接收阵列2，使超声波接收阵列2中的超声波接收传感器(A1, A2,, AnI与超声波发射阵列I中的超声波发射传感器(B1, B2,….，B1J的位置一一对应，保证超声波发射传感器与超声波接收传感器在同一水平面。转步骤B。
[0048]Α2、浮动安装:将超声波发射阵列I和超声波接收阵列2安装在航道两侧的浮动箱5上，超声波发射阵列I和超声波接收阵列2分别随水位变化而变化，即每个超声波发射传感器距水面的距离W1, d2，....，dj为固定值。转步骤C。
[0049]B、计算超声波传感器距竖直测距模块3的距离；
[0050]通过竖直测距模块3测量水面距竖直测距模块3的距离U，并根据已知的超声波发射阵列I中每个超声波发射传感器距竖直测距模块3的距离，通过计算得出每个超声波发射传感器距水面的距离W1, d2，....，dj。如图2所示。
[0051]C、超声波发射阵列I周期性分时发射超声波脉冲
[0052]超声波发射阵列I每隔时间ΔΤ工作一次，工作时，每隔固定时间At依次使超声波发射传感器(A1, A2,...., Αη}发射超声波，每个超声波发射传感器的工作时间为t。间隔时间Λ T和超声波发射阵列I的工作时间n*t+ Δ t构成一个周期T，实现超声波发射阵列I中的超声波发射传感器分时发射超声波。
[0053]D、采集超声波接收阵列2的信号
[0054]无待测船舶4驶过时，超声波接收阵列2依据接收的超声波信号的强度识别是否有超声波发出，识别无超声波发射时间为ΔΤ后，开始测量出η个超声波接收传感器{BpB2,….，BJ接收的超声波能量强度(D1, D2,….，DJ ;有待测船舶4驶过时，识别出超声波发射阵列I发射的时间间隔ΔΤ，加上超声波的传输时间L/V后测得N个超声波接收传感器取，B2,....，BJ接收的超声波能量强度{D/，
[0055]D2’，….，Dn’ }，其中L为超声波发射阵列I与超声波接收阵列2之间的距离，V超声波在水中的传播速度。
[0056]E、吃水检测
[0057]如图4-5所示，吃水检测处理单元6根据待测船舶4遮挡超声波后的超声波接收阵列2中的超声波接收传感器的能量强度{D/，D2’，….，Dn’}与无遮挡的超声波接收传感器的能量强度出”仏，....』」求差，判断出超声波接收传感器Bx刚好被遮挡，超声波接收传感器Bx+1不被遮挡；对应超声波发射传感器A x被遮挡，此时待测船舶4的吃水深度即超声波发射传感器Ax在水下的深度d χο
[0058]F、报警显示
[0059]吃水检测处理单元6根据待测船舶4的吃水量，判断是否超限，如果超限则通过报警显示模块报警并报告待测船舶4的吃水量。
【主权项】
1.一种超声波侧扫式船舶吃水量检测系统，其特征在于:包括超声波发射阵列(I)、超声波接收阵列(2)、竖直测距模块(3)、吃水检测处理单元(6)和报警显示模块，所述的超声波接收阵列(2)、竖直测距模块(3)和报警显示模块分别通过有线传输方式与吃水检测处理单元(6)连接； 所述的超声波发射阵列(I)由安装成一列的η个超声波发射传感器构成，所述的超声波接收阵列(2)由安装成一列的η个超声波接收传感器构成，所述的η大于2;超声波接收传感器的个数和水平位置与超声波发射阵列(I)中的超声波发射传感器的个数和水平位置相对应； 所述的竖直测距模块(3)用于测量竖直测距模块(3)安装点距水面的距离； 所述的吃水检测处理单元(6)通过超声波接收阵列(2)测得的数据计算得出待测船舶(4)的吃水量。
2.一种超声波侧扫式船舶吃水量检测系统的工作方法，其特征在于:包括以下步骤: Α、安装超声波发射阵列(I)和超声波接收阵列(2); 安装方法包括固定安装方法或浮动安装方法，如果是固定安装，转步骤Al ;否则转步骤Α2: Al、固定安装:将超声波发射阵列(I)固定安装在航道水下的一侧，在航道的另一侧与超声波发射阵列(I)相对应的位置安装超声波接收阵列(2)，使超声波接收阵列(2)中的超声波接收传感器(A1, A2,....，AJ与超声波发射阵列(I)中的超声波发射传感器{BpB2,, BJ的位置一一对应，保证超声波发射传感器与超声波接收传感器在同一水平面；转步骤B ； Α2、浮动安装:将超声波发射阵列(I)和超声波接收阵列(2)安装在航道两侧的浮动箱(5)上，超声波发射阵列⑴和超声波接收阵列⑵分别随水位变化而变化，即每个超声波发射传感器距水面的距离W1, d2，....，dj为固定值；转步骤C ; B、计算超声波传感器距竖直测距模块(3)的距离； 通过竖直测距模块(3)测量水面距竖直测距模块(3)的距离U，并根据已知的超声波发射阵列(I)中每个超声波发射传感器距竖直测距模块(3)的距离，通过计算得出每个超声波发射传感器距水面的距离W1, d2，....，dj ; C、超声波发射阵列(I)周期性分时发射超声波脉冲； 超声波发射阵列(I)每隔时间△ T工作一次，工作时，每隔固定时间At依次使超声波发射传感器(A1, A2,...., AJ发射超声波，每个超声波发射传感器的工作时间为t ;间隔时间AT和超声波发射阵列(I)的工作时间n*t+At构成一个周期T，实现超声波发射阵列(I)中的超声波发射传感器分时发射超声波； D、采集超声波接收阵列(2)的信号； 无待测船舶(4)驶过时，超声波接收阵列(2)依据接收的超声波信号的强度识别是否有超声波发出，识别无超声波发射时间为ΔΤ后，开始测量出η个超声波接收传感器{BpB2,, BJ接收的超声波能量强度(D1, D2,, DJ ;有待测船舶(4)驶过时，识别出超声波发射阵列(I)发射的时间间隔ΔΤ，加上超声波的传输时间L/V后测得N个超声波接收传感器接收的超声波能量强度{D/，D2’，....，Dn’}，其中L为超声波发射阵列(I)与超声波接收阵列(2)之间的距离，V超声波在水中的传播速度； E、吃水检测； 吃水检测处理单元(6)根据待测船舶⑷遮挡超声波后的超声波接收阵列(2)中的超声波接收传感器的能量强度{D/，D2’，....，Dn’ }与无遮挡的超声波接收传感器的能量强度(D1, D2,, DJ求差，判断出超声波接收传感器Bx刚好被遮挡，超声波接收传感器B X+1不被遮挡；对应超声波发射传感器Ax被遮挡，此时待测船舶(4)的吃水深度即超声波发射传感器Ax在水下的深度dx; F、报警显示； 吃水检测处理单元(6)根据待测船舶(4)的吃水量，判断是否超限，如果超限则通过报警显示模块报警并报告待测船舶(4)的吃水量。
【专利摘要】本发明公开了一种超声波侧扫式船舶吃水量检测系统及其检测方法，所述的系统包括超声波发射阵列、超声波接收阵列、竖直测距模块、吃水检测处理单元和报警显示模块，超声波接收阵列、竖直测距模块和报警显示模块分别通过有线传输方式与吃水检测处理单元连接。本发明中的超声波发射阵列可以适应水位变化及吃水要求的变化，且安装方便，并实现了吃水检测系统小型化。本发明中超声波发射阵列中的超声波发射传感器采用分时的方法进行超声波发射，消除了超声波发射传感器之间的干扰，有利超声波接收阵列准确的接收超声波信号，提高了测量的准确性。同时超声波接收阵列的复用，降低了系统的复杂程度。本发明节约了硬件系统，同时进一步降低了系统的成本。
【IPC分类】G01S15-88, B63B39-12
【公开号】CN104527945
【申请号】CN201410855152
【发明人】熊木地, 陆雷, 刘新建, 张慧
【申请人】大连海事大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月31日