港口AWAC声波式剖面流速波浪实时传输系统 图文.doc

港口AWAC声波式剖面流速波浪实时传输系统_图文港口AWAC声波式剖面流速波浪实时传输系统青岛诺泰克测量有限公司Nortek(QingdaoMeasuringEquipmentCo.,:0532-85017270FAX:0532-85017570目录一、序二、仪器选型三、系统框图和流程图四、系统工作原理一、序AWAC声波式剖面流速波浪实时传输系统旨在提供实时有效可靠水温、流速、波浪、压力、潮位、盐度等数据,并根据相关数据作科学预测。系统采用世界上最先进的升学多普勒法测量海流剖面流速,采用PUV和AST(声表面跟踪技术两种方法测量波浪,使用GSM网络无线数据传输完成实时系统监控和数据传输。可实现远程现场数据查看、数据分析。二、仪器选型1、波浪流速仪AcousticWaveAndCurrent(AWAC声波式剖面流速波浪仪1MHz定置或实时传输式AWAC(:4个探头,其中之一为垂直正中,余为倾斜20°。:自记式及长期实时传送监控。:20-50公尺。:、、。:一般为20~50个,最多128个。:1秒(以内。:4~6Hz。:5m到50m。:东、北、上三方向。:±10m/s以内。:内建于感应器头之温度计。操作环境:-4℃到40℃。精度/分辨率:-℃/℃。响应时间:10分钟以内。:液态Flux-gate。最大倾测:30°以内。精度/分辨率:2°/°以内。倾斜仪:液态水平仪。精度/分辨率:°/°以内。:自动侦测。压力计:压力阻抗式(Poezoresistive。量测范围:0~200公尺。精度/分辨率:%/%以内。*1MHz定置或实时传输式AWAC工作原理如上图所示声波讯号沿着相同的波束被发送及接收,根据多普勒原理将水中的悬浮粒子的流速流向计算出来量测的流速为该水层的平均流速。因其声波束相当窄小所以没有旁波效应(sidelobe即当声波束接近不同介质接口时所产生的偏折现象多普勒偏移及测量方式AWAC是利用知名的多普勒偏移之物理原理测量水流速度。如果视声源相对于接收器而移动,则其相对的声波传输频率会有所偏移。在AWAC中,这现象系以下列公式表示:所以当我们得知FDoppler、FSource、C即可计算出v。V=FDoppler/FSource*(C/2其中FDoppler=所接收到频率的变化量,即所谓的多普勒偏移FSource=AWAC所送出声波的频率V=水流速度C=音速(如在水中则为水中声速在AWAC中,同一声波探头系同时作为发声器及接收器。传出的音波会被水里的物体所反射,然后由同一声波探头所接收。此时探头所接收到回传的多普勒位移实际上为水中微细颗粒的两倍移动速度(相对于声波探头所造成。这是因为AWAC上之声波探头既是发声源也是接收器,而当水中颗粒接收由探头传来的入射声波时因颗粒与探头的相对速度V产生了第一次的多普勒偏移;然后当探头接收到此移动颗粒反射回来的声波时(此时的声波频率已经有多普勒偏移又因为颗粒与探头的相对速度V而产生了第二次的多普勒偏移。AWAC声波探头传送出一个已知频率的声波脉冲,当此脉冲在水中行进时,会被水里的物体所反射。此种反射也就是散射,而此散射的强弱(即反射的强度,是一个水中颗粒数量及大小的函数即称为讯号强度(strength或讯号振幅(Amplitude。回传的讯号由声波探头所接收,AWAC经由计算频率的改变,来算出水中颗粒相对于探头的速度。AWAC声波探头会将大部分的声波能量集中在一条狭窄的波束中发送。水中颗粒经过各波束而测得的多普勒偏移,与颗粒本身的速度成一定的比例关系。而水流的速度可视为其所带动颗粒的速度;所有垂直于波束的颗粒移动都不会造成多普勒偏移。综合数个声波探头所得的速度,并且知道这些颗粒与探头的相对方向后,三度空间的速度即可算出。速度层(depthcells之位置:在测量多普勒偏移时,AWAC会先送出一个脉冲。此脉冲沿着声波束传递,并在从AWAC离开时产生回音。这个回音被接收后会先放大,再分割成小的段落,每一个段落都对应一个量测到的速度层。在决定速度层的确实位置时,有三项原则必须遵守:,系由传输脉冲长度与所回收到的回音段落大小所决定。就数学而言,速度层是传输脉冲长度与回音段落的矩阵转换。,而是以向中心点靠近者逐渐增加其比重。当传输脉冲与接收脉冲在AWAC中相符合时,比重函数会类似一个三角形(如右图所示。,因此我们以速度层