紊流adv

⑴超声多普勒流速仪（ADV）的了解
超声多普勒流速仪（ADV）作为一种新型三维瞬时流速测量技术，被广泛应用于实验室和野外测量。

ADV 试验分为清水试验和含沙试验，清水试验主要研究水流紊动特性，含沙试验主要研究泥沙浓度及泥沙浓度紊动。

随着人类对流体力学的研究越来越深入，对流速测量精度的要求也越来越高。

常用
的流速测量技术包括：毕托管、微型旋桨流速仪、热线热膜流速仪（HWFA）、激光多普勒流速仪（LDV）、粒子图像测速仪（PIV）和超声多普勒流速仪（ADV）。

其中，毕托管操作方便，但测量误差较大、只能进行一维测量并会干扰流场；微型旋桨流速仪虽然测量精度较高，但也只能进行一维测量和干扰流场，并且存在测量盲区；HWFA 能够进行三维测量，但操作复杂并会干扰流场；LDV 精度高、操作简单、不干扰流场，但系统较复杂、价格昂贵；PIV 可进行全场测量，不会干扰流场，但操作较复杂；ADV 可进行三维测量，操作方便，对流场干扰小，但存在测量盲区。

超声多普勒流速仪（ADV）诞生于20 世纪60 年代，利用超声波的多普勒效应进行流速测量，由于其操作方便、对流场干扰小、精度高和三维测量的特点，被广泛应用于时均流速的测量，目前市场上已具有成熟的商业产品。

近年来，国内外许多学者在研究水流紊动特性、泥沙浓度和泥沙浓度脉动特性时使用ADV 作为测量工具。

超声波在介质中传播时，波源、接收探头、传播介质或散射物质的运动，都会使超声波的频率发生变化，当波源和接收探头位置固定时，频率的改变只与散射物质的运动有关，这一现象被称作多普勒效应。

ADV 就是利用超声波的多普勒效应来测量流速。

ADV 测量泥沙浓度
ADV 接收到的超声波声强与泥沙浓度存在对应关系，因此根据接收信号的声强可以测量泥沙浓度。

超声波在浑水中传播的情况可用超声散射现象来解释。

在超声理论上，当流体中存在的固态微粒直径远小于入射声波波长时，固体颗粒等效于刚性小球，此时超声波会发生散射现象。

在用ADV 测量浑水中泥沙运动时，对于固定波长的超声波脉冲信号而言，粒径小于波长尺度的泥沙颗粒对超声波脉冲信号产生散射回波，散射声强随着泥沙粒径的减小而迅速减小，随着含沙量的增加而增加。

当泥沙粒径确定时，散射强度与含沙量有对应关系。

当使用ADV 测量泥沙浓度时，接收信号声强同时受到沿程衰减作用和采样体散射作用的影响。

超声波信号在传播过程中(包括从发射探头至测量微团、经测量微团散射再至接收探头)均随泥沙浓度的增加而衰减，而接收到的信号强度又与测量微团中泥沙浓度正相关，即泥沙浓度越大，散射强度越大。

综合二者影响，在较低浓度时，接收信号的声强随泥沙浓度的增加而增大；当泥沙浓度较大时，超声波信号沿程衰减起主导作用，接收信号的声强将随泥沙浓度的增加而减小，直至趋于零。

接收信号声强与泥沙浓度的曲线应大致为一条上凸的抛物线。