ADCP介绍
adcp单元层数
adcp单元层数
adcp单元层数是指ADCP（声学多普勒流速剖面仪）的测量层数。
ADCP是一种用于测量河流、海洋或其他流体流动速度的设备，它通过声学多普勒效应来测量流体的速度。
ADCP的测量层数通常是指设备能够同时测量的垂直方向上的层数。
例如，一个二层的ADCP可以测量一个流体截面上的两个不同深度处的速度。
三层的ADCP则可以测量三个不同深度处的速度，以此类推。
ADCP单元层数的选择取决于研究的需求和目标。
对于一些简单的应用，可能只需要测量一个深度处的速度，而对于其他应用，可能需要测量多个深度处的速度以更好地了解流体的流动特性。
需要注意的是，ADCP的单元层数并不是越多越好。
过多的层数会增加设备的复杂性、成本和功耗，同时也会增加数据处理的难度。
因此，在选择ADCP时，需要根据实际需求来选择合适的单元层数。
1。
ADCP简介及操作
1 H-ADCF简介1.1 ADCP 理论知识H-ADCP 是英文Horizontal Acoustic Doppler Current Profiler 的缩写。
中文通常译为水平声学多普勒流速剖面仪。
流速、流量测验方法的发明被认为是河流流量测验领域的一次革命。
它比传统的河流流量测验方法提高效率十几倍。
标志着河流流速、流量测验的现代化。
H-ADCP是一种利用声学多普勒原理测验水流速度剖面的仪器。
H-ADCP一般配备有二个（或四个）换能器。
换能器与轴线成一定夹角。
每个换能器既是发射器又是接收器。
换能器发射的声波具有指向性，即声波能量集中于较窄的方向范围内（称为声束，类似于探照灯发射的光束）。
换能器发射某一固定频率的声波，然后聆听被水体中颗粒物散射回来的声波。
假定颗粒物的运动速度与水体流速相同。
当颗粒物的运动方向是接近换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波频率高。
当颗粒物的运动方向是背离换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波频率低。
如前所述，假定水体中颗粒物的运动速度与水体流速相同，通过跟踪颗粒物的运动（称为“水跟踪”）所测验的速度是水流相对于（也即安装平台）的速度。
当安装在固定平台上，“水跟踪”测验的流速即为水流的绝对速度。
当安装在船上（移动平台），在“水跟踪” 测验的相对速度中扣除船速（平台的移动速度）后即得到水流的绝对速度。
H-ADCP流速坐标:声束坐标仪器坐标：X — Y流速数据: Ux, Uy注：不含罗盘H-ADCP用途：河流水文站或水情站流速、流量实时测验，明渠流速、流量实时测验；灌渠流速、流量实时测验；河流水质监测站总量实时监测；利用H-ADCP提供的流速和水位数据，应用指标流速法或数值方法计算流量。
河流、河口区流场数据采集，为流场数值模型提供标定或验证数据。
港口水域流场实时监测，为保证进出港船只安全提供流速数据。
海上采油平台附近流场实时监测H-ADCP应用：（1）通过电缆与电脑连接即可以作为一个独立的流速、流量在线监测系统。
ADCP流速及流量测量原理
随着海洋资源的开发利用，ADCP 在海洋工程、海洋观测和海洋能 源等领域的应用前景广阔。
环保监测
利用ADCP对水流、水温和水质等 进行实时监测，为环保部门提供准 确的数据支持。
农业灌溉
在农业灌溉领域，ADCP可用于测 量灌溉水的流量和流速，优化灌溉 方案，提高水资源利用效率。
未来展望
跨界融合
声学多普勒流速仪（ADCP）工作原理
ADCP主要由换能器、电子设 备、和数据存储器等组成。
换能器负责发射和接收声波 信号，电子设备处理接收到 的声波信号，数据存储器用
于存储测量数据。
ADCP通过向水体中发射声波 并接收反射或散射回来的声波 信号，利用多普勒效应计算出
流速。
流速测量的影响因素
悬浮颗粒浓度
声波发射
声波接收
流速计算
流量计算
利用声学多普勒效应，通 过测量声波在流体中传播 时因流体流速引起的频率 变化来推算流体的流速和 流量。
ADCP向流体中发射声波， 声波遇到流体中的颗粒或 障碍物后发生散射。
ADCP接收散射回来的声波 ，并分析声波频率的变化 。
根据声波频率的变化，结 合声波传播速度和流体物 理性质，计算出流体的流 速。
河流流速及流量测量
河流流速测量
ADCP通过向河水中发射声波，利用声波在水中的传播速度差异，测量水流的垂 直和水平方向速度分量，从而得到河流的实时流速。
河流流量测量
基于流速和断面面积，ADCP通过测量河流的断面面积，结合流速数据，计算河 流的流量。
海洋流速及流量测量
海洋流速测量
在海洋环境中，ADCP通过向海水发 射声波，利用声波在水中的传播速度 差异，测量海水的流速。
ADCP流速及流量测量原 理
adcp操作规程
adcp操作规程ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）是一种利用声红外技术测量海洋、河流、湖泊等水体流速的设备。
ADCP操作规程是指在使用ADCP设备进行流速测量时，需要遵循的一系列操作步骤和注意事项。
下面是ADCP操作规程的具体内容，共计1200字。
一、设备准备1. 校验ADCP设备：在进行流速测量之前，首先需要校验ADCP设备的各项参数，包括水深、传感器的水平和垂直位置等。
2. 准备ADCP设备：将ADCP设备放置在水体中心位置，确保设备与水面平行，并能够获取到最佳的声红外信号。
二、安装ADCP设备1. 安装测量支架：根据实际需要，选择合适的测量支架，并将其固定在测量现场。
确保支架的高度和角度可以满足实际测量要求。
2. 安装传感器：将ADCP设备上的传感器安装到测量支架的适当位置，并确保传感器与水体的接触良好，避免影响测量精度。
三、启动ADCP设备1. 打开电源：将ADCP设备接通电源，并确保设备正常启动。
此时，ADCP设备会自动进行自检和校准。
2. 设置测量参数：根据实际需求，设置ADCP设备的测量参数，包括测量时间间隔、测量深度范围等。
3. 启动测量：通过ADCP设备上的控制面板或相关软件启动测量。
此时，ADCP设备会对水体进行声红外探测，获取流速数据。
四、数据处理与分析1. 数据获取：待ADCP设备测量完成后，将测量数据导出到计算机中，以便进行后续的数据处理与分析。
2. 数据预处理：对ADCP测量数据进行预处理，包括数据清洗、异常值处理和插值等操作，以提高数据质量和准确性。
3. 流速计算：利用ADCP测量数据，通过相关的计算方法和公式，计算得出水体的流速分布。
4. 数据分析：将计算得到的流速数据进行分析，寻找流速变化的规律和规律，并制作相应的图表和报告，以便于数据的展示和理解。
五、操作注意事项1. 设备安全：在操作ADCP设备时，应确保设备的安全。
adcp测量流速原理
adcp测量流速原理
ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）测量流速的原理是基于声学多普勒效应。
ADCP设备通过发送声波至水体中，利用声波反射回设备的时间和频率变化来测量水体中的流速。
ADCP设备中的传感器发送一系列短脉冲的声波波束，这些声波在水体中传播并反射回设备。
当水中存在流动时，返回的声波将受到多普勒频移的影响。
多普勒频移是由于声波传播速度与流体中的流速不同而导致的频率变化。
ADCP设备接收到反射回来的声波后，通过比较发射时的声波频率与接收到的声波频率，可以计算出多普勒频移。
从多普勒频移可以推算出水体中的流速，根据声波的传播方向和多普勒频移计算得出水体中的流速矢量。
ADCP设备通常具备多个传感器来覆盖不同深度范围的水体，可以进行垂直剖面的流速测量。
通过将不同深度处的测量结果综合起来，可以得到水体的流速剖面图以及流速数据。
总结来说，ADCP测量流速的原理是通过发送和接收声波，利用多普勒频移计算水体中的流速，从而得到流速剖面以及流速数据。
ADCP介绍及使用方法
ADCP介绍及常用使用方法ADCP全称为Acoustic Doppler Current Profilers，即声学多普勒流速剖面仪，是二十世纪八十年代初发展起来的一种新型测流设备。
它与传统机械转动为基础的传感流速于不同，其采用声波换能器作为传感器，换能器发射生脉冲波，生脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反射，由换能器接收信号，经测定多普勒频率而测算出流速。
ADCP具有能直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验历史短、测速范围大等特点。
ADCP的测量原理与传统的测量基本原理一样：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从而得到垂线平均流速。
它与传统方法的不同之处在于：传统流速仪法是静态方法，流速仪是固定的；而ADCP则是动态方法，它在随测量船运动过程中进行测验。
传统流速仪法要求测流断面垂直于河岸；而ADCP方法不要求测流断面垂直于河岸，测船航行的轨迹可以使斜线或曲线。
ADCP所测的垂线（子断面）可以很多，每天垂线上的测点也很多。
下面介绍ADCP的常用使用方法：一、仪器安装：如图所示，将仪器安装在测杆上。
要求3#波束对准船头方向，注意接口处用硅脂进行水密处理。
连接电源时要注意正负极（红正黑负），切勿接反。
并连入计算机。
二、仪器自检在仪器入水前，运行BBTALK软件，按软件提示操作，进行检查。
设置串口与波特率等：运行TEST命令文件完成测试。
三、数据采集运行WinRiver软件，选择采集模式。
根据实际情况，设置各设备的串口、参数等。
对于长江口测量常用参数如下（仅供参考）：参数：600k及ADCP序号（如8532，9309等）；Depth（深度）为ADCP放置在水下的深度，根据实际情况而定，一般为0.5；Vairation（磁偏角），上海的值为-4；MaxDepth（最大水深），可以取略大于实际水深2-3m的值来设定；SecendDepth，可取MaxDepth值；Max水速，一般长江口可取3.0，根据实际情况大概估计；Max船速，一般情况下不超过Max水速值；Streambed（底部土质），根据实际情况选择mud，slit，sand等；Bottelm Mode，一般选择Mode 5（选择AUTO亦可）；Water Mode，一般选择Mode 1（选择AUTO亦可）；专业相关的命令运算符如下：EX11111——转成enu（地球）坐标WP4——water-pin水跟踪（4个值一组）BP4——bottlem-pin底跟踪（4个值一组）WF25——盲区为25cmES10——指盐度（取实际值，不一定是10，只是举例，下同）WS50——分层单元，指一个seil层厚度，一般要求不高时用50cm，要求高时用30cmWN80——一共有多少个层？一般取（max水深/每个seil层厚度）+2的值，只要大于max水深/层厚就好了TE00000000——连续采集数据，若不设置的话一般为1.6s-2s一个数据，若需要自己设置时，00 00 00 00分别对应时、分、秒、毫秒设置值。
ADCP介绍
不同坐标下的流速及其转换
X = 声束3 & 4. Y =声束1 & 2. Z =垂直于Ｘ－Ｙ
VＵ
VＥ
VＮ
V4 V1 V3
V2
V1, V2, V3, V4
VX, VY, Vz
VE, VN, VU
声束对
水平流速
非水平流速
１－２声束对
３－４声束对
流速矢量 实测流速分量 未测流速分量
流速空间分布及空间平均
ADCP 采样
呯
呯集合
平均步长
平均步长
平均步长
采样步长
采样步长
采样步长
ADCP在走航测量中测量如下数据：
相对流速（由“水跟踪”测出） 船速(由“底跟踪”测出, 或由GPS算出) 水深（由河底回波强度测出，类似于回声测深仪） 船的航行轨迹（由船速和计时数据算出，或由GPS算出）
水跟踪和底跟踪
水跟踪 由水中颗粒的回波测量水 流相对于ADCP的运动， 该功能叫做水跟踪。 底跟踪 由河底或海底的回波测量 河底或海底相对于ADCP 的运动，该功能叫做底跟 踪。如果河底或海底无推 移质，底跟踪测得的速度 即为测船的速度。
声束角（beam angle）： 声束轴线（即换能器轴线）与ADCP轴线的夹角 。通常为20度、25度、或30度。
声束宽度(beam width)： 以角度表示。即声束扩散角。声束宽度一般定 义为在换能器回波能量曲线上-3分贝对应的离声 束中轴线的角度。
声束坐标及沿声束方向流速
Fd ＝ 2 F V/C
最小剖面深度 （minimum profiling range）：
• 最小剖面深度取决于系统的盲区和最小单元 长度。 • 通常假定在垂线上至少保证两个有效单元， 则最小剖面深度的计算公式为：
adcp使用场景
adcp使用场景
ADCP（AcousticDopplerCurrentProfiler）是一种利用声波测量水流速度和方向的仪器。
它可以在任何水深测量流速和流向，并且可以在瞬间测量整个水柱的流速。
以下是ADCP的使用场景：
1. 海洋研究：ADCP可以帮助研究海洋中的水流和洋流，了解海洋环境的变化和影响。
它可以用于研究海洋中的潮汐、海浪、风、冰和的海流等。
2. 水文环境调查：ADCP可以用于水文环境调查，例如河流、湖泊和水库等水体的流速和流向。
它可以提供准确的水文数据，帮助分析水文环境的变化和影响。
3. 水利工程测量：ADCP可以用于水利工程测量，例如水闸、水坝和水电站等水利设施的流速和流向。
它可以提供准确的水文数据，帮助计算水利工程的水力学参数，如液力坝和泄洪堰的水流量。
4. 水下勘察和测绘：ADCP可以用于水下勘察和测绘，例如海底地形、潜水器等水下设施的水流速度和方向。
它可以提供准确的水文数据，帮助水下勘察和测绘的相关工作。
总之，ADCP可以在许多不同的场景中使用，它是测量水流速度和方向的可靠工具，可以提供准确的水文数据，帮助分析和研究水文环境。
- 1 -。
adcp使用场景
adcp使用场景
ADCP（AcousticDopplerCurrentProfiler）是一种用来测量水流速度和方向的仪器。
ADCP可以适用于不同的水文环境，如江河、湖泊、海洋等。
以下是一些ADCP的使用场景：
1. 海洋环境中的海流测量：ADCP可以被安装在船只上，用来测量海洋中的海流速度和方向。
这对于海洋研究和海洋工程建设都非常重要。
2. 河流与湖泊中水流的测量：ADCP可以被浸入水中，用来测量河流或湖泊中的水流速度和方向。
这对于水文学研究和水资源管理都具有重要意义。
3. 水力发电站的水力特性分析：ADCP可以用于分析水力发电站的水坝下游水流速度和方向，这有助于更好地了解水力发电站的水力特性，提高水力发电效率。
4. 洪水灾害预测与防控：ADCP可以用于对洪水的流速和流向进行测量，从而给予相关部门预警和及时的灾害防控指导。
总之，ADCP是一种多功能的水文测量仪器，可以用于各种水文环境中的水流测量和水文学研究。
- 1 -。
adcp测量原理
adcp测量原理宝子们！今天咱们来唠唠ADCP这个超酷的东西的测量原理呀。
ADCP呢，全名叫做声学多普勒流速剖面仪。
你可以把它想象成一个超级智能的水下小侦探。
它主要是靠声学原理来干活的。
ADCP会发出声波，就像我们在水里丢个小石子会产生水波一样，不过它是声波哦。
这个声波在水里传播的时候呢，就会遇到水里那些跑来跑去的小颗粒，什么泥沙颗粒呀，浮游生物之类的。
当声波撞到这些小颗粒的时候，就会发生反射。
这就好比我们对着山谷大喊一声，声音会被山谷反射回来一样的道理呢。
那ADCP怎么知道流速呢？这就很有趣啦。
因为这些小颗粒是随着水流在运动的呀。
当声波反射回来的时候，由于小颗粒在动，声波的频率就会发生变化。
这就是多普勒效应啦。
就像你站在路边，一辆汽车按着喇叭呼啸而过，汽车靠近你的时候喇叭声音听起来比较高，汽车开远了声音就变低了，这就是因为汽车的运动导致声音频率的变化。
在水里也是这样，ADCP通过检测反射声波频率的变化，就能算出这些小颗粒的运动速度啦，而小颗粒的运动速度基本上就代表了水流的速度呢。
而且呀，ADCP可不光能测一个点的流速哦。
它能测剖面的流速呢。
它是怎么做到的呢？它会从不同的角度发出声波，然后接收不同深度的小颗粒反射回来的声波。
这样就像是在水下画了好多条线，把不同深度的水流速度都给探测出来了。
就像我们用好多把尺子同时量一个东西的不同部分一样。
你想啊，这对研究海洋、河流啥的可太有用了。
比如说在河流里，我们想知道河水从河面到河底是怎么流的，ADCP就能告诉我们。
在海洋里也是，它能让我们了解不同深度的海流情况。
这对航海啦，研究海洋生态啦，都有着超级大的意义呢。
再说说ADCP的精度吧。
虽然它是靠小颗粒的反射来测量的，但是它可精准着呢。
就像一个特别细心的小工匠，能把流速精确到一个很小的数值。
当然啦，它也不是在所有情况下都完美无缺的。
如果水里的小颗粒太少了，就像一个特别空旷的房间里没几个东西可以反射声波，那它的测量可能就会受到一点影响。
浅析ADCP测流技术及使用中应注意的问题
浅析ADCP测流技术及使用中应注意的问题摘要：ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）测流技术是一种采用声学原理测量水流速度的技术，用于研究水深、水流速度、流向等水动力学特征。
本文针对ADCP测流技术的原理、功能特点、使用中存在的问题及优化路径进行浅析，以期提升ADCP测流技术的使用效果。
关键词：ADCP；测流技术；相干性；精度；抗干扰能力引言ADCP测流技术是一种新型测流技术，它不仅可以满足水文测量的基本需求，而且具有较高的测量精度和抗干扰能力，它的使用范围可以覆盖浅海、河流、湖泊、渠道、水闸等水体，并且可以满足多种水文测量任务。
然而，在使用ADCP测流技术时，存在一定的相干性、精度、抗干扰能力以及操作难度等问题，这些问题需要我们采取有效措施来进行优化，以提升ADCP测流技术的效果，改善测量精度，提升抗干扰能力，改进操作方法，加强质量控制，并最终达到满足水文测量任务的目的。
1.ADCP测流技术概述1.1 原理介绍ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）是一种利用声学多普勒原理测量水流速度的仪器，它可以对水流进行实时、高分辨率、多维度的监测，能够分析垂向和水平方向上的水流速度变化特征，以及沿水深方向的流量分布。
ADCP由收发器、发射器、接收器、处理器等组成，它将声发射器发射的声波，反射到水体中，再反射回来，从而计算水体中的水流速度。
1.2 功能特点1.2.1 测量范围ADCP测流技术具有测量范围广、测量精度高、抗干扰能力强的特点，其可以实现多种参数的实时在线测量，包括水动力参数、水质参数以及沉积物特性等。
此外，ADCP测流技术还具有较强的稳定性，可以满足长期在线测量的需求。
1.2.2 测量精度ADCP测流技术的测量精度受到多种因素的影响，如水深、水流速度、温度等，其中水深对测量精度的影响最大，一般来说，水深在2m以上的测量精度会有较大提升。
ADCP(声学多普勒海流剖面仪)测量原理与技术
一般来说GPS方法测船速不如“底跟踪”方 法精确。
ADCP测量原理与技术
盲区
所谓盲区, 是由于测船不能靠近, 或者因ADCP本身的原因, 仪器无法测 到数据的区域, 称为“ 盲区”, 亦可称作“ 非实测区”。 顶部盲区；底部盲区；侧部盲区
TRAIN APPROACHES-Higher Pitch
TRAIN RECEDES-Lower Pitch
ADCP测量原理与技术
波束和地球坐标
波束（wave beam）是指由换能器发射出来的声脉冲波在测流面上形成的 形状（比如说像手电筒向黑暗处射出的光束）。
地球直角坐标系：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向 地球赤道面与格林尼治子午圈的交点 。
横摇（roll），又称侧滚角，导航系统中用来标 识目标的横向倾角，其值等于目标物体所在平 面上，与艏艉线垂直的线与其在水平面的投影 间的夹角。
升沉（heave），船体在垂向的移动距离。
纵摇、横摇、升沉由姿态传感器测得。
ADCP测量原理与技术
深度单元（Bin)
水流在垂向上被分割成若干单元，叫深度单元（depth cell） 一台ADCP相当于许多单点测流仪
ADCP测量原理与技术
艏向、纵摇、横摇、升沉
艏向（Heading），在某时刻船首在水平面上的方位，用与基准方位间的偏转角度 表示，通常基准方位为0°按顺时针依次增加，360°与0°重合。 由罗经测得。
纵摇（pitch），又称俯仰角，导航系统中用来 标识目标的纵向倾角，其值等于艏艉线与其在 水平面的投影间的夹角。
ADCP测量原理与技术
ADCP操作步骤
ADCP操作步骤ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）是水文测流中一种常用的流速测量仪器，通过声波的散射原理来测量水流的速度和方向。
该仪器具有无污染、高精度、高分辨率、大测深等特点，在水文学、海洋学、工程水文学等领域广泛应用。
ADCP的操作步骤包括仪器的准备、现场安装、数据采集与处理等过程。
一、仪器准备1.确定测流点位：根据测量要求和水流情况，选择合适的测流点位。
一般选择水流流速较大且相对平稳的位置。
2.准备ADCP仪器：检查ADCP仪器的完整性和正常工作状态。
检查发射器和接收器是否完好，传感器是否灵敏，数据处理单元是否正常。
如有故障或不正常，及时修复或更换。
3.校准ADCP仪器：在使用ADCP仪器前，需要对其进行校准。
校准包括外部校准和内部校准。
外部校准主要是校准水中的速度和方向。
内部校准主要是检验仪器的传感器和内部电路是否正常。
校准过程需要参照ADCP仪器的操作说明进行。
4.备份和清理数据：在进行数据采集前，需要备份和清理ADCP仪器中的历史数据。
这样可以保证存储空间充足，并防止数据丢失。
二、现场安装1.安装ADCP传感器：将ADCP传感器安装在合适的位置。
一般选择在桥墩、船舶等稳定的结构上进行安装。
安装时要注意传感器与水面的距离，一般建议距离水面1-2米。
2.校准传感器角度：在安装过程中，需要对ADCP传感器的角度进行校准。
校准时要根据场地实地情况来确定传感器的倾斜角度，使其能正常测量水流速度和方向。
3.安装发射和接收器：将ADCP发射和接收器安装在合适的位置。
这两个部件通常是放置在测流点位的底部或底贴壁面。
安装时要确保与传感器之间的连线完整，并且连接正常。
4.连接电源：将ADCP仪器连接到电源上。
这样可以保证ADCP仪器的供电正常运行。
三、数据采集与处理1.启动ADCP仪器：按照ADCP仪器的操作说明，将其启动。
启动后需要进行自检，确保仪器正常工作。
ADCP测流
1．引言河流流量测量是水文工作者的重要任务之一。
传统的河流流量方法包括人工船测，桥测，缆道测量，和涉水测量等。
其基本原理是在测流断面上布设多条垂线。
在每条垂线处测量水深并用流速仪测量一至几个点的流速仪从而得到线平均流速。
进而得到断面面积和断面平均流速。
流量则由断面面积和断面平均流速的乘积得到。
ADCP是英文Acoustic Durrent Profiler的缩写。
中文通常译为声学多普勒流速剖面仪。
当装备有ADCP的测量船从河流某断面一侧航行至另一侧时，ADCG即刻测出河流流量。
本文简要介绍ADCP和ADCP河流流量测量原理和方法。
2．ADCP简介顾名思义，ADCP是一种利用声学多普勒原理测量水流速度剖面的仪器。
与机械式电磁式流速仪不同，ADCP是一种遥测仪器。
即ADCP流速测量点不在ADCP所处的位置。
而且，ADCP可以测量距其一定范围内的许多点的流速。
也就是说，一台ADCP可以替代许多台机械式电磁式流速式。
为了测量三维流速，ADCP一般装备有四个（或三个）声换能器。
换能器总是安装成与ADCP轴线成一定倾角。
每个换能器即是发射器对应于一个声束。
换能器发射的声波尽可能集中于较窄轴线成一定倾角。
每个换能器即是发射器又是接收器。
换能器发射的声波尽可能集中于较窄的声束范围内。
每一个换能器对应于一个声束。
换能器发射某一固定频率的声波，然后聆听被子水体中颗粒物散射回来的声波。
假定水体中颗粒物与水体流速相同。
当颗粒物的移动方向是接近换能器时，换能器聆听到的回疲频率高。
当颗粒物的移动方向是背离换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波频低。
声学多普勒频移，即发射声波频率与回波频率之差由下式确定：式中：Fd是声学多普勒移；FS是回波频率；V是颗粒物沿声方向的移动速度（即沿声束方向的水流速度）C是声波在水中全会传播速度。
ADCP每个换能器轴线即为一个声束座标。
每个换能器测量的流速是水流是水流沿其声束座标方向的速度。
任意三个换能器轴线即组成一组相独立的空间声束座标系。
ADCP相关名词解释
ADCP相关名词解释深度单元 (depth cell or depth bin) ：ADCP流速测量在水深方向（即垂线）上分好多层。
每一层即为一个测量单元。
实测流速是每一层（即单元）内流速的平均值。
一个单元相当于一个定点流速仪。
深度单元数目（number of depth cells）：一般ADCP最多可以有128个单元。
用户可根据现场情况和需要设定单元数目。
最大剖面范围（maximum profiling range）：指ADCP能够提供有效数据的距离范围（即离ADCP的距离）。
最大剖面范围取决于A DCP声信号发射，接收和处理方法，系统频率，深度单元尺寸，水体含沙量，温度，盐度等。
脉冲 (ping)：指ADCP完成一次信号发射，接收，和处理，即完成一次采样。
Pulse脉冲发射速率（ping rate）：指ADCP在单位时间内完成一次信号发射，接收，和处理（即完成一次采样）的次数。
集合或剖面（ensemble或profile ）：由多次脉冲 (ping)采样进行平均的结果。
ADCP输出的数据通常都是相应于集合或剖面的。
即多次脉冲采样的平均值。
时间平均步长（time-averaging interval ）：相应于集合或剖面的时间或周期。
在时间平均步长内的所有脉冲采样值经过平均后输出。
分辨率 (resolution)：这里讨论的分辨率为ADCP测量的空间分辨率和时间分辨率。
对于仰视或俯视的ADCP ，空间分辨率通常以深度单元的尺寸来量度。
单元尺寸越小，空间分辨率越高。
时间分辨率通常以满足某一精度测量要求的时间平均步长来量度。
精度要求越高，所需的时间平均步长越长，即时间分辨率越低。
值得注意的是，空间分辨率和时间分辨率是相关的。
对于一定的精度要求，提高空间分辨率（即采用较小的深度单元）则会降低时间分辨率。
反之，降低空间分辨率（即采用较大的深度单元）则会提高时间分辨率。
另外，当应用ADCP 进行走航测量时，时间分辨率乘以船速即为水平方向的空间分辨率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ADCP走航测量
ADCP在走航测量中测量如下数据：
• 水的相对速度（相对于船的速度，由“水跟踪”测出 ）
• 船速(由“底跟踪”测出, 或由GPS算出) • 水深（由河底回波强度测出，类似于回声测深仪） • 船的航行轨迹（由船速和计时数据算出，或由GPS算
出）
距离 = 3m
ADCP走航测量
0.2
0.2 Depth
RDI公司ADCP发展历程
• 1981，第一代：窄带 ADCP • 1991，第二代：宽带 ADCP • 1995，第三代：“骏马”系列 ADCP • 尺寸大大减小；价格降低一半左右
“骏马”系列 ADCP三种型号
“瑞江”牌：河流型 “监测”牌：直读型 “哨兵”牌：自容型
第三代河流ADCP与第二代河流ADCP的比较
声学多普勒原理
• 由于观察者与声源之间的相对运动使观察 者接收到的声波频率发生改变的一种现象
TRAIN APPROACHES-Higher Pitch
TRAIN RECEDES-Lower Pitch
经典实例
声学多普勒频移取决于沿声束方向运动
观察者速度
表观速度
0 波 / 单位时间
8 波 / 单位时间
• 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
RD Instruments
• Acoustic – 声学的 • Doppler -- 多普勒 • Current -- 流速 • Profiler -- 断面
声波的传播
• ADCP 向水中发射固定频率的声波短脉 冲。
由式（1）可以看到，随着呯数目的提高, 流速测量的短 期误差迅速减少。
ADCP短期误差比较
标准误差 (cm/s)
图１a. 流速测量短期误差的比较（1200 kHz ADCP)
25
20
15
10
5
0
0
10
20
30
40
50
时间平均步长（秒）
宽带 ADCP 模式１
窄带 ADCP
宽带 ADCP 模式 12
ADCP流速测量的空间和时间分辨率
时间平均步长 (流速测量1短期误差)比窄带ADCP要 小许多，上式表明对于给定的流速测量精度要求 （例如１cm/s）, 宽带ADCP达到精度要求所需 的时间平均步长要比窄带ADCP要短许多。即宽 带ADCP的时间分辨率比窄带ADCP高许多。
RDI 公司划分为四个部门（领域）
4 波 / 单位时间
4 波 / 单位时间
60
12 波 / 单位时间 10 波 / 单位时间
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。
声束坐标及沿声束方向流速
频率改变
脉冲相干
0.5-1 % 一对短脉冲 不
较长、变化的 相位改变
宽带
25% (6%)
两个以上编码脉冲波 系列 是。每个编码脉冲波 系列由若干个编码单 元组成 较短、不变
相位改变
宽带 ADCP
• 发射两组或两组以上编码脉冲波序列。序列之间间隔为“延 迟”。
• 脉冲序列中编码单元的个数取决于延迟长度（时间）。 • 脉冲序列数目取决于单元尺寸。 • 分析回波信号，计算自相关函数。用相关系数最大处对应的
• Current – 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。
• Profiler – 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 ADCP 流速测量
• ADCP 测量水流对ADCP的相对运动。 • 船载ADCP 测量到的相对运动是船速加
相位改变计算流速。至少要求有两个脉冲序列来计算相关函 数。
宽带ADCP编码脉冲波序列
未编码脉冲波波形
编码脉冲波波形：相位改变180度
编码单元
ADCP流速测量的短期精度
流速测量的短期精度通常由标准误差来量度：
(1)
N R t
式中：ε＝标准误差(m/s)； ＝标准差(m/s),在许多文献中被称为单呯标准差； N＝呯次数；R为呯速率； t＝呯集合采样步长或时间平均步长(s)。
回波
cell 2
回波
cell 1
回波
开始 结束
发射脉冲
回波 闸口１ 闸口２ 闸口３ 闸口４
时间
单元 ４ 单元 ３ 单元 ２
单元 １ 盲区
ADCP利用倾斜计数据进行倾斜校正
未倾斜时对应单元
倾斜后对应单元 倾斜角度
换能器发射能量分布：主瓣与旁瓣
o
180
o
180
o
270 o 90
40 db 30 db 0 db 10 db
Fd ＝ 2 F V/C
Fd ＝声学多普勒频移 F ＝ 发射波频率 V ＝沿声束方向流速 C＝声波在水中的传播速度
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ADCP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。
不同坐标下的流速及其转换
ADCP 工 作 前 提
• 用 ADCP 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ADCP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
水平层上的流速一致性
Current Vector
Homogeneous Layer: Zero error velocity
• 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。
底跟踪脉冲
短脉冲未能 覆盖河底
长脉冲 覆盖河底
短脉冲
长脉冲
流速计算
• 在同一个数据组中，ADCP 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RDI 软件中用户可以选择参考底跟踪数据（
或GPS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
o
90 o
270
o
270 o 90
2
40 db 30 db 20 db 10 db
o
90 o
270
o
0
大直径换能器
o
0
小直径换能器
旁瓣（Side Lobe）
• 对于声束角＝20 度的ADCP，旁 瓣区大约为水深 的 6%
• 25 度: 10%
• 30 度: 15%
6% 94%
20? 20?
Side lobe Main lobe
跟踪速度
ADCP分类
• 窄带 (Narrowband), 即脉冲不相干 ( pulse incoherent）
• 脉冲相干(pulse to pulse coherent)
• 宽带 (Broadband)
ADCP 主要差别
频带宽 脉冲波型 编码
窄带
0.5-1 % 一个长脉冲 不
脉冲延迟
多普勒频移 （流速）测量
ADCP无线电遥控作业
美国地调局 USGS
ADCP自容作业（美国 Pumoncky 河）
长江三峡黄陵庙水文站ADCP
系统集成: • ADCP • DGPS • 测深仪 • 电罗经
长江三峡导流明渠截流水文测验： ADCP应用, 2002. 11. 6.
长江三峡导流明渠截流水文测验： ADCP应用（续）, 2002. 11. 6.
VＵ VＥ
VＮ
V1, V2, V3, V4
V4 V1
VX, VY, Vz
V2 V3
VE, VN, VU
声束对
水平流速
非水平流速
１－２声束对
３－４声束对
流速矢量 实测流速分量 未测流速分量
流速空间分布及空间平均
流速空间分 布均匀
流速空间分布 不均匀
流速断面
• 一台 ADCP 可以顶替若干台传统的流速 仪。
化，价格大幅度降低 • 1996，声学多普勒计程仪（DVL）
RDI公司的重要技术成果 (2)
• 1997，“骏马”系列“瑞江”牌河流型 ADCP
• 1998，相控阵 ADCP专利技术 • 1999，ADCP 波浪仪专利技术 • 2001，H-ADCP：用于河流流量在线监测 • 2001, 零盲区技术 • 2001, 模式 11、12 • 2003, ChannelMaster H-ADCP • 2003, StreamPro ADCP
• 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
1 cm
Euphasiid
1 cm
Pteropod
1 mm
Copepod
声波的传播
• 被散射体反射回的声波被ADCP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
近岸与内陆水域
导航
深海水域
管道及人工渠道
RDI公司的重要技术成果 (1)
在二十多年的发展历程中，RDI公司始终位于 ADCP技术的世界领先地位。
• 1981，生产出世界上第一台商品 ADCP • 1982，河流型 ADCP，开创了ADCP河流流