基于FPGA的宽带ADCP流速校准系统

作     者：陈奕基 郭世旭 王萧博 焦君圣 赵鹏 CHEN Yiji;GUO Shixu;WANG Xiaobo;JIAO Junsheng;ZHAO Peng

作者机构：中国计量大学原位计量教育部重点实验室浙江杭州310018 浙江省计量科学研究院国家市场监管重点实验室(声学振动精密测量技术)浙江杭州3100632 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFC3204504) 浙江省市场监督管理局科研计划培育项目(CY2022001,CY2022216) 

出 版 物：《计量学报》 (Acta Metrologica Sinica)

年 卷 期：2024年第45卷第7期

页      码：1064-1072页

摘      要：声学多普勒流速剖面仪(ADCP)可采用声学应答并发射模拟回波的方式开展流速校准,但其校准精度和校准流速下限受系统时钟精度影响,目前基于该方式的ADCP流速校准系统难以针对1 m/s以下小流速进行校准。提供了一种低成本、水池环境可实施的宽带ADCP流速校准系统方案,即基于FPGA设计一套宽带ADCP流速校准系统,采集ADCP发射声波信号并进行处理,再向ADCP发射携带水体流速信息的模拟回波信号,通过模拟流速值与实际输出值的比较,实现ADCP的流速校准。校准系统通过直接数字频率合成和锁相频率合成(DDS+PLL)的技术合成高精度时钟信号,时钟信号驱动信号采集与回放产生高精度模拟回波信号。最后,在小型消声水池内针对中心频率为300 kHz的宽带ADCP开展(0.2~1)m/s小流速校准实验,结果表明,该校准系统的测量不确定度达到(0.5%模拟流速值+0.005)m/s,验证了校准系统的可靠性。

主 题 词：水声计量 声学多普勒流速剖面仪 流速校准 频偏应答 FPGA 时钟合成 不确定度评定 

学科分类：08[工学] 080402[080402] 0804[工学-材料学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1000-1158.2024.07.17

馆 藏 号：203128760...