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相控阵声学海流剖面仪测流方法研究

傅菊英  
【摘要】:相控阵声学海流剖面仪(PAADCP)是上世纪90年代才发展起来的新型海流剖面仪,它是观测海流剖面的有效方法之一。其基本原理是利用水声换能器向海水介质发射JANUS结构的4个方向声脉冲信号,并接收从海水中声波散射体上反射的回波信号,通过分析回波信号的多普勒信息,从而得到不同水层海流的流速和流向。随着科学技术的发展,对海流测量的要求也逐步提高,如何快速、准确、实时、大范围测量海流是海流测量技术发展的主要方向。 本论文紧密结合国家863课题“相控阵声学海流剖面仪”的研究,开展了相控阵声学海流剖面仪的测流方法研究,主要研究了窄带信号多普勒频移测流方法和宽带信号多普勒时间膨胀测流方法。重点研究了宽带信号多普勒时间膨胀测流方法,它是利用宽带脉冲信号的“多普勒时间膨胀”来测量海流速度的。 论文中,通过对声学多普勒海流剖面仪的基本理论的理解,详细叙述了声学多普勒海流剖面仪的测流过程,并推导了相控阵声学海流剖面仪的三维流速测量公式,进一步给出了算法的流程框图;对海底跟踪算法和解决速度模糊问题,则作为难点攻关,也取得了很好的效果;同时对所得的大量湖上和海上的实际数据进行分析,并将其与国外同类仪器作比测分析。分析结果显示:相控阵声学海流剖面仪采用的测流方法切实可行,具有较高的测流精度。同时对相控阵声学海流剖面仪的资料进行后处理,以获得真实的流速,提高资料的精度和可信度。


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