走航式ADCP(声学多普勒流速剖面仪)概述,ADCP是什么

  走航式ADCP的基本原理


走航式ADCP(声学多普勒流速剖面仪)概述,ADCP是什么

  ADCP是声学多普勒流速剖面仪的英文简称,即Acoustic Doppler Current Profilers。


  1、声学多普勒原理:


  声学多普勒效应就是,当声源与接受物体以相对速度V相对运动时,接受物体所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同,称之为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移,它与相对速度V成正比,与振动的频率成反比。


  2、走航式ADCP测量原理:


  ADCP利用声学多普勒效应进行测流。换能器发射出一定频率的脉冲,该脉冲碰到水体中的悬浮物质后产生后向散射回波信号,该信号为ADCP所接收。悬浮物质随流而漂移,使该回波信号的频率与发射的频率之间产生一个频差,即多普勒频移,通过频移可以推算出水体中的悬浮物的沿声波方向的移动速度


  从理论上讲,走航式ADCP流量测量原理与传统的人工船测或缆道测量等的基本原理一样:在测流断面上布设多条垂线,在每条垂线处测量水深并测量多点的流速,计算得到垂线的平均流速。


  3、走航式ADCP的特点


  (1)传统测量方法是采用静态方式,无论是人工船测、缆道测量等等,仪器总是固定于所测垂线上进行测量,而ADCP是动态测量方法,随测量船只运动过程中进行测量,不受河宽的限制。


  (2)传统方法的测流断面诵常要求垂直于河岸,而ADCP测量过程中不要求测流断面垂直于河岸,船的航行轨访可以是斜线或曲线。


  (3)适合巡测,单一工作模式(适用于所有的河道),测量历时短,只需几分钟;可以在浅水中测流,最小水深可为0.3m,最小流速可为1cm3/s;可以测得三维的流速分量。


  二、走航式ADCP与传统流速仪的比较分析


  ADCP作为当今世界上最先进的水文测验设备,已经得到广泛的应用,与传统流速仪相比ADCP具有较大的优势,也有自身的缺点。


  1优点


  (1)传统的流速仪话合采用静态方法,只能进行定点观测,而ADCP可采用动态的方法,亦可采用静态方法,可分别用于走航式和定点观测。


  (2)与传统流速仪测流相比,ADCP的仪器分辩率、测流精度大大提高。以我局使用的瑞江600KHZADCP为例,在标准工作模式下,采用的深度单元最小尺寸可为0.1m,每隔0.1米一条垂线,深度单元数为20个,相当于20点法这样在断面上布设了密度很大的测点,采样率更高,获得的流量数据自然精度更高。


  (3)ADCP流量测量速度快、效率高,完成一个断面的航行后即可直接测得断面的流量值,无需进行人工计算大大降低了劳动强度。


  (4)与传统流速仪相比,ADCP易于保养,且故障率更低。可靠性好.


  2、缺点


  ADCP是声学测验设备,水体中较多的泥沙颗粒会消弱仪器声波的发射和接收,所以,测量成果一定成度上受水体含沙量的影响。我灌区的渠道水体较清澈,没有这方面干扰。2)在流态较乱时,比如逆流、死水等情况时,ADCP处理能力较差,需要进行人工干预。所以,在水流态不稳和流速过缓的情况下,测得的数据偏差会明显偏大,这一点在我们的实测中得到证实。


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