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声学多普勒流速剖面仪流量测量方案 目录 一：声学多普勒流速测量方法简介 1：走航式声学多普勒测量法(ADCP） 2：固定式声学多普勒测量法 （1）定点垂线式声学多普勒流速法（V-ADCP） （2）水平固定声学多普勒流速法（H-ADCP） 二：固定声学多普勒流速法及优缺点 1:水平双声路 2、单声路多点流速测量仪 三：单声学多普勒流速仪测流方案及优点 1、单声路多普勒仪测流方案 2、单声路多普勒仪优点 一：声学多普勒流速测量方法简介 声学多普勒流速剖面仪是英文Acoustic Doppler Current Profilers 的简称,是利用声学多普勒原理进行研制的,是目前世界上最为先进的河流流速流量实时测量设备,自1981 年在美国诞生以来，随着技术不断进步和日益完善，已从海洋测量逐步应用于河流流量测量，测量精度也得到很大的提高。从最初的盲区1 m 以上，降低到所谓的“零盲区”，剖面单元缩小到目前的0.05～0.25m ，使其在宽浅河流上的应用成为可能。 该种测量方法分为两大类，即走航式声学多普勒流速法和固定式声学多普勒流速法。 声学多普勒产品简介 声学多普勒测量产品是美国生产的多点阵列声学多普勒剖面流速流量测量产品,它能沿声波传输方向上,等间隔同时测量100个以上点流速.正是这一性能加上数字处理技术,使得声学多普勒测量产品得到广泛应用. 例如便携式可安装在水面,就可一次性测量从水面到河底这一条垂线上几十到上百个点流速及河底深度. 固定式安装在河边,它可一次性测量从河边到河对岸一条线上几十到上百个点流速,这些功能在一些特殊场合(如发洪水,污水,几十深的水下的测速)有着广泛应用及需求. 1：走航式声学多普勒测量法(ADCP） 走航式声学多普勒流速测流法是一种需渡河载体（如小船）的游动式测流设备，因为它一次能同时测出河床的断面形状、水深、流速、流向以及流量，适用于大江大河的流量监测与水流的流态分析。 该ADCP的主机和换能器装在一防水容器内，工作时换能器全部浸入水中，通过防水电缆与便携式计算机相连，所有的操作控制在便携式计算机上进行。ADCP只需要跟随小船等载体在河流断面上移动即可。全套系统由蓄电池供电，也可以用交流供电，ADCP的换能器一般由3个或4个发射头构成，它们可以向水下发射在空间互成一定角度的3束或4束超声波(4束超声波最佳)，这些超声波在由水面射向河底的穿行过程中不断地经水中的固体颗粒、气泡和河底反射回来。根据这些返回信号的频率可以测出ADCP和各水层以及河底的相对位移速度，其中ADCP与河底的相对速度即是船速，扣除船速便可以求取各层水流对河底的流速。根据河底返回速度分量结合测得的船行方位便可求取水流的真实方向。根据河底返回信号的时间测出水深。ADCP由河这岸向对岸穿行测量一次，便可测出经过各点的水深以及流速的大小和方向，将流速矢量对河床水流断面进行积分，便得到了河床流量。因为采用的是矢量积分，所以所测流量的大小与ADCP渡河路径无关。 测量所得小船行驶轨迹与水流流向图： 测量所得剖面图： 测量结果可以显示每一层、每一条垂线上的三维流速及其每个小单元的流量值。软件自动将每个小单元的流量进行积分，最后得到整个断面的总流量值。 2：固定式声学多普勒测量法 （1）定点垂线式声学多普勒流速法（V-ADCP） 定点垂线式声学多普勒流速法主要采用走航式声学多普勒传感器, 该 换能器装在一防水容器内并置于水面,由此测量出从水面到河底每一层流速.依据典型垂线法或能坡法计算河道流量. 下图为能坡法测量示意图： （2）水平固定声学多普勒流速法（H-ADCP） 水平声学多普勒流速法主要由一到三个超声波探头组成，两束沿水平方向发射，利用多普勒原理测量本层水流某一段上各点的二维流速，另一束向上发射用来测量水深(可不用)。其工作原理是一种将探头固定安装在水面下某一水深处使用的仪器，使探头上的两个声学传感器位于同一平面上，两个超声波传感器成一定角度向对岸发射，超声波遇到水中的气泡杂质等其频率发生变化，根据频率大小计算出本层水流某一段上各点的二维流速；另一束超声波向上发射，遇到水面反射测得水深。根据预先建立的数学模型得到断面平均流速，再根据河道的实际过流面积计算出流量值。如果断面是规则不变，利用流速面积法积分得到流量精度可达5%以内。如果是不规则断面则主要取决于建立数学模型的精度或取决于率定的精度。 该仪器采用必威体育精装版的声学多普勒技术，具有结构简单，安装方便（所有设备集中在河流一边），再加上水文部门对其管辖河流的流速流量关系有较深的了解并积累大量的试验数据，因此受到水文部门的欢迎，在美国已大量采用。其流量计采用一体化结构，将换能器和电子部件集中在一个密封容器内，工作时全部浸入水下，通过防水电缆传输信息。它可作为独立的流量计