專利名稱：氣介式超聲波浪儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量設(shè)備，特別是涉及一種氣介式超聲波浪儀。
背景技術(shù)：
目前，已有的波浪監(jiān)測手段很多，但都分別存在一定的缺陷(1)浮標波浪儀無法在海流較強的海域使用。浮標受到錨鏈的束縛，測量誤差較 大。只能測量單點的波浪。(2)坐底式水聲波浪儀在大浪情況下測量誤差大，限制了其應(yīng)用范圍。如果要實 現(xiàn)實時在線監(jiān)測，必須牽引電纜上岸，電纜的布設(shè)和維護都十分困難。只能測量單點的波浪。(3)壓力式波浪儀無法測量高頻的波浪。如果要實現(xiàn)實時在線監(jiān)測，必須牽引電 纜上岸，電纜的布設(shè)和維護都十分困難。只能測量單點的波浪。(4)光學(xué)波浪儀無法在夜間使用，無法在霧天使用，大浪情況下測量誤差較大。 儀器測量精度受觀測員經(jīng)驗和主觀影響大，人員素質(zhì)對觀測結(jié)果影響很大。無法實現(xiàn)自動 化監(jiān)測。觀測人員工作量大。只能測量單點的波浪。(5)導(dǎo)航雷達波浪儀價格昂貴，受降水影響嚴重。中到大雨的情況下無法準確測 量。在我國這樣的大洋西岸國家，熱帶風(fēng)暴是最重要的海洋災(zāi)害天氣，而此儀器恰好此情況 下無法使用，因此應(yīng)用上意義不大。(6)地波雷達波浪儀價格極其昂貴，雖能測量波浪，但是測量的精度尚未得到很 好的驗證，資料準確性并不完全可靠。(7)微波高度計僅能測量衛(wèi)星軌道正下方一條線上的波浪的有效波高，受降水 影響比導(dǎo)航雷達波浪儀還要嚴重。作為衛(wèi)星遙感手段，時間和空間覆蓋率都十分低，不能實 現(xiàn)全球的連續(xù)密集觀測。(8)合成孔徑雷達價格極其昂貴。雖然是衛(wèi)星遙感手段，卻難以實現(xiàn)全球的觀 測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種性能穩(wěn)定、測量誤差小、價格低廉的氣介式超聲波浪 儀。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明是一種氣介式超聲波浪儀，它包括發(fā)射脈沖信號的發(fā)射機和接收脈沖信號 的接收機；所述的發(fā)射機主要由時基脈沖發(fā)生器、受控振蕩器和推挽放大器組成，所述的時 基脈沖發(fā)生器輸出端連接受控振蕩器輸入端，受控振蕩器的輸出端連接推挽放大器的輸入 端，時基脈沖發(fā)生器輸出經(jīng)受控振蕩器輸出一個振蕩信號給推挽放大器；所述的前置放大 器的輸出端連接后置放大器的輸入端，前置放大器將從發(fā)射機接收到的脈沖信號放大后送 入后置放大器，后置放大器22的輸出端連接檢波器。
所述的時基脈沖發(fā)生器由14級串行進位二進制計數(shù)器/分頻器振蕩器⑶4060集 成電路及手表用時鐘振蕩晶體32768構(gòu)成；CD4060集成電路包括一個振蕩器和一個14級 串行二進制計數(shù)器，振蕩器可以設(shè)計成RC振蕩電路或晶體振蕩電路。所述的受控振蕩器采用低功耗單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器/多諧振蕩器的集成電路CD404。采用上述方案后，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、性能穩(wěn)定。由于本發(fā)明的受控振蕩器由CD4047構(gòu)成，采用了特殊保護電路，性 能相當穩(wěn)定，該電路允許電容端的波形在Vdd以上和Vss以下擺動，而不需外接電阻，因此 就消除了由于外接電阻Rs容易產(chǎn)生寄生振蕩的缺點。其次，CD4047電路在設(shè)計上用了負 載能力較大的緩沖反相器，減小了由于工作期間輸出阻抗的變化(尤其是在高頻下)而 影響振蕩頻率的穩(wěn)定性。同時，它還降低了轉(zhuǎn)折電壓的范圍，使其從30% -70% Vdd降低到 33% -67% Vdd,因而也提高了頻率的穩(wěn)定度。因而只要注意選擇溫度系數(shù)小的外接電容和 電阻就可得到頻率相當穩(wěn)定的振蕩器。2、測量誤差小。由于本發(fā)明后置放大器在本電路中利用緩沖放大后使包絡(luò)前沿更 加陡峭后的波形去觸發(fā)一個固定寬度的窄脈沖發(fā)生器，利用它來消除由電源耦合過來的發(fā) 射信號的拖尾信號，因而減小了發(fā)射信號所引起的盲區(qū)。從窄脈沖的前沿與包絡(luò)信號前沿 對比還可以看出，窄脈沖的前沿更加陡峭，因而測時誤差也進一步降低。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1是本發(fā)明發(fā)射機的電路框圖2是本發(fā)明的發(fā)射機的電路圖3是本發(fā)明時基脈沖發(fā)生器的電路圖4是本發(fā)明受控振蕩器的電路圖4A是本發(fā)明受控振蕩器的輸出波形圖4B是本發(fā)明受控振蕩器構(gòu)成上升沿觸發(fā)器電路圖4C是本發(fā)明受控振蕩器上升沿觸發(fā)信號與Q端輸出信號波形圖
圖5是本發(fā)明接收機的電路框圖6是本發(fā)明接收機的電路圖7是本發(fā)明檢波器的電路圖。
具體實施例方式如圖1、圖5所示，本發(fā)明是一種氣介式超聲波浪儀，它包括發(fā)射脈沖信號的發(fā)射 機1和接收脈沖信號的接收機2。如圖1、圖2所示，所述的發(fā)射機1主要由時基脈沖發(fā)生器11、受控振蕩器12和推 挽放大器組成13。所述的時基脈沖發(fā)生器11輸出端連接受控振蕩器12輸入端，受控振蕩 器12的輸出端連接推挽放大器13的輸入端，時基脈沖發(fā)生器11經(jīng)受控振蕩器12輸出一 個振蕩信號給推挽放大器13。如圖3所示，所述的時基脈沖發(fā)生器由14級串行進位二進制計數(shù)器/分頻器振 蕩器⑶4060集成電路及手表用時鐘振蕩晶體32768構(gòu)成；⑶4060集成電路包括一個振蕩器和一個14級串行二進制計數(shù)器，振蕩器可以設(shè)計成RC振蕩電路或晶體振蕩電路。本 電路采用晶體振蕩器。振蕩器工作頻率為32768Hz，經(jīng)14級分頻后為2Hz，13級分頻后為
4Hz，......，得到的相應(yīng)的時鐘周期為S/2、S/4........由于波高測量的頻率不低于2Hz，
故我們既可以在Q14(腳3)上得到S/2的取樣周期，也可以在Q13(腳2)上得到S/4的取樣周期。如圖2、圖4所示，所述的受控振蕩器采用低功耗單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器/多諧振蕩器的集 成電路CD4047。該集成電路包括無穩(wěn)態(tài)、單穩(wěn)態(tài)、二分頻和再觸發(fā)電路四個部分組成。其實現(xiàn)各種 功能的連接如表1所示。在所有應(yīng)用中都必須外接電阻Rx和電容Cx。表1CD4047功能端連接表
權(quán)利要求
一種氣介式超聲波浪儀，其特征在于它包括發(fā)射脈沖信號的發(fā)射機和接收脈沖信號的接收機；所述的發(fā)射機主要由時基脈沖發(fā)生器、受控振蕩器和推挽放大器組成，所述的時基脈沖發(fā)生器輸出端連接受控振蕩器輸入端，受控振蕩器的輸出端連接推挽放大器的輸入端，時基脈沖發(fā)生器輸出經(jīng)受控振蕩器輸出一個振蕩信號給推挽放大器；所述的接收機主要由前置放大器、后置放大器和檢波器組成，所述的前置放大器的輸出端連接后置放大器的輸入端，前置放大器將從發(fā)射機接收到的脈沖信號放大后送入后置放大器，后置放大器22的輸出端連接檢波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣介式超聲波浪儀，其特征在于所述的時基脈沖發(fā)生器 由14級串行進位二進制計數(shù)器/分頻器振蕩器CD4060集成電路及手表用時鐘振蕩晶體 32768構(gòu)成；⑶4060集成電路包括一個振蕩器和一個14級串行二進制計數(shù)器，振蕩器可以 設(shè)計成RC振蕩電路或晶體振蕩電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣介式超聲波浪儀，其特征在于所述的受控振蕩器采用低 功耗單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器/多諧振蕩器的集成電路CD404。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣介式超聲波浪儀，它包括發(fā)射脈沖信號的發(fā)射機和接收脈沖信號的接收機；所述的發(fā)射機主要由時基脈沖發(fā)生器、受控振蕩器和推挽放大器組成，所述的時基脈沖發(fā)生器輸出端連接受控振蕩器輸入端，受控振蕩器的輸出端連接推挽放大器的輸入端，時基脈沖發(fā)生器輸出經(jīng)受控振蕩器輸出一個振蕩信號給推挽放大器；所述的接收機主要由前置放大器和后置放大器組成，所述的前置放大器的輸出端連接后置放大器的輸入端，前置放大器將從發(fā)射機接收到的脈沖信號放大后送入后置放大器。本發(fā)明具有性能穩(wěn)定、測量誤差小、價格低廉的優(yōu)點。
文檔編號G01C13/00GK101995241SQ200910042148
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者孫強 申請人:廈門瀛寰電子科技有限公司