CN208188146U - 一种声学测速测位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了声学测速测位装置，包括两台测量仪；该测量仪包括CPU处理模块、定位装置、无线通讯模块、功放模块、功率放大器、滤波器、继电器切换模块、竖直安装杆及收发合置换能器，该收发合置换能器连接在该竖直安装杆上，该定位装置和该无线通讯模块分别与该CPU处理模块连接；该CPU处理模块的D/A转换器、该功放模块、该继电器切换模块、该收发合置换能器依次连接形成发射线路；该收发合置换能器、该继电器切换模块，该滤波器、该功率放大器、该CPU处理模块的A/D转换器依次连接形成接收线路。该收发合置换能器可分别向水平、竖直向上、竖直向下发射声波，从而测量不同参数，通过CPU处理模块计算获得水位及轮廓等信息。

Description

一种声学测速测位装置

技术领域

本实用新型特别涉及一种声学测速测位装置。

背景技术

在洪水汛期，如何快速的实时得到水流速和水位高度，对于防洪预警，上下游水库蓄水排洪尤为重要。当前在中小河流各地水文站中，流速测量多采用ADCP多普勒剖面流速仪和机械式流速仪，水位测量采用的是标尺。ADCP的原理是利用多普勒效应原理进行流速测量，而机械式流速仪，则采用通过测算螺旋桨转动的圈速和时间来测算流速。这些测量方式存在以下缺陷：

一、ADCP多普勒剖面流速仪分为走航式和水平式两种，走航式需要雇船测试，或在岸两端架线缆，耗时、耗力，而且由于需人员操作，在汛期和洪水来临时，测量会对人员安全造成威胁，导致其无法测量，水平式ADCP虽然可以测量河流截面面积，但是设备安装要求高，且测量距离有限，维护困难，价格高昂。

二、机械式流量仪同样存在无法实时测量的问题，无法得到即时数据。

三、水位标尺涉及到安装问题，且在视线不好的情况下，依据人眼去看的话，会有误差，也无法形成有效数据，进行系统分析和保存。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在问题，提供了一种测量水位的收发合置换能器轨道，其结构简单，可以测量河流水位、轮廓，准确测得河流数据。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种声学测速测位装置，包括两台测量仪；该测量仪包括CPU处理模块、定位装置、无线通讯模块、功放模块、功率放大器、滤波器、继电器切换模块及收发合置换能器，该定位装置和该无线通讯模块分别与该CPU处理模块连接；该CPU处理模块的D/A转换器、该功放模块、该继电器切换模块、该收发合置换能器依次连接形成发射线路；该收发合置换能器、该继电器切换模块，该滤波器、该功率放大器、该CPU处理模块的A/D转换器依次连接形成接收线路；所述继电器切换模块在发射信号时选择接通该功放模块和收发合置换能器，在接收信号时选择接通该滤波器和收发合置换能器；其中一台测量仪的收发合置换能器在水平方向收发信号，另一台测量仪的收发合置换能器可以在水平、竖直向上、竖直向下三个方向收发信号。

在一优选实施例中，该测量仪还包括竖直安装杆，该收发合置换能器连接在该竖直安装杆上。

在较佳的实施例中，该测量仪还包括一托盘，该收发合置换能器固定在该托盘上，该托盘可沿该竖直安装杆滑动。

在较佳的实施例中，该竖直安装杆可伸缩。

在较佳的实施例中，该测量仪还包括开口朝下的U型架和箱体，该竖直安装杆的顶部与U型架连接，该CPU处理模块、该功放模块、该功率放大器、该滤波器及该继电器切换模块置于该箱体内。

在较佳的实施例中，该定位装置为GPS定位装置。

在较佳的实施例中，该定位装置为北斗定位装置。

在较佳的实施例中，该无线通讯模块为433M无线射频和外置3G/4G模块。

在较佳的实施例中，该功率放大器为D类数字放大器或者模拟功率放大器。

本实用新型技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、本实用新型的测量仪的继电器切换模块增加了整条电路的稳定性，发射声波时，收发合置换能器连接功法模块，接收声波时，收发合置换能器连接滤波器。同时，其中一测量仪的收发合置换能器，通过线路传输可以向水平、竖直方向收发声波，获得不同的参数，然后CPU处理模块处理即可获得河流流速与水位等数据，工程中去除人为读取数据等误差因素，获得数据准确，也避免了在洪汛期间，人员前往测量的危险。

2、本实用新型的托盘可在竖直安装杆上移动，使得收发合置换能器可以在水中上下移动，较好的测量河流水位及轮廓。

3、本实用新型的U型架和箱体，较好保护了测量仪的内部电路及电器件。U型架可以方便将竖直安装杆固定在岸边。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的声学测速测位装置示意图。

图2是本实用新型的声学测速测位装置的电路连接图。

附图标记：100-测量仪，110-定位装置，120-CPU处理模块，130-功放模块，140-收发合置换能器，150-继电器切换模块，160-滤波器，170-功率放大器，180-无线通讯模块，190-U型架，200-竖直安装杆，210-托盘。

具体实施方式

请参见图1和图2所示，本实用新型的一种声学测速测位装置，包括两台测量仪100；该测量仪100包括CPU处理模块120、定位装置110、无线通讯模块180、功放模块130、功率放大器170、滤波器160、继电器切换模块150、竖直安装杆200及收发合置换能器140，该收发合置换能器140连接在该竖直安装杆200上，该竖直安装杆200可伸缩。该测量仪100还包括一托盘210，该收发合置换能器140固定在该托盘210上，该托盘210可沿该竖直安装杆200滑动。如图2所示，该定位装置110和该无线通讯模块180分别与该CPU处理模块120连接；该CPU处理模块120的D/A转换器、该功放模块130、该继电器切换模块150、该收发合置换能器140依次连接形成发射线路；该收发合置换能器140、该继电器切换模块150、该滤波器160、该功率放大器170、该CPU处理模块120的A/D转换器依次连接形成接收线路；如图1所示，右侧的测量仪100的收发合置换能器140在水平方向收发信号，左侧的测量仪100的收发合置换能器140可以在水平、竖直向上、竖直向下三个方向收发信号。该继电器切换模块150的作用让该收发合置换能器140选择连接该该功放模块130或者是滤波器160，具体地，在收发合置换能器140发射信号时，收发合置换能器140通过继电器切换模块150连接该功放模块130，在收发合置换能器140接收信号时，收发合置换能器140通过继电器切换模块150连接滤波器160。

本实施例中，该测量仪100还包括开口朝下的U型架190、竖直安装杆200和箱体，该竖直安装杆200的顶部与该U型架190连接，该收发合置换能器140配合该U型架190夹持在岸边，在该竖直安装杆200上下移动，仅需测量仪100便可实现河流水位、轮廓的测量。该CPU处理模块120、该功放模块130、该功率放大器170、该滤波器160及该继电器切换模块150置于该箱体内。该定位装置110为GPS定位装置或者北斗定位装置。该无线通讯模块180为433M无线射频和3G外置式模块。该功率放大器170为D类数字放大器或者模拟功率放大器170。

声学测速测位装置不仅可以测量流速和温度，同时还可以测量水位与河流轮廓。

测量流速和温度时，通过左右两台测量仪100相互配完成，左侧的测量仪100发送水平声波信号，右侧的测量仪100接收水平声波信号，设定5s延时后，改由右侧的测量仪100发射水平声波信号，左侧的测量仪100接收水平声波信号，如此循环重复多次，通过算法反演，可得出平均水流速和平均水温。

测量水位与河流轮廓时，只需要左侧的测量仪100就可以单独完成。具体地，测量水位，将该测量仪100的收发合置换能器140置于河流底部，该定位装置110产生PPS(秒脉冲)上升沿到达相应频率时，CPU处理模块120产生电信号，D/A转换器将电信号转换为模拟信号并发送至功放模块130，经功放模块130进行能量放大处理后发送至收发合置换能器140，收发合置换能器140竖直向上发射出声波并且该定位装置110记录一次时间，所述声波经水面反射返回，由该收发合置换能器140接收，转化为模拟信号并发送至功率放大器170，模拟信号经功率放大器170后到达A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转换为电信号返回至CPU处理模块120，定位装置110同时高频率地发送时间信号至CPU处理模块，CPU处理模块记录声波信号接收时间，两次时间相减，获得时间差，声波速度已知，根据高度＝速度x时间/2，可得出水位高度。测量河流轮廓，将该测量仪100的收发合置换能器140置于水面，该收发合置换能器140竖直向下发射出声波并且该定位装置110记录一次时间，所述声波经河床反射返回，由该收发合置换能器140接收并且该定位装置110再次记录一时间，测量多组，根据河道的宽度即可模拟河流轮廓。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种声学测速测位装置，包括两台测量仪，其特征在于：该测量仪包括CPU处理模块、定位装置、无线通讯模块、功放模块、功率放大器、滤波器、继电器切换模块及收发合置换能器，该定位装置和该无线通讯模块分别与该CPU处理模块连接；该CPU处理模块的D/A转换器、该功放模块、该继电器切换模块、该收发合置换能器依次连接形成发射线路；该收发合置换能器、该继电器切换模块，该滤波器、该功率放大器、该CPU处理模块的A/D转换器依次连接形成接收线路；所述继电器切换模块在发射信号时选择接通该功放模块和收发合置换能器，在接收信号时选择接通该滤波器和收发合置换能器；其中一台测量仪的收发合置换能器在水平方向收发信号，另一台测量仪的收发合置换能器可以在水平、竖直向上、竖直向下三个方向收发信号。

2.如权利要求1所述的一种声学测速测位装置，其特征在于：该测量仪还包括竖直安装杆，该收发合置换能器连接在该竖直安装杆上。

3.如权利要求2所述的一种声学测速测位装置，其特征在于：该测量仪还包括一托盘，该收发合置换能器固定在该托盘上，该托盘可沿该竖直安装杆滑动。

4.如权利要求2或3所述的一种声学测速测位装置，其特征在于：该竖直安装杆可伸缩。

5.如权利要求4所述的一种声学测速测位装置，其特征在于：该测量仪还包括开口朝下的U型架和箱体，该竖直安装杆的顶部与U型架连接，该CPU处理模块、该功放模块、该功率放大器、该滤波器、该继电器切换模块置于该箱体内。

6.如权利要求1所述的一种声学测速测位装置，其特征在于：该定位装置为GPS定位装置。

7.如权利要求1所述的一种声学测速测位装置，其特征在于：该定位装置为北斗定位装置。

8.如权利要求1所述的一种声学测速测位装置，其特征在于：该无线通讯模块为433M无线射频和外置3G/4G模块。

9.如权利要求1所述的一种声学测速测位装置，其特征在于：该功率放大器为D类数字放大器或者模拟功率放大器。