原理12-36
• 2.1 多普勒流速测量原理12-13
• 2.2 ADCP结构形态—换能器设置13-14
• 2.3 分层原理14-16
• 2.4 ADCP频率估计算法研究16-22
• 2.4.1 估计算法简述16-17
• 2.4.2 基于复自相关算法的频率估计方法17-22
• 2.5 ADCP分层测流方式22-34
• 2.5.1 窄带测流方式22-28
• 2.5.1.1 单频脉冲信号22-24
• 2.5.1.2 非相干测流方式24-26
• 2.5.1.3 相干测流方式26-28
• 2.5.2 宽带测流方式28-34
• 2.5.2.1 二进制编码调相信号28-32
• 2.5.2.2 宽带相干测流方式32-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第三章 ADCP测流方式性能研究36-48
• 3.1 窄带测流方式性能仿真36-44
• 3.1.1 非相干测流方式性能仿真36-39
• 3.1.1.1 分层测流性能仿真36-38
• 3.1.1.2 影响非相干测流方式的因素38-39
• 3.1.2 相干测流方式性能仿真39-44
• 3.1.2.1 分层测流性能仿真39-42
• 3.1.2.2 影响相干测流方式的因素42-44
• 3.2 宽带测流方式性能仿真44-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 基于脉冲延时和频率的解模糊方法48-59
• 4.1 测速模糊48-49
• 4.2 基于脉冲延时的解模糊方法49-52
• 4.2.1 原理简述与推导49-50
• 4.2.2 仿真实验及结果50-52
• 4.2.2.1 基于脉冲延时的窄带相干测流方式解模糊仿真50-51
• 4.2.2.2 基于脉冲延时的宽带测流方式解模糊仿真51-52
• 4.3 基于脉冲频率的解模糊方法52-57
• 4.3.1 原理简述与推导52-53
• 4.3.2 仿真实验及结果53-57
• 4.3.2.1 基于脉冲频率的窄带相干测流方式解模糊仿真53-55
• 4.3.2.2 基于脉冲频率的宽带测流方式解模糊仿真55-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 基于OMAPL138的宽带测流方式实现59-67
• 5.1 实验系统简介59-63
• 5.2 实验结果及分析63-66
• 5.3 本章小节66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 研究总结67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵新智;;浅谈ADCP的工作原理及应用[J];河南水利;2004年05期

2 王业英,胡明,卜贤晖;利用H-ADCP实现二河闸流量自动监测的可行性分析[J];水利水文自动化;2004年01期

3 韩友平,黄双喜,魏进春;ADCP在长江内河流量比测试验与精度研究[J];水利水文自动化;2005年03期

4 王健,刘易娜,于昌江,张崇栋,刘保强,李清林;ADCP误差分析及误差调整方法探讨[J];水利水文自动化;2005年03期

5 蒋建平,李树明;ADCP在泥沙扩散测验中的应用[J];水利水文自动化;2005年03期

6 袁占军;左超;刘晓华;;ADCP在浅水低流速条件下的应用[J];水利电力机械;2005年06期

7 张平;梁中平;;ADCP在高要水文站中的比测分析[J];人民珠江;2005年06期

8 张红平;孙贵山;刘淑英;;ADCP在黄河上游的应用[J];黄河水利职业技术学院学报;2006年01期

9 陆德中;桂志成;胡四友;;ADCP数据技术处理及应用[J];长江工程职业技术学院学报;2006年04期

10 卢佐;刘杰;刘彦祥;;ADCP在黄骅港水文测量中的应用[J];水道港口;2006年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王华;李树明;香天元;;走航式ADCP测验中的常见错误分析[A];2013年度江苏省测绘学会年会论文集[C];2013年

2 李崇勇;;龙川水文站H-ADCP比测和率定分析[A];中国水利学会第四届青年科技论坛论文集[C];2008年

3 包波;彭畅;彭万兵;;寸滩水文站ADCP流量测验精度及适应性试验研究[A];重庆市水利学会“加快城市防洪抗旱减灾体系建设”专题研讨会论文汇编[C];2012年

4 焦永强;闫世虎;张伟;李太春;;基于HYPACK MAX的ADCP测量应用技术[A];华东地区第十次测绘学术交流大会论文集[C];2007年

5 焦永强;闫世虎;张伟;李太春;;基于HYPACK MAX的ADCP测量应用技术[A];2007'全国测绘科技信息交流会暨信息网成立30周年庆典论文集[C];2007年

6 简波;;ADCP的引进及在长江航道水文测验中的应用[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年

7 高大鲁;华锋;范斌;卢燕;;胶州湾口走航ADCP测流数据统计分析[A];中国海洋湖沼学会水文气象分会、中国海洋湖沼学会潮汐及海平面专业委员会、中国海洋湖沼学会计算海洋物理专业委员会、山东（暨青岛市）海洋湖沼学会2007年学术研讨会论文摘要集[C];2007年

8 高大鲁;华锋;范斌;卢燕;;胶州湾口走航ADCP测流数据统计分析[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年

9 吴建荣;唐洪沛;周跃年;叶建红;;ADCP流量测验精度分析[A];江苏省测绘学会2009年学术年会论文集[C];2009年

10 赵恩来;;ADCP在河道流量测验中存在的问题与对策[A];科技创新与现代水利——2007年水利青年科技论坛论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 本报记者 贾婧;让灾难变得可以预防[N];科技日报;2005年

2 林恢勇;现代河流流量测量技术[N];中国水利报;2003年

3 本报通讯员 陈义进;江西水文:当好江河守护神[N];中国水利报;2014年

4 杜明岗;西霞院水文站研制平衡架减少测流误差[N];黄河报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 杜耀东;现代测流测沙技术研究与应用[D];武汉大学;2012年

2 郑威;基于ADCP测流的方向谱估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

3 朱昊;基于软件无线电的数字ADCP信号处理系统的研究[D];天津大学;2005年

4 于东生;基于ADCP的长江口水沙运动分析及三维水流数学模型[D];河海大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 付家承;基于最值算法的ADCP回波信号处理[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 周小林;基于OMAP的ADCP系统设计[D];石家庄铁道大学;2015年

3 候俊马;基于编码驱动的声学多普勒海流剖面仪实验平台的研究[D];华北电力大学;2015年

4 吴玉尚;一种新型ADCP数学模型的可行性研究[D];中国海洋大学;2015年

5 范铮华;ADCP瞬时径向流速测量技术研究[D];东南大学;2015年

6 郑琨;数字ADCP的优化设计及研究[D];天津大学;2007年

7 黄奖;走航ADCP观测资料的潮流分离方法及其应用[D];国家海洋局第三海洋研究所;2009年

8 李屹璐;嵌入式ADCP系统的设计与信号优化[D];大连理工大学;2007年

9 崔欣梅;台湾海峡夏季走航ADCP资料的滤潮处理[D];中国海洋大学;2011年

10 王正军;RS100ADCP系统设计[D];四川大学;2004年

，

本文编号：838264