声学多普勒流速仪

（1）
Fd 多普勒频移
F0 发射超声波频率
C 水中声速
发射波、接收波夹角
通常情况下，由于 V cos 远远小于C ，可忽略不计，简化
（1）式为
Fd
2F0
V cos
C
即V
2F0
1
cos
C
Fd
令K 1
2F0 cos
则V K C Fd
（3）
对于式（3），装置的超声波发射频率是不变的，为定值，换 能器夹角同样不变，K值为常数，由（3）式可知，水体的流动 速度仅与 FdBiblioteka Baidu和C相关联且与他们成正比。
信号调理与信号处理在计算机上完成。
原理
声学多普勒测速仪是基于多普勒效应的理论。即：当波源 和观察者有相对运动时，观察者接收到的波频已发生改变， 声波频率在声源移向观察者时变高，在声源远离观察者时 变低。
ADV的测量很重要参数是控制体距离发射探头约为5cm， 是一个圆柱体，由探头发射超声波，遇到控制体后反 射，并由接受探头接受反射的信号，因此，ADV测量的 实际是控制体与发射探头的相对运动速度。
河流或渠道中的不均匀体，当随着水体流动时，会对流
速测量装置中发射到水中的超声波产生不规则的散射现
象，装置的接收换能器会收到部分的散射声波，当水体
流动时，相对的运动就存在于发射器、散射器和接收器
之间，依据多普勒理论，即会产生多普勒频移。根据多
普勒频移方程，频移的大小：
Fd
2F0 V cos C V cos
应用
声学多普勒测速仪测流装置,它不破坏流场、响应速度快、 测量精度高，获得的信息量大、资料完整,由于其方便、快 速和精确的流速测量特点,应用范围起来越广泛。
如今，ADV已成为水力及海洋实验室的标准流速测量仪器。 广泛应用于研究波浪轨迹、研究水体运动轨迹、桥桩周围 水流扰动的研究、水沙试验测试、室内水力模型实验、野 外测量（ 沼泽地小流速的测量、黄石国家公园热喷泉水的 测量、水处理厂沉淀池中的测量）、水产养殖业（水流扰 动对渔业的影响）、水处理厂（用ADVOcean 测量水流的流 量）、测量沼泽地中的流速、ADV研究海浪、泥沙实验室等。
多普勒测速仪可使用无线遥控方式施测，控制和纪录实测数 据的技术人员可在室内完成，不必受天气等其他因素的影响， 同时可以获得整个测验过程的所有数据。
可按需要安装在被测河流或渠道侧面、底部或顶部，准确测量 单点或多点水流流速，安装方便，各种农业灌溉渠道，不规则 河道，可以长期稳定可靠运行，声速多普勒测速仪内还可内置 各种传感器，准确测量流速、流向、水位和水温，满足各种测 量需要。
长江三峡大江截流
在我国已有不少 成功应用实例。
功果桥电站水库下闸蓄水。
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声学多普勒流速仪
ADV（Acoustic Doppler Velocimetry）
简介 结构 原理 应用
简介
• SonTek公司为美国陆军工程兵团水道实验室设计制造的。 该流速仪运用多普勒原理，采用遥距测量的方式，对距离探 头一定距离的采样点进行测量。
结构
声学多普勒测速仪主要由三部分组成：量测探头、信号调 理、信号处理。量测探头由三个10MHz的接收探头和一个 发射探头组成，三个接收探头分布在发射探头轴线的周围， 它们之间的夹角为120°，接收探头与采样体的连线与发 射探头轴线之间的夹角为30°，采样体位于探头下方5cm 或10cm，这样可以基本上消除探头对流场的干扰。