国产宽带相控阵声学多普勒海流剖面仪

自从提出用多普勒技术测量海流的原理后，海洋科学工作者一直把它作为高新技术进行研究。声学多普勒海流剖面仪的问世被认为是海洋测流技术的重大突破。本文介绍了我国自行研制的宽带相控阵声学多普勒海流剖面仪(BBPAADCP)的测流原理、组成和目前取得的效果。     

声学多普勒海流剖面仪误差源分析

介绍了声学多普勒海流剖面仪的测速原理．推导了多普勒海流剖面仪的速度解算方法．同时指出测量中存在的误差源并对其进行分析．研究了消除或减小误差的方法．为提高多普勒海流剖面仪的测量精度提供了理论依据和可行的方法。     

相控阵声多普勒海流剖面仪的发射信号产生

相控阵声多普勒海流剖面仪(PAADCP)是应用多普勒效应进行海流测速的。本文主要介绍测流时发射声脉冲信号的组成要求以及产生机理，并说明了采用开关管发射机的优点及其发射信号脉冲串产生的方法。     

相控阵声学海流剖面仪性能指标考核方法探讨

本文由相控阵声学海流剖面仪(PAADCP)的测流原理入手，重点针对我国自行研制的PAADCP的测流(或底跟踪)精度、测向范围和精度、最大海水剖面深度等技术指标的湖、海试验比测／考核方法进行了初步探讨．     

国内相控阵ADCP技术的开发研究

声学多普勒海流剖面仪（ADCP）是海洋勘测领域的一项高新技术,ADCP的相控阵技术在换能器阵体积重量不增大的条件下进一步提高了测量范围和测速精度。本文着重介绍我们开发相控阵ADCP的情况及实时处理的湖上试验结果。试验表明相控阵ADCP测流原理是可行的,测量精度可达到1cm/s。     

宽带声学多普勒流速剖面仪球面散射回波模型研究

宽带声学多普勒流速剖面仪通过处理水下体积回波信号进行流速估计,回波模型的准确度决定了理论仿真的正确性。针对回波的散射特性,通过分析水层回波信号的时空关系,提出一种球面散射水层回波模型,并利用坐标旋转方法推导出该水层回波解析式。相比其他方法,该模型解析式充分体现了散射体模型形状对回波的作用,更加接近实际情况。对该模型下回波信号进行频谱和自相关特性分析,采用复相关算法估算流速。通过与实测数据进行对比,结果证明了该回波信号模型与解析式的正确性。     

宽带声学多普勒流量剖面仪的系统仿真

90年代初发展起来的宽带声学多普勒流量剖面仪克服了传统窄带ADCP存在距离分辨力与速度分辨力之间的矛盾，从而解决了低速浅水河流流量(流速)精确测量的问题，是一种有着广泛应用前景的先进水文遥测仪器。文章中着重分析了BBADCP(宽带声学多普勒流量剖面仪)如何通过时间选通采样从河流不同深度返回的后向散射回波，实现测距离的目的；如何测量回波的多普勒频移，实现测流速的目的。文中从二维信号矢量的角度分析了多普勒频移调制和解调的过程，推导出提取速度信息的信号处理方法。文中最后采取等效基带仿真方法，运用匹配滤波器理论设计了一个BBADCP系统模型，通过仿真手段验证了文中对BBADCP的分析结果。     

相控阵声学多普勒计程仪应用程序开发

介绍了Vx Works操作系统下,相控阵声学多普勒计程仪信号处理应用程序的开发。湖试中,采用高精度的差分GPS作为比对设备,验证了方案的有效性和可行性。     

相控阵声学多普勒计程仪的信号处理模块设计

主要介绍了相控阵声学多普勒计程仪信号处理模块的基本结构特点和相关软硬件实现方法。     

宽带声学多普勒流速剖面仪回波信号模型分析

宽带声学多普勒流速剖面仪（Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP）通过接收海洋体积混响信号进行频偏估计,体积散射模型的准确性决定了理论仿真的正确性。针对BBADCP的信号模型特点,建立了散射体单元散射叠加效应的海洋体积回波时空特性及散射模型,推导了叠加噪声后散射回波的具体表达式。通过散射回波的离散化,把各参数（幅度、频率、调制）分离开来,单独考虑各参数对测速精度的影响。利用复协方差算法对水流流速进行估计,分析了信噪比、水流流速、紊流效应等因素对BBADCP流速估计的影响,验证了体积散射模型的正确性。     

宽带声学多普勒流速剖面仪的中频正交采样算法

宽带声学多普勒流速剖面仪(Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP)发射由伪随机编码调制的正弦信号,信号带宽在频域上产生展宽,成为带通信号。宽带回波信号的处理多采用正交解调的方法,但此方法对采样率的要求较高,硬件较难实现。利用数字中频正交采样法来实现,大大降低了采样频率,并且针对BBADCP解模糊速度的要求,进行了宽带回波信号的仿真试验,结果证明插值的数字中频正交采样法适合于BBADCP的信号处理。     

相控阵ADCP编码信号相移波束形成

相对于活塞式声学多普勒流速剖面仪,相控阵声学多普勒流速剖面仪的换能器体积大大缩小,并且依托相控阵本身的物理特性,无需进行声速补偿。利用窄带相控阵声学多普勒流速剖面仪系统进行编码信号的发射与接收,从而提高相控阵声学多普勒流速剖面仪的设备性能。首先介绍了相控阵ADCP的波束形成方法,然后分别介绍了相控阵的相移波束形成和时延波束形成原理,对编码信号相移相控波束形成情况下,相控阵发射和接收信号波束开角进行了对比,并对作用距离、测量精度、系统复杂度等系统性能进行了分析。分析结果表明:窄带相控阵声学多普勒流速剖面仪可以进行编码信号的发射和接收,能够提高系统的空间分辨率和测量精度,从而提高相控阵声学多普勒流速剖面仪的性能。     

适应于声相关海流剖面仪的单脉冲发射信号设计

声相关海流剖面仪(ACCP)利用“波形不变性原理”进行测速,能够测得相对海底的绝对速度。相对于多脉冲发射体制,文章采用脉宽足够长的单脉冲进行发射,既增加了发射能量,提高了海底探测的深度,又保证了系统带宽的要求。单脉冲脉内采用相位编码,减少了测速噪声的影响,通过一个满足相关寻优准则的编码搜寻程序进行伪随机编码,编码长度与声相关延迟时间相一致,所产生编码的自相关函数具有双相关峰特性,这与双脉冲发射的测速体制相对应,解决了双脉冲发射体制测速中脉冲宽度和脉冲间隔时间之间的矛盾。     

基于Modbus协议的声学多普勒流速剖面仪软件实现

为了配合各地水情中心或预警预报系统的建设,研制了一款多普勒测流剖面仪,它具有真实反映流场,并且一次可以测量一个剖面上的若干层水流速度等优点。首先对这款多普勒测流剖面仪的系统功能进行了描述,结合Modbus协议特点,给出了本系统的读写数据的Modbus通信实例;在TI的OMAPL137硬件和嵌入式Linux操作系统的基础上,给出了实现Modbus RTU协议从站的设计方案;通过将从站采集到的水流速度传输至主站实时显示验证了该方案。实验证明该方案有效地实现了多普勒流速剖面仪在水利系统的现场数据传输。     

宽带多普勒流速剖面仪移相波束形成适用条件分析

分析了移相在宽带多普勒流剖面仪(Broadband Acoustic Doppler Current Profiler,BBADCP)中的误差表现,确定了 BBADCP使用移相方式的适用条件.从宽带编码信号特征出发,分析了移相造成的时域"错位"和频域频谱幅值不均匀衰减、功率谱密度分散现象,确定了影响阵列输出的变量分别为...     

多普勒畸变声学信号的伪时频分析及其校正

位于运动轨迹旁的麦克风采集的运动声源信号存在多普勒畸变现象,这增加了信号分析的难度,特别对于高速列车道旁声学故障诊断工作。为了提高诊断的准确性和可靠性,提出了一种新的基于摩尔斯声学理论的多普勒信号伪时频分析,该分析给出了一种伪时频分布,对信号的时间中心和特征频率进行了有效估计,得到的参数用于信号重采样以校正其多普勒畸变,校正信号中能有效提取出信号中包含的故障信息。仿真信号和实验信号的分析结果表明,该方法能够用于提取多普勒畸变信号的参数,并加以校正,在道旁声学故障诊断中有较好的应用前景。