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专利号: 2021116279537
申请人: 浙江海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于声层析的海洋涡旋涡量测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:在待测涡旋区域内布局声学传感器阵列;

步骤S2:基于声学传感器阵列,将待测涡旋区域由外到内分为多层,形成多个测量回路;

步骤S3:计算测量回路中每段路径的长度及对应的流速分量;

步骤S4:根据每段路径的长度及对应的流速分量,计算测量回路的速度环量;

步骤S5:根据斯托克斯定律,对速度环量求二阶混合偏导数,获得测量回路对应范围的涡量;

步骤S1中,在待测涡旋区域内布置八个声学传感器,作为声音收发站点,八个声学传感器按圆圈分布式站位,组成声学传感器阵列;

步骤S2中所述测量回路为三个,包括外层测量回路、中间层测量回路和内层测量回路;

所述测量回路由若干段路径组成;将八个声学传感器依次连线组成外层测量回路;从八个声学传感器中通过间隔一个声学传感器选点的方式选取四个声学传感器,将这四个声学传感器依次连线组成一个四边形,同时将剩下的四个声学传感器也依次连线组成一个四边形,将两个四边形的交点依次连线组成中间层测量回路;从八个声学传感器中通过间隔两个声学传感器选点的方式进行连线得到八条线,将这八条线围成的八边形作为内层测量回路;

步骤S3中,所述外层测量回路每段路径长度的计算过程为:ΔLi=Li~i+1

其中,(xi,yi)为第i个声学传感器的经纬度、(xi+1,yi+1)为第i+1个声学传感器的经纬度、Li~i+1为第i个声学传感器到第i+1个声学传感器的距离;

所述中间层测量回路每段路径长度的计算过程为:

其中,(xi,yi)为第i个声学传感器的经纬度、(xi+2,yi+2)为第i+2个声学传感器的经纬度、Li~i+2为第i个声学传感器到第i+2个声学传感器的距离;

所述内层测量回路每段路径长度的计算过程为:

其中,(xi,yi)为第i个声学传感器的经纬度、(xi+1,yi+1)为第i+1个声学传感器的经纬度、Li~i+1为第i个声学传感器到第i+1个声学传感器的距离;

所述外层测量回路流速分量的计算公式为:

其中,Li~i+1为第i个声学传感器到第i+1个声学传感器的距离、ti→i+1为从第i个声学传感器到第i+1个声学传感器的声信号传输时间、ti+1→i为从第i+1个声学传感器到第i个声学传感器的声信号传输时间;

所述中间层测量回路流速分量的计算公式为:

其中,Li~i+2为第i个声学传感器到第i+2个声学传感器的距离、ti→i+2为从第i个声学传感器到第i+2个声学传感器的声信号传输时间、ti+2→i为从第i+2个声学传感器到第i个声学传感器的声信号传输时间;

所述内层测量回路流速分量的计算公式为:

其中,Li~i+3为第i个声学传感器到第i+3个声学传感器的距离、ti→i+3为从第i个声学传感器到第i+3个声学传感器的声信号传输时间、ti+3→i为从第i+3个声学传感器到第i个声学传感器的声信号传输时间;

步骤S4中计算测量回路速度环量的公式为:

其中,Γ为速度环量、ΔLi为第i段路径的长度、Vti为第i段路径上的流速分量。