多普勒超声测速装置和其使用方法
【专利摘要】本发明涉及多普勒超声测速装置和其使用方法，该装置包括：外壳、探头、上盖、支架和多普勒超声测速器，外壳的下端装有支架，外壳的上端装有上盖，在外壳内装有多普勒超声测速器，在支架上装有探头，探头通过信息线与多普勒超声测速器的输入端相连，它还包括：电子罗盘，外壳的内壁上有水平的第一凸台，电子罗盘固定在第一凸台，电子罗盘通过信息线与多普勒超声测速器的输入端相连，支架与电子罗盘放置的位置垂直，其使用方法是将探头和电子罗盘所测数据传输给多普勒超声测速器，经其校正后得到标准坐标系下的三维速度，本发明可以节省人工微调设备安装的操作；多台设备同步测试时，保证同一个坐标系下的测量；并且提高流速测量的准确度和精度。
【专利说明】
多普勒超声测速装置和其使用方法
技术领域
[0001] 本发明设及了一种多普勒超声测速装置和其使用方法，特别是设及了一种可W自 动校正的多普勒超声测速装置和其使用方法。
【背景技术】
[0002] 声学多普勒流速仪，运用多普勒原理，对距离探头一定距离的采样点进行流速测 量。超声多普勒流速仪是应用声学多普勒效应原理制成的测流仪，采用超声换能器探测流 速。超声多普勒流速仪为水下测量仪器。该设备可测量水流=个方向的流速。
[0003] 预获得准确的水流=个方向的流速，则要求声学多普勒流速仪的=维坐标系与所 测水流环境的坐标系保持一致。使设备的坐标系与水流环境坐标系保持一致，通常采用的 方法是手工调整，手工调整设备在=个方向的角度，使设备的坐标系与水流环境坐标系一 致。该方法有W下缺点：
[0004] 1、手工调整设备的位置，将会在=个方向上引入人为调整的误差。导致测速准确 性降低
[0005] 2、每次初步安装设备后，均需要进行手工细微调整，其工作量较大。
[0006] 3、如果多个设备同时测量同一个水流不同位置的流速，则各个设备相对环境坐标 系均有误差，对于整体流速的评估引入累积误差。
【发明内容】
[0007] 本申请发明的目的是通过在设备中安装电子罗盘，对已初步安装的设备进行安装 姿态的自校正，保证计算的流速映射到环境坐标系中，即提高流速测量的准确度和精度。 [000引为了完成本申请的发明目的，本申请采用W下技术方案：
[0009] 本发明的一种多普勒超声测速装置，它包括:外壳、探头、上盖、支架和多普勒超声 测速器，外壳的下端装有支架，外壳的上端装有上盖，在外壳内装有多普勒超声测速器，在 支架上装有探头，探头通过信息线与多普勒超声测速器的输入端相连，其中：它还包括：电 子罗盘，外壳的内壁上有水平的第一凸台，电子罗盘固定在第一凸台，电子罗盘通过信息线 与多普勒超声测速器的输入端相连，支架与电子罗盘放置的位置垂直。
[0010] 本发明的一种多普勒超声测速装置，其中：所述的支架包括主管和至少两个分支 管，分支管位于接近主管的端部，它们沿着主管的圆周均匀分布，分支管中屯、线与主管垂直 中屯、线的夹角C在30°至85°的范围内，在每个分支管内均开有通向主管的穿线孔，在靠近每 个分支管的端部有一个与上述穿线孔相通的凹槽，凹槽内装有探头，与探头相连的信息线 通过穿线孔和主管与多普勒超声测速器的输入端相连，分支管的外形为流线型。
[0011] 本发明的一种多普勒超声测速装置，其中:所述分支管为3个。
[0012] 本发明的一种多普勒超声测速装置，其中：所述多普勒超声测速器上还装有液晶 屏，在与该液晶屏对应的外壳上开有观察口，W便用户从观察口读出所测的流速，多普勒超 声测速器的输出端通过信息线将所测流速输出。
[0013] 本发明的一种多普勒超声测速装置，其中：在外壳的内壁上还有第二凸台，所述多 普勒超声测速器通过第二凸台固定在外壳内。
[0014] 本发明的一种多普勒超声测速装置的使用方法，其中：它包括W下步骤：
[0015] (a)将多普勒超声测速装置的探头放置在流动的河流中；
[0016] (b)探头在水流环境坐标系下，将河流水的流速传输给多普勒超声测速器，得到= 维速度Vx'、Vy'和Vz' ；
[0017] (C)电子罗盘(8)将其所处的位置与标准坐标系的夹角a、e和丫传输给多普勒超声 测速器；
[0018] (d)多普勒超声测速器根据W下公式得到校正后的S维速度Vx、Vy和Vz
[0019]
[0020] (e)多普勒超声测速器通过液晶屏或输出端将校正后的S维速度Vx、Vy和Vz显示或 输出。
[0021] 本发明的多普勒超声测速装置与现有的多普勒超声测速装置相比，具有W下优 点：
[0022] 1)节省人工微调设备安装的操作；
[0023] 2)多台设备同步测试时，保证同一个坐标系下的测量；
[0024] 3)提高流速测量的准确度和精度。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明的多普勒超声测速装置的剖面示意图，为了简化起见，将图2的分支 管顺时针旋转了 60%
[00%]图2为图1支架的仰视图；
[0027] 图3为本发明的多普勒超声测速装置中多普勒超声测速器、探头和电子罗盘之间 连接关系的不意图；
[0028] 图4为电子罗盘所处的水流环境坐标系X'、Y'、Z'与标准坐标系X、Y、Z之间的夹角 a、巧口丫。
[0029] 在图1至图3中，标号1为主管;标号2为穿线孔;标号3为分支管;标号4为凹槽;标号 5为探头;标号6为外壳;标号7为第一凸台；标号8为电子罗盘;标号9为液晶屏;标号10为第 二凸台；标号11为;标号12为多普勒超声测速器;标号13为上盖。
【具体实施方式】
[0030] 如图1和图2所示，本发明的多普勒超声测速装置包括:外壳6、探头5、电子罗盘8、 上盖13、支架和多普勒超声测速器12,外壳6的下端装有支架，外壳6的上端装有上盖13,在 外壳6内装有多普勒超声测速器12,在支架上装有探头5,探头5通过信息线与多普勒超声测 速器12的输入端相连，外壳6的内壁上有水平的第一凸台7,电子罗盘8固定在第一凸台7,电 子罗盘8通过信息线与多普勒超声测速器12的输入端相连，支架与电子罗盘8放置的位置垂 直。在外壳6的内壁上还有第二凸台10，所述多普勒超声测速器12通过第二凸台10固定在外 壳6内。多普勒超声测速器12上还装有液晶屏9,在与该液晶屏9对应的外壳6上开有观察口 11，W便用户从观察口 11读出所测的流速，多普勒超声测速器12的输出端通过信息线将所 测流速输出。
[0031] 如图1和图2所示，支架包括主管1和至少两个分支管3,分支管3位于接近主管1的 端部，它们沿着主管1的圆周均匀分布，分支管3为3个，分支管3中屯、线与主管1垂直中屯、线 的夹角C在30°至85°的范围内，在每个分支管3内均开有通向主管1的穿线孔2,在靠近每个 分支管3的端部有一个与上述穿线孔2相通的凹槽4,凹槽4内装有探头5,与探头5相连的信 息线通过穿线孔2和主管1与多普勒超声测速器12的输入端相连，分支管3的外形为流线型。
[0032] 本发明多普勒超声测速装置的使用方法，它包括W下步骤：
[0033] (a)将多普勒超声测速装置的探头5放置在流动的河流中；
[0034] (b)探头5在水流环境坐标系下，将河流水的流速传输给多普勒超声测速器12,得 到S维速度Vx'、Vy'和Vz' ；
[0035] (C)电子罗盘8将其所处的位置与标准坐标系的夹角a、e和丫传输给多普勒超声测 速器12;
[0036] (d)《普勘!瞄声测巧器12报据Pi下公式得到巧巿后的二维巧度Vx、Vv^V,
[0037]
[0038] (e)多普勒超声测速器12通过液晶屏9或输出端将校正后的S维速度Vx、Vy和Vz显 示或输出。
[0039] 当只有二个探头5时，只要将Vz'和丫均设置为0,仍然可W使用上述的校正公式得 到二维速度Vx和Vy。
[0040] 上述实施方式说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技 术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，可W对上述实施方式进行任何修饰与改变。 因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【主权项】
1. 一种多普勒超声测速装置，它包括:外壳(6)、探头(5)、上盖（13)、支架和多普勒超声 测速器（12)，外壳(6)的下端装有支架，外壳(6)的上端装有上盖（13)，在外壳(6)内装有多 普勒超声测速器（12)，在支架上装有探头（5)，探头（5)通过信息线与多普勒超声测速器 (12)的输入端相连，其特征在于：它还包括：电子罗盘(8)，外壳(6)的内壁上有水平的第一 凸台（7)，电子罗盘(8)固定在第一凸台（7)，电子罗盘(8)通过信息线与多普勒超声测速器 (12)的输入端相连，支架与电子罗盘(8)放置的位置垂直。2. 如权利要求1所述的多普勒超声测速装置，其特征在于:所述的支架包括主管（1)和 至少两个分支管(3)，分支管(3)位于接近主管（1)的端部，它们沿着主管（1)的圆周均匀分 布，分支管（3)中心线与主管（1)垂直中心线的夹角c在30°至85°的范围内，在每个分支管 (3)内均开有通向主管（1)的穿线孔(2)，在靠近每个分支管(3)的端部有一个与上述穿线孔 (2)相通的凹槽(4)，凹槽(4)内装有探头（5)，与探头(5)相连的信息线通过穿线孔(2)和主 管（1)与多普勒超声测速器(12)的输入端相连，分支管(3)的外形为流线型。3. 如权利要求2所述的多普勒超声测速装置，其特征在于:所述分支管(3)为3个。4. 如权利要求3所述的多普勒超声测速装置，其特征在于:所述多普勒超声测速器（12) 上还装有液晶屏(9)，在与该液晶屏(9)对应的外壳(6)上开有观察口（11)，以便用户从观察 口（11)读出所测的流速，多普勒超声测速器(12)的输出端通过信息线将所测流速输出。5. 如权利要求4所述的多普勒超声测速装置，其特征在于:在外壳(6)的内壁上还有第 二凸台（10)，所述多普勒超声测速器(12)通过第二凸台（10)固定在外壳(6)内。6. 如权利要求1至5任一权利要求所述的多普勒超声测速装置的使用方法，其特征在 于:它包括以下步骤： (a) 将多普勒超声测速装置的探头(5)放置在流动的河流中； (b) 探头（5)在水流环境坐标系下，将河流水的流速传输给多普勒超声测速器（12)，得 到三维速度Vx'、Vy'和V z' ； (c) 电子罗盘(8)将其所处的位置与标准坐标系的夹角α、β和γ传输给多普勒超声测速 器(12); (d) 多普勒超声测速器(12)根据以下公式得到校正后的三维速度Vx、Vy和Vz(e) 多普勒超声测速器（12)通过液晶屏（9)或输出端将校正后的三维速度Vx、Vy和Vz显 示或输出。
【文档编号】G01P21/02GK105954538SQ201610530350
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】夏云峰, 黄海龙, 王驰, 夏丽娟, 霍晓燕, 纪红军, 任明轩, 徐泽杨, 陈凯华
【申请人】水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院, 南京思孚泰科信息技术有限公司