【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及河流流量测量数据智能分析领域，尤其涉及基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统和布设控制方法。
技术介绍
1、河流声层析技术具体实时性、简便性、高分辨率等优势，通过发送声信号并分析接收信号所携带的河流环境信息，以反演测量大范围河流流速和量。现有的系统多采用收发一体功能的换能器，将信号传达到对岸，其技术便捷布设换能器与信号一致性强，但对本身换能器收与发的性能偏向性要求较高，以目前的技术，很难将换能器的收、发性能做到一致。
2、目前，为了河流声层析测流系统一般的实时性与简便性，其电路驱动一般为单通道驱动，换能器为全向、收发一体式换能器。布设方式采用水平间隔一段距离布设一个收发一体式换能器，没有按深度垂直布设多个换能器的方式，带来一定互相信号干扰。另外由于水中声速受水体影响较大，如温度、水体杂质、水压等因素，对于北方四季温差大，河水深，在水体声速发生巨大改变时，声波路径发生改变，从而使声波信号达不到对岸接收换能器的位置。因此在水体环境比较复杂的河段河流下，对于单个换能器接收的系统来说是非常难以布设到一个发送和接收均较理想的布设点，也受日夜交替所带着的温度变化，换能器接收的质量在日夜之间呈规律性变化。
3、现有技术利用声波探头测水流量的系统，不是采用垂直一串的接收换能器去接收发送的声波，专利名称为一种基于声层析断面检测的水流量检测系统，申请号cn202410695337.2，采用的具有收发功能的声波探头，是通过数据处理单元接收反射信号，对反射信号进行预处理，以得到预处理信号；对所述预处理信号的质量进
技术实现思路
1、为了解决现有河流声层析测流系统受水中环境声速变化的影响，减少干扰，提高接收声波信号质量和测量稳定性，本专利技术提供基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统和布设控制方法。
2、首先，本专利技术提供一种基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，包括步骤：
3、(1)采用独立功能的发送换能器和接收换能器，将多个接收换能器形成一列垂直向下并以一定间距布设，应对水体声速变化，每个接收换能器做单通道的频率阻抗匹配，使在接收灵敏度上保持匹配；
4、(2)调整前级放大器的接收增益使接收信号传输质量提高，并且根据每个接收换能器在工作频率的接收灵敏度调整前级的放大增益；
5、(3)在接收换能器的布设方式上，根据水体声速在不同温度的变化，调节垂直排列的每个接收换能器的布设间距，相邻接收换能器相隔距离让水温差区别在1℃以上；
6、(4)一列垂直所述接收换能器接收到河对面发送换能器传过来的声波后，剔除异常信号，根据剩下信号的权重比计算出平均的信号到达时间作为实际测量信号到达的时间。
7、进一步，步骤(2)具体包括：
8、调整前级放大器的接收增益使接收信号传输质量提高，并且根据每个接收换能器在工作频率的接收灵敏度调整前级的放大增益，使得每个接收换能器经过放大后，在系统ad采集的电气信号上，能够有个统一的电气信号。
9、进一步，步骤(3)具体包括，
10、在同侧河道布设的发送换能器与接收换能器，所述发送换能器与最相近所述接收换能器的距离保持在2倍波长以上；
11、在同侧河道布设的多个接收换能器，采集垂直布设的换能器所处位置的水温，根据水体声速在不同温度的变化和水的声速温度对应数据表，计算调节垂直排列的每个接收换能器的布设间距，相邻接收换能器相隔距离让水温差区别在1℃以上。
12、进一步，步骤(4)具体包括：
13、一列垂直所述接收换能器接收到河对面发送换能器传过来的声波后，滤波删除异常信号，计算出每个所述接收换能器的接收信号信噪比，得到每个接收信号的权重比；
14、再根据所述每个接收信号的权重比，计算出平均的信号到达时间作为实际测量信号到达的时间。
15、具体的，一列垂直的多个所述接收换能器，都使用同一根线缆，将接收的信号传输给系统主机，线缆信号传输包括电源、地线、多条信号线，对多条信号线做单独的频率阻抗匹配。
16、其次，本专利技术还提供一种基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统，包括主机，多个独立功能的发送换能器和接收换能器；将多个接收换能器形成一列垂直向下并以一定间距布设，应对水体声速变化，每个接收换能器做单通道的频率阻抗匹配，使在接收灵敏度上保持匹配；根据水体声速在不同温度的变化，调节垂直排列的每个接收换能器的布设间距，相邻接收换能器相隔距离让水温差区别在1℃以上；
17、一列垂直的多个所述接收换能器接收到河对面发送换能器传过来的声波后，传送给所述主机，所述主机用于剔除异常信号，根据剩下的信号的权重比计算出平均的信号到达时间作为实际测量信号到达的时间。
18、进一步，所述主机还用于调整前级放大器的接收增益使接收信号传输质量提高，并且根据每个接收换能器在工作频率的接收灵敏度调整前级的放大增益。
19、进一步，在同侧河道布设的发送换能器与接收换能器，所述发送换能器与最相近的所述接收换能器距离保持在2倍波长以上；系统还包括温度探测器，用于在同侧河道布设的多个接收换能器，采集垂直布设的换能器所处位置的水温；所述主机根据水体声速在不同温度的变化，参考水的声速温度对应数据表，计算调节垂直排列的每个接收换能器的布设间距，相邻接收换能器相隔距离让水温差区别在1℃以上。
20、进一步，一列垂直的多个所述接收换能器，都使用同一根线缆，将接收的信号传输给系统主机，线缆信号传输包括电源、地线、多条信号线，对多条信号线做单独的频率阻抗匹配。
21、进一步，所述主机用于滤波删除异常信号，计算出每个所述接收换能器的接收信号信噪比，得到每个接收信号的权重比；再根据所述每个接收信号的权重比，计算出平均的信号到达时间作为实际测量信号到达的时间。
22、本专利技术的系统和布设控制方法带来的技术优点如下：
23、(1)、相比较于现有系统多采用收发一体式换能器，单发单收的通道控制方式，没有按深度垂直布设多个接收换能器，不考虑互相回波干扰，以及水深和温度对声速的影响。
24、本专利技术的河流声层析测流系统采用单发多收的多通道接收设计，以及考虑波长和水温影响进行独特的布设控制方法，结合多参数权重比的算法，解决声层析在水中声波传输过程中，由于气候、日照时间、地理位置、船只行驶干扰等因素变化造成的水中水温、杂质、换能器所处水压的变化，从而导致声波信号接收的质量变差或信号消失的问题。本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：
3.根据权利要求1所述基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，步骤(3)具体包括，
4.根据权利要求1-3任意一项所述基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，一列垂直的多个所述接收换能器，都使用同一根线缆，将接收的信号传输给系统主机，线缆信号传输包括电源、地线、多条信号线，分别对多条信号线单独做频率阻抗匹配。
5.根据权利要求1所述基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，步骤(4)具体包括：
6.一种基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统，其特征在于，包括主机，多个独立功能的发送换能器和接收换能器；将多个接收换能器形成一列垂直向下并以一定间距布设，应对水体声速变化，每个接收换能器做单通道的频率阻抗匹配，使在接收灵敏度上保持匹配；根据水体声速在不同温度的变
7.根据权利要求6所述一种基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统，其特征在于，所述主机还用于调整前级放大器的接收增益使接收信号传输质量提高，并且根据每个接收换能器在工作频率的接收灵敏度调整前级的放大增益。
8.根据权利要求6所述一种基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统，其特征在于，在同侧河道布设的发送换能器与接收换能器，所述发送换能器与最相近的所述接收换能器距离保持在2倍波长以上；
9.根据权利要求6所述一种基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统，其特征在于，一列垂直的多个所述接收换能器，都使用同一根线缆，将接收的信号传输给系统主机，线缆信号传输包括电源、地线、多条信号线，分别对多条信号线单独做频率阻抗匹配。
10.根据权利要求6所述一种基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统，其特征在于，所述主机用于滤波删除过差信号、过强信号和异常信号，计算出每个所述接收换能器的接收信号信噪比，得到每个接收信号的权重比；再根据所述每个接收信号的权重比，计算出平均的信号到达时间作为实际测量信号到达的时间。
...【技术特征摘要】
1.基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：
3.根据权利要求1所述基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，步骤(3)具体包括，
4.根据权利要求1-3任意一项所述基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，一列垂直的多个所述接收换能器，都使用同一根线缆，将接收的信号传输给系统主机，线缆信号传输包括电源、地线、多条信号线，分别对多条信号线单独做频率阻抗匹配。
5.根据权利要求1所述基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统布设控制方法，其特征在于，步骤(4)具体包括：
6.一种基于河流声层析测流的单发多收的多通道系统，其特征在于，包括主机，多个独立功能的发送换能器和接收换能器；将多个接收换能器形成一列垂直向下并以一定间距布设，应对水体声速变化，每个接收换能器做单通道的频率阻抗匹配，使在接收灵敏度上保持匹配；根据水体声速在不同温度的变化，调节垂直排列的每个接收换...
【专利技术属性】
技术研发人员：张叔安，钱冠哲，丁永清，王海钦，刘华锋，温文轩，
申请(专利权)人：广州远动信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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