ADCP波潮流测量系统(300 600 1200 kHz)
信都水文站水平式adcp在线测流系统比测分析
2019-12-10
广西中小河流洪水预报关键技术研究项目（桂科合 1599005-2-3）
吴燕梅（1982-），女，
广西岑溪人，贺州水文中心工程师，主要从事水文站网监测、水文资料整编等工作。
73
吴燕梅，
杨吉护:信都水文站水平式 ADCP 在线测流系统比测分析
图 1），安装在水下一定深度的某个位置（通常是在
图1
表1
TRDI CM600 水平式 ADCP 应用示意图
TRDI CM600 水平式 ADCP 主要技术指标
参数名称
参数值
工作频率
600kHz
换能器
水平 20°交角两波束，
二维流速测量，
波束角 1.5°
±5 m/s
测量范围
流速
水道几何图形），结合水位～面积关系、指标流速～
分辨率
准确度
0.1 cm/s
0.85 m /s。
3
[收稿日期]
[基金项目]
[作者简介]
相对运动时，接收声波物体所接收到的声波频率与
普勒的频移。TRDI CM600 水平式 ADCP 是 TRDI 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。主要技术指标见表 1。
TRDI CM600 水平式 ADCP 有 3 个声学波束（如
广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES & HYDROPOWER ENGINEERING 2020（1）
·技术创新与应用·
信都水文站水平式 ADCP 在线测流系统比测分析
吴燕梅，
杨吉护
（贺州水文中心，
广西 贺州
[摘要]
542899）
75kHz声学多普勒流速剖面仪(ADCP)技术规格书20140322
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。
ADC讲义P演示文稿
美国TRDI公司生产的“骏马”
系列“瑞江”牌河流宽带
ADCP是TRDI公司的第三代
声学多普勒河流流量测验系
统。与第一代和第二代河流
ADCP相比，“瑞江”ADCP
的尺寸，重量，盲区都大大
减小；价格也大幅度降低。
美国国家地理调查局已接受
“瑞江”ADCP作为其河流流
图5
量测验的标准仪器之一，各
项指标见表1。
“瑞江”1200 kHz和 600 kHz ADCP 有两种工作模式：标准工作模式 和浅水高精度工作模式。标准工作模式适应范围大，应用于大多数情况。 然而在水很浅、流速很低情况下，采用浅水高精度工作模式可以有效的提 高测量精度。
TRDI公司开发出了“零盲区”技术，应用于1200 kHz ADCP。因此，
对较高含沙量河流适用性较好。高含沙量意味着水体对声波能量的吸收增 强。这时需要采用较低频率的系统才能达到较大的剖面深度和保持底跟踪。 然而一般低频系统分辨率较低。由于采用了宽带信号处理专利技术， TRDI 较低频率的系统（600 kHz 和300 kHz ）在较高含沙量情况下具 有较好的穿透性，并且分辨率较高。
表1 各种频率走航式宽带ADCP系统的主要技术指标
频率（型号）
1200 （WHRZ1200-1）
600 kHz （WHR600-1）
300 kHz （WHRM300-1）
标准 工作 模式
盲区 （m） 单元数 最小单元长度（m） 最大单元长度（m） 最小剖面深度（m） 最大剖面深度（m）
流速量程（m/s）
窄带 (Narrowband): ADCP的声信号发射和处理的一种 方法. 对于每一个流速测量，ADCP发射一个单独的、相对 较长的脉冲波,然后聆听(即接受)水体中颗粒物对这个脉冲 的反射波, 并记录发射波与反射波之间的频率改变即多普勒 频移, 用来计算水体的速度.靠多次平均来消除干扰。图1～ 2表示单频系统存在的问题和工作过程。
走航式adcp选型的研究
56中国高新科技 2020年第４期建筑交通 BUILDING ＆ TRAFFIC走航式ADCP选型的研究樊 毅（北京市南水北调大宁管理处，北京 102442）摘要：文章通过对走航式ADCP“声学多普勒流速剖面仪”的介绍，阐述了ADCP的技术特点及其在各种水流、断面条件下的选型，论证了不同品牌ADCP的应用范围及技术参数，最终得出TRDI公司生产的ADCP产品技术先进，适用多种水流、断面条件的测流。
关键词：走航式ADCP；测流；水文测验 文献标识码：A 中图分类号：P332文章编号：2096-4137（2020）04-56-02 DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2020.04.21Research on selection of navigational ADCPFAN Yi(Daning Management Office of Beijing South-to-North Water Transfer Project, Beijing 102442, China)Abstract: The article introduces the navigational ADCP “Acoustic Doppler Velocity Profiler”, expounds the technical characteristics of ADCP and its selection under various water flow and section conditions, and demonstrates the application scope and technical parameters of ADCP of different brands. Finally, it was concluded that the ADCP products produced by TRDI are advanced in technology and suitable for a variety of water flow and cross-section conditions.Keywords:navigational ADCP; current measurement; hydrological test1 概述ADCP中文译为“声学多普勒流速剖面仪”，当装备有ADCP的测船从河流（或明渠）的一侧行驶到另一侧时，ADCP 即刻测出河流的流量、平均流速、流速分布、断面形态等重要数据，具有速度快、精度高、操作简单等优点，是测流技术革命性的进步，是水文测验现代化的重要标志。
声学多普勒流速剖面仪ADCP简介
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。
骏马牌哨兵型自容式ADCP
环境
标准耐压深度 200m，6000m 可选 工作温度： -5～45°C 储存温度： -30～75°C 空气中重量：13.0kg 水中重量： 4.5kg
软件
RDI 系统软件，Windows 操作平台 WinSC-用于数据采集 WinADCP-用于数据显示和输出
RDI 公司骏马系列 ADCP
骏马牌哨兵型自容式 ADCP
1200，600，或 300kHz 频率
美国劳雷工业公司 一个完整系统由以下部分组成：
自容式 ADCP 是 RDI 公司最畅销的设备之一。 目前有 1000 多台 RDI 自容式 ADCP 在世界上 50 个国家使用着。用户之所以选择它是因为哨兵型自 容式 ADCP 在浅水域无可比拟的测量精度、175 米 的剖面量程、以及它特有的低功耗性能——这些特 点使得它成为长期测量所需的理想选择。
动态范围： 80dB
精度：
±1.5dB(相对测量)
换能器和硬件
波束角： 20°
结构型式：4 个波束，凸型
内存： 通讯：
标配 16MB 存储卡，有两个 PCMCIA 卡插槽（每个容量为 16-220MB） 串口方式，RS-232 或 RS-422 可选。ASCII 码或二进制输出,波特率 1200-115,200
这种设备轻便、易于安装在浮标、船舷或者船 底的特点得到许多用户的喜爱。通过电缆或者调制 解调器与岸上计算机连接，此外，自容式 ADCP 非 常容易升级成测压、底跟踪或改装成带波向的测波 仪。
频率 (kHz) 1200 600 300
标准模式
量程 深度单元
(m)
(m)
14
1
47
ADCP技术发展及其应用综述
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。
２．４
ＡＤＣＰ的分类
目前测流仪器种类繁多，依其原理不同可分为 机械式、压力式、电磁式、声学海流计等。按数据读 取方式ＡＤＣＰ可分为直读式、自容式２种；按其工作 方式不同，又可将它分为３种：自容式ＡＤＣＰ：直读 式ＡＤＣＰ；船用式（走航式）ＡＤＣＰ。按多普勒测流现 有发射信号模糊函数的不同，多普勒流速测量可分 为非相干（亦称窄带方式，用于层厚要求不高、作用 距离远的测区）、相干（用于浅水高分辨的测流环 境）和宽带（集合了前两者的优点，是二者的融合 体）３种方式［６］。
万方数据
海洋测绘
第３６卷
ＡＤＣＰ换能器既是发射器又是接收器，它从根本上 摆脱了机械式仪器的测验原理［５］。 当ＡＤＣＰ向水体中发射的声波脉冲信号碰到水 体中悬浮的、随水体运动的微粒后产生反射，ＡＤＣＰ 可以根据被反射到ＡＤＣＰ的声波脉冲信号和ＡＤＣＰ 发射的声波脉冲信号频率的差异（即多普勒频移）， 计算出相对于ＡＤＣＰ的流速大小：１引言Fra bibliotek平台。
２．１
ＡＤＣＰ的基本概念
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ｌｋｍ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 传播数百千米，在大洋中可以传播上万千米），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［Ｉ］。ＡＤＣＰ就是利用声波多普勒效应发展起 来的一种新型声纳测流设备。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。
基于三种测波方法的实测数据对比分析
基于三种测波方法的实测数据对比分析周庆伟;封哲;汪小勇;蔡晓晴;齐占辉;白杨【摘要】近海海洋工程波浪观测中较为广泛使用的测波方法主要包括压力式测波、声学测波和重力式测波等.三种观测方法各有优势,需根据历史资料、地理环境和任务目的设计合理的观测形式,可以选择一种或多种形式组合的形式,以达到最佳的观测效果.使用GPS测波浮标、AWAC声学海流/波浪测量仪和TWR-2050压力式波潮仪的实测资料进行了对比分析,结果显示,测波浮标与AWAC所测数据相关性较一致;TWR压力波潮仪与AWAC测量的波高趋势基本一致,但周期短、波高小的海域和时间段测量准确度较差.【期刊名称】《海洋技术》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】5页(P45-49)【关键词】GPS测波浮标;压力测波;声学海流/波浪测量仪;波浪观测【作者】周庆伟;封哲;汪小勇;蔡晓晴;齐占辉;白杨【作者单位】国家海洋技术中心,天津300112;河北省环境监测中心站,河北石家庄050030;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112【正文语种】中文【中图分类】P714随着全球气候的变化、沿海城市的防灾减灾需求和海洋开发利用形势，海浪的监测自20世纪40年代起受到广泛重视，波高、波周期、波传播的方向等参数是海洋工程、海洋预报、防灾减灾和航海安全等领域重要的输入参数之一。
近海波浪观测一般主要针对风浪和涌浪，按照观测方法可以分为：人工观测法、仪器测量法和遥感反演法。
人工观测法可分为人工目测法和光学测波仪观测法；仪器测量法可分为测杆测波法、压力式测波法、声学式测波法、重力式测波法和激光式测波法；遥感反演法可分为雷达测波、卫星测波和摄影照相测波，或是分为X波段雷达测波、高频地波雷达测波、合成孔径（SAR）雷达测波、卫星高度计测波和摄影照相测波等[1]。
LADCP观测和资料后处理的关键技术-海洋一所邮件系统
LADCP观测和资料后处理的关键技术熊学军,郭炳火,胡筱敏(国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061)摘 要:针对L ADC P这一崭新而又特殊的海流观测技术,系统地介绍了L A DCP/CT D捆绑式测量、罗盘标定、测量设置和附加信息获取等L ADCP观测中的主要技术问题。
在对L ADCP瓦迭式资料特点进行研究的基础上,阐释了L ADCP资料后处理的关键技术:首先进行L ADC P资料初处理和声速剖面校正,利用同ping剖面内相邻两水层的L A DCP测量值之差等于两水层的真实速度之差这一特性,把L ADCP的所有测量值转化为垂向切变流速,求出水柱内各水层的垂向切变率,对其按照一定的积分顺序进行深度积分,得到水柱内各水层相对于参考层的相对速度,利用底跟踪信息可以较直接地求出参考层的速度,也可以根据测量过程中L A DCP和测船相对位置在入水时和出水时保持不变这一基本成立的假定通过GP S信息求出参考层的速度,从而得到整个水柱内各水层的绝对流速。
为了提高处理结果的准确度,在资料后处理的每一处理步骤中都要特别注意相应的数据质量控制。
关键词:L AD CP;投放式测量;测量设置;资料后处理中图分类号:P716+.21 文献标识码:B 文章编号:1003-2029(2003)04-0032-050 引言传统的海流观测方法主要有定点观测和走航ADC P测流两种方式,定点观测,特别是锚系测流,成本高、风险大、海上实施困难,不易获得大范围的流场资料;船载走航ADC P只能局限于特定的测船,测量水深也比较有限。
所以,海流实测资料的缺乏已经成为海洋学研究的瓶颈问题[1]。
最近兴起的LADCP(Lo w ered Aco ustic Doppler Current Pro filer)测流开创了投放式测流的先河,它把自容式LADC P从海表面以一定的速度下放到近底层,再从近底层提升到海面,得到每个测站由表及底的整个水柱的海流剖面资料。
探索潮安水文站H—ADCP的使用
探索潮安水文站H—ADCP的使用[摘要]为了验证侧置式声学多普勒流速剖面仪（H-ADCP）在潮安水文站使用的可行性，本文介绍了潮安水文站的概况以及H-ADCP的特性，通过对H-ADCP进行率定分析，为H-ADCP的进一步推广使用提供参考和依据。
【关键字】潮安水文站；H-ADCP；率定；分析1、概述潮安水文站建于1946年10月，位于中国文化名城潮州市。
潮安水文站是广东境内仅次于珠江的第二大干流韩江的控制站，国家重点水文站，集水面积29077平方公里。
查测历史最高水位17.75米于1911年，实测历史最高水位16.95米于1964年，警戒水位13.50米。
实测最大流量1960年13300立方米/秒。
自建站以来，洪峰测验从未发生过漏测，及时为地方政府决策提供技术支持和依据。
建站60多年来在韩江三角洲的防汛、抗旱、抢险中发挥着重要的作用。
自2006年下游约5公里处的韩江水利枢纽建成以来，水库蓄水，致水位升高，潮安水文站水文测验受水库回水影响，近年来，水位流量关系复杂多变，按常规方法测流，任务繁重且时效性差，流量定线效果不理想。
声学多普勒流速剖面仪（ADCP，Acoustic Doppler Current Profilers）是目前世界上最先进的流量测量仪器，利用多普勒效应原理进行流速测量。
ADCP突破传统机械转动为基础的传感流速仪，经测定多普勒频移而测算出流速。
根据测验方法的不同分为固定式ADCP和走航式ADCP，其中固定式ADCP根据仪器安置位置不同分为侧置式ADCP和底置式ADCP。
本文讨论的H-ADCP （Horizontal-ADCP）属于侧置式ADCP。
实时监测时，H-ADCP实时采集河道的流速数据和水位数据并根据参数计算出流量。
正式应用H-ADCP进行测流监测前，必须进行流速流量的比测和率定。
潮安水文站H-ADCP设备均设立于韩江右岸（上游往下）。
本文通过H-ADCP在潮安水文站的比测、率定，并进行分析和评价，为H-ADCP在潮安水文站的使用提供参考。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
美国RDI公司（亚迪仪器公司）
“骏马”系列“ADCP波浪仪”简介
美国RDI公司（亚迪仪器公司）最近开发出了“骏马”系列“ADCP波浪仪”。
这是波浪方向谱测量领域的重大突破。
“ADCP波浪仪”所采用的IML矩阵算法已获得美国国家专利。
“ADCP波浪仪”的硬件部分与“骏马”系列ADCP（“哨兵”型或“监测”型）相同。
只是在ADCP主机中增加了波浪数据采集和处理的固化件，并配备压力探头和波浪方向谱实时分析软件。
因此，已经配备有压力探头的“哨兵”型或“监测”型ADCP可以很容易地升级为“ADCP波浪仪”。
用户可以购买升级所需的固化件和软件自行进行升级，不必将ADCP运回RDI公司。
“骏马”系列三种频率的ADCP（1200 kHz, 600 kHz, 300 kHz）都可以升级为“ADCP波浪仪”。
用户可以根据需要采用自容记录或实时监测。
“ADCP波浪仪”可以采用三种方法测量波浪方向谱：流速单元矩阵法，波面跟踪法，PU V法。
以流速单元矩阵法和波面跟踪法作为主要方法。
“ADCP波浪仪”的主要优点如下：
•同时测量海流剖面，波浪方向谱和波浪参数，潮位
•仪器安装在海底，丢失的可能性减小
•波浪方向分辨率较高，可以分辨从不同方向传播过来的相同频率的波浪
•截止频率较高，能测到较高频率（较短周期）的波浪
到目前为止，已有一百多台“ADCP波浪仪”在全球各地投入使用。