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河流声学多普勒测流方法作者：朱洪戬赵博然来源：《吉林农业》2014年第01期摘要：利用声学多普勒原理测量河流的流速是一种高精度测流方法。
与传统的测流方法相比，多普勒测流具有测量精确度好、分辨率高、资料完整、信息量大等优点，适用于复杂河流的流速、流量测量。
关键词：声学多普勒测流；原理；方法中图分类号：P335文献标识码：A文章编号：1674-0432（2014）-01-60-1河流声学多普勒测流于20世纪90年代引入我国，广泛应用于气象、农业、水利等许多领域。
声学多普勒测流利用声学多普勒原理测量水流剖面的流速，与传统的测流方法相比，具有测量精度好、时间短、分辨率高、资料完整、信息量大等优点，适用于复杂河流的流速、流量的测量[1]。
1测量原理与方法声学多普勒测流假定水体流速与水体中颗粒物的运动速度相同，利用多普勒频移测量水流流速。
标准的多普勒测流配有4个换能器。
换能器的作用，一是向水体中发射声波，二是接收被水体反射回来的声波。
当河流中的颗粒物运动方向接近换能器时，换能器接收的反射频率比发射频率高；当河流中的颗粒物的运动方向远离换能器时，换能器接收的反射频率比发射频率低。
这种回波频率与发射频率之间的差值，即为多普勒频移[2-3]。
2.1相同之处按照《声学多普勒流量测验规范》的要求[4]，传统测流与多普勒测流在测量方法与基本原理上有相同之处，它们都需要设置测速垂线，每条测速垂线上都要测量河流水深，并且要测量不同水深点的流速，依据不同水深点的流速计算该垂线上的平均流速。
2.2不同之处传统测流是将流速仪固定在水中不同深度逐点测量。
多普勒测流是在测船移动时，对不同深度点不间断地连续动态测量。
传统测流时的垂线条数受自然条件的制约，一个河流断面只能设置数个垂线，每条垂线上也只能测量数个不同深度的流速。
多普勒测流理论上可以测量无数条垂线及无数个深度的流速。
传统测流的测量断面必须垂直于河岸，多普勒测流可以随机的沿斜线或曲线测量。
声学多普勒流速仪测量湍流流速的峰值降噪方法张鹏;杨胜发;胡江;陈阳【摘要】声学多普勒流速仪常用于测量水流三维瞬时流速，受外界以及仪器自身等多种因素影响，采集的流速时间序列中不免存在噪声干扰。
为了获取真实反映湍流瞬时紊动过程中的高频流速信号，需对流速仪测量流速信号中含有的噪声值进行过滤，为此提出了一套流速信号预处理方法。
先对大于3.5倍样本标准差的流速数据进行修正；其次分析样本中局部区域数据的变化情况，对大于2倍局部样本标准差的数据进行插值修正；根据傅里叶线性变换性质，提出从流速信号功率谱中过滤掉仪器固有噪声功率谱。
水槽实验数据分析结果表明：调整数据量不超过总数的12%，符合柯尔莫戈洛夫的-5/3次幂频率增加规律，对高频噪声降噪作用明显，为湍流瞬时紊动过程分析提供了更为准确的方法。
%ADV was usually used to measure three-dimensional momentary velocities of turbulent flow. However, this method is sensitive to external environment and instrument itself, which can lead to spike noise in collecting velocity time series. In order to obtain the true and high-frequency velocity signals of instantaneous turbulent flow, a new velocity signal pretreatment method should be put forward to filtrate the noise signal. Firstly the velocity data that is 3. 5 times greater than sample standard deviation was revised;then the data signal variation of local area in sample is analyzed and furthermore the velocity data that is 2 times greater than sample standard deviation was reversed by interpolation method. So the power spectrum filtering method for filtrating instrument noise was put forward based on Fourier linear transformation. The analysis results of experimental datashows that the number of mended data is less than 12% of the total;the velocity power spectrum of processed data is more aligned with Kolmog-orov power spectrum. The proposed method has an obvious effect in despiking of high frequency noise, which provides more accu-rate analysis basis for turbulence characteristics analysis.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2016(047)008【总页数】4页(P76-79)【关键词】ADV;峰值降噪;功率谱;数据处理【作者】张鹏;杨胜发;胡江;陈阳【作者单位】重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆400074; 重庆交通大学河海学院，重庆400074;重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆400074; 重庆交通大学河海学院，重庆400074;重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆400074; 重庆交通大学河海学院，重庆400074;重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆400074; 重庆交通大学河海学院，重庆400074【正文语种】中文【中图分类】TV14声学多普勒流速仪(ADV)因其能够以高频采样的方式获取水流单点三维瞬时流速，且采样体积小、操作简捷、野外测量方便，而广泛应用于明渠湍流流速测量中[1]。
•手持式声学多普勒流速仪操作手册流速跟踪者手持式ADV 操作手册首先感谢您的购买。
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1）建议阅读●我们建议阅读有关该仪器的运行原理。
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●如果需要关于该仪器的硬件及软件的具体资料，请查阅该仪器的操作手册。
●看该仪器操作手册的第3 部分以便获得更多的提示。
2）快速开始●打开仪器后盖将电池装入。
●按on/off 键1 秒钟开机，按住4 秒钟关机。
●从主菜单按1 可进入参数设置菜单。
o 按Enter 键可以进行多屏的功能显示转换。
o 用菜单中的条款可以改变影响数据收集的参数。
●在主菜单里按2 可以进入系统功能菜单。
o 按Enter 键可以进行多屏的功能显示转换。
o 用菜单中的条款可以进入该仪器的诊断程序。
●收集试验数据的设置。
o 从参数设置菜单中选择数据收集的方式（普通/流量）。
2o 从主菜单按3 开始数据收集。
o 随着屏幕的快速显示，用Next Station 键和Prev.Station 键，选择测量地点，用Set 键设置各种参数。
o 看仪器操作手册第4.5 部分，描写了普通测量和流量测量的过程。
3）计算机软件的安装●软件用于从仪器下载文件，给ASCⅡ文本数据文件，并且可以执行系统诊断。
●将仪器的软件CD 放入计算机光驱。
●放入后，计算机将自动显示一个安装菜单。
o 如果放入后几秒安装窗口没有出现，键入Start|Run 并且输入d:/install.exe.这里的d 指的是计算机的光驱。
●在菜单中，按FlowTracker Software Instalation 键。
●随屏幕上的安装指令操作。
●看仪器操作手册第6.1 部分可以获得详细的介绍。
4）从仪器下载数据文件●用电源/通讯电缆线连接流速仪和计算机。
●用Start|Programs|SonTek Software|FlowTracker 开始运行仪器软件.●用SonRecW 运行数据下载软件。
声学多普勒测量原理采用多普勒频移物理原理来测量水流速度多普勒效应(多普勒频移)：某一个声源(超声波)发出的声波被另一个接收体接收并反射如果该声源相对于接收体是移动的，接收体接收到的声波频率将会与声源的发射频率有差异如果两个物体之间的相对距离是减少的，接收的频率会增加如果两个物体之间的相对距离是增加的，接收的频率就减小声学多普勒测量原理这样的多普勒效应在日常生活中经常会发生当你听到迎面开来的一列火车气笛声或者一辆警车的警报声(一个声源)，声音会显得频率较高;而当火车或者警车离你远去时，则听到的声音会变成较低的声音注意：速度V代表了声源和接收器之间的相对速度(也就是改变了二者之间距离的运动)垂直于声源和接收器之间联线的运动不会导致多普勒频移声学多普勒测量原理超声波在水中的传播速度C会受到水温的变化而变化同样的水流速度，会因为水温的改变，而产生不同的多普勒频移所有的多普勒仪器都带有一个水温传感器在测量多普勒频移的同时，测量水温，并在计算中对流速的计算进行补偿和修正声学多普勒测量原理超声波传播的距离(包括反射回来的距离)，与超声波发射的频率有关频率越高，超声波的声能越容易被水中的悬浮颗粒所吸收这样测量的距离就越小，但是测量的精度会提高声学多普勒测量原理超声波传播的距离还与水中的悬浮颗粒的含量(通常称为含沙量)有关含沙量越大，超声波被吸收的声能就越多，同样的也会减小仪器的测量距离但是，由于含沙量仅仅是吸收超声波的声能，并不改变超声波的传播速度，所以并不影响超声波的测量精度声学多普勒水流剖面仪测量原理声学多普勒水流剖面仪的英文名字：Acoustic Doppler Current Profiler 通常，我们会简称为 ADCP声学多普勒水流剖面仪测量原理有多个超声波换能器(探头)同时向多个方向发射超声波因为自然界的水中都有一些悬浮颗粒，这些在不同距离的悬浮颗粒会将传播到该位置的部分声波反射回发射的仪器仪器收到不同距离的反射信号之后就可以加以分析声学多普勒水流剖面仪测量原理如果这些悬浮颗粒是向着仪器迫近，反射的频率会高于发射的频率如果是远离则会低于发射频率ADCP借着这种频率的微小差异，代入上述的多普勒频移方程式，就可以计算出水流的速度声学多普勒水流剖面仪测量原理仪器放进水中并不清楚实际的水流流向。
多普勒流速仪一、产品简介声学多普勒流速仪是应用于河流、明渠及管道等工况的流速流量检测仪器。
其采纳超声波探测技术，测量精度高、稳定性好、受环境因素影响小，无转动件、维护频次低、工作牢靠性高，是便携流速流量测量的产品。
二、原理多普勒效应，发射和接收的超声波频率差与流速建立关系，超声波发射与接收的时间差与液位建立关系，静压式液位用于需要测量液位量程较大的工况，环境温度测量用于修正超声波实际传播速度。
三、产品特点传感器支持瞬时流量与累计流量功能能测静止水的流速能测非满管、满管及明渠的流量能测矩形、圆形、梯形、三角形截面的流量流速测量范围宽，0～10m/s，双向流速测量精度高，1mm/s误差超声测量液位精度高，误差1mm（2m以内）纯物理方法测量，免标定，免校准支持静压测液位支持温度补偿流速测量与液位测量ModbusRTU协议传感器防护等级IP68，支持长期水下工作便携式方案：传感器+手持机+测量杆，手提箱容纳全部配件手提箱尺寸：435*320*135mm四、产品参数主机参数：尺寸187*91*30mm重量0.3kg存储温度—20℃～60℃相对湿度5%～85%（无冷凝）防护等级IP67充电方式直充待机时长持续工作8小时显示参数流速、液位、温度、流量现场显示带背光的4.3寸触摸屏数字接口RS485接口，Modbus协议。
传感器参数：流速量程0～10m/s，双向流速辨别率0.001m/s流速精度0.001m/s（流速=5m/s时）；0.02m/s或实际峰值速度的0.3%（采纳较大值）（流速5m/s时）超声液位量程6.5m超声液位精度0.001m超声液位辨别率0.0005m静压液位量程0～10m静压液位精度0.1%FS静压液位辨别率0.001m温度量程—20～60℃传感器尺寸165*50*29.5mm安装专用支架材质金属，塑料，橡胶防护等级IP68供电直流12V/24V功耗测量时70mA；休眠时25mA通信接口RS485，Modbus工作温度—20～60℃工作压力最大6Bar防雷支持防浪涌支持EMI抑制支持五、应用领域海绵城市、河长制管理、内河监测、自然河流、明渠、管道、养殖等场景。
