水文用声学多普勒剖面流速仪的计量检定

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)已在水文测验中推广应用,但ADCP的检定校准问题没有解决。在现有的流速仪检定水槽中,ADCP不能测得可靠的流速参数。本文说明了ADCP流速参数检定校准需要的必要条件,以及国内为检定ADCP应做的工作。提出了对现有流速仪检定水槽的改造建议,以探讨利用现有流速仪检定水槽检定校准ADCP流速参数的可能性。

M9剖面流速仪流量比测分析

文章以M9剖面流速仪与常规流速仪在基本水尺断面同步进行流量测验,确定M9剖面流速仪与常规流速仪的流量关系,并分析单次流量误差,为在高洪时段常规流量测验方法无法进行的情况下,能及时施测流量,为防汛工作提供及时准确的水情信息。

多普勒流速剖面仪走航式湖上比测试验研究

根据声学多普勒流速剖面仪(ADCP)流速测量原理,提出一种ADCP走航式湖上比测试验方法,采用高精度GPS定位计算的底跟踪速度作为流速基准,对同组相同型号ADCP测量流速的稳定性与一致性进行比较,并定量比较不同工作频率ADCP测量流速数据与GPS航速数据的差异性,分析低频ADCP湖上测流受回波信号影响较大的原因,为后续开展ADCP便捷式湖上比测试验提供参考。

声学多普勒流速剖面仪海上比测试验研究

针对平台和试验条件对声学多普勒流速剖面测量仪(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)海上比测试验的影响,本文开展了基于坐底平台和浮平台的ADCP海上比测试验。本文统计了不同测量时间段、不同剖面深度比测ADCP所测流速、流向数据的相关系数和均方根误差,完成了基于坐底平台、浮平台开展ADCP海上比测试验总体效果分析,并研究分析了采样时间、海况等试验条件对浮平台试验结果的影响。研究结果表明:浮平台相较于坐底平台更适合开展ADCP海上比测试验,采样时间段不同、海况等级不同都会影响海上比测试验结果。本文研究成果可为进一步优化海上比测试验结果提供方向,为规范国产ADCP的检验验证手段提供理论基础和实践依据。

M9型声学多普勒流速剖面仪冰期流量测验应用分析

M9型声学多普勒流速剖面仪作为先进的河道流量实时测量设备,在黑龙江干流畅流期水文监测中已应用多年。为加强水文新技术应用,提高冰期水文测验自动化水平,提高工作效率,文中针对在黑龙江干流水文站开展与普通流速仪法的同步比测进行论述,分析M9型声学多普勒流速剖面仪冰期流量测验精度,探讨其应用于北方河流冰期流量测验可行性。

复自相关技术在声学多普勒流速剖面仪中的应用及其定点DSP实现

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)[1]技术是目前观测海流剖面的最有效方法,其基本原理是测定声波入射到海水中微颗粒后向散射造成的多普勒频移。文章详细剖析了复自相关技术进行流速测量的方法,给出了评判参数C-SNR,论证了C-SNR与信噪比(SNR)之间的必然关系,作为取舍数据的评判标准。海量实验数据证明,当C-SNR对应的值大于0.43时,频偏属于测频范围-21τ,21τ内时,对应的数据是鲁棒的。详细地的介绍在定点DSP-TMS320VC5410中实现该算法的过程,并和传统最小二乘算法(LMS)[2]在DSP中的运行时间进行了比较,结果表明复自相关算法在提高计算精度的过程中能够保持更高的运算速度,随样本比例增加,耗时比约为2.1∶1.

国产自容式声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的适用性评估方法及其应用分析

中国科学院声学所研制的自容式声学多普勒流速剖面仪(ADCP)在实验室中已完成较为严苛的环境试验,但在真实海洋环境条件下的海流测量能力还需要进行测试评估.在2013—2014年,通过潜标比测试验和潜标一致性检验试验,对中国科学院声学所150和300kHz自容式ADCP(简称IOA150和IOA300)的工作稳定性、剖面范围、产品一致性、测流性能进行适用性评估.潜标比测试验中选择世界上使用较多的美国RDI(Teledyne RD Instruments)的自容式ADCP作为标准设备.结果表明:中国科学院声学所研制的自容式ADCP工作可靠,测流持续稳定,测流误差、剖面范围与同频率RDI自容式ADCP相当,可满足长期观测需要.

声学多普勒流速剖面仪原理及其在长江中下游的应用

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADP)的原理及2002年5～6月在长江中下游的应用。测量采用走航方式 ,获得了重庆至江阴水域和徐六泾段流速剖面大范围观测资料,对测量结果和数据处理方法做了探讨,给在复杂地形的水文条件下使用ADP技术提供了应用前景。

宽带声学多普勒流速剖面仪球面散射回波模型研究

宽带声学多普勒流速剖面仪通过处理水下体积回波信号进行流速估计，回波模型的准确度决定了理论仿真的正确性。针对回波的散射特性，通过分析水层回波信号的时空关系，提出一种球面散射水层回波模型，并利用坐标旋转方法推导出该水层回波解析式。相比其他方法，该模型解析式充分体现了散射体模型形状对回波的作用，更加接近实际情况。对该模型下回波信号进行频谱和自相关特性分析，采用复相关算法估算流速。通过与实测数据进行对比，结果证明了该回波信号模型与解析式的正确性。

声学多普勒流速剖面仪近底有效流速数据处理初步研究

通过分析声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)的声强垂向剖面分布特征,利用数学极值定理,确定床面边界位置,进而确定出ADCP记录的所有在水中的流速单元,将ADCP处理软件"丢弃"的部分近底流速数据或由于底跟踪丢失而损失的流速数据确定出来。利用"六点法"同时、同高度的电磁海流计流速数据对提取出来的ADCP近底流速数据进行验证。验证结果表明,提取出来的ADCP近底流速数据可信、可用。

利用声相关流速剖面仪观测深水散射层

讨论了利用声相关流速剖面仪进行深水散射层观测的可行性。结合声相关流速剖面仪垂直发射编码调制信号、多阵元接收的特点以及测量流剖面三维速度的优势,提出利用回波强度和垂向速度两种方法对深水散射层进行观测。在23kHz声相关流速剖面仪工程样机海试数据的基础上,利用这两种观测方法对DSL进行了观测。观测结果表明:利用声相关流速剖面仪可以直观地观测深水散射层的分布及运动规律,这两种观测方法是实际可行的。

声学多普勒流速剖面仪原理及其在黄河沙坡头河段中的应用

介绍声学多普勒流速剖面仪(ADP)的原理及其于2009年7月16～18日在黄河宁夏沙坡头河段中的应用。采用走航方式测量了该河段中的12个断面,获得了各断面上水深、流速、流量等大范围的断面观测资料,并探讨了数据处理方法。该研究为在复杂地形水文条件下使用ADP技术提供了理论参考。

声学多普勒流速剖面仪设计中的一个首要问题:如何选层

实际使用中,声学多普勒流速剖面仪(ADCP)常常处于倾斜状态。为了ADCP能用于各种场合,设计时必须解决一个首要问题:如何判断四个波束上同一水层对应的回波。通过坐标变换推导了该判断公式,该公式利用ADCP的姿态角确定不同回波的到达时间。在此基础上通过矢量分解推导了流速的解算公式,该公式利用四个波束中测得的相应的速度值和ADCP的姿态角确定流速。根据该方法设计的ADCP既可用于竖直布放也可用于非竖直布放,具有更大的适用范围。

宽带声学多普勒流速剖面仪的中频正交采样算法

宽带声学多普勒流速剖面仪(Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP)发射由伪随机编码调制的正弦信号,信号带宽在频域上产生展宽,成为带通信号。宽带回波信号的处理多采用正交解调的方法,但此方法对采样率的要求较高,硬件较难实现。利用数字中频正交采样法来实现,大大降低了采样频率,并且针对BBADCP解模糊速度的要求,进行了宽带回波信号的仿真试验,结果证明插值的数字中频正交采样法适合于BBADCP的信号处理。

ADCP声波流速流向剖面仪在海洋环境监测与评价中的应用

在简述ADCP声波流速流向剖面仪基本原理的基础上,结合几个典型的环境监测工程实例,简单地介绍了该技术在香港特别行政区海洋环境质量监测、海洋工程环境评价等方面的应用成果。工程应用的实际结果表明,采用ADCP技术能够获得良好的环境监测效果,阐明了这一技术在环境质量监测应用方面的重要性和有效性。

宽带声学多普勒流速剖面仪回波信号模型分析

宽带声学多普勒流速剖面仪(Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP)通过接收海洋体积混响信号进行频偏估计,体积散射模型的准确性决定了理论仿真的正确性。针对BBADCP的信号模型特点,建立了散射体单元散射叠加效应的海洋体积回波时空特性及散射模型,推导了叠加噪声后散射回波的具体表达式。通过散射回波的离散化,把各参数(幅度、频率、调制)分离开来,单独考虑各参数对测速精度的影响。利用复协方差算法对水流流速进行估计,分析了信噪比、水流流速、紊流效应等因素对BBADCP流速估计的影响,验证了体积散射模型的正确性。

声学多普勒流速剖面仪关键测量性能海上比对试验及结果分析

本文介绍了在我国南海三沙海域开展的ADCP海上比对试验,选择国内较为成熟且具备产品化条件的ADCP,根据GPS比测和同类型仪器比测等方法,制定比对试验方案和数据处理方法,结合国内外同类型仪器试验经验加入了质量控制和标定试验等环节,完成对ADCP关键测量性能,特别是底跟踪测速精度和流速测量精度的评估和趋势性分析,为进一步规范和提升我国自主研发海洋环境监测设备的检验验证能力、丰富相关技术手段和理论依据提供实践经验。

GPS与声学多普勒流速剖面仪在“动底”测流中的应用研究

在高水期和含沙量较大的情况下,用声学多普勒流速剖面仪ADCP(Acoustic Doppler CurrentProfilers)在进行底跟踪测量时会发生偏差。本文引入全球定位系统的定位技术,将两者有机地结合起来,并进行GPS跟踪方式的方向改正,用于"动底"长江流量测验,降低ADCP的底跟踪模式下的测量偏差。

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)国内外进展

ADCP是目前最主要的流速测量手段之一,自研发成功以后就在国内外得到了广泛的应用。本文介绍了ADCP的基本原理、主要类别和国际上ADCP的发展历程,并着重介绍了近年来我国在ADCP领域的研究进展情况,以及国产ADCP在海洋观测和水文测验等领域的应用情况。随着我国科研水平的提升和国产ADCP的广泛应用,我国将会在ADCP领域取得更加显著的进步。