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河流入海通量的高頻聲傳播監(jiān)測(cè)研究

發(fā)布時(shí)間:2020-09-27 19:40
   聲學(xué)的應(yīng)用涉及多個(gè)領(lǐng)域,尤其是在水下環(huán)境對(duì)于數(shù)據(jù)通信、礦產(chǎn)勘探、能源開發(fā)、水文監(jiān)測(cè)等至關(guān)重要。水下環(huán)境復(fù)雜多變,聲波在傳輸過(guò)程中受多種因素影響,分析聲波的特性可以得知介質(zhì)參數(shù),因此對(duì)于聲波在水下介質(zhì)的傳輸時(shí)間、傳輸路徑、傳輸損失、聲能分布等的測(cè)量具有重要意義。河流生態(tài)的監(jiān)測(cè)包含各方各面,本文側(cè)重于河口水溫、流速、入?偭康谋O(jiān)控。首先查閱了河道水文監(jiān)控的相關(guān)資料,介紹并整理了已有的溫度、流速、通量的測(cè)量方法,其次,確定了基于聲學(xué)探測(cè)手段的溫流反演技術(shù),通過(guò)本課題組已有的理論、設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行完善、實(shí)驗(yàn),提出了將海洋高頻聲層析技術(shù)應(yīng)用于河道水文監(jiān)測(cè),在福建省九龍江北溪的江東庫(kù)區(qū)進(jìn)行考察、試驗(yàn),并設(shè)立聲學(xué)觀測(cè)站,之后對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際環(huán)境參數(shù)進(jìn)行收集、分析,包括河道三維地形的測(cè)量,實(shí)時(shí)水位、溫度的監(jiān)測(cè)。基于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,本文在已有的理論、模型、設(shè)備基礎(chǔ)上,對(duì)海洋聲層析理論進(jìn)行了完善,對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行了偽隨機(jī)編碼以及混沌編碼,提高其性噪比和抗多途能力。根據(jù)地形,基于bellhop對(duì)聲線仿進(jìn)行了模擬、仿真分析。研發(fā)了河口 60 kHz高頻聲層析觀測(cè)儀器,采用工控機(jī)、水聲探頭等硬件設(shè)備,基于LabVIEW編寫的用戶界面程序,以及AWDT遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸軟件,實(shí)現(xiàn)聲學(xué)信號(hào)的實(shí)時(shí)發(fā)送、采樣、分析等,由其反演得到的溫度、流速數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳輸與發(fā)布。在實(shí)驗(yàn)期間,福建漳州地區(qū)多次出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)、暴雨等特殊天氣,其帶來(lái)的水量、溫度驟變都由本設(shè)備所監(jiān)測(cè)到,通過(guò)實(shí)際情況分析和與ADCP等測(cè)流設(shè)備進(jìn)行對(duì)比,其監(jiān)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確,聲學(xué)信號(hào)的變化與仿真模型相似,水文數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)合理。
【學(xué)位單位】:廈門大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位年份】:2017
【中圖分類】:P332
【部分圖文】:

系統(tǒng)原理圖,聲層析,廣島,系統(tǒng)原理


邐第一章緒論邐逡逑高之后,對(duì)系統(tǒng)的采樣率、授時(shí)精度、數(shù)據(jù)處理速度提出了更高的要求。小尺度逡逑水域的水體中存在不均勻分布特性,對(duì)于中小尺度的測(cè)量結(jié)果影響較大,不容忽逡逑視,而且由于深度較淺,存在著復(fù)雜的邊界因素的影響,水面、水底的邊界對(duì)聲逡逑波存在反射、折射的現(xiàn)象。因此根據(jù)這些因素,廣島大學(xué)設(shè)計(jì)了沿海聲層析系統(tǒng),逡逑如圖1.3.1,并于1996年在日本的瀨戶內(nèi)海[19],建立兩個(gè)聲學(xué)站點(diǎn),站點(diǎn)間距逡逑5.7邋km,用聲波互易傳輸?shù)姆椒y(cè)得潮流的變化。逡逑

聲層析,廣島,大學(xué)


圖1.3.2廣島大學(xué)聲層析實(shí)驗(yàn)逡逑Fig.邋1.3.2邋Acoustic邋tomography邋experiment邋in邋Hiroshima邋University逡逑國(guó)內(nèi)學(xué)者在這一領(lǐng)域也己經(jīng)展開相關(guān)的研究工作,國(guó)家海洋二所朱小華研發(fā)逡逑了頻率為5邋kHz的中頻沿海聲層析儀,如圖1.3.3邋(插入儀器圖),并在舟山群島、逡逑三門灣、錢塘江、瓊州海峽等進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),根據(jù)地形進(jìn)行聲場(chǎng)模擬,如圖逡逑1.3.4,測(cè)出潮流的動(dòng)態(tài),并在錢塘江測(cè)算出了流量的變化過(guò)程[2U2,23’241。逡逑

聲層析


圖1.3.3中頻沿海聲層析儀逡逑Fig.邋1.3.3邋Middle邋frequency邋coastal邋acoustic邋tomography邋system逡逑320:R^¥ ̄l310N邐.逡逑301逡逑30°N邋^邋Hang7:ltotr"逡逑30*逡逑押9°E邋12。!赍澹保玻°E邋122eE邋1邋文E逡逑GPS邋satellite逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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