一种ADCP校准系统技术方案

本发明专利技术公开了一种ADCP校准系统。通过信号收发模块接收ADCP发送的测量信号或者发送模拟回波，通过模式切换判断模块根据测量信号发送模式切换指令到模拟回波模块，通过模拟回波模块将测量信号转发至回波仿真模块或者接收模式切换指令发送模拟回波，再通过回波仿真模块根据接收到的测量信号生成模拟回波，并发送到模拟回波模块。本发明专利技术提供的陆上校准系统能在陆地上、实验室内对ADCP进行校准，大幅降低了人力物力的支出且方便快捷。又如，在实际水域中校准时获得的水流环境和声学特性都较单一，而校准系统则能够根据需要仿真出具有不同流速参数的目标回波，实现了对ADCP更加全面的校准。校准。校准。

【技术实现步骤摘要】
一种ADCP校准系统


[0001]本专利技术涉及校准系统
，尤其涉及一种ADCP校准系统。

技术介绍

[0002]海洋环境复杂多变，特别是水下海流要素，直接影响潜艇水下机动性能，提前预知，精准掌握特定海域流场结构具有重要意义。自容式声学多普勒流速剖面仪(ADCP)作为潜标系统的重要组成部分，利用水体中散射体回波的多普勒频移和延时，不仅能够测量水流剖面中不同深度水层的流速，还能有效测算水体深度，被广泛应用于水下导航、水利监测、海洋观测等海洋工程领域。但ADCP经常工作在恶劣的水下环境中，变化的压力、温度以及水的渗透、腐蚀都将影响其性能。为了保证系统始终处于一个良好的状态，对ADCP系统进行校准就显得尤为重要。
[0003]目前对ADCP校准的方法是在大深度水域中通过实物船只进行。这样的优点是测试环境更贴近实际，ADCP能够得到真实的回波信号，但它的缺点是显而易见的，大深度海域的测量成本高，耗费人力物力较大,且一次测量仅能对ADCP进行短期性能的校准，无法做到对系统进行随时的校准调试。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过提供一种ADCP校准系统，解决了现有技术中测量成本高，耗费人力物力较大,且一次测量仅能对ADCP进行短期性能的校准，无法做到对系统进行随时的校准调试的技术问题，实现了降低校准成本和提高校准效率的技术效果。
[0005]本专利技术提供了一种ADCP校准系统，包括：
[0006]信号收发模块，用于接收ADCP发送的测量信号或者发送模拟回波；
[0007]模式切换判断模块，用于根据所述测量信号发送模式切换指令到模拟回波模块；
[0008]所述模拟回波模块，用于将所述测量信号转发至回波仿真模块或者接收所述模式切换指令发送模拟回波；
[0009]所述回波仿真模块，用于根据接收到的所述测量信号生成所述模拟回波，并发送到所述模拟回波模块。
[0010]具体来说，所述信号收发模块，包括：发射端SMA连接器、接收端SMA连接器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、运放器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管及单刀双掷开关；所述发射端SMA连接器的第一接口与所述模拟回波模块的回波发送接口连接，所述发射端SMA连接器的第二接口与所述第一电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述运放器的正极连接；所述第二电阻的第一端接地，所述第二电阻的第二端与所述运放器的负极连接；所述第一二极管和所述第二二极管反向并联，组成发射保护电路；所述第三电阻的第一端与所述运放器的负极连接，所述第三电阻的第二端与所述运放器的输出端连接；所述发射保护电路的第一端与所述运放器的输出端连接，所述发射保护电路的第二端与所述单刀双掷开关的第一端子连接；所述单刀双掷开关的开关端与换能器的信号输出端
连接；所述单刀双掷开关的开关控制端还与控制端的切换信号输出端连接；所述第三二极管和所述第四二极管反向并联，组成接收保护电路；所述单刀双掷开关的第二端子与所述接收保护电路的第一端连接，所述接收保护电路的第二端与所述接收端SMA连接器的信号接口连接。
[0011]具体来说，所述模拟回波模块的切换信号输出端通过继电器开关与所述单刀双掷开关的开关控制端连接。
[0012]具体来说，所述模式切换判断模块，包括：
[0013]低噪放单元，用于对所述测量信号进行放大处理；
[0014]包络检波单元，用于对放大后的信号检波后得到包络信号；
[0015]迟滞比较单元，用于将所述包络信号与比较阈值进行比较，生成所述模式切换指令并发送到所述模拟回波模块。
[0016]具体来说，所述迟滞比较单元，包括：
[0017]比较子单元，用于将所述包络信号与比较阈值进行比较；
[0018]模式切换指令生成子单元，用于若所述包络信号大于或者等于所述比较阈值，生成所述模式切换指令并发送到所述模拟回波模块。
[0019]具体来说，所述模拟回波模块，包括：
[0020]测量信号转发单元，用于将所述测量信号转发至所述回波仿真模块；
[0021]回波存储单元，用于接收所述回波仿真模块生成的所述模拟回波并存储；
[0022]模拟回波发送单元，用于接收所述模式切换指令从所述回波存储单元获取所述模拟回波并发送至所述信号收发模块。
[0023]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0024]通过信号收发模块接收ADCP发送的测量信号或者发送模拟回波，通过模式切换判断模块根据测量信号发送模式切换指令到模拟回波模块，通过模拟回波模块将测量信号转发至回波仿真模块或者接收模式切换指令发送模拟回波，再通过回波仿真模块根据接收到的测量信号生成模拟回波，并发送到模拟回波模块。本专利技术提供的陆上校准系统能在陆地上、实验室内对ADCP进行校准，大幅降低了人力物力的支出且方便快捷。又如，在实际水域中校准时获得的水流环境和声学特性都较单一，而校准系统则能够根据需要仿真出具有不同流速参数的目标回波，实现了对ADCP更加全面的校准。由此可见，陆上校准系统在ADCP的实际生产应用中具有重要意义。
[0025]此外，本专利技术还具有以下优点：
[0026]1、通过实时采集ADCP发射的测量信号生成反射回波，取代了生成编码信号，通过这种方式，可以不用获悉ADCP的编码方式以及不用测量其实际频率偏移，不仅避免ADCP设备自身固定频率偏移带来的校准误差，而且还大大节省了工作量，同时这种方式更加稳定，且适用性更强，理论上可以适配多种ADCP。
[0027]2、本专利技术提出了全新的硬件架构，设计了基于zynq开发板的收发转换模块，该模块利用高性能FPGA芯片加ARM的结构，实现了通过网口下载模拟回波数据及Zynq配置文件及ADCP测量信号的接收与测流回波仿真信号的发射的实时转换。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例提供的ADCP校准系统的模块图；
[0029]图2为本专利技术实施例提供的ADCP校准系统中回波仿真模块生成模拟回波的流程图；
[0030]图3为本专利技术实施例提供的ADCP校准系统中信号收发模块的电路图；
[0031]图4为本专利技术实施例提供的ADCP校准系统中模式切换判断模块的工作原理图；
[0032]图5为本专利技术实施例提供的ADCP校准系统中模拟回波发送单元发送模拟回波信号的流程图；
[0033]图6为本专利技术实施例中流速值校准的实验条件；
[0034]图7为本专利技术实施例中校准效果对比图。
具体实施方式
[0035]本专利技术实施例通过提供一种ADCP校准系统，解决了现有技术中测量成本高，耗费人力物力较大,且一次测量仅能对ADCP进行短期性能的校准，无法做到对系统进行随时的校准调试的技术问题，实现了降低校准成本和提高校准效率的技术效果。
[0036]本专利技术实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0037]在对本专利技术实施例进行说明之前，先对A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ADCP校准系统，其特征在于，包括：信号收发模块，用于接收ADCP发送的测量信号或者发送模拟回波；模式切换判断模块，用于根据所述测量信号发送模式切换指令到模拟回波模块；所述模拟回波模块，用于将所述测量信号转发至回波仿真模块或者接收所述模式切换指令发送模拟回波；所述回波仿真模块，用于根据接收到的所述测量信号生成所述模拟回波，并发送到所述模拟回波模块。2.如权利要求1所述的ADCP校准系统，其特征在于，所述信号收发模块，包括：发射端SMA连接器、接收端SMA连接器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、运放器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管及单刀双掷开关；所述发射端SMA连接器的第一接口与所述模拟回波模块的回波发送接口连接，所述发射端SMA连接器的第二接口与所述第一电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述运放器的正极连接；所述第二电阻的第一端接地，所述第二电阻的第二端与所述运放器的负极连接；所述第一二极管和所述第二二极管反向并联，组成发射保护电路；所述第三电阻的第一端与所述运放器的负极连接，所述第三电阻的第二端与所述运放器的输出端连接；所述发射保护电路的第一端与所述运放器的输出端连接，所述发射保护电路的第二端与所述单刀双掷开关的第一端子连接；所述单刀双掷开关的开关端与换能器的信号输出端连接；所述单刀双掷开关的开关控制端还与控制端的切换信号输出端连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫红凯，马伯乐，江鹏，王平波，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二一五零部队武汉大学，
类型：发明
国别省市：