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声学多普勒测速技术是当今世界上应用最广泛的水下测流测速手段。由于测量过程中涉及的因素较多,可能的误差源也较多,前人已做了大量分析工作。随着声学多普勒测速技术应用的发展,对测速精度的要求在提高;随着应用范围的扩大,出现了一些特殊工况下的应用;因此有必要对声学多普勒测速误差做更深入的研究。本文在前人工作的基础上进一步深入分析一些以往被忽略或分析不够充分的声学多普勒测速设备的系统误差来源,包括●多普勒测速公式简化误差研究了测速设备在大倾角状态下不能通过JANUS配置抵消的公式简化误差,并提出修正公式;
●电路参数误差分析了发射频率误差、发射频率与本振频率不一致、电路零偏以及正交混频实虚部不一致等电路参数引入的误差;
●波束开角误差通过计算主瓣内回波平均频率的方式,分别对测流速和测底速情况下由于波束开角引起的多普勒频率误差进行了分析;
●声轴偏角误差建立了由于声轴与理想坐标系的角度偏差带来的误差模型,并提出了一种利用专用标定系统在室内进行标定的方法。
通过分析,揭示了这些误差源对声学多普勒测速设备的影响,为声学多普勒测速设备的设计和误差修正提供依据。
常规的声学多普勒测速设备的标定是采用实航标定的方式,费用高、周期长。本文基于所提出的利用专用标定系统在室内进行标定的方法,提出了一种多普勒测速设备系统误差室内标定系统的设计方案,用该室内标定系统可以获得每套换能器阵特定的转换矩阵,校准各换能器阵声轴偏角的误差影响。