一种声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法与流程

1.本发明涉及计量校准技术领域，尤其涉及一种声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法。


背景技术：

2.声学浮泥厚度测量仪是一种广泛应用于港口航道和水库中浮泥厚度测量的仪器设备，由水中的超声波换能器和水上的显示记录器组成。其工作原理为利用两种不同频率超声波穿透介质的能力不同，高、低频超声波同时发射信号，低频信号比高频信号穿透能力强。在水底有浮泥沉积物时，高频信号在水与浮泥的上表面处反射，低频信号能穿过水底表面较为柔软的浮泥，在浮泥深处反射，低频信号反射界面水深与高频反射界面水深之差即为测量浮泥厚度值。
3.声学浮泥厚度测量仪的测深与浮泥厚度测量精确度是关系仪器性能的重要指标，目前国内外尚无有效的计量手段实现该参数的计量校准工作。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法，确保仪器测量结果的准确可靠。
5.本发明提供的一种声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法，包括如下步骤：
6.设备安装，将声学浮泥厚度测量仪的超声波换能器安装于水中，使所述超声波换能器沿水平方向发射超声波，将激光反射靶安装于所述超声波换能器的发射方向上作为目标靶，所述激光反射靶的顶端露出水面，将激光测距仪安装于水面之上用于测量超声波换能器与激光反射靶之间的实际距离；
7.高频测深示值误差δd1校准，测量水中声速并输入声学浮泥厚度测量仪，打开声学浮泥厚度测量仪的高频信号通道，关闭低频信号通道，沿靠近或远离所述激光反射靶的方向平移超声波换能器和激光测距仪，在不同距离位置d1处，分别获取各距离位置d1处的高频测量示值和实际距离示值，计算各距离位置d1的高频测量示值与实际距离示值的差值，作为各距离位置d1的高频测深示值误差δd1；
8.高频测深判定，若d1≤5m，|δd1|≤5cm；d1＞5m，|δd1|≤1％d1，则声学浮泥厚度测量仪的高频测深为合格，否则为不合格；
9.低频测深示值误差δd2校准，关闭声学浮泥厚度测量仪的高频信号通道，打开低频信号通道，按照上述高频测深示值误差δd1校准步骤，得出各距离位置d2的低频测量示值与实际距离示值的差值，作为各距离位置d2的低频测深示值误差δd2；
10.低频测深判定，若d2≤5m，|δd2|≤10cm；d2＞5m，|δd2|≤5cm+1％d2，则声学浮泥厚度测量仪的低频测深为合格，否则为不合格；
11.更换目标靶，将激光反射靶更换为标准样板a和标准样板b作为新的目标靶，测量得出标准样板b的实际厚度d后，将其贴紧的铺设在标准样板a靠近超声波换能器的一面，标
准样板a用于反射超声波换能器射出的低频超声波，标准样板b用于反射超声波换能器射出的高频超声波，且允许超声波换能器射出的低频超声波穿过；
12.浮泥测厚示值误差δhs校准，沿靠近或远离所述标准样板a和标准样板b的方向平移超声波换能器，在不同距离位置处，分别获取各距离位置处的高频测量示值h1和低频测量示值h2，计算得出各距离位置处的测厚示值δh＝h
2-h1，再计算各距离位置处的测厚示值δh与标准样板b的实际厚度d之间的差值，作为浮泥测厚示值误差δhs＝δh-d；
13.浮泥测厚判定，若|δhs|≤5cm，则声学浮泥厚度测量仪的浮泥测厚为合格，否则为不合格。
14.进一步的，所述超声波换能器安装于检定水池中，所述检定水池的上方架设有水平的轨道，所述轨道上设置有可沿所述轨道滑动的试验车，所述试验车的底面固定连接有伸入所述检定水池中的安装杆，所述超声波换能器固定安装于所述安装杆上，所述激光测距仪固定安装于所述试验车上，且所述激光测距仪的镜面与超声波换能器的发射面处于同一竖直面上，所述激光反射靶可拆卸的固定安装于所述检定水池的侧壁上。
15.进一步的，所述检定水池为消声水池。
16.进一步的，所述高频测深示值误差δd1校准步骤中，同一距离位置d1处的高频测量示值和实际距离示值，均为获取至少两个数值求算术平均值后获得。
17.进一步的，所述低频测深示值误差δd2校准步骤中，同一距离位置d2的低频测量示值与实际距离示值，均为获取至少两个数值求算术平均值后获得。
18.进一步的，所述更换目标靶步骤中，所述标准样板a与标准样板b的平面度数值均小于等于0.5mm，测量所述标准样板b的实际厚度d时，沿所述标准样板b的各边均匀选取不少于4个测量点，取全部测量点的测量数值的算术平均值，作为所述标准样板b的实际厚度d。
19.进一步的，所述浮泥测厚示值误差δhs校准步骤中，各距离位置处的高频测量示值h1和低频测量示值h2，均为获取至少两个数值求算术平均值后获得。
20.相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：
21.本发明的计量校准方法在检定水池中，以激光测距仪为计量标准器，将纵向测深转换为横向测距，实现了声学浮泥厚度测量仪的测深及测厚指标的计量校准；通过设计不同密度的标准样板a和标准样板b，在实验室中模拟实际工程中的浮泥测量情况，实现了浮泥厚度量值的向上溯源与向下量传，解决了声学浮泥厚度测量仪的关键性能指标测不了、测不准的技术难题，确保了声学浮泥厚度测量仪的测量准确性和在实际使用中的可靠性，具有很好的推广应用价值。
22.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
23.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
24.图1为声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法的流程框图；
25.图2为测深校准设备安装的结构示意图；
26.图3为测厚校准设备安装的结构示意图。
27.图中标号：11、超声换能器；12、显示记录器；13、检定水池；14、轨道；15、试验车；16、安装杆；17、激光反射靶；18、激光测距仪；19、标准样板a；20、标准样板b。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
30.实施例1：
31.请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法，包括如下步骤：
32.设备安装，选取长度大于40m、宽度
×
深度为3m
×
3m、内部水深≥2.5m的消声水池作为检定水池13，在检定水池13的上方沿其长度方向架设轨道14，将试验车15滑动安装于轨道14上，将声学浮泥厚度测量仪的超声波换能器11安装于检定水池13中，位于一半水深位置，通过安装杆16与试验车15固定连接，使超声波换能器11沿试验车15的滑动方向发射超声波，超声波换能器11发射的高频超声波的频率为(200～300)khz，低频超声波的频率为(12～33)khz。将声学浮泥厚度测量仪的显示记录器12安装于检定水池13的一侧，将激光反射靶17作为目标靶安装于检定水池13的一端，位于超声波换能器11的发射方向上，激光反射靶17的顶端露出水面，将激光测距仪18安装于试验车15上，使激光测距仪18的镜面与超声波换能器11的发射面处于同一竖直面上，用于测量超声波换能器11与激光反射靶17之间的实际距离；
33.高频测深示值误差δd1校准，采用声速剖面仪测量水中声速，并输入声学浮泥厚度测量仪，打开声学浮泥厚度测量仪的高频信号通道，关闭低频信号通道，开启激光测距仪，移动试验车15，使超声波换能器11与激光反射靶17之间的间距为40m，并设此点为基点，调节声学浮泥厚度测量仪显示记录器的微调旋钮，回波信号稳定后，记录基点位置超声波换能器11至激光反射靶17的距离，连续测量3次取算术平均值作为高频测量示值；
34.开启激光测距仪，使光点位于激光反射靶上，测量激光测距仪与激光反射靶之间的水平距离，连续读取3次激光测距仪示值，取算术平均值作为实际距离示值，具体见表1；
35.移动试验车15的位置，使超声波换能器11与激光反射靶17之间的间距依次为30m、20m、15m、10m、7m、5m、3m、1m，依次记录相应位置的高频测量示值和实际距离示值；计算各距离位置d1的高频测量示值与实际距离示值的差值，作为各距离位置d1的高频测深示值误差δd1。高频测深示值误差δd1详见表1。
36.表1高频测深示值误差δd1校准数据
[0037][0038]
高频测深判定，若d1≤5m，|δd1|≤5cm；d1＞5m，|δd1|≤1％d1，则声学浮泥厚度测量仪的高频测深为合格，否则为不合格。
[0039]
实施例2：
[0040]
请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法，包括如下步骤：
[0041]
低频测深示值误差δd2校准，关闭声学浮泥厚度测量仪的高频信号通道，打开低频信号通道，按照上述高频测深示值误差δd1校准步骤，得出各距离位置d2的低频测量示值与实际距离示值的差值，作为各距离位置d2的低频测深示值误差δd2。低频测深示值误差δd2详见表2。
[0042]
表2低频测深示值误差δd2校准数据
[0043][0044]
低频测深判定，若d2≤5m，|δd2|≤10cm；d2＞5m，|δd2|≤5cm+1％d2，则声学浮泥厚度测量仪的低频测深为合格，否则为不合格。
[0045]
实施例3：
[0046]
请参考图1和图3，本发明的实施例提供了一种声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法，包括如下步骤：
[0047]
更换目标靶，将激光反射靶17更换为标准样板a19和标准样板b20作为新的目标靶。标准样板a19为透明pc板，其密度为(1200
±
20)kg/m3，厚度为(200
±
3)mm，平面度优于0.5mm，用于反射超声波换能器11射出的低频超声波(24khz)；标准样板b为abs塑料板，其密度为(1060
±
20)kg/m3，厚度为(200
±
3)mm，平面度优于0.5mm，用于反射超声波换能器11射出的高频超声波(200khz)，且允许超声波换能器11射出的低频超声波(24khz)穿过。标准样板a19和标准样板b20安装前，将其在水中充分浸润，然后将标准样板a和标准样板b依次叠加铺设至检定水池13内的侧壁上，将标准样板a19和标准样板b20的边缘对齐，替换激光反射靶17。
[0048]
标准样板铺设前需测量其尺寸规格是否满足要求。采用数显卡尺沿标准样板的各边均匀选取10个测量点，测量得到标准样板厚度值，取10次测量的算术平均值作为标准样板厚度值；采用建筑工程质量测量尺均匀选取3个不同方向放在标准样板表面，取3次塞尺显示的厚度值的算术平均值作为标准样板的平面度。标准样板a19和标准样板b20的测量数据见表3。
[0049]
表3标准样板厚度及平面度测量数据
[0050][0051]
浮泥测厚示值误差δhs校准，将试验车15依次移动至与目标靶的间距为40m、30m、20m、15m、10m、7m、5m、3m、1m的距离位置，各距离位置处，分别调节声学浮泥厚度测量仪显示记录器的微调旋钮，待回波信号稳定后，连续读取3组数据，取算术平均值作为声学浮泥厚度测量仪的高频测量示值h1和低频测量示值h2，计算得出各距离位置处的测厚示值δh＝h
2-h1，再计算各距离位置处的测厚示值δh与标准样板b的实际厚度d之间的差值，作为浮泥测厚示值误差δhs＝δh-d，浮泥测厚示值误差δhs详见表4。
[0052]
表4浮泥测厚示值误差δhs校准数据
[0053][0054]
浮泥测厚判定，若|δhs|≤5cm，则声学浮泥厚度测量仪的浮泥测厚为合格，否则为不合格。
[0055]
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连
接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0056]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0057]
以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。