一、開篇概述

　　競道光電 JD-CS150 匠心打造，精益求精。汛期河道、泥沙支流、施工基坑積水等水域水體含沙量，大量懸浮泥沙會散射、衰減超聲波信號，普通測深設(shè)備信號接收強(qiáng)度固定，渾水環(huán)境下極易出現(xiàn)信號丟失、數(shù)值大幅跳變、測量中斷等問題，無法持續(xù)獲取有效水深數(shù)據(jù)。超聲波測深儀搭載自主適配信號增益調(diào)節(jié)算法，設(shè)備可實時識別水體泥沙濃度對應(yīng)的信號損耗程度，動態(tài)調(diào)整聲波發(fā)射功率與接收靈敏度，抵消渾水帶來的信號衰減，高含沙水體中依舊保持?jǐn)?shù)值平穩(wěn)輸出，適配泥沙含量偏高的復(fù)雜水域持續(xù)勘測。

　　二、固定信號模式在高含沙渾水中的測量短板

　　常規(guī)超聲波測量設(shè)備采用固定增益運行邏輯，聲波發(fā)射功率、信號接收靈敏度出廠后保持恒定數(shù)值，僅適配水體清澈、懸浮雜質(zhì)極少的常規(guī)水域。當(dāng)水體裹挾大量泥沙、懸浮物后，聲波在水中傳播時會不斷與泥沙顆粒發(fā)生反射、散射，直達(dá)水底的有效聲波大幅減少，反射回波強(qiáng)度持續(xù)衰減，設(shè)備接收端捕捉到的有效信號微弱，極易出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常。

　　信號強(qiáng)度不足會衍生多種測量故障：一是數(shù)值頻繁跳變，同一位置短時間內(nèi)水深讀數(shù)起伏幅度大，無法讀取穩(wěn)定有效數(shù)值，需要反復(fù)多次測量取平均值，大幅降低勘測效率;二是信號丟失斷測，泥沙濃度達(dá)到一定程度后，回波強(qiáng)度低于設(shè)備固定識別閾值，設(shè)備判定無有效水底信號，直接顯示測量失敗，汛期泥沙高發(fā)時段會出現(xiàn)長時間數(shù)據(jù)空白;三是誤判干擾信號，水中懸浮泥沙形成的反射雜波會被設(shè)備識別為水底界面，輸出虛假淺層水深，造成數(shù)據(jù)失真，誤導(dǎo)水域淤積、水深判斷。

　　針對渾水環(huán)境優(yōu)化的改造方案通常需要人工現(xiàn)場手動調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)，每次抵達(dá)不同含沙量水域都要反復(fù)調(diào)試增益檔位，野外作業(yè)步驟繁瑣，大批量河道同步勘測時人力消耗巨大，且人工調(diào)節(jié)無法實時跟隨水體泥沙濃度動態(tài)變化，水流帶來的泥沙濃度小幅波動依舊會造成數(shù)值不穩(wěn)。

　　三、自適應(yīng)信號增益算法運行邏輯

　　設(shè)備內(nèi)置實時信號分析處理單元，聲波發(fā)射完成后，同步采集回波信號強(qiáng)度、雜波干擾強(qiáng)度兩組數(shù)據(jù)，通過內(nèi)置算法快速計算當(dāng)前水體泥沙帶來的信號衰減比例，自動匹配對應(yīng)增益調(diào)節(jié)檔位，全程無需人工操作。

　　當(dāng)水體清澈、懸浮泥沙少，回波信號強(qiáng)度充足時，算法自動降低發(fā)射功率與接收靈敏度，抑制水面波紋、漂浮水草產(chǎn)生的雜波干擾，避免虛假水深數(shù)值;當(dāng)水流攜帶大量泥沙，回波強(qiáng)度持續(xù)下降，算法毫秒級提升聲波發(fā)射功率，同步放大接收端信號捕捉靈敏度，抵消泥沙顆粒造成的聲波損耗，保證能夠穩(wěn)定捕捉水底反射主回波。

　　算法搭載雜波過濾分層邏輯，區(qū)分水底穩(wěn)定強(qiáng)回波與泥沙懸浮顆粒產(chǎn)生的零散弱雜波，即便渾水中雜波數(shù)量繁多，設(shè)備依舊能夠精準(zhǔn)鎖定水底界面信號，不會將泥沙反射波判定為測量基準(zhǔn)。水體泥沙濃度隨水流動態(tài)變化時，增益參數(shù)同步實時微調(diào)，全程保持測量數(shù)值連貫平穩(wěn)，不存在檔位切換造成的數(shù)據(jù)斷層。

　　四、高含沙水域多場景穩(wěn)定勘測應(yīng)用

　　自適應(yīng)增益算法針對泥沙高發(fā)水域?qū)ｍ梼?yōu)化，適配各類渾水環(huán)境水深測量作業(yè)。汛期山洪過境河道，水體裹挾大量上游沖刷泥沙，短時間內(nèi)水體濁度急劇升高，設(shè)備動態(tài)調(diào)節(jié)信號增益，全程不間斷采集水深，完整記錄洪水過境全過程水深變化，為行洪、河道水位管控提供連續(xù)數(shù)據(jù);礦山排水渠、工地基坑積水長期混雜施工泥沙，水體常年渾濁，設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定輸出水深數(shù)值，無需頻繁停機(jī)調(diào)試參數(shù)。

　　支流匯入口、河道清淤施工區(qū)域水體泥沙濃度波動幅度大，水流交替帶來清水與渾水，設(shè)備自動切換增益檔位，測量數(shù)值不會出現(xiàn)大幅跳變，單次定點勘測即可獲取穩(wěn)定有效數(shù)據(jù);黃土區(qū)域灌溉溝渠、季節(jié)性泥沙河道，枯水期水體清澈、豐水期泥沙激增，同一設(shè)備全年無需更換參數(shù)設(shè)置，不同季節(jié)均可正常勘測。

　　部分水域水底存在薄淤泥層，淤泥與水體交界面會產(chǎn)生雙層回波，算法可精準(zhǔn)區(qū)分水體表層泥沙雜波與淤泥底層穩(wěn)定回波，精準(zhǔn)識別真實水底深度，不會將淤泥上層界面作為測量終點，保證水深測量結(jié)果貼合實際河床深度。

　　五、動態(tài)增益算法帶來勘測作業(yè)效率提升

　　依靠全自動自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制，野外勘測人員抵達(dá)任意高含沙水域后，開機(jī)即可直接開展測量，無需手動調(diào)試信號功率、靈敏度檔位，省去反復(fù)試測、調(diào)整參數(shù)的操作步驟，單點位勘測耗時大幅縮短。大范圍河道同步普查作業(yè)時，多臺設(shè)備無需人工逐臺設(shè)置渾水專用參數(shù)，統(tǒng)一開機(jī)即可投入使用，批量勘測整體工期顯著壓縮。

　　穩(wěn)定無跳變的測量數(shù)值無需多次重復(fù)采集、人工平均計算，單次測量數(shù)據(jù)即可直接存檔使用，減少野外現(xiàn)場記錄、復(fù)核工作量。汛期、清淤期等泥沙高發(fā)關(guān)鍵時段，設(shè)備不會出現(xiàn)斷測、數(shù)據(jù)丟失問題，完整留存水域水深變化全過程數(shù)據(jù)，工作人員能夠依據(jù)連續(xù)穩(wěn)定數(shù)據(jù)精準(zhǔn)判斷河道淤積、水位變化情況，及時制定清淤、防汛調(diào)度方案。

　　無需人工干預(yù)參數(shù)調(diào)節(jié)也降低操作門檻，新手作業(yè)人員無需掌握復(fù)雜設(shè)備參數(shù)調(diào)試邏輯，簡單操作即可在渾水環(huán)境完成精準(zhǔn)勘測，降低野外勘測人員技術(shù)培訓(xùn)成本。

　　六、總結(jié)

　　超聲波測深儀搭載自主自適應(yīng)信號增益算法，可實時分析水體聲波衰減程度，動態(tài)自動調(diào)節(jié)聲波發(fā)射功率與信號接收靈敏度，有效抵消高含沙水體中泥沙顆粒造成的信號損耗，精準(zhǔn)過濾懸浮泥沙產(chǎn)生的雜波干擾。在汛期河道、施工積水、泥沙支流等各類渾水環(huán)境中保持測量數(shù)值平穩(wěn)連續(xù)，無跳變、無斷測、無虛假數(shù)據(jù)輸出。省去人工現(xiàn)場調(diào)試參數(shù)的繁瑣步驟，簡化野外勘測操作流程，保障泥沙高發(fā)關(guān)鍵時段完整采集水深數(shù)據(jù)，適配全年各類泥沙濃度波動水域常態(tài)化水深監(jiān)測，為河道防汛、淤積普查、工地積水管控提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集硬件支撐。