多波束声学多普勒测流方法研究

发布时间：2020-12-11 02:15

　　声学多普勒流速剖面仪(ADCP)利用多普勒效应对水体流速进行测量,该技术已经非常成熟,但仍存在较大的改进空间。传统的ADCP设备波束方向固定,无法根据具体的测量需要任意改变发射的波束方向,而且使用时需要载体,设备需要在运动中完成测量工作,测量比较耗时。本文基于已有声学多普勒测流技术研究成果,采用多波束技术对现有的多普勒测流技术进行改进,提出了多波束声学多普勒测流系统的设计方案,多波束测流系统可以对水体的流速进行测量,实现测流的功能,同时通过计算回波散射强度还可以实现对舰船的尾流形状进行观察。本文还对设计方案中的关键内容进行了仿真,验证了系统中的关键技术,为之后的研究工作打下基础。本文首先总结了现有的多普勒测流技术、多波束技术和尾流特性的相关研究资料和国内外的研究现状,介绍了多普勒测流技术和多波束技术的基本原理,研究了舰船尾流的形状和声学散射特性,在深入调研的基础上,根据实际的应用需求,提出了利用多波束技术和多普勒效应对流体流速进行测量的方法,给出了多波束测流系统的软硬件设计方案。本文重点研究了基于多波束技术的发射与接收阵列的设计方法、对所测量的水体空间进行划分的方法和多波束测流系统的分... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

ADCP设备示意图

（a）三维指向图 （b）二维指向图图 4.1 波束方向垂直于阵列时的指向图仿真图 4.1 是线形阵列波速指向性的仿真图像，阵列位于 y 轴上。图 4.1（a）为三维指。从图中可以看出，当波束指向方向与阵列垂直时，线形阵列的三维波束图像的形个圆盘，仿真的范围是 XOY 平面上方的区域，其三维指向图像关于 Z 轴是对称的。图）为二维图像，相当于三维图像在 YOZ 平面上的剖面图。通过二维图像中的数据可知

40（c）指向 60 度时的三维指向图 （d）指向 60 度时的二维指向图图 4.2 不同指向方向的阵列波束指向图仿真在图 4.2 中，三维波束指向图像仍然是关于 y 轴对称的，图（a）和图（b）分别是阵列波束指向方向与阵列垂直方向夹角为 п时的三维和二维波束指向图像。从图（b）中的数据可以看出，当夹角为 п时，波束主瓣的3dB宽度约为 п，波束主瓣要比第一旁瓣高10-15dB。图（c）和图（d）分别是阵列波束指向方向与阵列垂直方向夹角为 п时的三维和二维波束指向图像。从图（d）中的数据可以看出，当夹角为 п时，波束主瓣的 3dB 宽度约为 п，波束主瓣要比第一旁瓣高 10-15dB。


本文编号：2909720