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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。
名称：多普勒流量在线监测仪器型号：ChannelMaster型H-ADCP品牌：美国TRDI咨询价格功能简述：美国ISCO高质量水平声学多普勒流速剖面仪,多普勒流量在线监测仪器ChannelMaster型H-ADCP,多普勒流量在线监测仪器结构紧凑、标准配置高、功能强、适用范围广。
多普勒流量在线监测仪器的详细介绍ChannelMaster型水平声学多普勒流速剖面仪（简称CM型H-ADCP）是RDI公司新一代ADCP产品。
它结构紧凑、标准配置高、功能强、适用范围广。
ChannelMaster型H-ADCP主要特点：•采用RDI公司宽带专利技术。
•高精度、高空间和时间分辨率。
可以使用较小的单元、在较短的采样时间步长内获得精确的流速数据。
•对于很难测验的低流速和非恒定流也能获得高质量测验数据。
•标准配置1－128个可选单元、0.1－10m可选单元长度、1－300m剖面范围（取决于系统频率）。
可以得到更多的流速数据，具有很大的灵活性。
•标准配置超声波水位计和压力式水位计。
•标准配置倾斜计。
倾斜计对于调整H-ADCP安装支架和监测安装支架的倾斜变化从而保证测验数据质量具有重要的作用。
•标准配置不锈钢安装底座，使H-ADCP安装十分方便。
在二十多年的发展历程中，RDI公司始终位于ADCP技术的世界领先地位。
RDI公司已通过ISO9001国际质量体系认证。
H-ADCP用途：•河流水文站或水情站流速、流量实时测验（应用指标流速法或数值方法计算流量）•明渠流速、流量实时测验•灌渠流速、流量实时测验•河流水质监测站总量实时监测•河流、河口区流场数据采集，为流场数值模型提供标定或验证数据。
•港口水域流场实时监测，为保证进出港船只安全提供流速数据。
•海上采油平台附近流场实时监测ChannelMaster型H-ADCP技术指标流速剖面测量（宽带专利技术）：系统频率300kHz600kHz1200kHz单元数1-1281-1281-128最小单元长度(m)10.50.1最大单元长度(m)1084最大剖面范围(m)30090201st单元起点(m)2-101-100.3–10流速量程(m/s)±5±5±5精度±0.5%±0.5%±0.5%±0.2cm/s±0.2cm/s±0.2cm/s分辨率(mm/s)111注：最大剖面范围取决于温度、盐度、含沙量等参数。
水文监测中ADCP流量测验与误差控制探讨◎ 尚巧巧 阜阳水文水资源局（界首勘测队）摘 要：近些年水文监测在国民经济和生态文明建设中的作用日益凸显。
准确的水文监测数据不仅是水资源合理配置、水环境保护和水灾害防治的重要依据，也是推动水利现代化和可持续发展的重要支撑。
鉴于此，本文从误差来源分析出发，探讨适用于ADCP流量测验的误差控制方法，并通过实例分析验证其有效性，以期为水文监测实践提供借鉴和指导。
关键词：ADCP；水文监测；误差控制1.引言水文监测是水资源管理、水文循环研究、防洪减灾等方面的基础工作，而流量测验是水文监测的核心内容之一。
随着科技的进步，A DCP （声学多普勒流速剖面仪）作为一种现代化流量测量设备，被广泛应用于水文监测中[1]。
然而，在实际应用中，ADCP流量测验受到多种因素影响，可能导致测量误差。
因此，如何控制误差、提高ADCP流量测验的准确性，成为水文领域关注的焦点。
2.ADCP流量测验概述2.1ADCP工作原理简介声学多普勒流速剖面仪（ADCP）是一种利用声学多普勒效应进行流速测量的设备。
其工作原理基于多普勒效应，即当声源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的声波频率会发生变化[2]。
ADCP由发射器、接收器和处理系统三部分组成。
发射器发出一定频率的声波信号，这些声波信号在水中传播并遇到悬浮颗粒或水体中的微小气泡时产生反射。
由于水流的存在，反射回的声波频率会发生变化。
接收器接收这些反射回的声波，并将它们转换成电信号。
处理系统通过对这些电信号进行处理，根据多普勒效应的原理，计算出反射体的速度，从而得到水流的流速剖面。
在众多A D C P设备中，走航式ADCP是目前应用较为广泛的一种。
它安装在测船或浮体上，通过走航方式横渡水面测量断面的流速分布。
由于其可以在移动中进行连续测量，因此被广泛应用于海洋、河流、湖泊等水体的流速和流量测量。
2.2ADCP流量测验在水文监测中的应用一是精确测量河流流量。
ADCP测流与传统测流的对比及应用摘要:流量测验是水文工作的重要任务之一,传统的河流流量测验主要采用单点流速仪法,广泛运用在人工船测、桥测、缆道、涉水测量等,既费时效率也很低。
ADCP的数据采集、传输、存储全部通过电脑控制操作,自动化程度高。
ADCP的使用比传统测验方法提高效率几十倍,标志着河流流量测验的现代化,被称为是流量测验领域的一次革新。
关键词:ADCP测流传统测流多普勒北川水文站1 ADCP测流原理ADCP是20世纪80年代初发展起来的一种利用声学多普勒原理测量水流速剖面的仪器,根据测定水体中微颗粒声后向散射的多普勒频移来测量水体速度。
它的换能器发射出一定频率的脉冲,该脉冲碰到水体中的悬浮物质后产生后向散射回波信号。
由于悬浮物质随流漂移,使该回波信号频率与发射频率之间产生一个频差,即多普勒频移。
根据这一频移的大小和符号(正负),即能计算出流速和流向。
由于声速在一定深度范围内(表层至几百米深度)的水体中的传播速度基本不变,根据声波由发射到接收的时间差便可确定深度。
一台ADCP可以顶替若干台传统的流速仪,在使用ADCP测流时,设置不同厚度的深度单元,即将测流断面分成若干个子断面,利用不断发射的声波,确定一定的发射时间间隔及滞后,通过多普勒频以及谱宽度的估算,便可得到整个水体剖面逐层上水体的流速;在每个子断面内测量垂线上一点或多点流速并测量水深从而得到子断面内的平均流速和流量,再将各个子断面的流量迭加,即得整个断面流量。
2 ADCP测流与传统测流比较2.1 ADCP方法与传统方法的相同点ADCP测流与传统流速仪法的基本原理一样,都是将整个测流断面划分为许多子断面(即布设多条垂线),在每个子断面中垂线处测量水深并测量多点的流速从而得到垂线(即子断面)平均流速2.2 ADCP方法与传统方法的不同(1)传统流速仪法是静态方法,流速仪是固定的;ADCP方法是动态方法,ADCP 在随测量船运动过程中进行测量。
adcp 测量原理The principle of ADCP measurement is essential for understanding how this technology works and its various applications. ADCP, which stands for Acoustic Doppler Current Profiler, is a type of sonar device that is used to measure the speed and direction of ocean currents. The device operates by emitting sound waves into the water and measuring the frequency shift of the signals that are reflected back. This allows for the calculation of water velocity at different depths. ADCP measurements are crucial for a wide range of applications, such as oceanography, marine biology, environmental monitoring, and engineering projects.ADCP 测量原理是理解这项技术如何工作及其各种应用的基础。
ADCP代表声学多普勒流速剖面仪，这是一种用于测量海洋流速和方向的声纳设备。
该设备通过向水中发射声波并测量反射回来的信号的频率变化来进行操作。
这允许计算不同深度的水流速。
ADCP 测量对各种应用至关重要，如海洋学，海洋生物学，环境监测和工程项目。
From a technical perspective, the principle of ADCP measurement is based on the Doppler effect, which describes the change infrequency or wavelength of a wave in relation to an observer who is moving relative to the wave source. In the case of ADCP, the sound waves emitted by the device encounter moving water particles, causing a change in frequency when the waves reflect back to the device. By analyzing the frequency shift, the ADCP is able to calculate the speed and direction of the water currents. This principle forms the basis for the accurate and reliable measurements obtained through ADCP technology.从技术角度来看，ADCP 测量的原理是基于多普勒效应，描述了波的频率或波长随观察者与波源的相对运动而发生的变化。
海洋技术▏深海船载走航式声学多普勒流速剖面仪一、引言海洋约占地球表面积的71%，是地球上尚未被人类充分认识和利用的最大潜在资源基地。
在海底及海洋中，蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。
海洋中超过2000m水深的深海区占海洋面积的84%，因此，地球表面大部分是深海。
海流观测是海洋调查项目中物理海洋方面重要的观测要素。
船载走航式声学多普勒流速剖面仪（ADCP）可以在船只走航过程中对经过海区的海流进行连续剖面观测，具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大、充分利用航渡时间等特点，能最大限度地发挥现代大型综合科考船多功能综合性的特点。
在各类水下移动平台作业环境保障领域，通过对作业海区海流情况进行精确测量和分析，为水下移动平台作业的开展提供基础海流资料，实现水下移动平台辅助调查研究，保障水下移动平台作业安全；在科学研究领域，它可在科考船执行任何航次过程中连续工作，不影响其他科考项目的作业，利用该设备进行长期的观测可以积累大量各海区现场海流资料，为海洋动力、气候变化和海洋生物化学等海洋过程研究提供不可或缺的基础数据。
本文首先介绍了声学多普勒流速剖面仪的基本原理，然后系统介绍了Teledyne RDI、Rowe Tech⁃nologies Inc.和杭州应用声学研究所等推出的3款典型深海船载走航式ADCP，最后展望了深海船载走航式ADCP的发展趋势。
二、声学多普勒流速剖面仪ADCP 主要利用声学多普勒原理，通过分层海水中颗粒物质对声波的反射，测量各分层对应反射声波的多普勒频移。
根据多普勒原理，发射声波与各分层对应散射回波之间的多普勒频移取决于反射体的运动速度，即f d＝2f s(v/c)cos(θ) ⑴其中，f d为多普勒频移，f s为发射声波的频率，v为海流相对速度，c为海水声速，θ为海流速度和声波波束之间的夹角。
在已知声波波束指向的情况下，通过测量发射声波和反射回波之间的多普勒频移，即可解算出ADCP和各分层对应散射体的相对速度的一个速度分量。
浅谈ADCP使用过程中常见问题和解决方法梅港水文站吕富颖ADCP，中文名字声学多普勒流速剖面仪。
顾名思义是利用声学多普勒效应原理进行流速测量的高科技测流仪器，能直接测出断面的流速剖面，具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点，目前被广泛用于海洋、河口的流场结构调查和流速流量测验等。
由于ADCP是利用声波反射来测流的，所以当被测水体含沙量过大或出现推移质的时候，会出现动底现象（即底跟踪失效或走沙），造成流速测量误差，从而影响流量的准确性，确切地说测得的流量偏小。
为了解决这一问题，必须外接测深仪和差分GPS配套使用。
在这里我想浅谈一下RDI公司“瑞江”ADCP外接GPS罗经，在使用过程中可能面临的问题和解决方法，供大家一起探讨、一起进步。
一、设备安装。
仪器设备应轻拿轻放，严禁碰撞，安装牢固，换能器与连接线应涂抹硅胶进行防水防沙。
由于ADCP往返测流时，分别位于船体的上下游，安装不当会造成往返流量偏差较大，为避免测船扰乱天然流态导致ADCP实测失真，ADCP应离船弦外侧1.0米，换能器接线端朝向船尾（下游），换能器入水尽量浅，但应保证在走航过程中换能器不脱离水面；GPS罗经前、后天线的连线应与船体轴线平行，且定向天线在前（上游）。
二、ADCP检测。
正常情况下，接通电源同时，ADCP会发出“滴、滴”的声音，如果没有可以用软件检查，软件WinRiver1.04要用专门的检测软件BBTALK检测，软件WinRiver2.07直接在新测量里检测。
检测时要确保通讯正常，电源电量足够，线路连接良好，注意取下ADCP保护套（讯号发射受阻电脑也会显示无信号）。
如果都不行就有可能为ADCP硬件存在问题。
三、ADCP测流参数设置。
由于每个断面的情况不同，参数设置也不大相同。
要根据自己断面实际情况设置合理的参数，根据梅港站使用情况来说，侧身单元尺寸WS设置不宜过大，使用15-30即可；流速只要不高于3.4m/s，误释流速WV使用170即可，流速过大时误释流速要适当调大，但不宜过大，以免影响测验精度。
1 说明这是声学多普勒流速剖面仪操作规则的第二版本：这是一个实际性的突破。
第一版本主要介绍了窄带声学流速剖面仪。
从那时开始，Teledyne RDI公司就已经介绍了宽带ADCP,并且最近在工作室越来越多的采用这种技术。
这一版本的修正反映了由宽带技术所引起的变化。
这个突破是基础性原则和实际信息的结合，而要理解宽带ADCPs如何工作和怎么使用它们正需要这些基础性原则和实际的信息。
这个突破将介绍一些基本的概念，它适用于大部分所介绍的规则，这些规则只能浅薄的处理它们。
要想进一步的学习，我们推荐使用在书目中所列的参考书目。
Teledyne RDI公司的历史Teledyne RDI公司坐落在CA San Diego，专门从事水下声学多普勒产品的设计和制造，这种设备大量应用于水流剖面和精确导航。
本公司的前身是RDI公司，这个公司由 Fran Rowe 和 Kent Deines在1982年创建。
这个公司的成立是第一个声学多普勒流速剖面仪工业发展的结果。
这个变革性的装置能够对水下的128个独立的监测点阵列进行剖面水流测量。
多年之后，RDI公司通过对新产品的发展、高级数据的质量和最高水平的服务质量和服务支持提供坚定的承诺，使它在工业中经历了稳步的发展并保持主导地位。
在2005年8月，RDI公司被Teledyne 科技公司收购，而现在它作为Teledyne科技有限公司的间接子公司来运作。
在这些成就的基础上，这个公司的名字变为Teledyne RDI公司。
这个公司现在雇佣了200多个受过多种训练的科学家、工程师、销售人员和支持人员；拥有30,000平方英尺的符合ISO-9001:2000标准的设施，其中包括先进的工程技术，实验室，制造业和质量检测区。
ADCP的历史ADCPs的前身是多普勒计程仪，即测量船在水上或海底的速度。
第一个商业ADCP在1970’s 中期制造。
它是一个商业性计程仪的改编。
为了更精确地测量水流的速度和能在超过一定深度剖面的单元内测量，人们重新设计速率日志。
ADCP基本原理及应用佘亮亮1,2，谢悦波1,2，1河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 (210098)；2河海大学水文水资源学院，南京 (210098）E-mail：lianglshe@摘要：多普勒测流仪(ADCP)是当前在水文行业推广的一种新型测流仪器，该仪器利用声学多普勒原理，测量水流速度剖面，具有测验时间短、分辨率高、精度好、资料完整、信息量大等优点。
本文详细介绍了多普勒测流仪测流的基本原理，通过实例，比较它与传统流速仪的测量结果，并分析误差的来源和合理性，说明其在感潮河段测流测验中，表现出速度快、精度高、省时省力，较传统流速仪所不可比拟的优越性，因此在复杂的长江河口地区应大力推广该技术，加快实现水文水利现代化。
关键词：ADCP，原理，优越性中图分类号：P331. 引言声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler）（图1）的英文缩写为ADCP，它是近十多年才发展和应用的一种快速、经济、有效的高精度测流仪器。
该仪器自20世纪90年代初被引进我国，至今已在我国的河流、湖泊、海洋等的水体流量测验中广泛应用，特别是在潮汐河段的水文测验中应用较多。
图1 声学多普勒流速剖面仪2. 声学多普勒原理与方法简介ADCP安装在特制的船上（图2），每个ADCP配有4个换能器（图3），换能器与ADCP 轴线成一定夹角，每个换能器既是发射器又是接收器。
换能器发射的声波能集中于较窄的范围内，也称为声束。
换能器发射固定频率的声波，然后聆听被水体中颗粒物散射回来的声波。
假定颗粒物的运动速度和水体流速相同，当颗粒物的运动方向接近换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波的频率高；当颗粒物的运动方向背离换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波的频率低。
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：2 D S VF FC=式中：D F 为声学多普勒频移，S F 为发射声波频率，V 为颗粒物沿声束方向的移动速度，C 为声波在水中的传播速度，2为系数。
adcp测量原理宝子们！今天咱们来唠唠ADCP这个超酷的东西的测量原理呀。
ADCP呢，全名叫做声学多普勒流速剖面仪。
你可以把它想象成一个超级智能的水下小侦探。
它主要是靠声学原理来干活的。
ADCP会发出声波，就像我们在水里丢个小石子会产生水波一样，不过它是声波哦。
这个声波在水里传播的时候呢，就会遇到水里那些跑来跑去的小颗粒，什么泥沙颗粒呀，浮游生物之类的。
当声波撞到这些小颗粒的时候，就会发生反射。
这就好比我们对着山谷大喊一声，声音会被山谷反射回来一样的道理呢。
那ADCP怎么知道流速呢？这就很有趣啦。
因为这些小颗粒是随着水流在运动的呀。
当声波反射回来的时候，由于小颗粒在动，声波的频率就会发生变化。
这就是多普勒效应啦。
就像你站在路边，一辆汽车按着喇叭呼啸而过，汽车靠近你的时候喇叭声音听起来比较高，汽车开远了声音就变低了，这就是因为汽车的运动导致声音频率的变化。
在水里也是这样，ADCP通过检测反射声波频率的变化，就能算出这些小颗粒的运动速度啦，而小颗粒的运动速度基本上就代表了水流的速度呢。
而且呀，ADCP可不光能测一个点的流速哦。
它能测剖面的流速呢。
它是怎么做到的呢？它会从不同的角度发出声波，然后接收不同深度的小颗粒反射回来的声波。
这样就像是在水下画了好多条线，把不同深度的水流速度都给探测出来了。
就像我们用好多把尺子同时量一个东西的不同部分一样。
你想啊，这对研究海洋、河流啥的可太有用了。
比如说在河流里，我们想知道河水从河面到河底是怎么流的，ADCP就能告诉我们。
在海洋里也是，它能让我们了解不同深度的海流情况。
这对航海啦，研究海洋生态啦，都有着超级大的意义呢。
再说说ADCP的精度吧。
虽然它是靠小颗粒的反射来测量的，但是它可精准着呢。
就像一个特别细心的小工匠，能把流速精确到一个很小的数值。
当然啦，它也不是在所有情况下都完美无缺的。
如果水里的小颗粒太少了，就像一个特别空旷的房间里没几个东西可以反射声波，那它的测量可能就会受到一点影响。
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。
关于多普勒流速剖面仪（ADCP）几项关键技术的说明前言目前ADCP的几项关键技术如：1)换能器的个数2)信号处理技术3)工作模式4)零盲区技术为了使用户更清楚地了解先进的关键技术，我们专门就“三波束与四波束”、“宽带与窄带”和“单一模式与多模式”、“零盲区技术”等问题以及ADCP用于定点点测速等分别做了说明，其目的在于使用户正确认识各厂家的多普勒流速剖面仪在关键技术方面的差异，正确选择高性价比的产品。
一、关于四波束和三波束的比较美国TRDI公司生产的多普勒流速剖面仪(ADCP)采用四波束换能器，而有的厂家的多普勒流速剖面仪采用三波束换能器。
那末是四波束好还是三波束好？应该说，从原理上说，多普勒流速剖面仪只要有三个波束就可以测量三维流速，但是采用四个波束的的性能大大优于于三波束。
以下是四波束ADCP的主要优点：1.即使因为某种原因（例如：水中杂物，游鱼，水下结构物等），四个波束中某一波束或者某一波束的某一单元失去信号或者信号不好，其它三个波束仍然能够提供有效实用文档数据。
因而流速测量的可靠性和灵活性大为提高。
2.采用四个波束测量，增加了测量信息量，使流速测量的短期精度比采用三波束提高约25%。
3.由于四波束的对称性，能够有效地消除船只摇摆引起的流速测量误差。
当然，四波束ADCP的造价要比三波束高。
这也是TRDI公司的ADCP比其它厂家的价格略高的原因之一。
总之，四波束ADCP的可靠性和工作性能都比三波束要好。
二、宽带ADCP与窄带仪器的比较目前在海洋和河流流速、流量测量中采用的ADCP主要有两种：宽带ADCP和窄带仪器。
宽带ADCP与窄带的区别在于它们采用不同的声信号发射、接收和处理方法。
窄带的声信号发射、接收和处理方法是：对于每一个流速测量，仪器发射一个单独的,相对讲较长的脉冲声波，然后接收水体中悬浮物对这个脉冲的回波信号，并记录发射波与回波之间的频率改变。
这个频率改变即为多普勒频移，用来计算水体的速度。
A D C P原理(总22页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除1 说明这是声学多普勒流速剖面仪操作规则的第二版本：这是一个实际性的突破。
第一版本主要介绍了窄带声学流速剖面仪。
从那时开始，Teledyne RDI公司就已经介绍了宽带ADCP,并且最近在工作室越来越多的采用这种技术。
这一版本的修正反映了由宽带技术所引起的变化。
这个突破是基础性原则和实际信息的结合，而要理解宽带ADCPs如何工作和怎么使用它们正需要这些基础性原则和实际的信息。
这个突破将介绍一些基本的概念，它适用于大部分所介绍的规则，这些规则只能浅薄的处理它们。
要想进一步的学习，我们推荐使用在书目中所列的参考书目。
Teledyne RDI公司的历史Teledyne RDI公司坐落在CA San Diego，专门从事水下声学多普勒产品的设计和制造，这种设备大量应用于水流剖面和精确导航。
本公司的前身是RDI公司，这个公司由 Fran Rowe 和 Kent Deines在1982年创建。
这个公司的成立是第一个声学多普勒流速剖面仪工业发展的结果。
这个变革性的装置能够对水下的128个独立的监测点阵列进行剖面水流测量。
多年之后，RDI公司通过对新产品的发展、高级数据的质量和最高水平的服务质量和服务支持提供坚定的承诺，使它在工业中经历了稳步的发展并保持主导地位。
在2005年8月，RDI公司被Teledyne 科技公司收购，而现在它作为Teledyne科技有限公司的间接子公司来运作。
在这些成就的基础上，这个公司的名字变为Teledyne RDI公司。
这个公司现在雇佣了200多个受过多种训练的科学家、工程师、销售人员和支持人员；拥有30,000平方英尺的符合ISO-9001:2000标准的设施，其中包括先进的工程技术，实验室，制造业和质量检测区。
ADCP的历史ADCPs的前身是多普勒计程仪，即测量船在水上或海底的速度。
ADCP基本原理及应用佘亮亮1,2，谢悦波1,2，1河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 (210098)；2河海大学水文水资源学院，南京 (210098）E-mail：lianglshe@摘要：多普勒测流仪(ADCP)是当前在水文行业推广的一种新型测流仪器，该仪器利用声学多普勒原理，测量水流速度剖面，具有测验时间短、分辨率高、精度好、资料完整、信息量大等优点。
本文详细介绍了多普勒测流仪测流的基本原理，通过实例，比较它与传统流速仪的测量结果，并分析误差的来源和合理性，说明其在感潮河段测流测验中，表现出速度快、精度高、省时省力，较传统流速仪所不可比拟的优越性，因此在复杂的长江河口地区应大力推广该技术，加快实现水文水利现代化。
关键词：ADCP，原理，优越性中图分类号：P331. 引言声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler）（图1）的英文缩写为ADCP，它是近十多年才发展和应用的一种快速、经济、有效的高精度测流仪器。
该仪器自20世纪90年代初被引进我国，至今已在我国的河流、湖泊、海洋等的水体流量测验中广泛应用，特别是在潮汐河段的水文测验中应用较多。
图1 声学多普勒流速剖面仪2. 声学多普勒原理与方法简介ADCP安装在特制的船上（图2），每个ADCP配有4个换能器（图3），换能器与ADCP 轴线成一定夹角，每个换能器既是发射器又是接收器。
换能器发射的声波能集中于较窄的范围内，也称为声束。
换能器发射固定频率的声波，然后聆听被水体中颗粒物散射回来的声波。
假定颗粒物的运动速度和水体流速相同，当颗粒物的运动方向接近换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波的频率高；当颗粒物的运动方向背离换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波的频率低。
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：2 D S VF FC=式中：D F 为声学多普勒频移，S F 为发射声波频率，V 为颗粒物沿声束方向的移动速度，C 为声波在水中的传播速度，2为系数。
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。
∙高度可靠性。
迄今为止，在中国应用的四十几台河流型ADCP无一台发生质量问题。
达到了零故障率、零返修率。
因此，尽管RDI公司ADCP价格通常高于其它厂家的同类产品，大多数用户还是选择RDI公司生产的ADCP。
(3) 上海黄浦江和太浦河ADCP与传统转子式
流速仪比测实验部分图片
客户：上海市水文总站
厂方：美国RDI公司
厂方中国代理：劳雷工业公司
比测时间：2001年9月27日～9月30日
站位１：黄浦江松浦大桥水文站测流断面
站位２：太浦河练塘水文站测流断面
在比测中，采用了一台RDI公司“瑞江”牌600 kHz走航式ADCP。
附比测实验部分图片：
站位１：黄浦江松浦大桥水文站测流断面
站位２：太浦河练塘水文站测流断面
RDI公司“瑞江”牌600 kHz走航式ADCP
走航式ADCP安装在租用的小船上
在黄浦江松浦大桥水文站测流断面比测中，采用四条测船和一个缆道测点，25小时连续测量
黄浦江松浦大桥水文站测流断面ADCP走航测量实例
黄浦江松浦大桥水文站测流断面ADCP走航测量结果与人工船测结果的比较：两者吻合很好
(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
最近，水利部长江水利委员会与RDI公司联合进行了将ADCP与DGPS、测深仪、及电罗经集成的试验并取得成功。
这是国内首次将DGPS、测深仪、及电罗经同时与ADCP 集成。
从而解决了ADCP在洪水期使用时遇到的高含沙量水流、河底存在推移质运动的问题，以及磁罗盘受铁壳船干扰的问题。
试验于2002年9月18日至20日在长江三峡黄陵庙水文站测流断面进行。
该测流断面位于长江三峡大坝下游约５公里处。
试验期间已过洪水期，流量大约为11,000立方米／秒，河宽约为400米，河床最深处为53米，含沙量约为0.5公斤／立方米。
试验船为黄陵庙水文站测船，铁壳船体，长约30米。
测船左舷中部装有ADCP安装支架。
该支架可以沿滑道上下滑动，调节ADCP入水深度。
试验采用了四台RDI公司的ADCP：
∙WHM150 型150 kHz ADCP
∙RDR300 型300 kHz BBADCP
∙WHM300 型300 kHz ADCP
∙WHR600 型600 kHz ADCP
测船上配备有一台电罗经和一台DGPS,和一台测深仪为。
ADCP与DGPS、测深仪、及电罗经的集成是由电脑运行RDI公司的WinRiver软件来完成的。
WinRiver软件具备与DGPS、测深仪、及电罗经进行通讯的接口，可以同时接受DGPS、测深仪、及电罗经的数据并将这些数据用于流速和流量的计算。
每一个外接仪器与电脑连接需要一个串口。
因此，当ADCP与DGPS、测深仪、及电罗经集成时，共需四个串口。
笔记本电脑通常只具备一个串口和一个或两个USB口。
试验中采用了一个USB口／多串口转换器。
该转换器可以将电脑的一个USB口转换成四个串口。
试验结果表明，由采用DGPS、测深仪、及电罗经数据得到的流量与底跟踪得到的流量吻合很好。
试验报告正在整理中。
以下是部分试验图片。
长江三峡黄陵庙水文站
黄陵庙水文站测船
WHM300 型300 kHz ADCP
参加试验人员合影
(5) RDI公司走航式ADCP河流流量测量软件
WinRiver已有中文版
自动设置仪器参数界面
工作界面
(7) 关于ADCP四波束和三波束的讨论
美国RDI公司生产的ADCP采用四波束换能器，而有的厂家的ADCP采用三波束换能器。
那末是四波束好还是三波束好？
回答这个问题，我们不妨做一个类比。
众所周知，三个轮子的汽车也能行驶。
但是为什么三轮汽车并不多见，而四轮汽车却随处可见。
其原因很简单，四轮汽车更安全、更可靠、行驶性能更好。
类似地，尽管ADCP只要有三个波束就可以测量三维流速，采用四个波束的ADCP的性能将好于三波束ADCP。
以下是四波束ADCP的主要优点：
１．即使因为某种原因（例如：水中杂物，游鱼，水下结构物等），四个波束中某一波束或者某一波束的某一单元失去信号或者信号不好，其它三个波束仍
然能够提供有效数据。
因而流速测量的可靠性提高。
２．采用四个波束测量，增加了测量信息量，使流速测量的短期精度比采用三波束提高约25%。
３．由于四波束的对称性，能够有效地消除由于船只横摇和纵摆引起的流速测量误差。
当然，四波束ADCP的造价要比三波束ADCP高。
这也是RDI公司的ADCP比其它厂家的ADCP价格略高的原因之一。
总之，四波束ADCP的可靠性和工作性能都比三波束ADCP要好。
（８）关于ADCP工作模式的讨论
美国RDI公司生产的“骏马”系列“瑞江”牌河流ADCP包括两种工作模式：标准模式和浅水高精度模式。
标准模式流速测量范围大，剖面深度大。
应用于大多数情况。
浅水高精度模式流速测量范围小，剖面深度小，但流速测量精度非常高。
其流速测量短期精度可达１个毫米／秒的量级。
因此，当流速很低，仅为几个厘米／秒的情况下，采用浅水高精度模式效果特别好。
我们曾在太湖流域某河流采用600 kHz“瑞江”ADCP浅水高精度模式进行了流速和流量测量。
当时测流断面约一半部分流速仅为１－３cm/s。
测量效果很好。
必须指出的是，有的厂家制造的窄带ADCP声称只需要一个工作模式就够了的说法是不恰当的。
用户可以提这样的问题：在１－３cm/s的流速情况下，窄带ADCP能够得到精确的测量结果吗？别说窄带ADCP，就是宽带ADCP标准模式也不能在这样低的流速情况下得到精确的测量结果，而必须采用高精度模式。
事实上，窄带ADCP的所谓一个工作模式与RDI公司宽带ADCP标准模式是相对应的。
它并不包含在低流速情况下精确测量的能力。
国内几个窄带ADCP的用户普遍反映，在走航测量时，当流速为10 cm/s左右时（流速还并不算很低！），窄带ADCP 流速测量精度已经很差，流速矢量沿航迹的分布很乱，呈“狼牙棒”状。
这是由于窄带ADCP短期精度低，远低于宽带ADCP的缘故。
因此，对于浅水高精度模式所能够解决的低流速测量问题，窄带ADCP的所谓一个工作模式并不能解决。
RDI公司的“瑞江”牌河流ADCP包括两种工作模式显然提高了ADCP的性能和价值。
太湖流域某河流采用600 kHz“瑞江”ADCP浅水高精度模式流速、流量测量实例。
