本发明专利技术公开了一种换能器阵可替换的五波束ADCP。包括：电子舱、电子舱端盖、换能器底座、流速测量探头、深度测量探头、温压传感器、温压传感器封盖、姿态传感器组件、水密接插件和水密接插件堵头。相比传统的硫化的ADCP基阵探头，本发明专利技术打破了传统非相控ADCP在4个流速测量探头一致性较差时不可替换的局限性。通过筛选和替换探头，本发明专利技术可实现各流速测量探头较好的阻抗一致性。并且通过更换探头可提高不同性能、不同频率探头的适装性，大大降低传统ADCP整体硫化的换能器探头设计制造成本和维修成本。第五波束——深度测量探头的应用可为ADCP提供第五垂直波束信息，可为船载走航式测量提供更精准的水深数据，并为系统拓展测湍流和测波浪提供了技术途径。
An alternative five beam ADCP for transducer array
【技术实现步骤摘要】
一种换能器阵可替换的五波束ADCP
本专利技术涉及一种换能器阵可替换的五波束ADCP，属于应用声学领域。
技术介绍
声学多普勒流速测流仪(AcousticDopplerCurrentProfilers，以下简称ADCP)是目前世界上先进的流速流量实时测量设备。利用声学多普勒原理，ADCP向水体发射声脉冲，声脉冲遇到水体中悬浮的且随水体运动的微粒后产生反射波，ADCP接收反射波并记录与发射波之间的频率改变，该频率改变即为多普勒频移，由此计算水流速度。ADCP的工作方式主要有：船载走航式、船载拖曳式、水下自容式和岸基直读式。其中船载走航式ADCP在海洋、湖泊、河流等领域应用广泛，常见的又分为相控阵ADCP和非相控阵ADCP。其中相控阵ADCP较多地应用于低频领域，基阵一般采用整体硫化灌注。常见的国内外非相控阵ADCP一般将4个换能器阵独立灌注硫化到一个基座上，4个换能器阵平面与水平面呈约20多度夹角，波束斜向下朝向四个方向。传统的非相控阵ADCP在灌注硫化4个独立的的换能器阵过程中容易出现4个阵性能不一致，阻抗相差较大的情况，导致ADCP整机的性能指标下降。在生产过程中，由于灌注硫化工艺基本不具有维修性，灌注硫化过程中只要有1个换能器阵性能指标出现不合格，即可导致其余3个换能器阵也无法使用，不仅增加生产制造成本，降低良品率，也造成资源浪费。换能器阵整体灌注硫化至基座的生产制造方式也导致不同频率的换能器阵通用性、适装性较差，若要使用不同频率的非相控阵ADCP，其换能器阵以及硫化基座需重新设计制造。传统非相控阵ADCP在需要测量对底深度信息时，一般将ADCP设置成对地测速模式，通过四个斜向下的波束测量信息换算得到，测量的深度信息精度较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种换能器阵可替换的五波束ADCP。四个流速测量探头用于测量水体流速信息，深度测量探头可为ADCP提供第五垂直波束信息，为船载走航式测量提供更精准的水深数据，并为系统拓展测湍流和测波浪提供了技术途径。提前检测和筛选一致性较好的可替换式流速测量探头，有助于提高ADCP整机测流性能。测量探头可替换式设计还能有效降低ADCP整机的设计制造成本和维修成本，并能提高不同频率测量探头的通用性和换装性。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：一种换能器阵可替换的五波束ADCP，其包括电子舱、电子舱端盖、换能器底座、流速测量探头、深度测量探头、温压传感器、温压传感器封盖、姿态传感器组件、水密接插件和水密接插件堵头；所述的电子舱呈中空柱体，顶部法兰环及底部法兰环上均设有螺钉安装孔；所述的电子舱端盖安装于电子舱的顶部，所述的换能器底座安装于电子舱的底部，且电子舱与电子舱端盖以及电子舱与换能器底座之间均设有用于保证电子舱内部不透水的第一防水密封件；所述的电子舱端盖外侧固定有水密接插件以及水密接插件堵头，水密接插件内部接线端连通电子舱内腔，外部接线端通过水密接插件堵头密封；电子舱端盖内侧固定安装有姿态传感器组件；所述的姿态传感器组件包括：姿态传感器、姿态传感器屏蔽盒和姿态传感器屏蔽盖；所述姿态传感器固定于姿态传感器屏蔽盒内部，所述姿态传感器屏蔽盖固定于姿态传感器屏蔽盒顶部，用于屏蔽电磁信号对姿态传感器的干扰；所述的换能器底座外底部开有4个周向均匀排布的流速测量探头安装孔，用于固定安装4个流速测量探头；所述的流速测量探头安装孔中轴线与ADCP中轴线呈相同夹角排布，流速测量探头安装孔靠近电子舱内腔的底部设有若干螺钉安装孔以及流速测量探头的出线孔，4个流速测量探头安装孔的顶部与水平面呈相同坡角；换能器底座的底部中心位置开有单个深度测量探头安装孔，用于固定深度测量探头；所述的深度测量探头安装孔处于电子舱中轴线上，深度测量探头安装孔靠近电子舱内腔的底部设有若干螺钉安装孔以及深度测量探头出线孔；换能器底座与4个流速测量探头以及换能器底座与深度测量探头之间均设有第二防水密封件；所述的换能器底座内壁呈下凹球形面，该下凹球形面上与4个流速测量探头安装孔以及深度测量探头安装孔的对应位置均设有1个圆形螺钉安装平面，用于流速测量探头和深度测量探头的紧固螺钉安装；所述的温压传感器嵌入式安装于换能器底座内壁的温压传感器安装孔内；所述的温压传感器安装孔垂直布置于换能器底座内壁下凹球形面上，底部至少开设一个与换能器底座外侧连通的通气孔，使温压传感器的感应端能接触外部流体；所述的温压传感器安装孔周边设有1个温压传感器封盖安装平面和若干螺钉孔，用于温压传感器封盖的密封安装；所述的温压传感器封盖形状与温压传感器封盖安装平面相匹配，中间开有圆形温压传感器出线孔。作为优选，所述的第一防水密封件包括用于直角型沟槽密封的第三O型密封圈，用于电子舱与电子舱端盖以及电子舱与换能器底座之间的密封。作为优选，所述的第二防水密封件包括用于矩形沟槽密封的第一O型密封圈和第二O型密封圈；所述的第一O型密封圈用于深度测量探头与换能器底座之间的密封；所述的第二O型密封圈用于4个流速测量探头与换能器底座之间的密封。作为优选，所述的换能器底座顶部设有一环形凸台，环形凸台上设有若干用于内部电路板的安装的螺钉安装孔；换能器底座底部位于4个流速测量探头安装孔的间隙位置设有换能器底座安装平面；所述的温压传感器安装孔底部的通气孔通过换能器底座安装平面连接外侧流体环境；所述的换能器底座安装平面与4个流速测量探头安装孔的连接边缘处设有过渡圆角；换能器底座安装平面上设有4个周向均匀分布的第一U形沉孔，所述的第一U形沉孔底部设有螺钉安装通孔，与电子舱底部法兰环上的螺钉安装孔相对应。作为优选，所述的电子舱端盖顶部在固定水密接插件的四周设有防止水密接插接松动的凸台围挡；所述的凸台围挡呈倒“几”字形左右对称，且两端与电子舱端盖顶部周边的凸台连成一体；电子舱端盖顶部周边凸台设有均匀排布的若干第二U形沉孔、转接安装通孔以及起盖螺钉孔；所述的第二U形沉孔的底部设有螺钉安装通孔与电子舱顶部法兰环上的螺钉安装孔相对应；所述的转接安装通孔用于ADCP设备在不同平台的搭载安装；所述的起盖螺钉孔用于在拆卸电子舱端盖时用螺钉将其顶出电子舱；电子舱端盖内侧设有姿态传感器组件安装凸台，且在凸台上设有若干螺钉孔与姿态传感器屏蔽盒上的螺钉安装孔相对应。作为优选，所述的流速测量探头采用非相控换能器阵，所述的深度测量探头也采用非相控换能器阵。作为优选，所述的换能器底座安装平面蚀刻有第一艏向箭头标志，在凸台围挡的前端蚀刻有第二艏向箭头标志；所述的第一艏向箭头标志与通气孔位于同一个换能器底座安装平面的同一侧；所述第一艏向箭头标志和第二艏向箭头标志均朝向同一方向。作为优选，所述的水密接插件的插针安装方向朝向第二艏向箭头标志的反方向。作为优选，所述的温压传感器和水密接插件均为水密结构，自带用于实现电子舱内部的密封的防水密封件。作为优选，所述的流速测量探头的直径略小于流速测量探头安装孔的直径，两者为间隙配合安装；所述的深度测量探头的直径略小于深度测量探头安装孔的直径，两者也为间隙配合安装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种换能器阵可替换的五波束ADCP，其特征在于：包括电子舱(1)、电子舱端盖(2)、换能器底座(3)、流速测量探头(4)、深度测量探头(5)、温压传感器(6)、温压传感器封盖(7)、姿态传感器组件(8)、水密接插件(9)和水密接插件堵头(10)；/n所述的电子舱(1)呈中空柱体，顶部法兰环及底部法兰环上均设有螺钉安装孔；所述的电子舱端盖(2)安装于电子舱(1)的顶部，所述的换能器底座(3)安装于电子舱(1)的底部，且电子舱(1)与电子舱端盖(2)以及电子舱(1)与换能器底座(3)之间均设有用于保证电子舱(1)内部不透水的第一防水密封件；所述的电子舱端盖(2)外侧固定有水密接插件(9)以及水密接插件堵头(10)，水密接插件(9)内部接线端连通电子舱(1)内腔，外部接线端通过水密接插件堵头(10)密封；电子舱端盖(2)内侧固定安装有姿态传感器组件(8)；/n所述的姿态传感器组件(8)包括：姿态传感器(11)、姿态传感器屏蔽盒(12)和姿态传感器屏蔽盖(13)；所述姿态传感器(11)固定于姿态传感器屏蔽盒(12)内部，所述姿态传感器屏蔽盖(13)固定于姿态传感器屏蔽盒(12)顶部，用于屏蔽电磁信号对姿态传感器(11)的干扰；/n所述的换能器底座(3)外底部开有4个周向均匀排布的流速测量探头安装孔(14)，用于固定安装4个流速测量探头(4)；所述的流速测量探头安装孔(14)中轴线与ADCP中轴线呈相同夹角排布，流速测量探头安装孔(14)靠近电子舱(1)内腔的底部设有若干螺钉安装孔以及流速测量探头(4)的出线孔，4个流速测量探头安装孔(14)的顶部与水平面呈相同坡角；换能器底座(3)的底部中心位置开有单个深度测量探头安装孔(15)，用于固定深度测量探头(5)；所述的深度测量探头安装孔(15)处于电子舱(1)中轴线上，深度测量探头安装孔(15)靠近电子舱(1)内腔的底部设有若干螺钉安装孔以及深度测量探头(5)出线孔；换能器底座(3)与4个流速测量探头(4)以及换能器底座(3)与深度测量探头(5)之间均设有第二防水密封件；所述的换能器底座(3)内壁呈下凹球形面，该下凹球形面上与4个流速测量探头安装孔(14)以及深度测量探头安装孔(15)的对应位置均设有1个圆形螺钉安装平面(16)，用于流速测量探头(4)和深度测量探头(5)的紧固螺钉安装；/n所述的温压传感器(6)嵌入式安装于换能器底座(3)内壁的温压传感器安装孔(17)内；所述的温压传感器安装孔(17)垂直布置于换能器底座(3)内壁下凹球形面上，底部至少开设一个与换能器底座(3)外侧连通的通气孔(18)，使温压传感器(6)的感应端能接触外部流体；所述的温压传感器安装孔(17)周边设有1个温压传感器封盖安装平面(19)和若干螺钉孔，用于温压传感器封盖(7)的密封安装；所述的温压传感器封盖(7)形状与温压传感器封盖安装平面(19)相匹配，中间开有圆形温压传感器出线孔。/n...
【技术特征摘要】
1.一种换能器阵可替换的五波束ADCP，其特征在于：包括电子舱(1)、电子舱端盖(2)、换能器底座(3)、流速测量探头(4)、深度测量探头(5)、温压传感器(6)、温压传感器封盖(7)、姿态传感器组件(8)、水密接插件(9)和水密接插件堵头(10)；
所述的电子舱(1)呈中空柱体，顶部法兰环及底部法兰环上均设有螺钉安装孔；所述的电子舱端盖(2)安装于电子舱(1)的顶部，所述的换能器底座(3)安装于电子舱(1)的底部，且电子舱(1)与电子舱端盖(2)以及电子舱(1)与换能器底座(3)之间均设有用于保证电子舱(1)内部不透水的第一防水密封件；所述的电子舱端盖(2)外侧固定有水密接插件(9)以及水密接插件堵头(10)，水密接插件(9)内部接线端连通电子舱(1)内腔，外部接线端通过水密接插件堵头(10)密封；电子舱端盖(2)内侧固定安装有姿态传感器组件(8)；
所述的姿态传感器组件(8)包括：姿态传感器(11)、姿态传感器屏蔽盒(12)和姿态传感器屏蔽盖(13)；所述姿态传感器(11)固定于姿态传感器屏蔽盒(12)内部，所述姿态传感器屏蔽盖(13)固定于姿态传感器屏蔽盒(12)顶部，用于屏蔽电磁信号对姿态传感器(11)的干扰；
所述的换能器底座(3)外底部开有4个周向均匀排布的流速测量探头安装孔(14)，用于固定安装4个流速测量探头(4)；所述的流速测量探头安装孔(14)中轴线与ADCP中轴线呈相同夹角排布，流速测量探头安装孔(14)靠近电子舱(1)内腔的底部设有若干螺钉安装孔以及流速测量探头(4)的出线孔，4个流速测量探头安装孔(14)的顶部与水平面呈相同坡角；换能器底座(3)的底部中心位置开有单个深度测量探头安装孔(15)，用于固定深度测量探头(5)；所述的深度测量探头安装孔(15)处于电子舱(1)中轴线上，深度测量探头安装孔(15)靠近电子舱(1)内腔的底部设有若干螺钉安装孔以及深度测量探头(5)出线孔；换能器底座(3)与4个流速测量探头(4)以及换能器底座(3)与深度测量探头(5)之间均设有第二防水密封件；所述的换能器底座(3)内壁呈下凹球形面，该下凹球形面上与4个流速测量探头安装孔(14)以及深度测量探头安装孔(15)的对应位置均设有1个圆形螺钉安装平面(16)，用于流速测量探头(4)和深度测量探头(5)的紧固螺钉安装；
所述的温压传感器(6)嵌入式安装于换能器底座(3)内壁的温压传感器安装孔(17)内；所述的温压传感器安装孔(17)垂直布置于换能器底座(3)内壁下凹球形面上，底部至少开设一个与换能器底座(3)外侧连通的通气孔(18)，使温压传感器(6)的感应端能接触外部流体；所述的温压传感器安装孔(17)周边设有1个温压传感器封盖安装平面(19)和若干螺钉孔，用于温压传感器封盖(7)的密封安装；所述的温压传感器封盖(7)形状与温压传感器封盖安装平面(19)相匹配，中间开有圆形温压传感器出线孔。
2.如权利要求1所述的一种换能器阵可替换的五波束ADCP，其特征在于：所述的第一防水密封件包括用于直角型沟槽密封的第三O型密封圈(22)，用于电子舱(1)与电子舱端盖(2)以及电子舱(1)与换能器底座(3)之间的密封。
3.如权利要求1所述的一种换能器阵可替换的五波束ADCP，其特征在于：所述的第二防水密封件包括用于矩...
【专利技术属性】
技术研发人员：周志新，王媛媛，徐利军，冯宏，赵俊俊，
申请(专利权)人：杭州瑞利海洋装备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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