声学多普勒流量测验学习讲解.ppt

声学多普勒技术在水文测验中的应用,,学习内容：,１．声学多普勒流速仪的测验原理 ２．走航式流量测验 ３．ＡＤＰ河猫流量测验的具体操作,一、声学多普勒流速仪的测验原理,声学多普勒流速仪是一种利用声学多普勒原理测量水流速度剖面的仪器 机械式流速仪是测量仪器所处位置的测点流速 声学多普勒流速仪可以测量距仪器一定范围内的许许多多点的点流速及该范围内的平均流速,一、声学多普勒流速仪的测验原理,多普勒频移是由于声源与接受物体之间的相对运动而引起的,声源与物体之间在垂直方向的相对运动，则不会产生多普勒频移,如果发射某频率的声波被一个移动的物体所反射，也会产生多普勒频移,,一、声学多普勒流速仪的测验原理,声学多普勒流速仪换能器发射某一固定频率的声波，被流动水体中的颗粒物反射，会产生多普勒频移,Fd：声学多普勒频移； Fs：发射声波的频率 V：颗粒物沿声波方向的移动速度 C：声波在水中的传播速度,一、声学多普勒流速仪的测验原理,声学多普勒效应（三种类型） 1.窄带(narrowband):ADVP声信号发射，接收和处理的一种方法：对于每一个流速测量，ADVP发射一个单独的，相对讲较长的脉冲声波，然后聆听（即接受）水体中颗粒物对这个脉冲的反射波，并记录发射波与反射波之间的频率改变。

这个频率改变即称为多普勒频移，用来计算水体的速度 2.脉冲相干(pulse coherent):ADVP声信号发射，接收和处理的一种方法对于每一个流速测量，ADVP发射一对较短的脉冲ADVP测量两个反射信号之间的相位差并据此计算多普勒频移 3.宽带(broadband):ADVP的声信号发射，接收和处理的一种方法对于每一个流速测量，ADVP发射一组脉冲波，该脉冲波被反射后与发射波之间有一相位差，用来计算多普勒频移宽带型ADVP的介于窄带型和相干型ADVP之间一、声学多普勒流速仪的测验原理,,声学多普勒流速仪在流量测验方面的应用 走航方式 － 实时的流量测验 后面重点讲 固定方式 － 的自动连续测验 涉水方式 － 点流速的流量测验,二、走航式流量测验,从理论上讲，走航式声学多普勒流速仪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 计算得到垂线平均流速 只是声学多普勒流速仪所测的垂线可以很多很多，每条垂线上的测点也可以很多很多二、走航式流量测验,,,,,,,x,Y,Z,剖面（j）,测量单元 (n),,,,,Q总 = Σ(qn,j) + Σ(q边界),,,,X,Y,二、走航式流量测验,但是二者之间还是有一些不同之处： （1）传统方法是静态方法。

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声学多普勒流速仪是动态测量方法声学多普勒流速仪在随测量船只运动过程中进行测量 （2）传统方法的测流断面通常要求垂直于河岸声学多普勒流速仪测量过程中不要求测流断面垂直于河岸船的航行轨迹可以是斜线或曲线二、走航式流量测验,走航式声学多普勒流速仪主要生产厂家有 1、美国RDI公司 2、美国SONTEK公司,二、走航式流量测验,RDI公司产品,二、走航式流量测验,SONTEK公司,三、声学多普勒流速仪的安装,1、走航式安装法 支架安装：将探头安装在船尾机的一侧支架上 船体安装：将探头安装在供销商提供的金属船体上三、声学多普勒流速仪的操作（ADP河猫为例）,1、走航式安装法-------安装注意事项 入水深度：仪器探头的入水深度，应根据测船航行速度、水流速度、水面波浪大小、测船吃水深度等因素综合考虑，使探头在整个测验过程中始终不会露出水面 探头方向：探头安装方向，垂直方向应保证仪器纵轴垂直，水平方向应使仪器探头上的方向标识箭头与船体纵轴线平行三、声学多普勒流速仪的操作,2、准备工作 仪器是否有污损、变形 供电系统输出的直流电压是否符合仪器标称要求。

使用的电缆和插头接件应逐一清点，应备有足够的备件上 将仪器安装到测船上并检查设备运转情况是否正常三、声学多普勒流速仪的操作,3、现场测验 （1）首先仪器供电，将数据线与计算机相连，使用SonUtils 3.02 (诊断软件)对仪器自检 SonUtils 3.02主要功能： 用于诊断仪器是否正常工作； 将本地时间（计算机时间）传递给仪器； 仪器安装时，可用于校正罗盘； 将仪器内存中的数据下载到计算机和对内存的格式化； 检查仪器的硬件配置和仪器工作时的用户设置； 用直接命令检查和维修仪器三、声学多普勒流速仪的操作,SonUtils 3.02 使用步骤： 1、双击图标 → 出现左边的一排菜单 2、单击“通讯”中的COM1 → 右边出现“connected to COM1: at 9600”三、声学多普勒流速仪的操作,SonUtils 3.02 使用步骤： 3、单击“初始化” → 右边出现,三、声学多普勒流速仪的操作,SonUtils 3.02 使用步骤： 4、依次点击：硬件配置、系统参数、显示设置、自动测量参数三、声学多普勒流速仪的操作,SonUtils 3.02 使用步骤： 5、设置时间,6、保存文件、关闭应用程序。

三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 1、双击图标 → RiverSurveyor,,三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 2、点击“工具菜单”中 “系统”,,3、单击“系统菜单”中“单击这里进行检查”,单击,4、单击“系统菜单”中“转到ADP用户设置”进入用户设置,单击,三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 5、用户设置-基本设置 设置：文件名前缀、换能器深度、保存记录目录,根据测站名设定,根据断面长短,根据探头入水深度,方便用户管理,三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 6、用户设置-剖面范围 设置：最大深度、流层大小、盲区断面最大水深+1米,根据断面水深、大小、精度要求,三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 7、用户设置-剖面范围 设置：坐标系统、底跟踪、温度模式无GPS、无走底沙时采用,测验断面水温，探头测出,设置完成，单击确定,三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 8、设置完成后，进入测量阶段。

单击“工具栏”中的草绿色三角形出现三条流速信号，形状相似,将探头测到信息反映在项目菜单中，只是显示并不记录保存三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 9、当测量正确后，将船开到岸的一侧单击“工具”栏中的红色按钮开始流量测验根据水流方向确定左右岸,使用测距仪测量到岸边距离,根据岸边河床形状确定,注：当按下红钮，测验开始，数据记录保存，测船开始向另一边行驶,三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件,测验时，船在断面线上行驶，保持稳定,船速小于流速的2倍，否则可能使探头露出水面，失去底跟踪,三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 10、当船行驶到另一岸边，再一次单击“工具栏“中的红色圆形按钮，完成一次测验程过输出到岸边距离三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 11、完成一次测验后，使用同样方法，从另一岸测回完成一测回流量测验 12、单击”处理“-”流量计算“对一次验测进行整理对左右两边距离进行调整,对河岸两过计算剖面进行选择,三、声学多普勒流速仪的操作,现场测验，使用RiverSurveyor软件 10、流量成果查看。

单击上”文件“-”流量摘要“，可以看到本次测验的水文要素将成果输到相应报表中三、声学多普勒流速仪的操作,11.声学多普勒流速仪检查和保养 每次测量结束后，即时拆卸设备使用干净手巾擦干声学多普勒流速仪探头 其次，对声学多普勒流速仪进行检查，以确定换能器、机壳、接插件、电缆是否有损坏、损伤 测验完毕，将仪器设备装入仪器箱内且保持自然状态 定期对仪器供电设备检查，急时补充电源 野外作业时，应避免传感器长时间暴晒 河猫长时间不使用，应将电台中的干电池急时取出三、声学多普勒流速仪的操作,12.测验精度分析及误差来源(畅流期） 对测站采用走航式流量测验，其测验精度应满足GB50179-93的规定 单次流量测验下表的指标要求三、声学多普勒流速仪的操作,12.测验精度分析及误差来源(畅流期） 测次要求 水情平稳时，一般采用实测流值接近的连续2个测回的平均流量 当水情涨落变化快时，可用一个测回的实测流量计算平均流量。