声学多普勒剖面流速仪

声学多普勒流速剖面仪ADCP及其在水文测流中的应用蓝标;曲娟【摘要】This paper describes flow measurement principle of ADCP （Acoustic Doppler Current Profiler）.Compared with the regular hydrometric propeller,the characteristics and measurement process for ADCP flow measurement are introduced.The possible emerging problems in flow measurement of ADCP are summarized,and some attention matters are pointed out.%本文阐述了声学多普勒流速剖面仪ADCP的流量测量原理,并通过对ADCP流量测量仪与常规流速仪的比较,说明了ADCP流量测量的特点及其测量过程,并对ADCP流量测量中可能出现的问题进行了总结归纳,指出了应用中应注意的问题。

【期刊名称】《气象水文海洋仪器》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】5页(P65-68,73)【关键词】ADCP;测流;应用【作者】蓝标;曲娟【作者单位】深圳市水务局防洪设施管理处,深圳518000;长春气象仪器研究所,长春130012【正文语种】中文【中图分类】TH7660 概述在河流水文测验工作中，流速和流量的测量是两项很重要的工作，过去，一般都采用单点式流速仪（如机械式流速仪、电接式流速仪等）逐一的对各条测流垂线进行点流速测量，然后根据流速面积法换算出整个断面的流量，这种测验方法其测量精度虽然能够满足水文测验规范的要求[1]，但历时时间长，工作强度大，是其很大的弊端。

美国RDI公司研制的一种先进的测流仪——声学多普勒测流剖面仪，对于水文测验工作来说，则在很大程度上改变了流量测验的方法，实现了测流技术革命性的突破，将在河流水文测验工作中会获得更广泛的应用。

声学多普勒流速剖面仪1 范围本标准规定了声学多普勒流速剖面仪产品的类型和组成、要求、试验方法、检验规则，以及标志、包装、运输、贮存。

本标准适用于声学多普勒流速剖面仪（简称流速剖面仪）的设计、生产和使用。

2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2828.1-2012 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T 10250-2007 船舶电气与电子设备的电磁兼容性GB/T 13972-2010 海洋水文仪器通用技术条件GB 18523-2001水文仪器安全要求GB/T 32065.2-2015 海洋仪器环境试验方法第2部分：低温试验GB/T 32065.3-2015 海洋仪器环境试验方法第3部分：低温贮存试验GB/T 32065.4-2015 海洋仪器环境试验方法第4部分：高温试验GB/T 32065.5-2015 海洋仪器环境试验方法第5部分：高温贮存试验GB/T 32065.6-2015 海洋仪器环境试验方法第6部分：恒定湿热试验GB/T 32065.11-2021 海洋仪器环境试验方法第11部分：冲击与碰撞试验GB/T 32065.14-2019 海洋仪器环境试验方法第14部分:振动试验GB/T 32065.15-2019 海洋仪器环境试验方法第15部分:水压试验HY/T 042-2015海洋仪器设备分类、代码与型号命名JJG 763-2019温盐深测量仪检定规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

3.1声学多普勒速剖面仪 acoustic doppler current profiler利用声学多普勒原理，测量分层水介质散射信号的频移信息，并利用失量合成方法获取海流垂直剖面水流速度的水声仪器。

75kHz自容式声学多普勒流速剖面仪技术规格书中国科学院声学研究所2014年3月目录1 简介 (1)2 主要性能指标 (1)3 接口 (3)3.1 电气接口 (3)3.2 安装接口 (4)3.3 数据接口 (4)3.3.1 命令格式 (6)3.3.2 输出格式 (16)1 简介75kHz自容式声学多普勒流速剖面仪（Self-contained Acoustic Doppler Current Profilers，ADCP）采用多普勒原理测量其自身相对海流的运动速度，壳体为铝合金材料，整机耐压3000米，最大测流量程500米，广泛用于海洋流场长期定点观测，实物照片如图1所示。

图1 多普勒流速剖面仪照片2 主要性能指标（1）工作频率：75kHz（2）测速范围：±10m/s（3）准确度：±1%测量值±0.5cm/s（4）测流层数：1～128层；分层厚度：4，8，16，32m（5）测流最大作用距离：500m 1（6）数据接口：RS422；波特率：300至11520，缺省9600（7）内置压力、温度、方位和姿态传感器（8）数据内存容量：2GB（9）功耗：30V供电时，待机功耗小于20mW，低功率发射时功耗小于5W，高功率发射时功耗小于25W（10）电源：直流输入，24-50V；4个550WH电池组，开路电压40～42V （11）主机外径：φ561mm⨯1037mm（不包含插座高度），壳体材料：铝合金；相关尺寸见图2（12）环境适应性：工作温度：-5︒C--+45︒C；储存温度（不含电池）：-30︒C --+50︒C （13）最大工作水深：3000m（14）重量：95kg（空气中）/约58kg（水中）注：1，流散射强度不低于-70dB条件下图2 3000米耐压75kHz自容式ADCP外形尺寸3 接口3.1 电气接口在ADCP的上部有2个插座，分别为9芯的工作接口（采用Subconn公司MCLPBH9MSS型插座）和7芯网络测试接口（采用Subconn公司MCLPBH7MSS 型插座），信号定义见图1和表2；1）工作接口供电电压范围为电压范围为24～50V；数据通讯采用RS422形式，缺省通讯设置波特率为9600，1位停止位，无校验，ADCP通过RS422接口接收主控计算机的命令同时把测量数据发送给主控计算机，软件协议见3.3数据接口部分。

声学多普勒波浪流速剖面仪仪器指标：型号：AWAC浪龙600KHz*测量参数：流速、流向剖面，波浪测量（有向波谱），声学、压力（PUV）两种方式*声学频率: 600KHz，4波束探头，垂向1个，25度倾角3个，双向自动识别罗盘*工作状态：定点测量，使用垂向声学换能器表面声跟踪测波（AST）耐压深度：300m最小盲区：0.4m层宽：0.5-8米运行模式：独立自容式/实时在线监测流速剖面：最大剖面范围： 50m层宽： 0.5～8.0m层面数：典型为20～40,最大128数据输出：最快ls流速测量：流速：测量范围：+/-10m/s分辨率：0.1cm/s或以上精度：±1%测量流速流向：测量范围：0-360º,分辨率：0.1º精度：2º波浪测量：最大水深 60m (600KHz)数据类型压力，沿各波束的一个单元流速,AST层宽 0.4～2.0m采样率（输出）标准1Hz，AST 2Hz每次采样数 512、1024、2048、1200或2400组特征值估算范围 -20至20m波高分辨率/精度小于测量值得1%/1cm波向分辨率/精度 0.1度/2度周期范围 0.5-30秒数据记录容量(标准) 2MB可扩充至26M/82M或176M剖面记录层面数*9+120波浪记录采样数*24+46采集软件AWAC操作平台 WIN 32(WIN 95/98/2000/XP，NT4.0)功能设置数据上传、ASCII码转换、在线数据采集、图形化显示标配传感器温度换能器内置热敏电阻范围 -4℃至40℃精度/分辨率 0.1℃/0.01℃响应时间小于10分钟罗经带液态倾斜仪的磁通门罗经精度/分辨率 2°/0.1°（倾斜20度内）倾斜仪液态水平最大倾角 30°精度/分辨率 2°/0.1°上视下视自动检测压力压敏电阻范围 0～50m(标准)精度/分辨率满量程的0.5%/优于每一采样满量程的0.005%电源：直流输入 9-16VDC峰值电流 2A典型功耗 1W外置电池：类型/容量 36节1号碱性电池供540Wh新电池容量 13．5VDC电池寿命 120天(10分钟测流间隔，层宽1m，3小时测浪间隔1024采样1Hz)材质标准聚甲醛树脂和聚亚氨脂塑料钛合金螺丝环境运行温度 -5℃至35℃存储温度 -20℃至45℃振颤 IEC721-3-2物理指标重量空气中4.5kg（主机）高度 189mm直径 190mm打*者为必须满足产品保修及服务：1、所有产品均需符合国家产品的有关质量标准，是有品牌的整机原厂正品。

声学多普勒流速剖面仪技术发展及其应用声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的出现得到了海洋学界的高度重视，它的应用揭示了海流的时空分布特征，能描述流体质点运动状态，被国际海委会定为4种先进的海洋观测仪器之一。

本文较为全面系统地介绍了ADCP的原理、特点及其历史发展状况，以及ADCP的应用情况。

随着科学技术的不断发展，以及人类对海洋认识的不断加深，ADCP将向轻便、小巧、精密、智能化且多功能、多用途方向发展，并在智慧海洋及信息化等方面的应用与研究将发挥更显著的作用。

从养殖捕捞、防灾减灾到能源开发，凡与海洋有关的事务均需海洋环境要素的观测与数据。

ADCP能够提供高分辨率、高精度、信息海量且完整的观测与数据，在实时监测海洋流场对海洋科学研究、海洋经济建设和国防建设具有重要意义。

因海水引起的传输衰减，电磁波和强激光光波在海水中很难穿透1公里的距离，而声波在海洋中的衰减仅为电磁波的千分之一（低频声波在浅海中可传播数百公里，在大洋中可以传播上万公里），所以，声波是目前可实际应用于海洋远距离传播的物理场，研究海洋声波也成为认识海洋、研究海洋的重要工具。

ADCP就是利用声波多普勒效应发展起来的一种新型声呐测流设备。

它既可测量相对水底速度，又可兼顾测量相对水流速度。

因ADCP采用声遥测方式对被测流场无干扰，且能获得高精度速度信息，既可用于导航定位，又被广泛应用于包括对地波雷达等先进海洋观测设备海流对比验证在内的海洋及内陆河流工程与研究领域，因此被国际海委会定为4种先进的海洋观测仪器之一。

一、ADCPADCP是一种融合水声物理、水声换能器设计、电子技术和信号处理等多学科而研制的新型测速声呐设备，作为水声技术的一个典型应用，多普勒流速测量为这些相关学科提供了一个良好的综合应用平台。

（一）基本概念ADCP（AcousticDoppler Current Profiler，声学多普勒流速剖面仪），利用声学多普勒原理，测量分层水介质散射信号的频移信息，并利用矢量合成方法获取海流垂直剖面水流速度,即水流的垂直剖面分布。

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。

声学多普勒流速仪主要参数
声学多普勒流速仪的主要参数包括以下几个方面：
1. 测量范围：指测量速度的最小和最大范围。

常见的声学多普勒流速仪通常测量速度范围在0.1 m/s至5 m/s之间。

2. 分辨率：指仪器能够测量并显示的最小速度变化。

常见的声学多普勒流速仪的分辨率通常在0.001 m/s至0.01 m/s之间。

3. 采样频率：指单位时间内采集并处理的数据点数量。

较高的采样频率可以提高测量的精度和准确性。

4. 测量精度：指测量结果与真实值的偏差程度。

常见的声学多普勒流速仪的测量精度通常在±1%至±5%之间。

5. 测量精度：指测量结果与真实值的偏差程度。

常见的声学多普勒流速仪的测量精度通常在±1%至±5%之间。

6. 功率输出：指仪器在测量过程中所辐射的声能大小。

通常，较高的功率输出可以提高测量的信号强度和距离。

7. 数据处理速度：指仪器处理测量数据所需的时间。

较高的数据处理速度可以提高实时测量和分析的效率。

8. 探头频率：指声学多普勒流速仪传感器的工作频率。

常见的声学多普勒流速仪探头频率通常在1 MHz至10 MHz之间。

需要注意的是，不同型号和品牌的声学多普勒流速仪具体参数可能会有所差异，以上参数仅供参考。

声学多普勒流速仪安全操作及保养规程声学多普勒流速仪（ADPV）使用广泛于医疗、水文、海洋等领域。

在使用过程中，需要严格按照操作规程进行操作，以确保测试数据的准确性并保障人身安全。

本文将详细说明声学多普勒流速仪的相关知识和安全操作以及保养规程。

声学多普勒流速仪的工作原理及结构介绍ADPV是基于多普勒效应原理来测试流速的仪器。

人们在运动时，经过多普勒效应可以知道自己的运动速度；使用这种原理可以知道液体流动的速度、方向和流量。

ADPV主要组成部分有上市部分和下壳部分。

下壳部分是信号发射器，通过特定的频率发射声波，上壳部分是接收器，接收器可以接收声波的频率来计算流速。

ADPV的安全操作规程1. 设备安装将设备放置于平稳的表面上，插上电源，连接上相应的传感器。

2. 操作前的准备在开始之前，需检查ADPV设备和相应的传感器的工作状态，检查器材是否有损坏和接线是否正常。

3. 操作步骤•步骤1：使用传感器需要与气泡除去器相连接，绿色的气泡除去器置于最高点。

•步骤2：打开设备后，检查显示屏的设置，确保其与实验条件一致。

•步骤3：进行实验前，进行标定并记录相关的标定系数。

•步骤4：在实验过程中，如发现数据异常，需及时排查异常的原因，确保测试结果的准确性。

•步骤5：实验结束后，需要关闭所有的设备，保护好所有的器材及传感器。

4. 工作环境要求使用ADPV设备的工作环境要求如下：•温度：-20~+45℃；•相对湿度：15% ~ 85%；•外部电源电压：175 V ～ 265 V 50 Hz；•应避免使用于强磁场环境下。

5. 注意事项•在操作设备时，需遵守维护手册以及操作规程；•使用时需使用标准化的测量管和导线以及连接线；•使用过程中需注意设备的防震防水，设备液体温度不宜超过40℃；•避免使用在明火或有明火的地方，注意防爆；•设备长期保存或有异常时需要维修和保养。

ADPV的保养规程ADPV长时间不使用时应封存，并将其存放在无尘、干燥、避光、防虫蚁、无腐蚀介质的箱子中，以免器材受潮、受污染或受损。

投标支持文件汇编投标产品名称：声学多普勒流速剖面仪 (ADCP)生产厂家：RD Instruments (RDI)，美国(1)RDI公司及其ADCP简介(2)RDI公司ISO9001 国际质量体系认证证书(3)上海黄浦江和太浦河ADCP比测实验部分图片(4)长江三峡黄陵庙水文站ADCP与DGPS、测深仪、及电罗经集成试验简报(5)走航式ADCP测量软件WinRiver中文版(6)RDI公司河流型ADCP国内用户名单(7)关于ADCP四波束和三波束的讨论(8)关于ADCP工作模式的讨论(1) 美国RDI公司及其ADCP简介RD Instruments，简称RDI，位于美国加利福尼亚州圣地亚哥市，是全球最大的ADCP（即：声学多普勒流速剖面仪）生产厂家。

RDI已通过ISO9001国际质量体系认证。

目前年产值超过两千万美元。

RDI成立于1981年。

在二十多年的发展历程中，RDI始终位于ADCP技术的世界领先地位。

以下是 RDI公司的重要技术成果：•1981，生产出世界上第一台商品ADCP•1982，河流型ADCP，开创了ADCP河流流量测量的纪元•1991，宽带 ADCP专利技术•1995，“骏马”系列 ADCP：使ADCP小型化，价格大幅度降低•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RDI公司向中国客户提供ADCP已有十几年的历史。

至今已有一百多台RDI公司生产的ADCP应用于中国的海洋、河流、科研船只、海军舰艇、海上采油平台、等等。

其中应用于河流流量测量的走航式ADCP有四十几台。

RDI公司生产的ADCP以其优良的性能和可靠性赢得了用户的好评。

其重要优点为：∙采用宽带专利技术，因此具有高分辩率、高精度。

这对走航测量尤为重要。

∙采用四波束换能器。

有效地消除船摇晃的影响; 提高测量的可靠性。

声学多普勒流速仪是一种利用多普勒效应原理来测量流体速度的仪器。

多普勒效应是指当波源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波频率与波源发射频率之间的变化现象。

对于声学多普勒流速仪而言，波源是一个发射超声波的信号发射器，而观察者是一个接收器，它们一起工作来测定流体的流速。

声学多普勒流速仪的工作原理如下：
1. 超声波发射：流速仪中的发射器产生一定频率的超声波，并将这些声波发送到流动介质（通常是液体）中。

2. 声波的反射：流动介质中的颗粒、气泡或不规则表面将入射的超声波散射和反射回来。

3. 多普勒频移：如果介质（如水）中含有流动的颗粒，它们将携带并反射超声波，根据多普勒效应，这些反射波的频率会因颗粒移动的速度和方向的不同而出现变化。

如果颗粒朝向探头移动，则反射波的频率会比发射波的频率高（正频移），反之亦然。

4. 频率的检测：流速仪的接收器捕获这些反射回来且频率已
经发生变化的声波。

然后，设备比较发射频率和接收频率之间的差异。

5. 计算速度：通过已知的声波发射频率和测量到的频率变化，结合超声波的传播角度，流速仪可以准确地计算出流体颗粒的速度，进一步推算出流体流动速度。

声学多普勒流速仪广泛应用于水文学、海洋学、河流管理、污水处理和工业流程控制等方面。

这些仪器可以提供无侵入式、实时的流速测量，对于动态变化的水文系统尤其有用。

此外，它们有时被用来监测血液流速，以评估和诊断各种循环系统疾病。

由于其非接触性质，声学多普勒流速仪也是监测脆弱生态系统中水体流动的理想工具。

投标支持文件汇编投标产品名称：声学多普勒流速剖面仪 (ADCP)生产厂家：RD Instruments (RDI)，美国(1)RDI公司及其ADCP简介(2)RDI公司ISO9001 国际质量体系认证证书(3)上海黄浦江和太浦河ADCP比测实验部分图片(4)长江三峡黄陵庙水文站ADCP与DGPS、测深仪、及电罗经集成试验简报(5)走航式ADCP测量软件WinRiver中文版(6)RDI公司河流型ADCP国内用户名单(7)关于ADCP四波束和三波束的讨论(8)关于ADCP工作模式的讨论(1) 美国RDI公司及其ADCP简介RD Instruments，简称RDI，位于美国加利福尼亚州圣地亚哥市，是全球最大的ADCP（即：声学多普勒流速剖面仪）生产厂家。

RDI已通过ISO9001国际质量体系认证。

目前年产值超过两千万美元。

RDI成立于1981年。

在二十多年的发展历程中，RDI始终位于ADCP技术的世界领先地位。

以下是 RDI公司的重要技术成果：•1981，生产出世界上第一台商品ADCP•1982，河流型ADCP，开创了ADCP河流流量测量的纪元•1991，宽带 ADCP专利技术•1995，“骏马”系列 ADCP：使ADCP小型化，价格大幅度降低•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RDI公司向中国客户提供ADCP已有十几年的历史。

至今已有一百多台RDI公司生产的ADCP应用于中国的海洋、河流、科研船只、海军舰艇、海上采油平台、等等。

其中应用于河流流量测量的走航式ADCP有四十几台。

RDI公司生产的ADCP以其优良的性能和可靠性赢得了用户的好评。

其重要优点为：∙采用宽带专利技术，因此具有高分辩率、高精度。

这对走航测量尤为重要。

∙采用四波束换能器。

有效地消除船摇晃的影响; 提高测量的可靠性。

Doi:10.19661/ki.mi.2019.04.002!前沿动态】声学多普勒流速剖面仪（ADCP）国内外进展邓错（中国科学院声学研究所北京100190）摘要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。

关键词声学多普勒流速剖面仪；国内外进展；海洋观测；水文测验中图分类号TH766Development of Acoustic Doppler Current Profiler at Home and AboardDENG Kai(Institute of Acoustics,Chinese Academy of Sciences,Be=jing100190,China)Abstract ADCP is one of the most important instruments in measuring ocean current,and it has been widely used globally since being developed successfully.Several subjects were introduced in this paper,including basic principles,classification and development history of ADCP,and especially,the progresses of domestic ADCP research and applications in ocean observation and hydrometric measurement.Along with the advancement of R&D capability in China and broad applications of domestic ADCP,we will make greater progress in the future.Keywords ADCP;development domestic and aboard;hydrometric measurement;ocean observation1ADCP的工作原理ADCP向水中发射声信号后，接收声信号经水体中散射体（如浮游生物、悬浮物等）散射后产生的回波信号，并对信号进行处理得到回波产生多普勒频移％根据多普勒原理，当ADCP和散射体之间存在相对运动，发射声波与散射回波频率之间就会产生多普勒频移，利用多普勒频移即可解算出ADCP与水体之间的相对速度叫目前，国际上ADCP主要采用的是宽带测速技术，采用由多个相同伪随机子序列组成的复杂编码发射信号，利用复协方差法估计回波信号的多普勒频移叫ADCP的每个换能器轴线组成一个波束坐标，每个换能器测的流速是沿其波束坐标方向的流速，ADCP先测出沿每一波束坐标的流速分量；再把波束坐标系的流速转换为局部坐标系的三维流速；最后用罗盘和倾斜计提供的方向和倾斜角把局部坐标系的流速转换为地球坐标系的流速%大多数ADCP换能器阵采用四波束JANUS配置，目的是最大限度地减少载体运动给ADCP测量带来的不利影响，提高ADCP的测速精度叫收稿日期：2019-11-01||8^^2019年第4期||2ADCP主要产品分类目前市场上的ADCP产品主要可以从以下几个方面进行分类!从换能器结构方式ADCP可以分为常规阵ADCP和相控阵ADCP,两者的区别在于。

声学多普勒流速剖面仪（ADCP）试验观测及应用初探何华权【摘要】以崇左水文站ADCP试验情况为例，介绍了ADCP的特点：在正常情况下测验的效率较高，安全性比较可靠，但存在故障维修成本高、受含沙量影响比较明显、易受水下外来电波干扰、推算实时流量不稳定等问题。

提出了ADCP测验工作中如何确保稳定性、降低维护成本、提高效率的建议。

%Taking ADCP tests conducted at Chongzuo hydrological station as example,an introduction was made on the characteristics of ADCP,including relatively high efficiency under normal conditions,safety and reliability, high repairing cost,significantly influenced by sediment concentration,liable to be interfered by under water for-eign radio wave,unstable in calculating real-time current. Suggestions were put forward to ensure stability,reduce maintenance cost and improve efficiency.【期刊名称】《广西水利水电》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P85-88)【关键词】ADCP;观测试验;缆道流速仪法;比测【作者】何华权【作者单位】崇左市水文水资源局，广西崇左 532200【正文语种】中文【中图分类】P335崇左站于2009年4月安装了ADCP在线测流系统，2009年5月开始运行，并与缆道流速仪法进行比测，其比测情况如下。

声学多普勒流速剖面仪 (ADCP) 的应用实例声学多普勒流速剖面仪 (ADCP) 是一种融合了多学科技术而研制的新型测速声呐设备，作为水声技术的一个典型应用，作为一种测速仪器，ADCP 在水运工程 (包括内河和海洋工程) 中得到了广泛应用，对于声学多普勒测流技术的研究日益受到人们的关注。

目前测流仪器种类繁多, 按照工作原理的不同可以分为机械式海流计、压力式海流计、电磁式海流计以及声学海流计等。

现在大量运用的是声学多普勒海流计。

声学多普勒海流计采用声遥测方式，对被测流场无干扰，能够获得高精度的速度信息，被国际海委会定为4 种先进的海洋观测仪器之一，因此ADCP 成为当前广泛采用的测流仪器，是水资源调查中必不可少的重要测验设备。

通过ADCP 在具体工程中的应用研究，归纳总结了ADCP 在工程应用中的主要工作流程，以及在工程应用中的注意事项。

一、ADCP 工作原理( 一 ) 多普勒效应波源和观察者有相对运动时，观察者接收到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象；如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。

这便是著名的多普勒效应 (奥地利物理学家及数学家克里斯琴· 约翰· 多普勒于1842 年首先提出这一理论) ，它不仅适用于声波，同样适用于所有类型的波，包括电磁波。

ADCP 就是利用声波的多普勒效应发展起来的一种新型测流设备, 它是一种既可测量相对水底速度, 同时又可以兼顾测量相对水流速度的声呐设备。

ADCP 利用声学多普勒原理，测量分层水介质散射信号的频移信息，并利用矢量合成方法获取海流垂直剖面水流速度, 即水流的垂直剖面分布。

对被测验流场不产生任何扰动，也不存在机械惯性和机械磨损，能一次测得一个剖面上若干层的流速的三维分量和绝对方向。

(二) ADCP 测流原理水体中存在大量的散射体，诸如微小粒子、浮游生物等，它们随水体流动。

这些散射体和水体是融为一体的，其速度即代表水流速度。

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。

声学多普勒流速剖面仪第一章说明谢谢您购买Nortek.Aquadopp剖面仪。

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这个剖面仪在水中采用声学多普勒效应测量水流剖面。

它的设计是为定位应用程序，并且可以配臵在底部、钻塔停泊处、浮标上或其他任何固定结构。

这是一个完整工具，包括所有部件，这些部件需要带有数据存储在内部数字记录仪的自包含的配臵。

典型的应用包括海岸研究、在线监视和在河流、湖泊、海峡的科学研究。

Aquadopp剖面仪用用三个倾斜25度的声束在用户选择的单元中精确地测量水流剖面。

如果系统安装的好的话，内部的倾斜度和指南针传感器告诉水流的方向，高分辨率的压力传感器提供深度和有关潮水的上升。

这个标准的9MB的记录器和内部的碱性电池对于2—4个月的部署是非常充足的。

通过增大至161MB的内存和外部锂电池甚至充电电池可以使部署次数可以增加或者取样计划加强。

通过用外部电池筒进行进一步的扩展也是可行的。

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开始要想正常运作：1 在你用Aquadopp之前，必须阅读这个用户指导的第二、三、四章从而熟悉这个水流剖面仪。

2 按照第五章的步骤完成Aquadopp的接受控制和功能测试。

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75kHz自容式声学多普勒流速剖面仪技术规格书中国科学院声学研究所2014年3月目录1 简介 (1)2 主要性能指标 (1)3 接口 (3)3.1 电气接口 (3)3.2 安装接口 (4)3.3 数据接口 (4)3.3.1 命令格式 (6)3.3.2 输出格式 (16)1 简介75kHz自容式声学多普勒流速剖面仪（Self-contained Acoustic Doppler Current Profilers，ADCP）采用多普勒原理测量其自身相对海流的运动速度，壳体为铝合金材料，整机耐压3000米，最大测流量程500米，广泛用于海洋流场长期定点观测，实物照片如图1所示。

图1 多普勒流速剖面仪照片2 主要性能指标（1）工作频率：75kHz（2）测速范围：±10m/s（3）准确度：±1%测量值±0.5cm/s（4）测流层数：1～128层；分层厚度：4，8，16，32m（5）测流最大作用距离：500m 1（6）数据接口：RS422；波特率：300至11520，缺省9600（7）内置压力、温度、方位和姿态传感器（8）数据内存容量：2GB（9）功耗：30V供电时，待机功耗小于20mW，低功率发射时功耗小于5W，高功率发射时功耗小于25W（10）电源：直流输入，24-50V；4个550WH电池组，开路电压40～42V （11）主机外径：φ561mm⨯1037mm（不包含插座高度），壳体材料：铝合金；相关尺寸见图2（12）环境适应性：工作温度：-5︒C--+45︒C；储存温度（不含电池）：-30︒C --+50︒C （13）最大工作水深：3000m（14）重量：95kg（空气中）/约58kg（水中）注：1，流散射强度不低于-70dB条件下图2 3000米耐压75kHz自容式ADCP外形尺寸3 接口3.1 电气接口在ADCP的上部有2个插座，分别为9芯的工作接口（采用Subconn公司MCLPBH9MSS型插座）和7芯网络测试接口（采用Subconn公司MCLPBH7MSS 型插座），信号定义见图1和表2；1）工作接口供电电压范围为电压范围为24～50V；数据通讯采用RS422形式，缺省通讯设置波特率为9600，1位停止位，无校验，ADCP通过RS422接口接收主控计算机的命令同时把测量数据发送给主控计算机，软件协议见3.3数据接口部分。