一种带姿态修正及波流分离的坐底式声学多普勒波浪仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉声学多普勒波浪仪领域，具体是一种带姿态修正及波流分离的坐底式声学多普勒波浪仪。
【背景技术】
[0002]坐底式声学多普勒波浪仪广泛应用在近海的表面波浪测量中，可以测量表面波浪的波高、波周期、波向，是在传统声学多普勒流速剖面仪基础上增加了波浪采集和处理部分实现的，采用坐底式测量方式对于表面波浪场不产生任何干扰，测量精度高，系统可长时间稳定地、可靠地提供海洋波浪信息。
[0003]声学多普勒波浪仪的基本原理:采用四个波束的声学多普勒收发换能器，中央有一个垂直方向波束，其余三个倾斜波束与垂直方向夹角30度，在水平面的投影夹角为120度。其中中央波束垂直向上可以实时跟踪波浪表面的起伏变化，可测量波高变化，根据波高值的变化采用过零检测方法可测量波周期；从某一方向上到来的波浪，到达不同波束上的测点时间不同，利用不同波束测量得到的波浪到达时间差可以进行波向测量，通常利用接近水面位置处的波束方向上速度测点组成阵列进行波向估计。
[0004]坐底式声学多普勒波浪仪通常利用接近水面处的速度测点组成阵列进行波浪估计，波浪仪布放在水下平衡支架上，采用重力平衡的方式在一般条件下波浪仪的倾斜很小，但当波浪仪附近存在强流或者地壳出现运动时，波浪仪出现明显倾斜，用来计算波浪的各测点位置发生偏移，此时波浪计算会出现误差。
[0005]坐底式声学多普勒波浪仪通常利用接近水面位置处的速度测点组成阵列进行波浪估计，接近水面位置处的速度值包括了波生流(波浪起伏带来的海水流动)，背景流，噪声流。其中背景流是主要的影响因素，背景流存在会影响所测量波浪的波长。
[0006]现有声学多普勒波浪仪在姿态平稳及背景流较弱时波浪测量准确，但在姿态倾斜较大及背景流较强时，会产生较大的波浪估计误差，影响波浪测量精度。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种带姿态修正及波流分离的坐底式声学多普勒波浪仪，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0009]—种带姿态修正及波流分离的坐底式声学多普勒波浪仪，由水下测量系统和路上主机构成，所述水下测量系统通过通讯模块与路上主机相连接；所述水下测量系统包括数据采集和处理系统、收发电路、姿态传感器、声学收发换能器阵和电子罗盘，所述收发电路、姿态传感器和电子罗盘均连接数据采集和处理系统，所述收发电路连接声学收发换能器阵。
[0010]作为本实用新型进一步的方案:所述声学收发换能器阵由四个收发合置的声学多普勒换能器组成，且声学收发换能器阵的中央设有一个垂直方向上的波束，中央垂直波束用于实时跟踪波浪波高的变化，进而通过过零检测法得到波周期，其余三个倾斜波束用于进行分层海流测量及波浪的平均波向测量。
[0011]作为本实用新型再进一步的方案:所述路上主机包括实时数据显示模块、历史数据查询模块、历史曲线显示模块、波浪计算模块；所述波浪计算模块中设有姿态修正计算模块和波流分离计算模块。
[0012]作为本实用新型再进一步的方案:所述水下测量系统和陆上处理系统通过通小型铠装电缆连接。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型在不改变原有声学多普勒波浪仪的系统结构基础上，在波浪处理部分中添加了姿态修正程序及波流分离程序，实现简单且成本低廉，本实用新型保证仪器倾斜及背景流存在条件下波浪估计的准确性，提升了声学多普勒波浪仪的波浪估计性能。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一种带姿态修正及波流分离的坐底式声学多普勒波浪仪的结构框图。
[0015]图2为本实用新型一种带姿态修正及波流分离的坐底式声学多普勒波浪仪中声学收发换能器阵的结构示意图。
[0016]图3为本实用新型一种带姿态修正及波流分离的坐底式声学多普勒波浪仪的程序流程图。
【具体实施方式】
[0017]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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]请参阅图1?3，本实用新型实施例中，一种带姿态修正及波流分离的坐底式声学多普勒波浪仪，由水下测量系统和路上主机构成，所述水下测量系统通过通讯模块与路上主机相连接；所述水下测量系统包括数据采集和处理系统、收发电路、姿态传感器、声学收发换能器阵和电子罗盘，所述收发电路、姿态传感器和电子罗盘均连接数据采集和处理系统，所述收发电路连接声学收发换能器阵。
[0019]所述声学收发换能器阵由四个收发合置的声学多普勒换能器组成，且声学收发换能器阵的中央设有一个垂直方向上的波束，中央垂直波束用于实时跟踪波浪波高的变化，进而通过过零检测法得到波周期，其余三个倾斜波束用于进行分层海流测量及波浪的平均波向测量。
[0020]所述路上主机包括实时数据显示模块、历史数据查询模块、历史曲线显示模块、波浪计算模块；所述波浪计算模块中设有姿态修正计算模块和波流分离计算模块。
[0021]所述连接水下测量系统和陆上主机的通讯模块由小型铠装电缆组成。
[0022]本实用新型的工作原理是:首先将换能器阵置为发射模式，通过换能器阵发射信号(200kHz的窄带正弦信号)；然后将换能器转为接收模式，不同时间段上的接收回波信号对应了不同深度上的水流回波；采用对于水流分层的方法，即分别计算不同时间