一种实时测量水流三维速度的超声方法技术

本发明专利技术公开了一种实时测量水流三维速度的超声方法，具体涉及水文环境测量技术领域，本发明专利技术通过采用测量探头，发射探头发射多频脉冲后，经三个接收探头接收到超声波，数字化超声仪器对三路回波信号与发射的超声信号进行鉴别对比，并根据超声波信号频率的偏移值，得出每一路信号的水流速度，最后控制测量探头在管道外壁进行轴向移动和周向转动，可实现对一段管道内部进行多位置和多角度的速度测量，最后得出一段管道内部测量的水流速度平均值，避免管道单一位置出现锈蚀或管道材质疏影响超声波衰减造成检测结果的误差较大，多角度和多个位置采集的多组数据，可较为精准客观的判断水流速度，使检测结果更加客观稳定。使检测结果更加客观稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种实时测量水流三维速度的超声方法


[0001]本专利技术涉及水文环境测量
，更具体地说，本专利技术涉及一种实时测量水流三维速度的超声方法。

技术介绍

[0002]测量速度的方法有很多，针对不同的目标、不同环境下有不同的测量方法。在陆地上，对车辆一般采用雷达测速仪来测量速度。雷达测速仪主要利用了多普勒效应原理。多普勒效应是一种当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到波的频率与波源发出的频率并不一致的现象，具体表现为当观察者相对于声源做靠近运动时，观察者接收的频率会比声波本身的频率高；反之，当观察者相对于声源做远离运动时，观察者接收的频率会比声波本身的频率低。雷达测速仪根据接收到的反射电磁波的频率偏移量来计算移动物体的运动速度。
[0003]对水下物体进行运动速度测量时，由于电磁波在水下衰减严重，所以一般采用声波来测量运动目标的速度。目前，对水体的流动速度测量主要分为三类方法。第一类方法是通过机械装置来进行水体流动速度的测量，它是利用轮轴旋转信息来进行水流速与方向的测量的。这类方法主要包括机械式速度测量、测速发电机型速度测量、霍尔数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时测量水流三维速度的超声方法，其特征在于，基于超声波测速技术，通过控制测量探头在管壁外侧进行轴向移动和周向转动，实现超声波对管道内部水流速度多处位置和多种角度的检测，以得到管道内部不同位置的水流速度和同一位置不同角度测量得到的水流速度，最终通过将同一位置相同角度的速度进行矢量合成得到水流速度的三维矢量值，并将同一位置不同角度的水流速度的三维矢量值处理得到单一平均值，随后将多个位置的水流速度平均值处理得到整体平均值，然后即可得到水流测速的结果，包括以下步骤：步骤一、根据测量管道的直径和壁厚选择合适参数的测量探头，将测量探头与数字化超声仪器连接，将测量探头置于管道外壁，测量探头由四个探头组成，一个发射探头，三个接收探头，且发射探头居中放置，三个接收探头环绕在发射探头周围；步骤二、发射探头直接发射超声波，超声波形是一种特殊的多频脉冲，多频脉冲由多种频率的超声脉冲信号排列组合而形成；步骤三、三个接收探头同时接收发射探头发射的超声波，得到三路回波信号，使用数字化超声仪器同时接收三路回波信号；步骤四、将回波信号与发射信号进行鉴别对比，通过找出特定复合频率的超声信号变化情况，计算出每一路接收信号的频率偏移值，根据每一路信号的频率偏移值，换算出每一路信号代表的水流速度，其计算公式如下：f
d
＝f1‑
f
o
,其中f0为发射探头发射超声波的发射频率，f1为接收探头接收的超声波频率，v为管道内部水流速度，L为超声波在流体中的传播距离，f
d
为超声波发射频率与超声波接收频率的差值；步骤五、使用速度矢量合成算法，将三路信号的速度合成一个实际的水流三维矢量值，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：林海立，杨文俊，陈越，景思雨，宫平，刘凤丽，
申请(专利权)人：武汉上善绎科技有限公司，
类型：发明
国别省市：