基于声传播时间差法测海水流速的仪器的制造方法
【专利摘要】本实用新型特别涉及一种基于声传播时间差法测海水流速的仪器。包括压力传感器、换能器、温度传感器、支撑座、支撑爪以及压力密封舱，所述压力密封舱与所述支撑座通过长杆连接，所述支撑爪安装在长杆上，所述支撑爪包括若干个延伸臂，所述延伸臂的端头安装换能器，所述支撑座上也安装换能器，所述延伸臂上的换能器与所述支撑座上的换能器相互对应，所述压力密封舱的下端设有压力密封舱盖，所述压力密封舱盖上安装压力传感器、温度传感器、水密缆接头等。本实用新型有扰流小的特点，又有较好的流速测量实时性，提高了流速测量的质量。本实用新型结构设计科学合理，简单，使用效果好，具有很好的推广价值，具有巨大的市场经济前景。
【专利说明】
基于声传播时间差法测海水流速的仪器
技术领域
[0001]本实用新型特别涉及一种基于声传播时间差法测海水流速的仪器。
【背景技术】
[0002]传统的测量海水流速的方法主要有机械法、电磁法、声学多普勒法。其中，机械法精度低，响应慢，只能测二维流速；电磁法测量精度较低，响应慢，能耗高;声学多普勒法虽然测量精度高，但是由于测速要求水中有反射体，故无法测量清水流速。
[0003]声学多普勒法的原理是:海水中存在着大量的散射体，这些散射体随海水流动，它们的速度即代表了海流的速度，多普勒海流计的超声波发射器(声源)向海水中发射一定频率的超声波，由于发射器和散射体之间存在“相对运动”，根据多普勒效应，发射声波与散射回波频率之间就存在一个频移，通过测量频移就可以计算出海水流速。声学多普勒测流速技术已在海流测量设备中得到应用，如:单点式多普勒海流计和ADCP，都采用若干个收发一体的换能器，首先向海水中发射一定频率的声脉冲，然后在接收海水中的散射体反射回来的回波，通过计算发射声波与散射回波之间的频移，就可测得海水的流速。但是以上设备测量数据不准确，计算麻烦，操作繁琐。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有技术的不足，提供基于声传播时间差法测海水流速的仪器。
[0005]本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是:基于声传播时间差法测海水流速的仪器，包括压力传感器、换能器、温度传感器、水密缆接头。本实用新型还包括支撑座、支撑爪以及压力密封舱，所述压力密封舱与所述支撑座通过长杆连接，所述支撑爪安装在长杆上，所述支撑爪包括若干个延伸臂，所述延伸臂的端头安装换能器，所述支撑座上也安装换能器，所述延伸臂上的换能器与所述支撑座上的换能器相互对应，所述压力密封舱的下端设有压力密封舱盖，所述压力密封舱盖上安装压力传感器。
[0006]进一步的，本实用新型温度传感器，用来测量水温，以修正温度对海水中声速的影响，所述温度传感器安装在压力密封舱盖上，所述水密缆接头安装在压力密封舱盖上。
[0007]进一步的，所述压力密封舱内安装有三维罗盘、电池组、倾斜传感器、信号处理电路以及发射/接收电路。
[0008]进一步的，所述延伸臂有三个，三个延伸臂端头均安装换能器，所述支撑座上安装三个换能器，所述延伸臂上的三个换能器与所述支撑座上的三个换能器相互对应。
[0009]进一步的，所述三个延伸臂有均匀设在支撑爪上，所述支撑座上的三个换能器均勾分布。
[0010]进一步的，所述支撑爪安装在长杆的中下端，靠近支撑座的位置。
[0011]进一步的，所述水密缆接头内安装电缆，电缆另一端连接PC，完成通讯、下载程序、读取测量数据等操作。
[0012]进一步的，与水接触的所有部件连接处均采用O型橡胶密封圈密封。
[0013]本实用新型流速测量仪器采用了一种新的传感器排布形式，传感器支撑结构简单且占空间小，与NOBSKA相比，减小了流速测量仪器的扰流程度。再者，本实用新型流速测量仪器采用6个换能器，组成3个测量声轴，三个声轴能同时工作，FSI虽然有4个测量轴，但无法同时工作，因此，与FSI相比，本实用新型测量的实时性更好。本实用新型通过以上两方面的改进，使本实用新型的流速测量仪器既有扰流小的特点，又有较好的流速测量实时性，提高了流速测量的质量。本实用新型结构设计科学合理，简单，使用效果好，具有很好的推广价值，具有巨大的市场经济前景。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型主视图。
[0015]图2为本实用新型立体结构示意图。
[0016]图3为本实用新型立体结构示意图。
[0017]图4为本实用新型压力密封舱5结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图详细说明本实用新型。
[0019]如图1、2、3、4所示，基于声传播时间差法测海水流速的仪器，包括压力传感器1、换能器2、支撑座3、支撑爪4以及压力密封舱5，所述压力密封舱5与所述支撑座3通过长杆6连接在一起，方便检测。所述支撑爪4安装在长杆6上，所述支撑爪4包括三个延伸臂41，所述三个延伸臂41均匀设在支撑爪41上，三个延伸臂41的端头均安装换能器2，分别为A、B、C。所述支撑座3上也安装三个换能器2，分别为D、E、F。所述支撑座3上的三个换能器D、E、F均匀分布。以上必须保证延伸臂41上的三个换能器A、B、C与所述支撑座3上的三个换能器D、E、F相互对应，组成3个测量声轴M，实现对流速的测量。所述压力密封舱5的下端设有压力密封舱盖51，帮助密封和防水。所述压力密封舱盖51上安装压力传感器I。本实用新型还设有温度传感器7，所述温度传感器7安装在压力密封舱盖51上，流速大小的测量用到了声信号在水中传播的速度co，而co与测量点的温度和压力有关，故在压力密封舱盖51上安装了温度传感器7和压力传感器I，用于测量点的温度和压力测量，校正Co。
[0020]所述压力密封舱盖51上还设有水密缆接头52，方便安装电缆，电缆另一端连接PC，完成通讯、下载程序、读取测量数据等操作，设计科学合理。
[0021]本实用新型所述压力密封舱5内安装有三维罗盘、电池组、倾斜传感器、信号处理电路以及发射/接收电路，方便对数据的及时传播和处理。三维罗盘和倾斜传感器用于测量仪器的姿态和航向角，将相对于仪器自身坐标系的流速方向转化为相对于大地坐标系的流速。本实用新型所述支撑爪4安装在长杆6的中下端，靠近支撑座3的位置，方便三对换能器组成3个测量声轴M，设计科学。本实用新型与水接触的所有部件连接处均采用O型橡胶密封圈密封。
[0022]将本实用新型仪器置于水中指定的位置，定点测量流速。以一个测量声轴M为例描述测量过程.如图2所示，A、D换能器同时发出超声波信号，然后同时进入接收模式，当A、D换能器接收到超声波信号后，将声信号转化为电容两端的电压信号，压力密封舱5内信号处理电路比较与两换能器相连电容的电压差，进而测得声信号沿声轴顺流、逆流传播的时间差。
[0023]本实用新型装置包括三个测量声轴M，所以能分别测得流体流速V沿三个不共面方向的速度分量，经过矢量合成，可以测得流速V的大小和相对于流速测量仪器自身坐标系的方向。用三维罗盘测量流速测量仪器的磁偏角和航向角，确定流速测量仪器的姿态，将相对于仪器自身坐标系的流速流向转化成相对于大地坐标系的流速流向。
[0024]上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本【实用新型内容】的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.基于声传播时间差法测海水流速的仪器，包括压力传感器、换能器、温度传感器、水密缆接头，其特征在于:还包括支撑座、支撑爪以及压力密封舱，所述压力密封舱与所述支撑座通过长杆连接，所述支撑爪安装在长杆上，所述支撑爪包括若干个延伸臂，所述延伸臂的端头安装换能器，所述支撑座上也安装换能器，所述延伸臂上的换能器与所述支撑座上的换能器相互对应，所述压力密封舱的下端设有压力密封舱盖，所述压力密封舱盖上安装压力传感器。2.根据权利要求1所述的基于声传播时间差法测海水流速的仪器，其特征在于:所述温度传感器安装在压力密封舱盖上，所述水密缆接头安装在压力密封舱盖上。3.根据权利要求1所述的基于声传播时间差法测海水流速的仪器，其特征在于:所述压力密封舱内安装有三维罗盘、电池组、倾斜传感器、信号处理电路以及发射/接收电路。4.根据权利要求1所述的基于声传播时间差法测海水流速的仪器，其特征在于:所述延伸臂有三个，三个延伸臂端头均安装换能器，所述支撑座上安装三个换能器，所述延伸臂上的三个换能器与所述支撑座上的三个换能器相互对应。5.根据权利要求4所述的基于声传播时间差法测海水流速的仪器，其特征在于:所述三个延伸臂均匀设在支撑爪上，所述支撑座上的三个换能器均匀分布。6.根据权利要求1所述的基于声传播时间差法测海水流速的仪器，其特征在于:所述支撑爪安装在长杆的中下端，靠近支撑座的位置。7.根据权利要求1或2所述的基于声传播时间差法测海水流速的仪器，其特征在于:所述水密缆接头可连接电缆，电缆另一端连接PC。8.根据权利要求1或2或3所述的基于声传播时间差法测海水流速的仪器，其特征在于:与水接触的所有部件连接处均采用O型橡胶密封圈密封。
【文档编号】G01P5/24GK205506860SQ201620193930
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】王向东, 周相建, 周丽芹, 宋大雷
【申请人】中国海洋大学