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申请/专利权人：四川大学

摘要：本发明公开了一种明渠水流特性参数同步测量系统和测量方法，所述系统包括水动力监测软件，多通道数据采集盒，用于测量水深的超声测距仪，用于测量水流掺气特性的掺气探针，用于测量明渠壁面压力的压力传感器，以及电源盒；所述多通道数据采集盒、超声测距仪、掺气探针、压力传感器的电源接口分别与电源盒连接以供电；超声测距仪、掺气探针和压力传感器的信号输出端分别通过数据线与多通道数据采集盒相连接，多通道采集盒的信号输出端通过数据线与电脑连接，实现信号传输和采集。采用本系统能够实现明渠条件下高速水流的水深、掺气和壁面压力同步高效测量，同步实时获取流体特性的相关数据，确保时间的一致性，提高工作效率。

主权项：1.一种明渠水流特性参数同步测量系统，其特征在于，包括水动力监测软件，多通道数据采集盒，用于测量水深的超声测距仪，用于测量水流掺气特性的掺气探针，用于测量明渠壁面压力的压力传感器，以及电源盒；所述多通道数据采集盒、超声测距仪、掺气探针、压力传感器的电源接口分别与电源盒连接以供电；超声测距仪、掺气探针和压力传感器的信号输出端分别通过数据线与多通道数据采集盒相连接，多通道数据采集盒的信号输出端通过数据线与电脑连接，实现信号传输和采集；所述水动力监测软件包括参数设置模块，信号存储模块，信号采集模块和后处理模块；所述参数设置模块用于控制和设置多通道数据采集盒的信号通道分别与超声测距仪、掺气探针和压力传感器的对应，并根据测量点的个数设置相应的信号通道数量，以及根据每个测量点的内容要求设置相应的采样频率；信号存储模块用于将采集的信号存储在相应的文件位置；所述信号采集模块用于控制多通道数据采集盒开始和结束信号采集；所述后处理模块用于对采集到的信号进行处理，获得电压信号平均值、波动值、偏态系数、相关系数，并将电压信号转换为掺气浓度、流速、水深、压力；所述水动力监测软件中，信号存储模块存储数据的文件格式为txt文本格式，其中，存储数据的第一列为时间序列，时间序列为相对时间或绝对时间，第二列往后依次为掺气电压信号序列、压力电压信号序列与水深电压信号序列；水动力监测软件的后处理模块分别对信号存储模块中的每列电压信号数据进行处理，得到信号的特征值；然后对每两列数据进行相关性分析，得到基于相同时间下相关性特征值，用于深入分析明渠水流的水力特性；所述水动力监测软件中操作单元包括采集开始与结束快捷键、采集通道数设置单元、采样时间和频率设置单元、信号实时界面、存储路径设置单元、存储格式设置单元；所述掺气探针包括探针、基座、模拟信号-数字信号模块、探针供电电源和数据处理端，所述基座为“十”字交叉型，基座上沿十字型的横部和竖部分别等间距排列有若干探针，所述基座内部为空腔结构，所述探针竖立固定在基座上，探针针头朝向空中，探针尾部穿过基座插入基座的空腔中，每根探针尾部在基座空腔内均连接有一根导线，每根导线从基座底部引出基座，再与模拟信号-数字信号模块连接，将探针采集的模拟信号转化为数字信号，所述模拟信号-数字信号模块通过数据传输线与数据处理端连接；所述探针分别与探针供电电源连接；所述多通道数据采集盒包括信号输入模块、数字化模块和信号输出模块；所述信号输入模块为多个输入通道并联，用于将各仪器采集的模拟信号输入到多通道数据采集盒；通过对信号输入模块的各通道的电压正负极调整实现与超声测距仪、掺气探针和压力传感器对应连接，保证各采集信号通过对应通道同时输入；所述数字化模块用于将各通道采集的信号转化为数字信号，以电压形式输出；所述信号输出模块用于将转化后的数字信号以txt形式输出到相应的存储位置，信号输出模块的通道与信号输入模块的通道对应，同时与水动力监测软件上设置的通道数据存储位置对应；为避免掺气探针的针尖氧化导致信号降低，设置掺气探针针尖为负极，基座为正极，将探针采集的负极信号端口连接到多通道数据采集盒的输入信号端，而超声测距仪、压力传感器的信号采集端均为正极，将采集的正极信号通道连接到多通道数据采集盒的输入信号端。

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