聲學多普勒流量測驗學習_第1頁
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文檔簡介

1、聲學多普勒技術在水文測驗中的應用,,學習內容:,1.聲學多普勒流速儀的測驗原理。2.走航式流量測驗3.ADP河貓流量測驗的具體操作,一、聲學多普勒流速儀的測驗原理,聲學多普勒流速儀是一種利用聲學多普勒原理測量水流速度剖面的儀器機械式流速儀是測量儀器所處位置的測點流速聲學多普勒流速儀可以測量距儀器一定范圍內的許許多多點的點流速及該范圍內的平均流速,一、聲學多普勒流速儀的測驗原理,多普勒頻移是由于聲源與接受物體之間的相對運動而引起的

2、,聲源與物體之間在垂直方向的相對運動,則不會產生多普勒頻移,如果發(fā)射某頻率的聲波被一個移動的物體所反射,也會產生多普勒頻移,,一、聲學多普勒流速儀的測驗原理,聲學多普勒流速儀換能器發(fā)射某一固定頻率的聲波,被流動水體中的顆粒物反射,會產生多普勒頻移,Fd:聲學多普勒頻移;Fs:發(fā)射聲波的頻率V:顆粒物沿聲波方向的移動速度C:聲波在水中的傳播速度,一、聲學多普勒流速儀的測驗原理,聲學多普勒效應(三種類型) 1.窄帶(narro

3、wband):ADVP聲信號發(fā)射,接收和處理的一種方法:對于每一個流速測量,ADVP發(fā)射一個單獨的,相對講較長的脈沖聲波,然后聆聽(即接受)水體中顆粒物對這個脈沖的反射波,并記錄發(fā)射波與反射波之間的頻率改變。這個頻率改變即稱為多普勒頻移,用來計算水體的速度。 2.脈沖相干(pulse coherent):ADVP聲信號發(fā)射,接收和處理的一種方法。對于每一個流速測量,ADVP發(fā)射一對較短的脈沖。ADVP測量兩個反射信號之間的相位差

4、并據此計算多普勒頻移。 3.寬帶(broadband):ADVP的聲信號發(fā)射,接收和處理的一種方法。對于每一個流速測量,ADVP發(fā)射一組脈沖波,該脈沖波被反射后與發(fā)射波之間有一相位差,用來計算多普勒頻移。寬帶型ADVP的介于窄帶型和相干型ADVP之間。,一、聲學多普勒流速儀的測驗原理,,聲學多普勒流速儀在流量測驗方面的應用走航方式 - 實時的流量測驗 后面重點講固定方式 - 在線的自動連續(xù)測驗涉水方式 - 點流速的流量

5、測驗,二、走航式流量測驗,從理論上講,走航式聲學多普勒流速儀流量測量原理與傳統的人工船測或纜道測量等的基本原理一樣。在測流斷面上布設多條垂線。在每條垂線處測量水深并測量多點的流速。計算得到垂線平均流速。只是聲學多普勒流速儀所測的垂線可以很多很多,每條垂線上的測點也可以很多很多。,二、走航式流量測驗,,,,,,,x,Y,Z,剖面(j),測量單元 (n),,,,,Q總 = Σ(qn,j) + Σ(q邊界),,,,X,Y,二、走航式流

6、量測驗,但是二者之間還是有一些不同之處:(1)傳統方法是靜態(tài)方法。無論是人工船測、纜道測量等等,儀器總是固定于所測垂線上進行測量。而聲學多普勒流速儀是動態(tài)測量方法。聲學多普勒流速儀在隨測量船只運動過程中進行測量。(2)傳統方法的測流斷面通常要求垂直于河岸。聲學多普勒流速儀測量過程中不要求測流斷面垂直于河岸。船的航行軌跡可以是斜線或曲線。,二、走航式流量測驗,走航式聲學多普勒流速儀主要生產廠家有1、美國RDI公司2、美國SONTE

7、K公司,二、走航式流量測驗,RDI公司產品,二、走航式流量測驗,SONTEK公司,三、聲學多普勒流速儀的安裝,1、走航式安裝法支架安裝:將探頭安裝在船尾機的一側支架上。船體安裝:將探頭安裝在供銷商提供的金屬船體上。,三、聲學多普勒流速儀的操作(ADP河貓為例),1、走航式安裝法-------安裝注意事項入水深度:儀器探頭的入水深度,應根據測船航行速度、水流速度、水面波浪大小、測船吃水深度等因素綜合考慮,使探頭在整個測驗過程中始終不

8、會露出水面。探頭方向:探頭安裝方向,垂直方向應保證儀器縱軸垂直,水平方向應使儀器探頭上的方向標識箭頭與船體縱軸線平行。,三、聲學多普勒流速儀的操作,2、準備工作儀器是否有污損、變形。供電系統輸出的直流電壓是否符合儀器標稱要求。使用的電纜和插頭接件應逐一清點,應備有足夠的備件上。將儀器安裝到測船上并檢查設備運轉情況是否正常。,三、聲學多普勒流速儀的操作,3、現場測驗(1)首先儀器供電,將數據線與計算機相連,使用SonUtils

9、 3.02 (診斷軟件)對儀器自檢。 SonUtils 3.02主要功能:用于診斷儀器是否正常工作;將本地時間(計算機時間)傳遞給儀器;儀器安裝時,可用于校正羅盤;將儀器內存中的數據下載到計算機和對內存的格式化;檢查儀器的硬件配置和儀器工作時的用戶設置;用直接命令檢查和維修儀器。,三、聲學多普勒流速儀的操作,SonUtils 3.02 使用步驟: 1、雙擊圖標 → 出現左邊的一排菜單。2、單擊“通訊”中的COM1 →

10、 右邊出現“connected to COM1: at 9600”。,,三、聲學多普勒流速儀的操作,SonUtils 3.02 使用步驟:3、單擊“初始化” → 右邊出現,三、聲學多普勒流速儀的操作,SonUtils 3.02 使用步驟:4、依次點擊:硬件配置、系統參數、顯示設置、自動測量參數。,三、聲學多普勒流速儀的操作,SonUtils 3.02 使用步驟:5、設置時間,6、保存文件、關閉應用程序。,三、聲學多普勒流速儀的操作

11、,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件1、雙擊圖標 → RiverSurveyor,,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件2、點擊“工具菜單”中 “系統”,,3、單擊“系統菜單”中“單擊這里進行檢查”,單擊,4、單擊“系統菜單”中“轉到ADP用戶設置”進入用戶設置,單擊,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件5、用戶設置-基本設置 設置:文件名前綴、

12、換能器深度、保存記錄目錄,根據測站名設定,根據斷面長短,根據探頭入水深度,方便用戶管理,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件6、用戶設置-剖面范圍 設置:最大深度、流層大小、盲區(qū)。,斷面最大水深+1米,根據斷面水深、大小、精度要求,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件7、用戶設置-剖面范圍 設置:坐標系統、底跟蹤、溫度模式。,無GPS、無走底沙時采用,測

13、驗斷面水溫,探頭測出,設置完成,單擊確定,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件8、設置完成后,進入測量階段。單擊“工具欄”中的草綠色三角形。,出現三條流速信號,形狀相似,將探頭測到信息反映在項目菜單中,只是顯示并不記錄保存。,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件9、當測量正確后,將船開到岸的一側。單擊“工具”欄中的紅色按鈕開始流量測驗。,根據水流方向確定左右岸,

14、使用測距儀測量到岸邊距離,根據岸邊河床形狀確定,注:當按下紅鈕,測驗開始,數據記錄保存,測船開始向另一邊行駛,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件,測驗時,船在斷面線上行駛,保持穩(wěn)定,船速小于流速的2倍,否則可能使探頭露出水面,失去底跟蹤,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件10、當船行駛到另一岸邊,再一次單擊“工具欄“中的紅色圓形按鈕,完成一次測驗程過。,輸出到

15、岸邊距離。,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件11、完成一次測驗后,使用同樣方法,從另一岸測回。完成一測回流量測驗。12、單擊”處理“-”流量計算“對一次驗測進行整理。,對左右兩邊距離進行調整,對河岸兩過計算剖面進行選擇,三、聲學多普勒流速儀的操作,現場測驗,使用RiverSurveyor軟件10、流量成果查看。單擊上”文件“-”流量摘要“,可以看到本次測驗的水文要素。將成果輸到相應報表中。,

16、三、聲學多普勒流速儀的操作,11.聲學多普勒流速儀檢查和保養(yǎng)每次測量結束后,即時拆卸設備。使用干凈手巾擦干聲學多普勒流速儀探頭。其次,對聲學多普勒流速儀進行檢查,以確定換能器、機殼、接插件、電纜是否有損壞、損傷。測驗完畢,將儀器設備裝入儀器箱內且保持自然狀態(tài)。定期對儀器供電設備檢查,急時補充電源。野外作業(yè)時,應避免傳感器長時間暴曬。河貓長時間不使用,應將電臺中的干電池急時取出。,三、聲學多普勒流速儀的操作,12.測驗精度分析

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