声学多普勒流速仪ADV
声学多普勒流速仪测量湍流流速的峰值降噪方法
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]。
走航式声学多普勒流速仪检查方法探究
走航式声学多普勒流速仪检查方法探究目前我国许多的流速仪的设计与应用环境和国内内陆的河流情况不能够相互适应，这就在一定程度上影响了对河流的测量精度，从而影响对河流的研究和分析。
走航式声学多普勒流速仪能够有效地提高河流流量的测量精度，减少测量误差，这就给我们的研究带来了极大的方便，本文主要对走航式声学多普勒流速仪进行相应的研究和分析，努力解决出现的问题，减小设备的测验误差，提高流速仪的工作效率。
标签：声学；多普勒流速仪；检查引言众所周知现在的水文测验最主要的项目就是河流的流量测验，准确无误的水温测验对防汛抗旱和水资源管理等都有着非常重要的作用，由于各河流的汇流情况不同，加上各地区的气象情况多变等多种不确定因素，使得在流速的测验过程中有很多的问题难以解决。
走航式声学多普勒流速仪由于有着较高的测量精度，因此在我国内陆的河流测验中有着非常广泛的运用，但是声学多普勒流速仪在测验的过程中容易受到断面水流的冲击和水流环境、河底泥沙的影响，从而使得测量结果出现较大的偏差，这就会降低流速仪的测量精度。
1、走航式声学多普勒流速仪的过程控制1.1 流速仪的设备安装走航式声学多普勒流速仪的安装有着明确的要求规范，在多年的比测分析中发现，能否正确的安装流速仪对于流速仪的测量使用有着直接的影响关系。
安装时应尽量使外接设备与测船一体，不能有松动或不牢固的连接；因为肉眼不能直接对外部罗经的安装进行准确的估测，所以可以通过在断面上施测一个来回来确定外部罗经的以及声学多普勒流速仪探头方向的偏差和磁偏差，并检查声学多普勒流速仪的底跟踪是否满足要求。
GPS天线应安装在声学多普勒流速仪的正上方，若其安装的位置不当，就会使得测量的速度与实际速度有偏差，在转弯处偏差较大时，会使得船速的测量受到影响，导致整体的测量不够准确。
1.2 断面的测量断面的测验主要是断面半测回，即在起点位置调整好航向，在起点和终点的位置停留尽量超过五组脉冲信号，水深时应尽量靠近岸边。
手持式声学多普勒流速仪操作手册
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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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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。
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●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。
声学多普勒流量测验规范
{A}电波流速仪利用{.XZ}，使用时仪器不接触水体，依靠向水面发射微波和接收回波来远距离测量水面流速。
（A）电磁感应原理（B）微波多普勒效应（C）超声波衰减原理（D）激光衍射原理{B}B{A}{.XZ}在河流中使用基本和转子式流速仪相同，但传感器必须有自动对准水流的导向装置，使仪器正对水流。
（A）电磁点流速仪（B）电波流速仪（C）时差法声学流速仪（D）ADCP {B}A{A}时差法声学流速仪一般将两个或多个探测声波的传感器安装在两岸滑道上，同步升降测量断面上{.XZ}的平均流速。
（A）各测点（B）全断面（C）各垂线（D）各水层{B}DB-C-A—014 G 3 5现代新型测流仪器应用{A}下列测速测流仪器中，可以入水作业的是{.XZ}。
（A）电波流速仪（B）时差法声学流速仪（C）电磁流速仪（D）声学多普勒流速仪ADV{B}BCD{A}利用电波流速仪测速时，{.XZ}可以使仪器的反射信号加强，有利于测速工作。
（A）较大的流速（B）较深的垂线水深（C）较大的水面波浪（D）较多的水面漂浮物{B}ACDB-C-A —014 C 3 5现代新型测流仪器应用{A}现代新型测流仪器主要是指以声、光、电、磁等的基本原理研制的，具有自动、快速、精确等特点，区别于传统测流器具的测速或测流仪器。
{B}√{A}电波流速仪利用微波多普勒效应，可测量垂线上任意一点的流速。
{B}×B-C-A—015 B 3 5声学多普勒流量测验{A}当利用声学多普勒剖面流速仪进行走航式流量测验时，全球定位系统、测深仪等外接设备的刷新频率或采样频率宜{.XZ}声学多普勒流速仪流量测验的采样频率。
（A）等于（B）大于（C）小于（D）接近{B}B{A}横向流量测验是将声学多普勒流速仪{.XZ}安装，测量{.XZ}方向的流速分布。
（A）水平…垂直（B）垂直…水平（C）垂直…垂直（D）水平…水平{B}D{A}利用声学多普勒剖面流速仪进行走航式流量测验时，船舶驾驶员应熟悉{.XZ}。
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[优质文档]《声学多普勒流速仪测流标准》20060304 ICS 17.120P 12SL中华人民共和国水利行业标准SL337—2006声学多普勒流量测验规范 Code for discharge measurement of acoustic Doppler current2006-04-24发布 2006-07-01实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国水利部关于发布《声学多普勒流量测验规范》SL377—2006的通知水国科〔2006〕×××号部直属单位，各省、自治区、直辖市水利(水务)厅(局)，各计划单列市水利(水务局)，新疆生产建设兵团水利局:经审查，批准《声学多普勒流量测验规范》为水利行业标准，并予以发布。
标准编号为SL ×××—2006。
本标准自2006年×月×日起实施。
标准文本由中国水利水电出版社出版发行。
二,,六年××月××日前言根据水利部水利水电技术标准制定计划，按照《水利技术标准编写规定》(SL1—2002)的要求，编制了《声学多普勒流量测验规范》(SL×××—2006)。
《声学多普勒流量测验规范》共7章79条和4个附录，主要技术内容有: ——声学多普勒流量测验要求;——声学多普勒流速仪安装方法;——走航式声学多普勒流量测验方法及规定;——定点式声学多普勒流量测验方法及规定;——流量测验误差分析及精度控制;——仪器检查与保养规定。
本标准为全文推荐。
本标准批准部门:中华人民共和国水利部本标准主持机构:水利部水文局本标准解释单位:水利部水文局本标准主编单位:水利部长江水利委员会水文局本标准参编单位:水利部黄河水利委员会水文局水利部珠江水利委员会水文局广东省水文水资源勘测局本标准出版、发行单位:中国水利水电出版社本标准主要起草人: 刘东生金兴平朱晓原周凤珍魏进春李平叶德旭蒋建平胡国栋高键田淳姚章明郑道贤王志毅黄双喜张留柱原金勇宋政峰田水利本标准审查会议技术负责人:姚永熙本标准体例格式审查人:曹阳目次1 总则 ..................12 声学多普勒流量测验总体要求 .2 2.1 走航式流量测验的一般要求 ...... 2 2.2 定点式流量测验的一般要求 ...... 3 2.3 操作的一般要求 ................ 4 3 声学多普勒流速仪的安装 .....6 3.1 走航式声学多普勒流速仪的安装 .. 6 3.2 定点式声学多普勒流速仪的安装 .. 7 4 走航式声学多普勒流量测验 ...8 4.1 准备工作 ...................... 8 4.2 现场操作 ...................... 8 4.3 流量测验 (11)4.4 流速流向测验 ................. 11 4.5 流量测验文件编制和存档 .......12 5 定点声学多普勒流速仪流量测验15 5.1 船测多线法流量测验 ...........15 5.2 垂向代表线和横向流量测验 ..... 15 6 流量测验误差来源及精度控制 17 6.1 声学多普勒流速仪流量测验误差来源17 6.2 声学多普勒流速仪流量测验精度要求18 7 声学多普勒流速仪检查与保养 21 附录A 声学多普勒流速仪专用名词23 附录B 测验成果记载表格式 ....25 附录C 走航式声学多普勒单次流量计算方法32 附录D 声学多普勒流量测验比测分析报告编写要求36标准用词说明 .................39 条文说明 . (41)1 总则 1.0.1 为统一声学多普勒流量测验与分析计算等方面的技术要求，规范其在水文资料收集中的应用，保证测验成果精度，满足水文资料整编要求，特制定本标准。
声学多普勒流速仪测流规范
SL377—2006的通知
水国科〔2006〕×××号
部直属单位，各省、自治区、直辖市水利（水务）厅（局），各计划单列市水利（水务局），新疆生产建设兵团水利局：
经审查，批准《声学多普勒流量测验规范》为水利行业标准，并予以发布。标准编号为SL ×××—2006。
本标准自2006年×月×日起实施。
ICS 17.120
P 12
中华人民共和国水利行业标准
SL337—2006
声学多普勒流量测验规范
Code for discharge measurement of acoustic Doppler current
2006-04-24发布2006-07-01实施
中华人民共和国水利部 发布
中华人民共和国水利部
3采用垂向代表线法，声学多普勒流速仪应布置在断面上。
4垂向代表线法测速频次可根据水情变化情况、模型推流的需要确定。
5应适当安排水道断面的测量次数，以减少借用断面带来的误差。
2.2.4 横向流量测验是将声学多普勒流速仪水平安装，测量水平方向的流速分布。横向流量测验一般将仪器安装在河岸、渠道侧壁或其他建筑物侧壁上。
2.2.6 根据试验资料确定的相关关系或模型应进行校测，校测的样本数应不少于10次。当校测点明显偏离原率定相关关系时，应及时加密校测测次，以满足重新率定相关关系。校测结果宜用统计检验法进行检验。当原相关关系与校测样本有显著性差异时，应重新进行试验并率定相关关系。
2.3 操作的一般要求
2.3.1 采用声学多普勒流速进行流量测验，操作人员应经过培训，且达到如下要求：
1.0.3 声学多普勒流速仪在本标准中指剖面式的，按用途和安装方式可分为走航式和定点式两大类。声学多普勒点流速仪的测验技术要求，可参照《河流流量测验规范》GB50179—93执行。声学多普勒流速仪专用名词见附录A。
adv多普勒声学多普勒流速计导出文件缺失
adv多普勒声学多普勒流速计导出文件缺失【知识】主题：adv多普勒声学多普勒流速计导出文件缺失导语：adv多普勒声学多普勒流速计（Acoustic Doppler Velocimeter，简称adv）是一种常用的流速测量仪器。
然而，使用adv时往往会遇到导出文件缺失的问题。
本文将对adv导出文件缺失问题进行深度探讨，并提供解决方案，以帮助广大研究人员高效地处理这一问题。
1. adv多普勒声学多普勒流速计简介adv多普勒声学多普勒流速计是一种通过利用声波频率移位原理测量流体流速的仪器。
它能够精准地测量流体中的流速信息，广泛应用于实验室研究和工程实践中。
然而，使用adv时研究人员常常会面对导出文件缺失的问题，给数据分析和结果验证带来不便。
2. adv导出文件缺失的原因adv导出文件缺失可能由多种原因引起，下面列举了几个常见的原因：2.1 仪器设置错误：adv需要正确设置参数才能进行数据导出。
如果参数设置不正确，导出文件可能会缺失。
2.2 存储空间不足：adv采集的数据量庞大，如果存储设备的空间不足，导出文件可能会被截断或丢失。
2.3 电源中断：adv是一个复杂的仪器，它需要稳定的电源供应。
如果电源中断，导出文件可能无法完整保存。
3. 解决adv导出文件缺失的方法针对adv导出文件缺失问题，以下是几种解决方法供参考：3.1 检查仪器设置：在使用adv之前，请仔细检查仪器的设置参数是否正确。
确保参数设置合理，以免导致导出文件缺失。
3.2 确保足够的存储空间：提前检查存储设备的可用空间，并确保其足够大以容纳adv所产生的大量数据。
如有需要，可以及时清理存储设备，释放空间。
3.3 稳定电源供应：adv使用期间，应尽量确保电源供应的稳定性。
可以采用备用电源或稳压电源来避免电源中断带来的数据丢失风险。
4. 个人观点和思考在处理adv导出文件缺失问题时，我认为我们应该注重仪器设置和稳定性的保证。
仪器设置的正确性对于数据的有效导出至关重要，而稳定的电源供应可以避免不必要的数据丢失。
声学多普勒流速仪ADV
A
4
原理
声学多普勒测速仪是基于多普勒效应的理论。即：当波源 和观察者有相对运动时，观察者接收到的波频已发生改变， 声波频率在声源移向观察者时变高，在声源远离观察者时 变低。
ADV的测量很重要参数是控制体距离发射探头约为5cm， 是一个圆柱体，由探头发射超声波，遇到控制体后反 射，并由接受探头接受反射的信号，因此，ADV测量的 实际是控制体与发射探头的相对运动速度。
声学多普勒流速仪
ADV（Acoustic Doppler Velocimetry）
A
1
简介 结构 原理 应用
A
2
简介
• SonTek公司为美国陆军工程兵团水道实验室设计制造的。 该流速仪运用多普勒原理，采用遥距测量的方式，对距离探 头一定距离的采样点进行测量。
A
3
结构
声学多普勒测速仪主要由三部分组成：量测探头、信号调 理、信号处理。量测探头由三个10MHz的接收探头和一个 发射探头组成，三个接收探头分布在发射探头轴线的周围， 它们之间的夹角为120°，接收探头与采样体的连线与发 射探头轴线之间的夹角为30°，采样体位于探头下方5cm 或10cm，这样可以基本上消除探头对流场的干扰。
A
9
长江三峡大江截流
在我国已有不少 成功应用实例。
功果桥电站水库下闸蓄水。
A
10
感谢观看
A
11
A
7
应用
声学多普勒测速仪测流装置,它不破坏流场、响应速度快、 测量精度高，获得的信息量大、资料完整,由于其方便、快 速和精确的流速测量特点,应用范围起来越广泛。
如今，ADV已成为水力及海洋实验室的标准流速测量仪器。 广泛应用于研究波浪轨迹、研究水体运动轨迹、桥桩周围 水流扰动的研究、水沙试验测试、室内水力模型实验、野 外测量（ 沼泽地小流速的测量、黄石国家公园热喷泉水的 测量、水处理厂沉淀池中的测量）、水产养殖业（水流扰 动对渔业的影响）、水处理厂（用ADVOcean 测量水流的流 量）、测量沼泽地中的流速、ADV研究海浪、泥沙实验室等。
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2 F0 V cos Fd C V cos பைடு நூலகம் （1）
河流或渠道中的不均匀体，当随着水体流动时，会对流 速测量装置中发射到水中的超声波产生不规则的散射现 象，装置的接收换能器会收到部分的散射声波，当水体 流动时，相对的运动就存在于发射器、散射器和接收器 之间，依据多普勒理论，即会产生多普勒频移。根据多 普勒频移方程，频移的大小：
原理
声学多普勒测速仪是基于多普勒效应的理论。即：当波源 和观察者有相对运动时，观察者接收到的波频已发生改变， 声波频率在声源移向观察者时变高，在声源远离观察者时 变低。 ADV的测量很重要参数是控制体距离发射探头约为5cm， 是一个圆柱体，由探头发射超声波，遇到控制体后反 射，并由接受探头接受反射的信号，因此，ADV测量的 实际是控制体与发射探头的相对运动速度。
声学多普勒流速仪
ADV（Acoustic Doppler Velocimetry）
简介 结构 原理
应用
简介
• SonTek公司为美国陆军工程兵团水道实验室设计制造的。 该流速仪运用多普勒原理，采用遥距测量的方式，对距离探 头一定距离的采样点进行测量。
结构
声学多普勒测速仪主要由三部分组成：量测探头、信号调 理、信号处理。量测探头由三个10MHz的接收探头和一个 发射探头组成，三个接收探头分布在发射探头轴线的周围， 它们之间的夹角为120°，接收探头与采样体的连线与发 射探头轴线之间的夹角为30°，采样体位于探头下方5cm 或10cm，这样可以基本上消除探头对流场的干扰。 信号调理与信号处理在计算机上完成。
（3）
对于式（3），装置的超声波发射频率是不变的，为定值，换 能器夹角同样不变，K值为常数，由（3）式可知，水体的流动 速度仅与 Fd 和C相关联且与他们成正比。
应用
声学多普勒测速仪测流装置,它不破坏流场、响应速度快、 测量精度高，获得的信息量大、资料完整,由于其方便、快 速和精确的流速测量特点,应用范围起来越广泛。 如今，ADV已成为水力及海洋实验室的标准流速测量仪器。 广泛应用于研究波浪轨迹、研究水体运动轨迹、桥桩周围 水流扰动的研究、水沙试验测试、室内水力模型实验、野 外测量（ 沼泽地小流速的测量、黄石国家公园热喷泉水的 测量、水处理厂沉淀池中的测量）、水产养殖业（水流扰 动对渔业的影响）、水处理厂（用ADVOcean 测量水流的流 量）、测量沼泽地中的流速、ADV研究海浪、泥沙实验室等。
Fd 多普勒频移
F0 发射超声波频率 C 水中声速
发射波、接收波夹角
通常情况下，由于 V cos 远远小于C ，可忽略不计，简化 （1）式为 1 2 F0 V cos
C 1 令K 2 F0 cos Fd
即V 2 F0 cos C Fd
则V K C Fd
长江三峡大江截流
在我国已有不少 成功应用实例。
功果桥电站水库下闸蓄水。
感谢观看
多普勒测速仪可使用无线遥控方式施测，控制和纪录实测数 据的技术人员可在室内完成，不必受天气等其他因素的影响， 同时可以获得整个测验过程的所有数据。
可按需要安装在被测河流或渠道侧面、底部或顶部，准确测量 单点或多点水流流速，安装方便，各种农业灌溉渠道，不规则 河道，可以长期稳定可靠运行，声速多普勒测速仪内还可内置 各种传感器，准确测量流速、流向、水位和水温，满足各种测 量需要。