A D C P验流仪说明
A D C P声学多普勒测流仪河流流量测量和实时检测原理及操作使用方法
培训提纲
美国R D I公司
美国劳雷工业公司
2002年3月
R D I公司简介
?1981年建立，在美国加利福尼亚州，圣地亚哥
?创始人：F r a n R o w e,K e n t D e i n e s(R D)
?最大的A D C P生产厂家
?已通过I S O9001国际质量体系认证
?A D C P产品年销售额约二千万美元
?大约三千五百台A D C P应用于世界各地
?大约八十台A D C P在中国
A D C P基本原理概要
声学多普勒测流仪基本原理要点
a)什么是多普勒现象
b)什么是波束和地球坐标
c)船的航向、纵摇、横摇的影响
d)什么是深度单元（B i n)
e)什么是流速断面
f)什么是底跟踪
A D C P流速断面的基础
?A D C P是专用于测量断面的水流速度和方向的声学设备?水流断面被分割成若干个离散的层，叫做深度单元
?下面的内容将介绍怎样测量这些深度单元中的流速数据的过程
R D I n s t r u m e n t s
?A c o u s t i c–声学的
?D o p p l e r--多普勒
?C u r r e n t--流速
?P r o f i l e r--断面
声波的传播
?A D C P向水中发射固定频率的声波短脉冲。
?这些声脉冲碰到水中的散射体（浮游生物，泥沙等）将发生散射。
声波的传播
?被散射体反射回的声波被A D C P接收到
?当散射体有相对运动，其反射的声波在频率上有一定的变化（频移）
?这种效应叫做多普勒效应…
多普勒效应
?一个运动物体发出的声波被一个静止的观察者听见时在频率上将发生变化。
?如果发声体朝着观察者运动，被听见的声音频率会升高。
?如果发声体背着观察者运动，被听见的声音频率会降低。
?这种现象的例子是当你站在铁路旁并有一列火车通过时，当火车逼近你时其汽笛声声调变高，当火车离你远去时，汽笛声声调变底。
相对运动矢量
?当两个物体以一定角度相对运动时，将得到不同的“多普勒频移”。
?如果二者相互垂直（90度）运动，将不发生多普勒频移。?只有当两个物体的相对运动角度不是90度时，才发生多普勒频移。
流速测量
?每个波束接收到的信号被独立地处理后转换成沿波束方向的流速分量。
?根据A D C P波束与水面之间的夹角，各沿波束方向的流速分量被转换成水平和垂直分量。
地球坐标转换
?将所有四个波束的数据与另外提供的船的航向、纵摇和横摇数据结合，我们可以得到地球坐标下的三维矢量—东向，北向和垂向分量。
X Y Z→变成→东向,北向,垂向
流速断面
?一台A D C P可以顶替若干台传统的流速仪。
?在使用A D C P时，用户可以设置不同厚度的深度单元（即B i n）。?对每个深度单元，A D C P可测出其中流速矢量的东向，北向和垂向分量。
?各个深度单元的流速数据组合成流速断面。
A D C P工作前提
?用A D C P测流时有二个基本假设：
1.反射声波信号的浮游物体是随着水流运动的。
2.所有四个A D C P波束都在测量同一个流速矢量。即流速在一个
小范围的同一水平面上是不变的
A D C P测流原理小结
?A c o u s t i c--A D C P向水中发射固定频率的超声波短脉冲。
?D o p p l e r--这些超声波脉冲碰到水中的散射体（浮游生物，泥沙等）将发生散射。从散射体返回的信号在频率上有变化（频移）。
?C u r r e n t–从每个波束接收到的回波信号可得到水流的东向、北向和垂向速度分量。
?P r o f i l e r–将从上到下的整个水柱划分成若干个深度单元，各深度单元的流速数据组成流速断面。
船载A D C P流速测量
?A D C P测量水流对A D C P的相对运动。
?船载A D C P测量到的相对运动是船速加真实的水流速。
?要获得真实的水流速必须减去船速。
?与测流完全相同的原理，A D C P可以测量其相对于地的运动速度，该功能叫做底跟踪...
底跟踪
?底跟踪不同于水层测量，因为其发射的声波必须完整地达到水底。
?A D C P根据其对水深的粗略估计自动调节发射脉冲的长度。?用户只需决定是否需要底跟踪，其余的参数A D C P会自动设置。
底跟踪
?A D C P首先检查从水底返回的信号强度是否超过指定的底回波强度阈值（B A值）。
?只有当底回波信号通过上二个检查后，A D C P才用其计算底跟踪速度分量。
?当上一步检查通过后，A D C P还要确认根据底回波得到的速度分量满足最小相关性阈值要求（B C值）。
流速计算
?在同一个数据组中，A D C P分别记录下底跟踪速度和断面水流速度信息。
?实测的断面水流速度信息包括船体的运动。
?在R D I软件中用户可以选择参考底跟踪数据（或G P S数据）而得到“真”水流速度。
真水流断面速度=实测的水流断面速度–底跟踪速度
A D C P底跟踪小结
?A D C P测量水流对A D C P的相对运动。
?要获得真实的水流速必须减去船速。
?与测流完全相同的原理，A D C P可以测量其相对于地的运动速度，该功能叫做底跟踪...
?在同一个数据组中，A D C P分别记录下底跟踪速度和断面水流速
度信息。
?在R D I软件中用户可以选择参考底跟踪数据而得到“真”水流速度。
R D I公司A D C P发展历程
?1981，第一代：窄带A D C P
?1991，第二代：宽带A D C P
?1995，第三代：“骏马”系列A D C P
尺寸大大减小；价格降低一半左右
R D I公司第三代河流A D C P
“骏马”系列：
（1）船测（走航测量）：“瑞江”牌A D C P
（2）定点实时监测：水平A D C P（H-A D C P）
第三代河流A D C P:
“骏马”系列“瑞江”牌A D C P
走航测量：“瑞江”牌A D C P
“瑞江”牌A D C P船侧安装
A D C P安装在无动力小双体船上
A D C P无线电遥控作业
走航测量：“瑞江”牌A D C P
A D C P同时测量以下数据：
?水相对于船的流速
?船的速度（由底跟踪或D G P S）
?水深
?沿航线距离
A D C P流量测量与航迹无关
A D C P系统频率