1 说明
这是声学多普勒流速剖面仪操作规则的第二版本：这是一个实际性的突破。第一版本主要介绍了窄带声学流速剖面仪。从那时开始，Teledyne RDI公司就已经介绍了宽带ADCP,并且最近在工作室越来越多的采用这种技术。这一版本的修正反映了由宽带技术所引起的变化。
这个突破是基础性原则和实际信息的结合，而要理解宽带ADCPs如何工作和怎么使用它们正需要这些基础性原则和实际的信息。这个突破将介绍一些基本的概念，它适用于大部分所介绍的规则，这些规则只能浅薄的处理它们。要想进一步的学习，我们推荐使用在书目中所列的参考书目。
Teledyne RDI公司的历史
Teledyne RDI公司坐落在CA San Diego，专门从事水下声学多普勒产品的设计和制造，这种设备大量应用于水流剖面和精确导航。
本公司的前身是RDI公司，这个公司由Fran Rowe 和Kent Deines在1982年创建。这个公司的成立是第一个声学多普勒流速剖面仪工业发展的结果。这个变革性的装置能够对水下的128个独立的监测点阵列进行剖面水流测量。
多年之后，RDI公司通过对新产品的发展、高级数据的质量和最高水平的服务质量和服务支持提供坚定的承诺，使它在工业中经历了稳步的发展并保持主导地位。
在2005年8月，RDI公司被Teledyne 科技公司收购，而现在它作为Teledyne 科技有限公司的间接子公司来运作。在这些成就的基础上，这个公司的名字变为Teledyne RDI公司。
这个公司现在雇佣了200多个受过多种训练的科学家、工程师、销售人员和支持人员；拥有30,000平方英尺的符合ISO-9001:2000标准的设施，其中包括先进的工程技术，实验室，制造业和质量检测区。
ADCP的历史
ADCPs的前身是多普勒计程仪，即测量船在水上或海底的速度。第一个商业ADCP在1970’s中期制造。它是一个商业性计程仪的改编。为了更精确地测量水流的速度和能在超过一定深度剖面的单元内测量，人们重新设计速率日志。因此，第一个船上的ADCP装置诞生了。
1982年，TRDI制造了它们的第一个ADCP。它是一个独立的装置，设计的目的是能在靠电池供电的部署中长久的应用。1983年，TRDI制造了他们的第一个船上的ADCP装置。到1986年，TRDI已经有五种不同频率(75-1200 kHz)，还有三种不同的ADCP模式(独立式、船上固定安装式和直读式)。
这些年随着机器的发展，多普勒信号的处理已经有了很大发展。计程仪采用相对简单的带有锁相回路或相似方法的处理器。这种处理器现在仍然用在某些商业计程仪中。第一代ADCP采用窄带，单脉冲和自相关的方法，这个方法计算
出了多普勒频谱的第一个时刻。这种方法第一次被海洋学家用于水流流速测量。它已经被由宽带信号处理和更精确地方法代替了。
宽带ADCPs
1991年，TRDI开始推出它的第一个宽带ADCPs的产品模型。这个宽带方法（专门从5,208,785 和5,343,443之间）能使ADCPs充分利用信号的频带宽度来测量声速。更大的带宽可以给宽带ADCP更多的信息去测量声速。采用典型带宽100倍的时候，与窄带ADCPs相比较宽带ADCPs偏差也减少接近100倍。合适的地方是这些不同将被记录下来。
2多普勒效应和径向水流速度
这部分介绍了多普勒效应和如何利用多普勒效应在不同的物体间测量相对的水流速速。我们将通过基本的数学方程式说明，这些方程式关系到声速的多普勒频移。
多普勒效应在观测到的音效程度中有一个变化，这是相对运动的结果。
多普勒效应的一个例子就是当火车经过时的声音变化（Figure 1）。当火车靠近的时候，鸣笛有一个较高的音节，而火车远离你的时候则音节较低。这个音节的变化与火车的移动速度直接成比例。因此，如果你测量这个音节和它如何变化，你就能计算出火车的速度。
当火车经过时的多普勒频移
声音
声音由空气、水和固体中的压力波组成。声波在很多方面与浅海波是相似的。参照Figure 2，下面是我们将用到的一些定义：
⑴波—水波的波峰和波谷分别对应着高低水位。声波的“波峰”和“波谷”包括高低气压的频段。
⑵波长—两个连续波峰之间的距离。
⑶频率—单位时间内经过的波峰的数量
⑷声速—波从一个地方传播或移动到另一个地方的速度。
声速=频率×波长
C = f λ
(Example, 1500 m/s = 300,000 Hz × 5 mm)
多普勒效应
在这种情况下，多普勒频移的方程式是：
在这里：
①是多普勒频移。
②是静止时的声频。
③V是声源和声音接收器之间的相对速度（当你走向声源时的m/s；）。
④C是声速(m/s)。
注意以下问题：
假设你在水边观察经过你的波浪(Figure 3)。
当你站着不动时，在给定的时间间隔内你会看
到有八个波浪经过你(Figure 3a)。而现在如果
你开始沿着波浪行走(Figure 3b)，在相同的时
间间隔内经过你的波浪会多于八个。因此，这
个波的频率看起来较高。如果你沿着另一个方
向走，在相同的时间间隔内经过的波浪会少于
八个，相应的频率看起来就低。这就是多普勒
效应。
当你站着不动听到的频率和移动时听到
的频率差就是多普勒频移。如果你站着不动听
到的频率是10kHz，那么通过声源开始移动时
听到的频率是10.1kKz，所以多普勒频移是0.1
kKz。
⑴如果你走的快的话，多普勒频移就会增加。
⑵如果你远离声源，多普勒频移会减小。
⑶如果声音的频率增加，多普勒频移会增加。
⑷如果声速增加，多普勒频移会减小。
ADCPs如何用回声测量速度
ADCPs采用多普勒效应以固定的频
率向水中发射声波然后听它从声散射体
返回的回声。这些声散射体是一些小粒
子或浮游生物，他们把声音返回到
ADCP。在海洋中散射的粒子到处都有。
他们悬浮在水中，通常速度跟水流的水
平速度保持一致。Figure 4展示了海洋中
一些典型的散射粒子。
来源于散射粒子的声散射体在各个方向都有（Figure 5）。大部分声脉冲向前传播，不受散射粒子的影响。反射回来的小数量的声脉冲是多普勒频移。
在ADCP和散射粒子之间，当声散射体远离ADCP时，由于我们听到的声脉冲的频率与相对速度成一定比例减少从而使多普勒频移发生改变(Figure 6a)。这个回声好像出现在ADCP就好像散射粒子是声源(Figure 6b);ADCP就会第二次听到反向散射声音的多普勒频移。
因为ADCP既能发射声波又能接受声波，所以多普勒频移是双向的，可变的。
利用多普勒效应测量相对的、径向的运动
径向运动就是声源和接收器靠近或远离时的运动，只有在这种情况下才发生多普勒频移。一方面，角运动改变了声源和接收器之间的方向而没有改变它们之间的距离。因此，角运动没有引起多普勒频移。角运动和径向运动对多普勒频移影响的不同在Figure 7中明确告知。
对径向部分多普勒频移的限制只需要往
（3）式中增加一个新的项，cos(A)：
这里的A 是指ADCP 和散射粒子之间的水平线和矢量相对速度之间的角度(Figure 8)。
Figure 7．多普勒频移仅依赖于径向运动。观察者A 静止没有观察到多普勒频移。观察者B,C,和D 都以相同的速度运动。观察者B 向声源运动（也就是径向地），能看到最大的多普勒频移。相反观察者D 垂直（也就是有角度地）地向声源运动根本看不到多普勒频移。观察者C 与声源成一角度运动（小于90度）看到的多普勒频移比观察者B 要少。
Figure 8.矢量相对速度。ADCP 仅测量与声束平行的速度部分。A 是声束和水速之间的角度。
3 宽带多普勒处理
迄今为止，我们已经根据频率的变化看到了多普勒处理过程。尽管在数学上是等价的，但宽带多普勒处理方法比根据时间扩张更容易理解，也就是说，应当适时的按照信号的变化而不是频率的变化。这一部分介绍了宽带信号处理的规则。
多普勒时间扩张
要想理解时间扩扩张，先考虑一下声音从单个粒子的散射。从声脉冲传播到这个粒子的回声总是一样的，就好像这个粒子根本没有运动。在Figure 9A中说明了这个结果。如果把这个粒子稍微远离一点发射源(Figure 9B)，你就会看到由于声音来来回回的运动所以需要的时间就长一点。如果把粒子移动的更远，则它需要的时间就更长(Figure 9C)。由距离变化引起的移动时间的变化叫做传播延迟。
Figure 9.传播延迟和相变化是由散射粒子的偏转引起的。当粒子远离声源时回声将被延迟——这就叫做传播延迟。传播延迟改变了回声的相对相位。
当粒子保持静止的时候来自单个粒子的回声看起来是一样的——没有传播延迟。回声有相同的相对相位，这就意味着零相位变化。
两个回声相互叠加：第二条回声比第一条回声返回时所需要的时间长因为这个粒子远离了发射源，因此与第一条回声相比它延迟了。这个用虚线表示的延迟的回声相对第二条有40o的相位延迟。
第二条回声是例子（B）中延迟时间的十倍，因为这个粒子移动的距离大约是B中移动距离的十倍。这个更长的传播延迟对应着400o的相位变化。
时间扩张的规则很简单：当粒子离传感器的距离越远，声音来来回回的传播所需要的时间就越长。传播时间的变化或者是传播延迟与距离的变化的是对应的。如果你测量传播延迟，并且已知声速，你就能知道这个粒子移动了多远。如果你知道这两个时间脉冲之间的时间间隔，你也能计算出粒子的速度。
相位
相位是一个既方便又精确的测量传播延迟的方式。宽带ADCPs 利用相位来决定时间扩张。要想理解相位可以考虑一下钟表的指针。时针旋转一圈对应着360°的相位。一个正弦信号的完整周期（从一个峰值到下一个之间的时间）对应着360°的相位。因此，在第一条回声和第二条之间的相位不同粗略的在Figure9中表示为（A ）0° (B) 40° (C)400° 这些不同的相位完全与粒子的位移成比例。
时间扩张和多普勒频移
Figure 10展示了频移和时间扩张是等价的。Figure 10A 中展示的是来自从单个粒子返回的两个相距很近的脉冲的回声。相反，如果粒子远离传感器（Figure 10B ），则两个回声脉冲之间的时间将增加。这是因为当第二条回声到达粒子的时候，这个粒子已经远离了传感器。因此，这个声波来来回回的传播所需要的时间长。
相同的效果也适用于正弦脉冲（Figs. 10C and 10D ）。当正弦脉冲的最后一个时刻到达粒子的时候这个粒子已经远离传感器了。这就拉伸了回声，改变了回声的频率，因此引起了多普勒频移。
许多多普勒声波定位仪直接测量频移。宽带ADCPs 利用时间扩张来测频移，这个方法主要是通过测量连续脉冲到达时间的变化而获得。事实上，即使不同的测量方法涉及到不同的方式，他们在数学上是等价的。TRDI 的程师利用相位来测量时间扩张而不是利用测量频率的变化，因为相位给他们提供了更精确的多普勒测量。
相位测量和非单值性
相位测量的问题是相位只能在0-360o 之间的范围内测量。一旦相位超过360o ，它又会在0o 重新开始。一旦考虑电子相位的测量回路，40°和400°是一样的（400度=360度+40度）。
为了理解这一点，重新考虑一下时钟的指针。如果一个钟表只有一个分针，
Figure 10.时间扩张和多普勒频移。（A ）和（B ）比较了来自静止和移动粒子的回声脉冲。（C ）和（D ）说明了：对于回声来说，来自连续正弦信号的回声与（A ）和（B ）中两个短脉冲之间的持续时间是一样的。虚线表明了对于两个脉冲来说平铺与正弦是一样的。
你能估计时间的精确度是分钟，但是你不能确定是哪个小时。另一方面，如果只有时针，你能知道是哪个小时，但是你的时间精确度要比一分钟粗略的多。为了获得声速的精确测量值，工程师想要对声速变化敏感的相位进行测量，就像分针对时间的变化很敏感一样。但是接下来就应该设计一种方式，这种方式与钟表中时针计数一样。与分针围绕钟表转动相对应的是相角经过360°的倍数。
这个过程叫做相位的模糊度解算，它指出了相位经过360°的次数。如果回声像Figure9中一样简单，找到解算相位模糊度的方法不难，但是像Figure 11中一样，典型的回声是复杂的。
自相关
对于比较回声来说，自相关是一个比较有用的数学方法。尽管他涉及到复杂的数学方法，但它完成起来是很简单的。合理的相关的回声看起来是一样的，而不相关的回声看起来是不同的。对于检测小的相位变化自相关是一个非常有效的方法。
TRDI 利用自相关的方法来处理复杂的真实世界的回声从而获得速度。通过发射一系列代码脉冲，我们可以获得很多来自散射体的回声，其中这些代码脉冲都依次进入单个长脉冲中，这些回声就就结合成单个回声。在代码脉冲分开的时间间隔中通过计算自相关可以推出传播延迟。这个计算要想获得成功需要来自相互关联的代码脉冲的不同回声。
模式
ADCPs 利用改变时间间隔和脉冲形式可以履行很多模式。Default 模式由于鲁棒性和测量精度而选择。其他的模式经常能产生更多的稳健的（有用的，例如，在高度狂暴的水中）和更精确的测量。这些产生高精度的模式只能工作限定的环境下。例如，当水流变得很快活狂暴的时候他们经常失败。
Figure11.从单个散射粒子返回的回声看起来就像是发射脉冲，但是从多散射粒子返回的回声是很复杂的。
下面有几种解决这个问题的方式。一个就是保持脉冲之间的时间间隔很小，以致这个粒子没有足够的时间移动很远。如果它不能移动很远，这个相位就不会变化很大。这就像单独依靠时针来告诉你时间一样。事实上，长时间间隔获得的测量精度对于它接受模糊相位测量时更能引起注意（就像钟表的分针一样）。这就意味着宽带ADCPs 也应该想方设法的来解决模糊度问题。
4 三维的水流速度矢量
迄今为止这个讨论已经指明了单声束只能测量与声束平行的速度部分。这一部分解释了一个ADCP如何利用四个声束来获得速度的三个方向和额外的多余
（然而仍然是有用的）信息。为了利用多声束来获得三维的速度，应该假设水流经过固定深度的水层时是均衡的
。
多声束
当一个ADCP利用多声束指向不同的方向时，它能检测不同的速度部分。例如，如果一个ADCP把一条声束指向东，一条向北，那么它将测量东和北的水流部分。如果这个ADCP指向其他的方向，利用三角关系可以把它转换成向北和向
东的部分。关键的一点是每一个水流部分需要一条声束。因此，要测量三个速度部分（例如，东，北和上），至少应该有三条声束。
在一个水平分层的水流均匀性
利用三角关系来计算水流的一个问题是这些声束使他们在不同的地方测量。如果水流的速度在不同的地方是不相同的，那么三角关系将会不起作用。水流必须水平均匀，也就是说，他们在这四条声束上必须是一样的。庆幸的是，在海洋、江和湖泊中水平的均匀性是一个合理的假设。
利用四条ADCP声束计算速度
Figure12阐明了我们如何利用一个ADCP的四条声束来计算三个速度部分。一对声束获得一个水平分量和一个垂直分量。第二对声束产生了第二对垂直相交的水平分量和垂直速度分量。因此，有对两个水平速度分量和两个垂直速度分量
的估计。Figure 12指明了这个声束被指定为东/西和南/北，但是方向是任意的。
Figure 12.声束和地球速度部分的关系。
速度误差：为什么有用
在声音速度的两个估计之间速度误差是不同的。速度误差依赖于数据冗余：
计算三维的速度只需要三条声束。第四条ADCP声束是多余的但却不是浪费的。
如果水平均匀性的假设是合理的，这个速度误差是可以计算的。对于评估数据质量是一个很重要的内在的方式。
Figure13展示了两种不同的情形。在第一种情况下，在一个深度的水流速度的四个声束方向是一样的。在第二种情形下，只有一个声束方向的速度是不同的。平均来说，第二种情形下的速度误差要比第一种情形下的大一些。记住，无论这
个速度是否与声束相同都无关紧要，因为这个ADCP声束可能是坏的或者是实际
的水流也是不同的。由于水中的不均匀性，速度误差能够检测到错误，当然也可能是由制造设备时引起的错误。
Figure 13.非均匀水流导致大的速度误差。
Janus 配置方式
我们把ADCP传感器配置叫做Janus配置，以Roman god的名字命名，这个人看起来既前进又后退。对于拒绝由ADCP倾斜引起的水平速度误差，这个Janus配置方式是格外好用的。这是因为：
①当计算水平速度时这两个相对的声束允许不考虑垂直分量。
②倾斜的不确定性引起的单声束的速度误差与倾斜的误差的正弦成比例。
在Janus配置中的声束把速度误差减少为倾斜误差的二次方。也就是说，速度误差与倾斜误差的平方成比例。
5速度剖面
ADCPs最重要的特征就是它测量水流剖面的能力。ADCPs把这些速度剖面分割成统一的部分，叫做深度单元（深度单元也经常被叫做盒子）。这一部分解释了这些剖面是如何产生的以及涉及到的一些因素。
深度单元
每个深度单元对应一个单个测流计。因此一个ADCP的速度剖面就像是一串测流计统一的分布在一个停泊区（Figure 14）。因此，我们可以通过类推的方法做如下定义：
①深度单元的尺寸=流速计之间的距离
②深度单元的数量=流速计的数量
在这一串流速计和ADCP速度剖面之间有两个重要的不同点。这第一个不同就是在ADCP剖面中的深度单元总是被统一划分，而测流计被放置在不规则的区间上。第二点不同就是ADCP在每个深度单元的深度变化范围内测量平均速度而测流计仅在空间中离散的点上测量水流。
深度单元有规律的布置
剖面上速度数据的有规律布置可以使处理数据和中断测量数据简单化。这个有规律的布置与规定的采样速率相对应。处理不规则的采样数据比处理有固定采样频率的数据要难得多。这个特点也适用于垂直剖面的测量。
Figure 14.ADCP深度单元与
传统的流速计做比较。
在每个深度单元的变化范围内计算平均值
不像传统的测流计一样，ADCPs不用在水中小的、局部的空间内测量水流。相反，他们在整个深度单元的深度变化范围内计算速度的平均值。这个平均值减少了空间假频的影响。时间序列的假频导致高频率的信号看起来像低频信号。这个影响与深度是等价的。对深度变化范围内观察到的速度进行滤波可以拒绝垂直变化的速度，这个速度比在一个深度单元时要小，因此，这就减少了测量的不确定性。
距离选通
剖面由距离选通这个回声信号产生。距离选通把接收到的信号分解成连续的部分来单独处理。来自远距离的回声返回ADCP要比近距离的返回ADCP所花费的时间长。因此，连续的距离选通对应着来自不断增加距离的深度脉冲的回声。
距离选通和深度单元之间的关系
一个深度单元在一个水柱范围内测量平均速度，但是通常情况下这个平均值在这个范围内是不统一的。在这个深度单元中间对声速是最敏感的，而在边界是最不敏感的。剩下的这部分就解释了这种现象发生的原因，并且描述了导致加权函数的原因。
Figure 15.距离时-间情节展示了如何发射脉冲和回声在空间中师如何传播的。时间在传播脉冲开始时计时，距离从到达传感器表面时计算，
Figure 15阐明了距离选通和深度单元之间的关系。这一环节与来自ADCP的时间和距离有关。在时间轴的左边是发射脉冲。发射脉冲的传播方向用向右上方倾斜的线表示。返回传感器的回声用向右下方倾斜的线表示。
随着时间的增加，发射脉冲向远离ADCP的方向传播。一旦发射脉冲完整之后，ADCP就立即关闭传感器，等待很短的一段时间，人们把这段时间叫做空白期。现在这个回声就开始处理对应于距离Gate1的回声。当Gate1处理完之后，它就直接开始处理Gate2，等等。这些步骤在水平轴上表示出来了。
如何把回声信号的最大部分作用于距离Gate 1。来自相距Cell 1中心最远的回声仅对来自发射脉冲前沿的信号起作用。来自相距Cell 1近的部分仅对来自发射脉冲后沿的信号起作用。你也可以明白这些相邻的单元是如何交迭的。
针对一个深度单元的加权函数
在Figure 15中，位于菱形时空面积中心的散射体比位于菱形边界和底部的散射体给距离Gate 1的信号提供更多的能量。这就意味着他们对在Gate 1测量的平均水流速度起更大的决定性作用。每个深度单元的速度都是用在Figure 17中的三角加权函数计算平均值的。注意每个深度单元都与自己相邻的深度单元相互交迭。在相邻的深度单元中的15%的交迭引起相关。
Figure 16.距离-时间情节的细节。
要想理解Figure 15是如何工作的，首先考虑发射脉冲前沿的回声，其中这个发射脉冲来源于位于Cell1中心的一个散射体。沿着这条传播线，这条线标出了发射脉冲的前沿——这条线沿着发射方向向上倾斜。现在找到这条线对应的回声——这条线从发射脉冲前沿和Cell1中心的交接点处向下倾斜。这些线追踪了发射脉冲前沿到散射体的道路和前沿回声返回传感器表面的道路，这些都在Figure 16A 中详细的表示出来了。Figure 16B 追踪了发射脉冲后沿到不同散射粒子的道路和它的回声返回传感器表面的道路。这两个回声都在距离 Gate 1的开始时到达传感器。
一旦你理解了前面段落中展示的概念，你就能追踪和研究Cell 1轮廓上的传播途径。你也能学会Cell 1的中心
Figure 17．深度单元加权函数：位于单元中心的深度单元对水流的敏感度比位于边界的要强。上面的加权函数对于窄带和宽带ADCPs的大部分正常情形都是适用的。然而，当发射脉冲和深度单元的尺寸不同时，加权函数的形状会改变。例如，如果发射脉冲比单元尺寸相对小一些，那么加权函数与它稍微有点交迭的相邻单元近似成直角。如果发射脉冲比深度单元长，那么这些数据经过深度单元时会比较平稳。
6 ADCP数据
这一部分介绍和描述了由宽带ADCP产生的数据。这些数据包括以下四种不同种类的标准剖面数据：
①速度
②回声强度
③相关性
④部分好处
速度数据以mm/s为单位输出。根据你的需要采用下面的一种格式记录数据：
①声束坐标——速度输出时与每一条声束平行。
②地球坐标——速度被转化成北，东，和上三部分。
③ADCP坐标——相对与ADCP来说，除了速度被转化成前，侧和上以外，
其他的都与地球坐标相似。ADCP的前面是声束3所面对的方向。ADCP
的侧面是前面的右方。记住这个方向是你面对ADCP时的方向。向下看
凸面的ADCP时，声束2指向正侧面的方向。垂直速度是正上方。
④船坐标——除了头部旋转为船的前面和侧面其他的与ADCP坐标相似。
如果声束3面对船首，ADCP和船坐标是一样的。
Figure 18.面对ADCP传感器时的图形。这个布局
对于凸面和凹面的传感器是一样的（看Figure 26.）。
这一部分详细的描述了速度从一个声束坐标转换成球面坐标的情形，其中允许ADCP做以下运动：倾斜，转动，航行和速度。
回声强度以dB为单位输出。这些数据是从接收信号的强度指示器回路的接收器中获得。
相关性是对数据质量的一种衡量标准，它的输出以单元为刻度，期望的相关系数（给定高的信噪比，S/N）是128.
部分好的数据会告诉你哪一部分数据通过了这种标准。排斥标准包括低相关性，大的速度误差搜寻检测（错误目标的入口）。每一个ADCP的Default入口是
不同的；每个入口都有相关的指令。
底部追踪数据不是剖面数据，他们以不同的数据结构输出，但是他们的形式与速度剖面数据是很相似的。底部追踪数据的坐标变换与应用与水流剖面的坐标变换是一致的。底部追踪输出也包括沿着每条声束一直到底部的位移的垂直部分。
7 全体平均值
Single-ping 的速度误差太大以致不能满足大部分测量需求。因此，计算平均值可以减少测量的不确定性从而到达可接受的水平。这一部分定义了ADCP 的不确定性、计算平均值的方法和对不确定性数据计算平均值的影响。
了标准偏差，标准偏差由很多pings 的速度误差开方而得。或者：
ADCP 误差和定义的不确定性
速度的不确定性包括两种误差
——随机误差和偏差。计算平均值只能减少随即误差而不能减小偏差。
Figure 19用ADCP 水流估计分布的两个例子来说明这些误差。假设Figure 19A 中的分布是由20，000个完全相同水流的测量值计算而来的。在这个分布图中，测量值都聚集在水流真实值的周围，但是这个变化是由于随即误差引起的。也要注意的一点是总的平均值也不同于真实值。偏差导致了这种不同。
Figure 19. single-ping 数据（A ）的分布与200-ping 相同数据（B ）的平均值的比较。
这里的N是指一起计算平均值的pings的数量。
Figure 19B中的分布展示了：如果我们把最初的20，000个Pings分成200组，每组100个pings，将会发生的事情。计算每个总体中100个ping的平均值可以减少每个总体的随机误差的1/10。在这个较小的传播分布图中是很清楚的。
注意这两种分布的平均值是一样的并且都与真实的水流不同。这种不同就是测量偏差，它不能通过计算平均值来消除。
很重要的一点是计算平均值可以减少在single-ping数据中出现的相对较大的
随机误差，但是在对确定的数量计算平均值之后，随机误差会变得比偏差小。关于这一点，更深一步的计算平均值对减小总体误差的作用不大。
短期与长期的不确定性的比较
短期的不确定性在single-ping ADCP的数据中定义为误差。短期的不确定性受随机误差控制。
经过足够的平均值计算之后本质上可以清除随机误差时所对应的误差定义为长期的不确定性。长期误差与偏是差一样的。
随机误差和偏差的近似值
ADCP single-ping的随机误差或者是短期误差的变化范围是几mm/s到0.5m/s。这个误差值主要由内部因素导致，例如，ADCP的频率，深度单元的大小，计算平均值所需要的pings的数量和声束的集合形状。外部因素包括湍流，潜波和ADCP的运动。
随机误差在窄带ADCPs中相对容易估计，而对于宽带ADCPs来说比较困难。
这是因为宽带测量需要更多的调节参数，并且每一个都影响不确定性。因为在ADCP内部产生的随机误差与窄带ADCP相比是一个典型的较小数量级，外部的随机误差源（比如湍流）能够主导内部ADCP误差。
通过计算速度误差的标准偏差可以估计随机误差。这是因为随机误差从一条声束到另一条声束是相互独立的，并且这个速度误差是通过ADCP给定正确的水平速度的随机误差的数量级衡量的。为了预计内部随机误差的大小，可以查询专门的手册或者用其中的一个软件工具，这些TRDI提供这项服务。
典型的偏差一般都少于10 mm/s。影响偏差的因素有温度，平均水流速度，信噪比，声束的集合形状等等。在后续处理中还不能测量偏差也不能校正和转移。
声束方向误差
声束的方向误差是声速偏差的主导源。声束方向误差是声束方向中的不确定性。标准的工业惯例把这个误差介绍成波束角。依据测量需求和对根据传感器原理安装的监护，这些误差有可能被介绍成不可接受偏差。这个如此安装的声束角
在制造过程中被测量，并且储存在宽带ADCP的存储器中。这些角改变了坐标变换的形式，当从声束到地球速度坐标变换时这种形式可以纠正声束方向误差。
ADCP内部的平均值和以后得到的平均值
一个ADCP系统能够在ADCP内部、在数据获取系统中或者在这两者中都能计算总体平均值。例如，在ADCP中计算几个pings的总体平均值再把这个结果发送到计算机，这个计算机再对这些全体求平均值。这些是可以实现的。正常情况下最好的规则是在发送这些数据之前让ADCP把他们转化成地球坐标并且计算他们
的总体平均值，除非有更好的理由去做别的。下面列出了一些因素，这些因素可能影响你在哪计算平均值的决定。
①矢量平均值的计算——在计算平均值之前的地球坐标转换允许ADCP
计算真实的矢量平均值。
②当ADCP从声束坐标转换成地球坐标时声束方向误差是自动纠正的，
因此使相关偏差最小化了。
③数据传输花费时间并且能够放慢ping处理过程。对于数据传输来说，
计算平均值可以减少所需要的时间。
处理周期：关于计算平均值的限制条件
计算平均值受ping速率的限制，它也受ADCP纠正、处理和传播数据速度的限制。Figure 20说明了在ADCP中一个典型的数据纠正周期。每个ping都有五个阶段：航向，发射脉冲，空白期，处理过程和睡眠期。航向时间用来唤醒ADCP，初始化和处理一些子系统（例如，时钟，罗盘等等），并且为ping处理做准备。脉冲发射之后和一个短时间的延迟之后允许传感器响应，此时ADCP开始处理回声。当回声处理完时，这个ADCP也进入睡眠状态从而保存电量，或者直接开始下一个数据采集周期。所有的pings被采集完之后，这个ADCP就计算一个总体均值，并且把这个数据传送到内部数据记录器，外部数据获取系统，或者传送到这两者。当ADCP发送回显信息很快时，数据传输就利用CPU的空闲时间在后台进行操作。
8 ADCP倾斜，翻转，航向和速度
ADCPs测量相对与ADCP的水流。ADCP本身能够被果断的定位并且可以相对地球移动。因此，对于ADCP的姿态和运动来说，经常纠正数据是很有必要的。
这一部分包括ADCP数据需要纠正的原因和如何测量和纠正ADCP的运动和姿态。
有两种运动需要纠正——旋转（倾斜，翻转和航向）和转换（船速）。
从ADCP到参考地球水流的转换
下面是从ADCP参考水流到地球参考水流的三个基本步骤
Step 1.ADCPs测量与四条声束（声束坐标）平行的速度。这些数据被转换成ADCP中的北，东和上的正交坐标系。这个调整适合与声束的角度（三角法）除了当这个倾斜的ADCP(Figure 21)的深度单元相对另一个上下移动外。纠正包括以下几个方面：
①三角法。有用的或者纠正的声束角度（see Eq. 4）是ADCP声束不断
增加的（正负）的倾斜角度（例如，20°）的总和。
②深度单元的绘图。为了确保水平方向的同一性，计算速度时应该在一
个特定的深度采用同一深度的单元。Figure 21B展示了一个倾斜ADCP
的深度单元。例如，记下左边声束的单元4与右边声束的单元6在同一
深度上。在这个深度上计算地球坐标的速度时，绘制深度单元时应该
与这两个单元匹配。（注意：深度单元的绘制由宽带软件版本5.0或
者以后的来完成）。
Step2.ADCP旋转速度部分变成真正的（或者是磁场）东和北（地球坐标）。这个纠正需要航向的数据。
Step3.ADCP相对于地球的速度是它提供的绝对速度减去以地球做参考的水流速度。这个纠正需要测量船相对与地球的速度。在数据收集和保存完以后，正常情况下，减法已经完成了。
事实上，在上述顺序中，有些步骤有时是没必要的，并且他们也不必分成离散的步骤。
测量ADCP的旋转度和平移量
测量旋转度和平移量有很多种方式。下面这几种经常被ADCPs使用：
旋转度（航向）
1 磁闸罗盘
2 回转罗盘
旋转度（倾斜和翻转）
1 倾角罗盘
2 垂直回转仪罗盘
平移量
1 底部追踪
2 航行装置（例如，GPS）
3 假设一个无流层（参考层）
独立的和直读式ADCPs
设计的这种独立的和直读式的ADCPs适合应用于运动比较缓慢和不受表面波影响的地方。在这种情况下，磁闸罗盘和倾角罗盘都能有效的测量倾斜度，翻转度和航向。应用这种传感器是因为它的体积小（他们可以安装在ADCP的压力箱内），并且低消耗（对单独的ADCPs来说是必须的）。这些传感器有以下局限性：
磁闸罗盘不能应用于近似铁的材料，例如船的钢制的外壳，这会影响地球的磁场。当受到加速的表面波影响的时候，一些磁闸罗盘很嘈杂。
倾角罗盘测量相对地球引力的倾斜角，不能从所引起的加速度中区分重力加速度，比如表面波。因此，倾角罗盘在移动的船中很嘈杂。
宽带罗盘和主罗盘都对运动很敏感，要么是直接的（在宽带罗盘中），要么经过倾角罗盘时是间接的。
对于独立的ADCPs的数据纠正策略
独立的ADCPs可以安装在停系泊处，在这可以任意的改变方向，或者是安装
在海洋底部的肋骨上，那的方向已经定位好了。这两种方法需要不同的数据纠正策略。
在计算平均值之前，停泊的ADCPs应该把每一个ping转换成地球坐标。这样
能够确保总体均值是矢量。地球坐标计算平均值与用标准的单点测流计计算矢量平均值是等价的，这就保证了提供这些深度单元的数据具有最好的精确度和分辨率。
当把一个ADCP安装在海洋底部时，你可在声束坐标中记录数据，也可以在
地球坐标中记录数据。在地球坐标中记录数据可以减少后处理所需要的时间和精力，这就确保了声束顶角被适当的纠正了。在声束坐标中记录数据允许你记录所需处理最少的数据，这就使他们优化了用于把数据转换成地球坐标的处理过程。
然而，对声束顶角误差合适纠正的实施和调试是比较耗时的。
声束顶角误差的纠正在主干比在宽带中更重要，因为对于传感器的安装来说，主干的制造过程允许更广的偏差。若没有纠正，误差是很有意义的。
船上固定安装的ADCPs
剩下的这部分应用于船上固定安装的ADCPs，在这上面传感器被永久的安装在船体上。它同样的也适用与直读式ADCPs，但它只是暂时安装在船体上。一旦安装标准的船上固定ADCP时的程序被使用时，直读式的ADCP每次重新安装在船
上时必须服从原来的程序。
回转罗盘和垂直回转仪罗盘在船上使用，因为他们不受来自表面波的水平加速度的影响。倾角罗盘有时也用在船上，但是用这个未加工的倾角罗盘数据来纠
正每一个ping不是一个好的做法。相反，平均看来，倾斜和翻转可以在平稳的倾斜中检测变化，这些平稳的倾斜是由压舱物和螺旋桨的速度引起的。
对于ADCP来说有很多种方式从陀螺仪获得姿态信息，但是灵活性在ping处理过程中受到倾斜度需要获得和在这段时间中航向的限制。大部分情况下，ADCPs利用同步的界面来测量倾斜、翻转和顶角。ADCPs也可以通过步进界面获得航向信息。
带有同步界面的直读式ADCP平台箱利用一个专用的格式通过连续的界面向ADCP发送数据。TRDI现在还不支持利用工业标准的形式向ADCP发送姿态信息，但是一些软件程序（例如，TRANSECT）在NMEA形式中接受连续的姿态数据。记住尽管船在有规律的时间间隔内（例如，每两秒或每十秒）经常数字化姿态数据，但ADCP还不能控制采样数据，因此也不能使姿态信息和pings同步。
同步器
一个同步机的界面可以使ADCPs在所需的准确时间内获得航向数据。同步机一般情况下都是成对使用的。当一个同步机以给定的数量运转时，另一台也以相同的数量运转。对下面同步机的输出量这个同步机接口需要5跟电缆：
①三个“分辨率”输出——S1,S2和S3
②两个“参考”输出——R1和R2
这些输出都有一个直流电压，这个直流电压依靠同步机的旋转角。在任何一对分辨率输出中这个同步输出被表示为最大的电压。同步机通常情况下由110V 的直流电压驱动，在这种情况下分辨率输出中最大的电压将是90V。这是一个90V 的同步机。标准的同步机电压包括：
①90 VAC
②26 VAC
③11.8 VAC
其他的电压很少用到，但是ADCP的同步机接口在11.8V与90V之间的任何一个电压都是有效的。通过在这个接口上改变精确的排列电阻的值进行调整。这个同步机的频率的平均值在50到1000Hz之间。
多航向的同步机
对回转罗盘来说利用多航向的同步机来输出是很普遍的。例如，这个船每翻转一次，这个具有360：1匝比的多航向同步机就翻转360次。通常使用的匝比是：360:1
90:1
36:1
1:1
TRDI的同步机接口可以使用上面任何一种。如果这个匝比不同于1：1，这个ADCP应该初始化这个同步机界面从而纠正初始方向。例如，有一个36：1的同步机，这个同步机每完成一次翻转这个船就转10°。在313，13，23等等这些数据
中ADCP不能分辨他们的区别。在直读式ADCP或者是船上固定安装的ADCP的甲板箱上通过一个仪表界面就可以很容易的操作。
由于以下可能的原因正常情况下最好是使用1：1的同步机接口：
①1：1的同步机接口的精确度是很充足的。
②如果电源丢失之后，这个同步机的匝比不是1：1之后需要初始化。
倾斜和翻转的同步机也应该使用1：1的匝比。
对船速的纠正
沿着水流的速度图记下有用的、绝对的船速。之后，在后处理中从水流剖面流速中减去船速。下面有三种方式来测量船速：
①底部追踪
②航行
③假设一个“无流层”（参考层）
只有当底部在ADCP底部追踪范围内——这是正常剖面范围的1.5倍，才能使用底部追踪。当底部追踪不可用时，可以利用航行来估计船速。对不同种类航行系统的权衡将在下面讨论。
采用参考层涉及到在ADCP的剖面变化范围内假设这个层没有运动。这个假设依靠测量的位置。
对船上固定安装ADCP测量纠正的效果
这一部分包括以下两种不同的运动，这两个运动会限制船上固定安装ADCP 的数据质量：
①在表面波上船的倾斜和翻转运动
②与测量的水流相比具有很大的船速
在California的北部海岸上，Kosro (1985)在船上利用ADCP来测量水流和利用一个陀螺仪测量倾斜度和翻转度，结果证明这个倾斜和翻转受影响小。他记录下未处理的ADCP ping同时也记下陀螺仪数据，然后再计算有和没有倾斜和翻转纠正时的水流剖面。他发现以下结论：
①纠正的和未纠正的水平水流有大约1 cm/s的偏差。未纠正的数据在深
度范围内也是很平缓的，约等于由于倾斜或翻转引起的深度单元的上
下移动的距离。
②纠正和未纠正的垂直水流的不同达到了5㎝/s。
因此，我们得出结论，在下面这些情形下需要倾斜和翻转的纠正：
①当需要最大可能的数据精度。
②当这个船期待遭受剧烈的波浪情况下。
③当需要计算垂直速度部分时。
对于船速来说，ADCP数据的纠正能够从相对简单变的相当复杂。当底部追踪的数据可靠时是最简单的纠正。对底部追踪船速的纠正相对容易做好的原因是：
①底部追踪的速度数据通常情况下比水流剖面数据要精确。
②底部追踪速度和水流剖面是在相同的坐标系中测量的。
底部追踪的最大优点是它的很多最大误差与水流剖面的误差完全匹配。当从水流剖面速度中减去底部追踪数据时，共模误差就会完全取消。主要的共模误差包括由声束方向误差引起的罗盘误差和速度偏差。这个优点是由底部追踪和水流剖面在同一个坐标系中这一事实引起的。
相反，船的航行和水流剖面不分担共模误差。例如，在船的陀螺仪中1°或者更大的误差是很正常的。当船以5 m/s的速度航行时，一个1°的罗盘误差引起大约10 cm/s的侧面速度误差。
航向误差由以下原因引起：
①传感器没有对准。这是由于在船上测量传感器方向的困难引起的。事
实上，传感器不需要在任何特定的方向定位，但是必须知道这个方向。
关于更多的关于现场的传感器定位标准请查阅Pollard and Read (1989)
or Joyce (1988)。
②陀螺仪误差和不稳定性。这主要依靠回转罗盘的构造和模型。误差的
一个来源是Schuler震动，一个具有84分钟和典型幅值是的0.5°—
1.0°的方向误差。当船翻转的时候，这个Schuler震动也是很活跃的。
航行纠正的精确度主要依靠所利用的航行。为了全面的精确度和方便的利用，差分全球定位系统是最好的选择。然而，通常情况下，底部追踪比最好的
GPS产生的短期误差还要小。
9 回声强度和剖面范围
回声强度是对从ADCP的发射脉冲返回的回声信号强度的测量值。回声强度有时被用于探测浮游动物或者是悬浮物的集中度。对于绝对的校准宽带反向散射测量还没有制造出程序，但是宽带ADCP（包括载重量大的船）对于有关的测量是很有用的。这一部分介绍了一些涉及到解释和利用反向散射装置数据的因素。
回声强度依靠：
①吸音作用
②束发散
③发射功率
④反向散射系数
关于回声强度一个近似等式：
这里：
EI是回声强度（dB）
SL是是发射功率的震源强度（dB）
SV是水的反向散射强度（dB）
α是吸收系数(dB/meter)
R是从传感器到深度单元的距离(meters)
这个常量也是包括在内的，因为这个测量是相对的而不是绝对的。这就意味着ADCP看到了回声强度的变化，但是与其他ADCPs相比不能有绝对的测量值。2
αR这一项计算吸收项，20log(R)这一项计算束发散。
记住，关系到粒子浓度的回声强度主要依靠粒子的大小。这就意味着你应该利用现场测量值对强度和浓度进行校正。当这个粒度分布可变时，不能令人满意的校正这个关系。
ADCP的最大变化范围与这个信号强度下降到与噪声级可比较的位置相对应。超过这个范围，ADCP不能精确的计算多普勒频移。剩下的这部分将回顾一
些因素，这些因素既影响了根据ADCP变化范围函数的信号强度，也影响了ADCP 的整个变化范围。
吸音作用
吸收减弱了由在水中的物理和化学过程引起的回声强度。在海洋中比在淡水中吸收的速度更快，主要是因为化学反应。当以单位dB测量时，吸收与回声强度
成线性减少关系（与上面的2αR相对应）。这就意味着吸收导致回声强度随着增加的范围成指数形式衰减。
在ADCPs工作的频率范围内(75-1200 kHz; see Table 1 or Urick, 1983).，
声吸收与频率成比例迅速增加。这就在频率和变化范围之间产生了一个逆关系。
Table 1.声吸收(At 4oC, 35‰ 在海平面上)和宽带ADCP的标称剖面范围。列出的发射功率是最大的发射功率。这个功率传输时容易受到震动形式的影响。
声吸收的值也在Table 1中给出了，这来源于Urick (1983) and Kinsler, et al.
(1980)。
在这个真正的吸收中而不是海洋表现出来的实际值中，这个所示的变化范围更能表现出不确定性。
束发散
根据变化范围束发散是引起回波衰减的几何因素。在上面的Equation 6中，随着变化范围增加的回声强度中，束发散被表述为对数损耗，在这回声强度是以单位dB来测量的。在线性单元中，回声强度与变化范围的平方成一定比例递减。
在Figure 22中对变化范围平方这一行为做了一个解释。与散射粒子之间距
离的加倍导致了散射体与声束所有音能的四分之一相交叉。因此，它只反映了能量的四分之一。然而，由于这个声束有它四倍大的面积，为了保持总的反映的能
量不变，也应该有四倍多的散射体把声音反射回来。回声强度的减少是传感器与前面反映总能量的四分之一相交叉的结果。
声源电平和功率
宽带信号的声源强度依靠以下因素：
①功率。ADCP的发射功率正常情况下与发射电压的平方成比例。在ADCP
的高低功率之间最主要的不同是应用于传感器的电压。如果这个电
压是有规定的（例如，高功率的宽带），进入传感器的发射功率保
持常量不变。然而，主干的ADCP的发射功率直接被直流输入消耗了。
因此，它的发射功率与输入电压的平方成比例。发射频率也依赖于
所存储的能量。高功率的宽带ADCP利用大容量的电容为长的底部追
踪脉冲提供功率。如果ADCP没有足够大的电容，当发射脉冲的时候
功率将会下降。
②传感器的效率。传感器通过它的效率来控制发射功率。典型效率的
变化范围是25-80%。
③发射脉冲。较长的发射脉冲把更多的能量放到水中。此外，脉冲代
码也能减少发射的平均功率。正常的情况下，代码仅改变相角（增
加±1）但保持功率大小不变，其中代码包括零而不仅仅是±1。然
而利用这些代码可以减少平均功率。
④震动。当声音强度增加的时候，它会延伸到变成非线性的地方。非
线性的声音（震动形成的）迅速的使声音减弱，有效的减少能量到
最大可能没有震动形成的水平。震动形成常常以最主要的300KHz或
者更高的频率来限制传播能量。
⑤气穴现象。以低频率（150KHz或者更低）的，大幅度的声压波动导
致压力太低以致汽泡迅速形成。这些气泡喧闹的破裂，严重降低了
ADCP的性能。在快速运动的船上气穴现象是主要的问题。
散射体
散射体的集中度影响变化范围，因为越多的散射体会反射越多的声音。在ADCP的频数分析中主要的海洋声散射体是大约1毫米的浮游生物（Figure 4指出了一些典型的浮游生物）。其他的散射体也包括悬浮颗粒，碎石和密度梯度（尽管密度梯度是相对较弱的散射体）。
有时，相对于标称范围来说，在水中缺乏散射体可以减小范围。在一个极限的例子中，距离只有标称距离的三分之一（由海洋机构的英国科学家Wormley在毛里求斯航行时利用一个RD-VM0150测量得到的）。这样的距离是不正常的，发生的几率少于当时的10%。
在1200m以下使用的ADCP经常经历这种减少到正常距离的三分之一时的情况。
气泡
在海平面的下面，大浪和碎浪能够产生气泡。当气泡在船体底下经过时，他们作为一个防护罩抑制声音的传播。有时气泡也减少剖面范围，并且在极限的情况下，气泡可以完全阻碍信号。
10 声速纠正
假定一个温度和一个传感器深度，并且利用这个传感器来测量温度，在这两者的基础上，ADCP来测量声速。ADCP利用这个声速把这个速度数据转化成工程单位，并且沿着声束计算他们的距离。这个声速连同其他的ADCP数据一起被记录下来。这一部分描述了纠正法，这个纠正有助于声速的变化和误差分析。
在传感器中对声速变化的纠正
速度以mm/s为输出。这个比例因子与传感器测量的速度成比例。在这个给定的测量温度和假设的盐度上，ADCP自动计算声速。如果弄错了（比如说，如果假设的盐度是错误的），在后处理过程中利用下面的等式速率可以被纠正：
这里的C real是传感器中真实的速度，C ADCP是由ADCP记录的声速。
你也可以用下面的等式计算声速(Urick, 1983):
这里：
T是以oC为单位的温度
S是在以千分之几为单位的盐度(‰)
D是以米为单位的深度
随着深度变化（比如说，远离传感器）的速度变化不影响校准，就像后面所说的。
适合速度变化的深度单元深度的纠正
ADCP通过假定在水中的速度是恒定的来计算深度单元的位置。这样做的目的是这个ADCP能够自动的计算出传感器的声束角(20o或者30o)。
当变化范围很大，并且声速不同于传感器的速度，如果声速剖面已知的话，每个深度单元的深度都能够纠正。完成这个的步骤主要包括以下几步：
①确定第一个深度单元的位置
②利用这个等式确定深度单元的长度：
这里的L是深度单元的长度。
①利用上面的深度单元的长度决定下一个深度单元的位置。
②对所有的深度单元重复上述操作。
11 传感器
传感器的质量对数据质量是至关重要的。ADCPs 把显著的高需求放到传感器上。他们必须是定向的（包括窄带波束宽度和抑制的旁瓣）和有效的。宽带的处理过程需要25-50%的带宽，深度部署需要传感器能够忍受剧烈的压力。这一部分描述了传感器的特征，特别是影响测量值性能这一部分。
传感器中的有源元件是压电陶瓷圆盘，它能够在电场的影响下扩张和收缩。通过把这个薄的银层附在陶瓷的表面上利用这个电场。当使用电压时，这个磁盘通过电压的极性变薄或变厚。
利用聚氨酯把这个磁盘封装在用带有反射基底材料的的金属杯子中。独立的ADCPs 为高压使用而设计，它利用不可压缩的反射材料，所以这个传感器在压力作用下不能被打破。
传感器的波束图型
根据角度传感器的波束图型展示了发射声音原理传感器的强度。这个角度是相对于传感器轴测量的，这个轴是一条从传感器中心垂直画到传感器表面的一条直线。这个声束图型与根据方向引进的声音对传感器的敏感度是相互作用的。
Figure 23 展示了传感器波束图型的一个例子。主要的凸角指向传感器的轴，定义为0°.大部分能量都经过这个主要凸起。这个波束宽度主要是在-3dB 这个水平的宽度（-3dB 对应与信号强度的一半）。
旁瓣所指的方向与主要凸起的方向不同。从主要凸起的15°以外，旁瓣就被相对于主要凸起的35dB 线或者更大的所抑制。这个旁瓣的大小主要依靠传感器的大小还有制造的细节。如果传
Figure 23.150kHz 传感器的典型波束图型。传感器的响应是单程的，并且在传感器轴上相对与单程测量的。
有些旁瓣不依靠传感器的大小，而是受压电陶瓷上振动模式的结果。找到与主要凸起分离40°的旁瓣是很常见的，这些旁瓣是主要的误差源。
在Figure23中所展示的传感器波束图型是一个单程的，因为它展示了发射声音的强度。传感器对回声的敏感度以双程的波束图型为特征，因为这个传感器既发射声波也接受声波。这个双程的波束图型简单的说是单程声束图型的两
倍（以dB为单位）。因此，在单程图型中旁瓣受40dB的抑制，而在双程波束图形中受80dB的抑制。从这些方向反射回来的能量相对于主瓣来说受100，000，000个因子的抑制。
Table2 列出了一些TRDI的传感器的规模和特征。
Table2．一些典型的宽带ADCP传感器的特征
传感器的空隙
传感器前面的障碍会干扰声束和降低数据质量。Figure 24指出了这个区域，
你必须清楚这个区域的所有障碍。
Figure 24.清除传感器前面阴影部分的障碍。这一
部分包括围绕传感器15°的一个圆锥体。
接近表面或底部测量
从硬表面返回的回声，比如说海平面或者底部，比从散射体返回的回声要强的多，以致它能淹没对传感器的旁瓣抑制。正常情况下，如果太接近与表面（当
向上看的时候）或者底部（当向下看时），你应该拒绝这时的数据。Figure 25指出了传感器的声束角与垂直方向成20°或30°角。对于这个20°的传感器，这
个回声经过面对表面的旁瓣返回到ADCP，与此同时来自主瓣的回声以94%的距离返回到表面。这就意味着来自表面变化范围的数据至少有6%的数据是受到损害的。除了损害覆盖了变化范围的较大部分外（15%），这个概念对于30°的传感器的也是一样的。在这个表面往底下看的时候，对ADCP的效果也是一样的。
Figure 25.传感器的波束角和在表面受污染层厚度的关系。
这是控制这个的等式：
这里： R max 是可接受数据的最大范围 D 是从ADCP 到表面或底部的距离（视情况而定） 角θ是声束相对于垂直方向的角（一般是20o 或者30o） 当我们往下看的时候，来自底部回声的受损区经常使速率数据偏向零.
在移动的船上，
来自底部回声的受损区一般也是不能预计的。当向上看的时候，由于表面波浪和风的影响，来自表面回声的受损区也是不可预计的，但
是偏向零的偏差是很平常的。
这个表面或者底部的速度平均是零；这个零速