一、宽带声学多普勒测流仪设计（论文文献综述）
刘舒宁,邓锴,王长红[1]（2021）在《压缩感知在宽带声学多普勒测速技术中的应用》文中认为为降低宽带声学多普勒测速技术中宽带回波信号处理系统的采样和数据存储压力,研究了压缩感知的回波信号重构算法,并将其应用于宽带声学多普勒测速的回波信号分析中。在点回波模型下进行宽带回波信号的仿真实验,利用复协方差法计算频移。仿真实验结果表明,在无噪声的理想条件下,利用压缩感知理论处理宽带多普勒测速的回波信号,能够达到理想的测频效果;在相同的噪声条件下,应用压缩感知方法处理后的回波信号能够获得与带通采样方法相当的测频效果。
申政[2]（2020）在《高分辨多波束测流技术研究》文中指出水体流速的测量在水文监测、渔业生产、海上交通安全等领域有着非常重要的应用价值,为适应非均匀流速测量以及更精细的流速分布特性测量需求,本文重点开展高分辨声学多波束形成及精细分层多波束径向流速测量技术研究,以实现复杂水流环境下的高分辨、宽覆盖测流。具体工作如下:（1）分析了传统声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profile,ADCP）在复杂非均匀流场测量中的局限性,提出了基于声学多波束技术的水流场测量方法。考虑到接收的信号是整个发射扇面中散射体回波的叠加,针对扇面内不同区域的流速估计问题,给出了多波束分层的径向流速估计方法。同时,针对换能器在高频信号条件下空间开角范围不足的问题,提出设计基阵为弧形阵来实现空间的宽开角,并进行了阵型结构的仿真和空间指向性分析。（2）针对常规波束形成在多波束测流中的局限性,提出了基于距离方位二维波束形成的水流场测量方法。同时,在流场测量中接收旁瓣会对测流单元的频偏估计产生影响,对此利用切比雪夫加权方法对旁瓣干扰进行抑制。最后,利用仿真的多波束水流反射声信号进行检验,验证了多波束径向流速测量方法的正确性和可行性。（3）在多波束测量中,存在测流扇面中测量单元空间分辨率不一致的问题,对此提出了等波束脚印测量方法和变化重叠率的精细化分层方法。同时,针对人为分层处理方法与实际流体为连续流层不相符带来的测量问题,提出了基于滑动平均的层间干扰抑制方法,并通过仿真验证了方法的有效性。（4）针对多波束径向流速测量模块运算量大、算法逻辑可复用的特点,给出了多核并行软件实现方法。同时,对完成的多波束测流试验系统进行联调和水池试验,测试结果表明本文提出的测流方法能够满足水体流速测量的需求。
孙继伟[3]（2020）在《超声多普勒测流仪设计与实现》文中提出超声多普勒测流仪是一种广受青睐的水流流速测量设备,它根据超声波在流动水体中的多普勒效应,经过一系列信号处理得到水流的速度信息,具有测流反应速度快、不干扰流场、安装便利等优点。目前正广泛应用于海洋探测和船舰导航领域。本文针对内陆河流、沟渠和管道等小型应用场景,设计并实现了一套基于FPGA（Field Programmable Gate Array）的超声多普勒测流系统,在城市管道建设、河流交通运输、农业灌溉以及防汛抗旱方面有着广泛的应用前景。本文的主要研究工作都是围绕超声多普勒测流仪的设计与实现展开的:（1）本文首先分析超声多普勒测流的基本原理,根据原理和应用场景设计测流仪的系统结构,明确系统的工作流程,设计关键系统参数,分析不同参数对测流效果的影响,并对系统信号处理流程进行仿真,验证系统方案的可行性。（2）研究测流系统涉及的关键技术和信号处理算法解决方案,主要是数字无线电技术和信号频率估计算法。仿真对比复自相关法和快速傅里叶变换在低信噪比测流环境下的测流效果,为提升信号频率估计精度,介绍了一种基于频差修正的正弦信号频率估计方法。最后采用分时傅里叶变换的方法弥补了快速傅里叶变换在测流系统中的不足。（3）根据测流系统的设计思想、系统结构以及关键技术解决方案,选择合适的硬件模块,搭建基于FPGA的超声多普勒测流系统硬件平台,采用Verilog语言设计和实现测流系统的信号处理算法和各个硬件模块的接口控制程序。设计流速测量方案,完成了初步系统调试,分析因为换能器安装偏角、超声波传播速度、超声波波束宽度等外部因素造成测流结果产生误差的原因。
王秋良[4]（2019）在《渠道量控一体化设备水动力学模拟与结构优化》文中认为目的:智慧决策与实时调控的量水产品是实现灌区农业节水的重要手段与方法。基于超声波原理的量控一体化设备能为灌区水量调控智能化、管理高效化、记录数字化、输配水自动化提供技术支撑。本文重点开展渠道量控一体化设备的水动力学模拟、测量点阵布置方法和现场测试、结构优化,开发出高精度并适用于渠道的量控一体化测流方法。方法:本文主要通过Solidworks软件与3D打印技术对量控设备进行建模,制造。运用CFD软件计算不同闸门开度、不同流量、不同声道角、不同速度下,量控设备的内部流场分布,揭示箱体测量段内部流态随闸门开度的变化,建立结构与水动力学模拟模型;探讨声道角、开度、流量对速度修正系数产生影响的显着性差异,得到综合的速度修正系数值,简化适用于不同开度情况下流量计算模型;通过实测验证数值模拟建立的流量计算公式,确定合适声道安装角范围。基于此,对箱体进水口形状、纵横比进行结构优化,提出合理的进水口箱体结构、纵横比、声道角相互匹配的优化结构模型,为该产品在灌区利用提供理论依据。结果:（1）数值模拟与实测值之间流量计算误差为2.6%,模拟模型可用。沿箱体长度方向看,在相同的开度情况下,随长度增大,速度区域分块越来明显,并且呈现两头变异中间平缓的格局。从箱顶部往下看,除靠近箱体处个别点异常外,速度呈现增加的趋势,垂直方向上对称面上的速度并不是完全对称分布。沿箱体宽度方向看,越靠近箱体壁面两端的速度分布差值越明显,水流遇到建筑物紊动加剧。从不同声道安装角度所在平面来看,随开度的增大,断面上的速度差异随着声道角增大而减小,声道角越小,开度越小,断面平均流速受到闸门开度影响越大。同一开度下,速度比值λ随着声道角增大呈现先减小,最后趋近于不变的趋势。从流线分布看,小开度会在局部区域产生回流,全开时,不产生回流区,流线分布光顺、均匀。（2）声道角、流量、开度对速度修正系数K值影响显着的强弱为开度、声道角、流量。声道数与K值变化关系可以分为两类,第一类为:K值随声道数增大而减小,K随声道数呈现对数变化;第二类为:K值随声道数增大而减小,然后再增大,K随声道数呈现多项式变化。K值随着开度变化呈现多项式变化趋势。不同声道角下,K值对流量变化不敏感,说明流量的差异性对K值影响小。在不同开度情况下,第1-6声道位置处、第7声道位置处、第8声道位置处,K值随声道角变化趋势差异性很大。（3）同一流量下,闸门全开,流速有随水位增加而增加的趋势,但是增大的趋势越来越缓慢。同一种声道角的工况下,开度较小,流量随上下游水位差增大而增大,流量随上下游水位差变化呈多项式变化趋势。开度较大,流量随着水位差变化不明显。声道上线平均流速实测与数值模拟随声道数变化趋势最为吻合,流量误差最小,对应的声道角为48°左右。进水口前端与方型箱体连接处为圆弧过渡连接,能作为进水口过渡段段的优化结果,箱体纵横比与声道角造成的K值差异可以相互补偿,要想K值稳定,要求纵横比大于等于4.375。结论:建造了渠道量控一体化设备基本结构与水动力学模型,揭示了其在闸门开度变化情况下箱体内部流场分布特性。简化了适用于不同开度情况下设备的流量计算公式,构建了基于超声波原理的点阵系统的流量计算模型,速度修正系数为1.056。验证了流量计算模型,声道安装角为48°左右,流量误差最小。提出了合理进水口箱体结构、纵横比、声道角相互匹配的优化结构模型,曲线型连接最好,纵横比为4.375。
黄偲[5]（2019）在《水流场特性声学多波束测量方法研究》文中提出多波束声纳是一种广泛应用于海底测深领域的勘测仪器,具有宽覆盖、高效率、多功能等优点,本文将其应用于空间复杂非均匀流场的测量,提出了多波束测流的思想,并重点针对其中的适应性问题进行研究。首先,本文设计了声学多波束测流的系统方案。基于体积混响理论建立了阵列回波的声散射模型,模拟出复杂非均匀流场的阵列回波信号,接着进行波束形成和时间窗分层,利用复自相关算法估计多普勒频偏,进而获得水流场高分辨多波束分层径向流速的时空分布。其次,针对多波束测流的适应性问题,提出一种受层间干扰影响较小的统一分辨率高精度分层方法,并利用滑动平均法减小层间干扰的影响。通过仿真验证了系统的可行性,实现了复杂非均匀流场的测量。再次,在测得分层径向多普勒频偏的基础上,进一步研究多波束三维流速的测量方法。提出了利用两次测量扇面内任意一组对称四波束结果合成三维流速的方法,推导获得了多波束测量到三维坐标转化方法,并利用时间和空间相关性对多波束数据进行去野值和空间平滑。最后,针对近场区域波束聚焦难题,提出了多点近场聚焦波束形成的方法,改进了多波束测流方法的适用性。
王鹏[6]（2019）在《ADCP数据质量分析评价与误差修正》文中指出声学多普勒流速剖面仪（ADCP）是目前常用的流速流量测量仪器,它利用水中浮游动植物、杂质等散射体发生散射作用叠加产生的回波进行水流剖面的速度估计。本文基于已有的研究分析了影响ADCP测量性能的因素,提出了一些优化方法。本文设计了一种ADCP实验平台,其占地面积较小,可在实验室中满足一定流速下ADCP的测试需求,并利用该平台进行了宽带法和窄带相干法实验。本文首先阐述了ADCP的发展历程和目前国内外的研究状况,介绍了三种多普勒测流技术的原理,研究了回波建模的原理和仿真方法,并以仿真回波为基础,利用MATLAB仿真实验详细分析了影响宽带法测量精度的几种因素,并且对算法进行了优化,证明改进后的算法可以有效提高测量的精度。论文利用现有仪器设备搭建了ADCP实验系统和流速可控循环水洞,进行了宽带法和窄带相干法测流实验,用高精度数据采集装置获取了大量有效回波数据,分析了该平台的发射信号和接收回波的特性,验证了宽带编码测流方式中影响测流精度的几种因素,观察到了窄带相干测流的速度模糊现象和发射信号强度对测流的影响,并将声学流速估计结果与机械式流速仪的测量结果进行了对比分析,证实了估计结果的正确性。最后,本文将宽带法和窄带相干法的实验结果进行分析和对比,结合实验数据阐述了二者的优缺点,并对实验中的误差进行了分析和修正。
王玉双[7]（2019）在《水下无人航行器前视声呐系统研究》文中提出前视声呐相当于无人航行器的眼睛,在航行过程中起着不可或缺的作用。避障需要避碰声呐获取障碍物的方位与距离信息;水下导航需要测流声呐获取无人航行器相对海底的速度,从而推算当前位置;海底地形探测需要侧扫声呐获取不同方位的海底距离信息,根据一片连续区域的距离信息即可获得海底起伏状态。因此,形形色色的声呐系统都离不开测向、测距和测流这三大基本功能。本文围绕这三大功能对前视声呐系统进行研究,具体内容如下:本文对水下无人平台前视声呐的阵列形状和信号参数进行了设计。设计分析了圆阵、同心双圆环阵的波束性能,制作了双圆环阵用于验证性实验;基于相控阵测流理论,设计了一种能够覆盖在无人航行器下表面的共形阵,该阵列理论上能够实现相控测流和海底地形探测功能。本文分析了单频脉冲和线性调频脉冲的模糊函数,采用线性调频脉冲作为探测信号。线性调频脉冲能够兼顾距离分辨率和作用距离,并且对航行器运动导致的多普勒频移不敏感。算法上,利用宽带波束形成器获得空间处理增益,利用匹配滤波器进行脉冲压缩获得时间处理增益。本文前视声呐系统的硬件主要由发射驱动模块、采集传输模块和信号处理硬件平台组成。发射驱动模块为发射换能器提供驱动信号;采集器对接收阵列各通道信号进行采样,传输模块将采集的数据发送给信号处理平台。信号处理流程包括带通滤波、宽带波束形成、距离衰减补偿、匹配滤波、包络提取、平滑压缩和门限判决七个步骤。本文采用基于CUDA（Compute Unified Device Architecture,通用并行计算设备架构）的GPU对信号处理过程进行加速。利用上述硬件实验系统及双圆环阵构建的样机进行了外场实验,结果表明:本文设计的前视声呐系统能够完成障碍物实时探测功能,输出障碍物所在方位角、俯仰角和距离;在静止条件下,能够探测到63.7米的河岸;在运动条件下,能够测量到46米的桥墩和3-6米的河底。试验结果验证了样机系统能够完成实时水下避碰功能。
刘维力[8]（2019）在《基于嵌入式技术的多频段低功耗ADCP系统设计与实现》文中研究指明海洋是地球的重要组成部分,然而人类对海洋的探索还停留在初级阶段。随着陆地资源的过度开发,人类更加认识到研究和利用海洋资源的重要性。为了充分合理的开发海洋资源,就有必要对海洋中的各参数进行正确测量。声学多普勒海流剖面仪,以下简称ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）,是近年来发展起来的一种重要的海洋测流设备。本文主要研究的是基于嵌入式技术的ADCP信号处理平台。把嵌入式技术引入到ADCP中,使系统的灵活性、可靠性、稳定性得到了显着提高。本文的主要工作概括如下:1.研究ADCP的工作原理,对比了三种常见的测流方法（窄带多普勒测流、相干测流、宽带多普勒测流）的优缺点,对宽带测流的信号处理过程进行了数学推导与论证,并借助Matlab针对性地对回波信号的复相关运算进行仿真分析,得出了宽带测流是窄带和相干测流二者优点相结合的结论。2.设计了系统整体架构方案,本文提出了 DSP+FPGA+MCU多核工作架构,基于该架构对各模块进行了芯片选型与硬件电路设计,包括MSP430及其外围电路设计;信号收发模块设计,包括FPGA资源评估与选型,高速ADC选型;数据处理模块设计,包括OMAP-L138加载方式和外围电路设计。完成了整个硬件系统的搭建和调试工作。设计了一套低功耗系统工作流程,本文还实现了一种基于握手机制的系统休眠唤醒方法,用于辅助系统在深度休眠状态顺利唤醒至工作状态。经功耗评估结果表明,该系统具备超强数据处理能力并同时兼备超低功耗的优点。3.完成了基于嵌入式技术的OMAP-L138和MSP430软件开发,并完成了 FPGA发射脉冲设计和FIR数字滤波器复用设计,该滤波器具有并行处理能力且资源占用较少。利用乒乓缓存方法提高了数据传输效率。本文对传统自容式ADCP系统数据存储机制进行了改进,提出了异常掉电数据保护机制,在系统发生异常的情况下能有效地对数据存储时序进行保存与恢复。基于OMAP-L138双核通信机制,对OMAP-L138的加载方式进行了改进,能够从存储器中指定存储位置自举启动程序。基于FPGA可重构技术,设计了多频段切换测流功能,DSP通过主动串行方式配置FPGA,完成配置文件的在线更新。经测试结果表明,该功能解决了传统ADCP受限于固定频段测流且频段间切换麻烦的问题。4.在Windows平台下开发了 ADCP专用上位机,基于该上位机可以对设备固件进行远程在线升级,解决了传统ADCP设备调试与维护过程繁琐的问题。同时还可实时查看回波信号。5.对系统主要功能进行板级测试和湖上试验,并对测试结果进行了评估分析,系统的软硬件功能得到了正确验证。
闫宇[9]（2018）在《声学多普勒流速剖面技术研究》文中研究表明声学多普勒流速剖面仪（ADCP）是一种可以直接测量分层剖面流速的新兴设备,具有测量时间短、范围广等优点。随着宽带ADCP的发展,采用编码信号进一步提升了ADCP的测速性能,兼具较高的时间和空间分辨率。传统的ADCP处理系统通常采用基于DSP的模拟解调滤波方案,模拟解调滤波处理的过程中会引入额外误差,同时很难保证解调后的正交信号完全同步。而采用全数字化的回波处理方案会大幅增加DSP芯片的运算负载,面对不同深度大量数据需要大容量FIFO缓存,同时也降低了测量速度。现场可编程门阵列（FPGA）近些年来迅速发展,在ADCP的应用中,FPGA在实现信号发射及多通道采集的同步性的方面有很大优势,同时在数据处理中,可以根据具体需要在时间和空间资源之间自由权衡。本文首先建立ADCP的声学多普勒频移计算模型,然后提出基于FPGA的ADCP数字处理系统方案,作为DSP的对比方案,设计主要思路是低资源消耗和高吞吐量。考虑到全数字化后数字滤波为主要运算量增加项,系统从优化的CIC+ISOP滤波器组着手,构建逐级优化的数字信号处理链,包括从回波采集后的解调、滤波、复自相关运算和相角解算。最后本文建立ADCP发射采集和处理的软硬件平台,其中硬件平台包括DDS、功率放大、换能器匹配组成的发射电路和回波隔离、增益压控放大、A/D采集组成的接收电路以及附属的其他海洋相关参数测量电路。软件平台包括基于USB传输的顶层状态机和数字信号处理相关模块的具体FPGA实现。在平台搭建后在水箱中进行实验测试,并实现了水体的分层剖面流速测量。
冷吉强[10]（2018）在《跨流域调水工程宽明渠的测流技术》文中研究指明调水工程越来越需要精确的测量水量,包括河道、渠道、涵洞、管道等各种过水断面,如何选择适合的测流技术是保证良好测量的基础,每一种类型的测流技术有各自的特性和适用范围。分析了中国近30多年应用广泛的时差法超声波流量计、宽带声学多普勒测流仪和雷达流量计的技术特性,没有一种测流设备可以适应所有工况,只有针对不同测点选择适宜的仪器,才能让每一台测流设备发挥最佳效用,才能保证调水工程的准确计量和安全的调度运行。
二、宽带声学多普勒测流仪设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、宽带声学多普勒测流仪设计（论文提纲范文）
（2）高分辨多波束测流技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 声学多普勒测流研究概况 |
| 1.2.2 声学多波束技术研究概况 |
| 1.3 论文组织架构 |
| 第二章 声学测流基本原理 |
| 2.1 多普勒效应 |
| 2.2 复自相关算法原理 |
| 2.3 宽带测流方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高分辨宽开角多波束测流方法研究 |
| 3.1 多波束测流系统工作原理及特点 |
| 3.1.1 常规四波束ADCP测流原理简介与局限性分析 |
| 3.1.2 多波束测流系统工作原理 |
| 3.1.3 多波束测流系统特点 |
| 3.2 多波束分层径向流速测量方法 |
| 3.3 高频宽开角多波束测流基阵设计 |
| 3.3.1 高频多波束线性基阵指向性的局限性 |
| 3.3.2 弧形阵结构设计和指向性仿真 |
| 3.3.3 收发合成波束指向性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于距离方位二维波束形成水流场测量技术 |
| 4.1 距离方位二维波束形成方法 |
| 4.1.1 算法原理 |
| 4.1.2 基于距离方位流场二维波束形成的流场测量 |
| 4.1.3 仿真和性能分析 |
| 4.2 基于切比雪夫加权的接收旁瓣干扰抑制方法 |
| 4.2.1 接收旁瓣对测流干扰的原因分析 |
| 4.2.2 切比雪夫窗函数特性分析 |
| 4.2.3 接收旁瓣干扰抑制效果检验 |
| 4.3 多波束径向流速测量的仿真检验 |
| 4.3.1 仿真环境及参数介绍 |
| 4.3.2 径向流速估计效果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 测流单元空间体积修正及层间干扰抑制方法 |
| 5.1 多波束扇面测流单元空间体积修正方法 |
| 5.1.1 测流单元空间分辨率不均原因分析 |
| 5.1.2 等波束脚印测量方法 |
| 5.1.3 变化重叠率的精细化分层方法 |
| 5.2 基于移动平均的层间干扰抑制方法 |
| 5.2.1 层间干扰产生原因分析 |
| 5.2.2 移动平均层间干扰抑制 |
| 5.2.3 仿真验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 多波束测流系统软件实现与试验 |
| 6.1 基于GPU的多波束径向流速估计模块的软件设计 |
| 6.1.1 波束形成的软件设计 |
| 6.1.2 分层多普勒频偏估计的软件设计 |
| 6.2 多波束测流系统软硬件联合调试及水池试验 |
| 6.2.1 多波束测流系统软硬件联合调试 |
| 6.2.2 多波束测流系统水池试验 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（3）超声多普勒测流仪设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要工作及章节安排 |
| 第二章 超声多普勒测流的基本原理 |
| 2.1 测水深原理 |
| 2.2 测水速原理 |
| 2.2.1 基于飞行时间差的测速原理 |
| 2.2.2 基于多普勒效应的测速原理 |
| 2.3 水流分层思想 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 测流系统设计 |
| 3.1 系统原理框图 |
| 3.2 系统工作流程 |
| 3.2.1 发射过程 |
| 3.2.2 接收过程 |
| 3.3 系统参数设计 |
| 3.3.1 载波频率 |
| 3.3.2 脉冲宽度 |
| 3.3.3 脉冲重复间隔 |
| 3.3.4 波束入射角 |
| 3.4 信号处理流程仿真 |
| 3.4.1 仿真条件 |
| 3.4.2 仿真结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 测流系统关键技术 |
| 4.1 数字无线电技术 |
| 4.1.1 采样定理 |
| 4.1.2 数字下变频技术 |
| 4.1.3 多速率信号处理 |
| 4.2 信号频率估计方法 |
| 4.2.1 复自相关法 |
| 4.2.2 快速傅里叶变换 |
| 4.2.3 基于频差修正的正弦信号频率估计方法 |
| 4.3 FFT的局限性及解决办法 |
| 4.3.1 频率分辨精度 |
| 4.3.2 缺乏时间与频率的关联性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 测流系统硬件实现 |
| 5.1 FPGA硬件平台简介 |
| 5.2 器件选型 |
| 5.2.1 核心处理部分 |
| 5.2.2 超声波换能器 |
| 5.2.3 换能器驱动及信号采集部分 |
| 5.2.4 低噪声放大器 |
| 5.2.5 串口模块 |
| 5.3 流速测量方案 |
| 5.3.1 系统初步测试 |
| 5.3.2 测速方案 |
| 5.4 误差来源分析 |
| 5.4.1 换能器安装偏角 |
| 5.4.2 超声波传播速度 |
| 5.4.3 超声波波束宽度 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（4）渠道量控一体化设备水动力学模拟与结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 灌区超声波流量计分类及其优缺点 |
| 1.3 灌区超声波流量计国内外研究现状 |
| 1.3.1 内部流态分析与结构优化 |
| 1.3.2 探头布置及声道数最优方式 |
| 1.3.3 新方法与探头新材料 |
| 1.3.4 硬件及其算法 |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 研究目标与内容 |
| 1.5.1 研究目标 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 1.5.3 技术路线 |
| 第二章 试验材料与方法 |
| 2.1 试验地区基本情况 |
| 2.2 试验设备与仪器 |
| 2.3 试验设计 |
| 2.3.1 试验设备总布置与箱体结构 |
| 2.3.2 试验测试指标 |
| 2.4 试验相关水力要素计算方法 |
| 2.4.1 旋浆测流仪测得相关水力参数计算 |
| 2.4.2 量控一体化设备测得相关水力参数计算 |
| 2.5 数据分析 |
| 第三章 渠道量控一体化设备结构模型建立与水动力学模拟 |
| 3.1 CFD技术简介 |
| 3.2 计算模型 |
| 3.3 物理模型 |
| 3.3.1 计算结构模型 |
| 3.3.2 计算域 |
| 3.3.3 计算域前处理 |
| 3.4 水动力学模拟分析 |
| 3.4.1 模型计算可行性验证 |
| 3.4.2 流场计算结果分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 渠道量控一体化设备流量计算模型构建 |
| 4.1 声道角、开度、流量对速度修正系数显着性分析 |
| 4.2 速度修正系数K随声道数变化 |
| 4.3 速度修正系数标准差随声道数变化 |
| 4.3.1 不同声道上K值标准差随声道数的变化 |
| 4.3.2 不同声道角下K值随开度的变化 |
| 4.4 不同声道角下K值随流量的变化 |
| 4.5 不同开度下K随声道角的变化 |
| 4.6 流量计算公式系数a,c,(?)的确定 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 渠道量控一体化设备流量计算模型验证与结构优化 |
| 5.1 水力学性能分析 |
| 5.1.1 水深与流速变化规律 |
| 5.1.2 量控一体化设备声道数与声道上线平均速度变化规律 |
| 5.1.3 上下游水位差—流量变化规律 |
| 5.2 线平均流速验证 |
| 5.3 量控一体化设备-旋浆测流仪流量对比 |
| 5.4 进水口前端形状对箱体内部流态及其K值影响 |
| 5.5 纵横比对箱体内部流态及其K值的影响 |
| 5.5.1 纵横比对箱体内部流态的影响 |
| 5.5.2 不同纵横比下K值随声道数变化规律 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 附表 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 附件 |
（5）水流场特性声学多波束测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文研究内容与意义 |
| 1.4 论文组织架构 |
| 第二章 声学多波束测流技术基本原理 |
| 2.1 声学多波束测流背景 |
| 2.1.1 ADCP测流的局限性 |
| 2.1.2 多波束测流的意义 |
| 2.2 多波束声纳简介 |
| 2.2.1 米尔斯交叉阵工作原理 |
| 2.2.2 阵型安置方式 |
| 2.3 发射信号与测流方式 |
| 2.3.1 发射信号选择 |
| 2.3.2 测流方式 |
| 2.4 波束形成算法介绍 |
| 2.4.1 波束形成一般概念 |
| 2.4.2 时域和频域波束形成 |
| 2.5 流层回波频偏估计算法 |
| 2.5.1 频率估计算法简述 |
| 2.5.2 复自相关算法原理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 多波束高分辨径向多普勒频偏测量方法 |
| 3.1 多波束测流系统设计 |
| 3.1.1 多波束测流系统简介 |
| 3.1.2 多波束测流系统模块划分 |
| 3.1.3 多波束测流系统参数说明 |
| 3.2 基于体积混响的高精度回波模型 |
| 3.2.1 回波模型分析 |
| 3.2.2 混浊海水声吸收 |
| 3.2.3 体积微元混响级 |
| 3.2.4 线列阵下精确回波建模 |
| 3.3 多波束回波多普勒频偏估计方法 |
| 3.3.1 波束形成与时间窗分层 |
| 3.3.2 基于复自相关的多普勒频偏估计 |
| 3.4 基于重叠复自相关的多波束统一分辨率高精度分层方法 |
| 3.4.1 统一分辨率分层 |
| 3.4.2 多波束下重叠复自相关的精细分层方法 |
| 3.5 基于滑动平均的多波束层间干扰抑制方法 |
| 3.5.1 多波束层间干扰分析 |
| 3.5.2 滑动平均法 |
| 3.5.3 多波束重叠分层下滑动平均层间干扰抑制法 |
| 3.6 仿真实验与效果分析 |
| 3.6.1 仿真环境与参数 |
| 3.6.2 回波仿真效果分析 |
| 3.6.3 多普勒估计效果分析 |
| 3.6.4 流场分布综合分析 |
| 3.7 本章小节 |
| 第四章 基于径向多普勒频偏的多波束三维流速测量方法 |
| 4.1 多波束三维流速测量方法 |
| 4.1.1 多波束阵型设计与测量方式 |
| 4.1.2 仪器坐标下的三维流速 |
| 4.1.3 大地坐标下的三维流速 |
| 4.1.4 三维流场测量方法及效果分析 |
| 4.2 多波束测流数据处理方法 |
| 4.2.1 测流误差分析 |
| 4.2.2 基于截尾平均的野值剔除 |
| 4.2.3 基于中值滤波的空间平滑 |
| 4.2.4 数据处理效果分析 |
| 4.3 基于多点聚焦波束形成的近场测流方法 |
| 4.3.0 线列阵下聚焦波束形成 |
| 4.3.1 近场下测流效果分析 |
| 4.3.2 近场多点聚焦波束形成测流方法 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（6）ADCP数据质量分析评价与误差修正（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 第二章 声学多普勒测流原理 |
| 2.1 多普勒测流原理 |
| 2.1.1 多普勒效应 |
| 2.1.2 多普勒测流公式 |
| 2.2 多普勒频率估计 |
| 2.3 水流剖面分层与底跟踪 |
| 2.3.1 水流剖面分层 |
| 2.3.2 底跟踪 |
| 2.4 测流方式 |
| 2.4.1 窄带脉冲非相干测流 |
| 2.4.2 窄带脉冲相干测流 |
| 2.4.3 宽带编码测流 |
| 2.5 回波建模与仿真 |
| 2.5.1 水体回波建模与仿真 |
| 2.5.2 底回波建模与仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 ADCP算法性能仿真分析与优化 |
| 3.1 发射信号分析 |
| 3.1.1 发射信号参数分析 |
| 3.1.2 发射信号性能仿真 |
| 3.2 测流误差分析及优化方法 |
| 3.2.1 统计平均对精度的影响 |
| 3.2.2 信噪比对精度的影响 |
| 3.2.3 数据质量评价与优化 |
| 3.3 测底误差分析及优化方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 ADCP实验平台设计 |
| 4.1 总体方案介绍 |
| 4.2 ADCP系统硬件构成 |
| 4.2.1 PXIe机箱 |
| 4.2.2 任意波发生器——PXI-5412 |
| 4.2.3 功率放大器——BA4825 |
| 4.2.4 换能器 |
| 4.2.5 函数发生器——Agilent33120A |
| 4.2.6 可变分辨率示波器——PXI-5922 |
| 4.3 ADCP系统软件设计 |
| 4.3.1 信号生成模块 |
| 4.3.2 数据采集模块 |
| 4.3.3 软件处理流程设计 |
| 4.3.4 软件性能测试 |
| 4.4 流速可控循环水洞设计 |
| 4.4.1 循环水洞设计 |
| 4.4.2 T200 型可变速水流推进器 |
| 4.4.3 机械式流速计 |
| 4.4.4 循环水洞搭建 |
| 4.5 水洞背景噪声分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 ADCP平台实验及数据分析 |
| 5.1 信号获取与分析 |
| 5.1.1 宽带法信号分析 |
| 5.1.2 窄带相干法信号分析 |
| 5.2 宽带测流实验数据分析 |
| 5.2.1 发射信号对精度的影响 |
| 5.2.2 平均次数对精度的影响 |
| 5.2.3 数据质量优化对精度的影响 |
| 5.2.4 流速大小对精度的影响 |
| 5.2.5 发射信号强度对精度的影响 |
| 5.3 窄带测流实验数据分析 |
| 5.3.1 未发生速度模糊 |
| 5.3.2 发生速度模糊 |
| 5.3.3 发射信号强度对精度的影响 |
| 5.4 宽带法与窄带法对比 |
| 5.5 误差分析与修正 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）水下无人航行器前视声呐系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文研究内容与方法 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 声呐设计与算法原理 |
| 2.1 技术指标 |
| 2.2 前视声呐坐标选择与视域模型 |
| 2.2.1 坐标系选择与转换 |
| 2.2.2 视域模型 |
| 2.3 声呐设计 |
| 2.3.1 信号设计 |
| 2.3.2 阵列设计 |
| 2.3.3 阵列性能分析 |
| 2.4 算法原理 |
| 2.4.1 波束形成技术 |
| 2.4.2 匹配滤波技术 |
| 2.4.3 测流原理与算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 前视避碰声呐系统设计 |
| 3.1 信号收发系统介绍 |
| 3.1.1 信号发射端驱动 |
| 3.1.2 信号采集与传输 |
| 3.2 信号处理系统设计 |
| 3.2.1 软件开发平台选择 |
| 3.2.2 算法设计与CUDA实现 |
| 3.2.3 程序总流程 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 障碍物观测实验 |
| 4.1 处理过程分析 |
| 4.2 静态观测实验 |
| 4.3 动态观测实验 |
| 4.4 河底深度测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）基于嵌入式技术的多频段低功耗ADCP系统设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景和意义 |
| 1.2 ADCP技术简介 |
| 1.3 嵌入式技术介绍 |
| 1.4 国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.5 论文的内容安排 |
| 第2章 ADCP原理 |
| 2.1 多普勒原理及相控技术介绍 |
| 2.2 数据分层处理与底跟踪 |
| 2.3 常见测流方法 |
| 2.3.1 窄带多普勒测流技术 |
| 2.3.2 脉冲相干测流技术 |
| 2.3.3 宽带ADCP测流技术 |
| 2.4 信号处理流程分析 |
| 2.5 伪随机编码 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 系统设计方案 |
| 3.1 系统外设的挂载与管理 |
| 3.1.1 温压传感器 |
| 3.1.2 姿态传感器 |
| 3.2 信号处理机模块 |
| 3.2.1 系统控制模块 |
| 3.2.2 信号收发模块 |
| 3.2.3 数据处理模块 |
| 3.3 系统工作流程 |
| 3.4 系统低功耗设计 |
| 3.5 软件开发环境介绍 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 系统软件设计与调试 |
| 4.1 上位机软件设计 |
| 4.1.1 参数配置上位机 |
| 4.1.2 设备在线更新上位机 |
| 4.1.3 显控上位机 |
| 4.2 系统控制模块软件设计 |
| 4.2.1 掉电数据保护机制实现 |
| 4.2.2 基于握手机制的休眠唤醒方法 |
| 4.2.3 MSP430在线更新 |
| 4.3 信号收发模块软件设计 |
| 4.3.1 编码脉冲信号设计 |
| 4.3.2 FIR滤波器设计 |
| 4.3.3 FPGA与DSP之间uPP传输 |
| 4.3.4 增益控制 |
| 4.4 OMAP-L138双核自举加载方法实现 |
| 4.4.1 OMAP-L138启动过程 |
| 4.4.2 AIS文件结构 |
| 4.4.3 内存分配 |
| 4.4.4 功能测试 |
| 4.5 系统多频段工作实现 |
| 4.5.1 FPGA的配置方式 |
| 4.5.2 硬件连接 |
| 4.5.3 配置文件的生成与烧写 |
| 4.5.4 功能测试 |
| 4.6 本章小节 |
| 第5章 系统联调与实验 |
| 5.1 DSP程序测试 |
| 5.2 数据传输与数据存储测试 |
| 5.3 测流功能验证 |
| 5.4 整机实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 对后续工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）声学多普勒流速剖面技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 技术发展概况 |
| 1.2.1 国外研究概况 |
| 1.2.2 国内研究概况 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 ADCP的测量原理和算法 |
| 2.1 声学多普勒测量模型 |
| 2.2 回波信号的多普勒频移解算 |
| 2.3 声学多普勒测量方式 |
| 2.3.1 窄带多普勒流速剖面测量 |
| 2.3.2 宽带多普勒流速剖面测量 |
| 2.4 频移估计算法的仿真验证 |
| 2.4.1 不同参数对宽带测流方式的影响 |
| 2.4.2 模拟散射环境下的宽带测流验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 硬件平台搭建 |
| 3.1 脉冲激发电路 |
| 3.1.1 DDS信号生成 |
| 3.1.2 功率放大与换能器匹配网络 |
| 3.2 回波采集电路 |
| 3.2.1 限幅隔离电路 |
| 3.2.2 压控增益放大 |
| 3.2.3 A/D采样 |
| 3.3 其他声学相关传感器 |
| 3.3.1 温度测量 |
| 3.3.2 电导率测量电路 |
| 3.3.3 压力(深度)测量电路 |
| 3.4 FPGA核心板 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 FPGA程序设计 |
| 4.1 回波数字信号处理 |
| 4.1.1 级联CIC+ISOP滤波器组 |
| 4.1.2 复自相关运算的离散化处理 |
| 4.1.3 CORDIC相角解算 |
| 4.1.4 总体实现及资源对比 |
| 4.2 程序主状态机设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 系统调试与应用 |
| 5.1 发射电路测试 |
| 5.2 水池回波实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、宽带声学多普勒测流仪设计（论文参考文献）
- [1]压缩感知在宽带声学多普勒测速技术中的应用[J]. 刘舒宁,邓锴,王长红. 应用声学, 2021(04)
- [2]高分辨多波束测流技术研究[D]. 申政. 东南大学, 2020(01)
- [3]超声多普勒测流仪设计与实现[D]. 孙继伟. 电子科技大学, 2020(07)
- [4]渠道量控一体化设备水动力学模拟与结构优化[D]. 王秋良. 石河子大学, 2019(01)
- [5]水流场特性声学多波束测量方法研究[D]. 黄偲. 东南大学, 2019(06)
- [6]ADCP数据质量分析评价与误差修正[D]. 王鹏. 东南大学, 2019(06)
- [7]水下无人航行器前视声呐系统研究[D]. 王玉双. 东南大学, 2019(06)
- [8]基于嵌入式技术的多频段低功耗ADCP系统设计与实现[D]. 刘维力. 杭州电子科技大学, 2019(01)
- [9]声学多普勒流速剖面技术研究[D]. 闫宇. 天津大学, 2018(06)
- [10]跨流域调水工程宽明渠的测流技术[A]. 冷吉强. 中国水利学会2018学术年会论文集第一分册, 2018