一种便携式河道温流的高频声学测量装置

1.本实用新型涉及河道温流测量技术领域，具体为一种便携式河道温流的高频声学测量装置。


背景技术：

2.中国是世界上河流最多的国家之一，地表高低起伏，河流较窄，流速较大，水力资源丰富，因此对小型河流的监测越显得重要。目前在对河道及小型河口区域的监测中主要采用单点入侵式的观测，采用机械式流量计、电磁流量计、声学多普勒流速剖面仪等手段。此类移动式单点测量方法虽然简单易用，但因其只能监测探头可探测范围的流速，不能准确反映出长距离河道的平均流量，从而易产生误差。且这些方法在测量时需要河道中放置固定传感器，或者将传感器固定在船只上，采用间歇性的走航式观测，不能离开人为操作，所耗费的人力物力成本较高，声学测量方法是利用声波穿透整个河道水体以获得该河道区域的平均温流数据，所以可以克服单点测量缺点。
3.目前采用的声学测流装置主要适用于海域、湖泊及大型河道；声学测流方法中的分辨率主要取决于其工作频率，已有的声学测量装置工作频段为低频，在几千米到几十千米的大尺度范围内可以达到所需精度，但是在对小型河道测量时则分辨率不足，进而限制了其在小型河道上的使用，因此市场上急需一种便携式河道温流的高频声学测量装置来解决这些问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种便携式河道温流的高频声学测量装置，以解决上述背景技术中提出在对小型河道测量时则分辨率不足，进而限制了其在小型河道上的使用的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种便携式河道温流的高频声学测量装置，包括机箱壳体和安装架，所述机箱壳体的上方设置有箱盖，所述机箱壳体的上端设置有前面板，所述前面板上设置有换能器接口和调节组件，所述安装架上设置有高频发射换能器和高频接收换能器，且高频发射换能器高频接收换能器均与安装架通过螺钉连接，所述安装架的上端设置有螺纹连接座，所述安装架的上方设置有第二钢管，且第二钢管与螺纹连接座螺纹连接，所述第二钢管的上方设置有第一钢管，且第二钢管与第一钢管滑动连接，所述第一钢管的上端设置有gps定位器。
6.优选的，所述机箱壳体的内部设置有隔板，且隔板与机箱壳体通过螺钉连接，所述隔板的上方设置有功率放大板、升压板、数据采集卡、前置放大电路板和滤波电路板，所述升压板的一侧设置有散热器，且散热器与隔板通过螺钉连接。
7.优选的，所述调节组件包括pps信号接口、电源开关、滤波选择开关、供电接口、增益选择开关和usb接口，所述换能器接口设置有两个，且两个换能器接口分别用于发射换能器和接收换能器。
8.优选的，所述隔板的下方设置有蓄电池组，所述机箱壳体的一侧设置有充电接口，且充电接口与机箱壳体连接为一体结构，所述充电接口与蓄电池组电性连接。
9.优选的，所述机箱壳体和箱盖上设置有卡接组件，卡接组件设置有两个，且卡接组件与机箱壳体和箱盖通过螺钉连接，所述箱盖的内部设置有缓冲垫，且缓冲垫与箱盖连接为一体结构。
10.优选的，所述第一钢管上设置有固定组件，且固定组件与第一钢管通过螺钉连接。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.1.该实用新型装置通过机箱和换能器组的设置，将机箱和换能器组拆分成两部分，在使用时只需要将换能器组进行有效固定即可，减少了测量前安装难度，使得测量装置使用更加便捷，采用两组仪器便可以在外部环境进行大范围持续观测，安装简单，施工难度小，所耗费的人力物力成本低。解决了机箱和换能器组组装为一体增加使用难度的问题。
13.2.该实用新型装置通过充电接口和底托板的设置，充电接口可以直接将供电源与机箱连接进行功能，而底托板可以对蓄电池组起到安装的作用，便于后续搬运过程中将蓄电池组拆下减少机箱重量，搬运更加便携。解决了带有蓄电池组的机箱过重，搬运难度较大的问题。
14.3.该实用新型装置通过第一钢管、第二钢管和锁紧栓的设置，第一钢管和第二钢管可以滑动，在使用时伸长，不使用时收缩，可以有效地减少体积，锁紧栓可以对伸缩的第二钢管起到锁紧作用，避免第二钢管滑动。解决了高频换能器组支架不能伸缩的问题。
附图说明
15.图1为本实用新型的机箱结构示意图；
16.图2为本实用新型的高频换能器组结构示意图；
17.图3为本实用新型的机箱内部结构示意图。
18.图中：1、机箱壳体；2、提拉手；3、前面板；4、充电接口；5、箱盖；6、卡接组件；7、缓冲垫；8、换能器接口；9、调节组件；10、第一钢管；11、第二钢管；12、螺纹连接座；13、锁紧栓；14、固定组件；15、gps定位器；16、数据连接线；17、安装架；18、高频发射换能器；19、高频接收换能器；20、隔板；21、功率放大板；22、升压板；23、散热器；24、数据采集卡；25、前置放大电路板；26、滤波电路板；27、蓄电池组；28、底托板。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
20.请参阅图1-3，本实用新型提供的一种实施例：一种便携式河道温流的高频声学测量装置，包括机箱壳体1和安装架17，机箱壳体1的下端设置有底托板28，机箱壳体1的上方设置有箱盖5，且箱盖5与机箱壳体1转动连接，机箱壳体1的上端设置有前面板3，且前面板3与机箱壳体1通过螺钉连接，前面板3上设置有换能器接口8和调节组件9，且换能器接口8和调节组件9均与前面板3连接为一体结构，换能器接口8可以对数据进行发射和接收，安装架17上设置有高频发射换能器18和高频接收换能器19，且高频发射换能器18高频接收换能器
19均与安装架17通过螺钉连接，安装架17的上端设置有螺纹连接座12，且螺纹连接座12与安装架17设置为一体结构，安装架17的上方设置有第二钢管11，且第二钢管11与螺纹连接座12螺纹连接，第二钢管11的上方设置有第一钢管10，且第二钢管11与第一钢管10滑动连接，第一钢管10的两侧均设置有锁紧栓13，且锁紧栓13与第一钢管10螺纹连接，锁紧栓13与第二钢管11的外壁相贴合，第二钢管11和第一钢管10构成高频换能器组的支架体，可以对安装架17起到安装的作用，第一钢管10的上端设置有gps定位器15，gps定位器15、高频发射换能器18和高频接收换能器19上均设置有数据连接线16，gps定位器15采用novatel公司生产的smart-v1系列接收机，将不同站位进行时间同步，控制计算机在所设定的时间发射信号。
21.进一步，机箱壳体1的内部设置有隔板20，且隔板20与机箱壳体1通过螺钉连接，隔板20的上方设置有功率放大板21、升压板22、数据采集卡24、前置放大电路板25和滤波电路板26，升压板22的一侧设置有散热器23，且散热器23与隔板20通过螺钉连接。通过功率放大板21采用杭州应用声学所的utc 24100m功率放大模块，供电电压为+-48v，功率放大板21和升压板22放大模拟信号的能量，数据采集卡24将计算机信号进行d/a转换或进行a/d转换，前置放大电路板25采用基于op27多级低噪声运放设计，放大倍数可调，前置放大电路板25放大由水听器接收到的弱信号，滤波电路板26基于max274八阶连续时间滤波芯片设计，通带20khz-120khz，滤波电路板26滤除外界环境加载到有用信号的频带外的噪声，借助散热器23可以将电器件工作时产生的热量疏导释放。
22.进一步，调节组件9包括pps信号接口、电源开关、滤波选择开关、供电接口、增益选择开关和usb接口，换能器接口8设置有两个，且两个换能器接口8分别用于发射换能器和接收换能器。pps信号接口和滤波选择开关与滤波电路板26连接，从而起到调试系统时方便测试滤波功能，usb接口与数据采集卡24连接可以对数据读取，增益选择开关与前置放大电路板25连接，增益选择开关为6档可调。
23.进一步，隔板20的下方设置有蓄电池组27，且蓄电池组27与底托板28通过螺钉连接，机箱壳体1的一侧设置有充电接口4，且充电接口4与机箱壳体1连接为一体结构，充电接口4与蓄电池组27电性连接。通过蓄电池组27可以对电器件进行供电，而充电接口4可以对蓄电池组27进行充电还能直接对电器件进行供电。
24.进一步，机箱壳体1和箱盖5上设置有卡接组件6，卡接组件6设置有两个，且卡接组件6与机箱壳体1和箱盖5通过螺钉连接，机箱壳体1的一侧设置有提拉手2，且提拉手2与机箱壳体1通过螺钉连接，箱盖5的内部设置有缓冲垫7，且缓冲垫7与箱盖5连接为一体结构。通过卡接组件6可以将箱盖5与机箱壳体1连接为一体，借助提拉手2即可将机箱进行搬运，缓冲垫7可以对前面板3上的零件起到缓冲防护的作用。
25.进一步，第一钢管10上设置有固定组件14，且固定组件14与第一钢管10通过螺钉连接。通过固定组件14可以将高频换能器组固定在岸基上。
26.工作原理：使用时，在河流上下游两侧分别放置一组测量装置，将第二钢管11从第一钢管10中拉出并旋紧锁紧栓13，使用固定组件14将高频换能器组固定在岸基上，将高频发射换能器18和高频接收换能器19分别与两个机箱连接，激活gps定位器15，使其相应的串口能够接收到分别包含时间和地点的两种报文，并用计算机对本发明装置主要观测参数进行设定，先后在同一站位进行自发自收，不同站位进行互发互收以检测系统的工作状态；由
高频发射换能器18发射高频载波信号，高频载波信号在水中传递被对岸的高频接收换能器19接收，对数据进行处理分析获得流速及温度。可以调节两组的高频换能器组的深度进行重复测量，两个高频换能器组的深度相同，计算的流速乘以河道断面面积，便可以计算出河流流量。
27.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。