【科普】测流神器：声学多普勒剖面流量计（H-ADCP）测流系统 - adcp声学多普勒流速仪频率

一、应用场景

　　声学多普勒剖面流量计（H-ADCP）测流系统

/ l; i' S2 \8 o7 c* |, V9 M

　　H-ADCP采集高质量的水平剖面数据，借助于智能声波脉冲功能，即使水流条件发生变化，仍然可以获得高分辨率和高质量的数据。特别适用于：

0 H5 `6 P3 G9 f8 R

　　■混凝土渠道

7 E% R- e1 q `5 @, \

　　■天然河流

　　■小溪

　　■灌溉渠道

- Y& Y* ~3 N8 ]2 q

　　■水电水道

　　■供水渠道

　　■排水渠道的流量监测。

1 Z6 [8 K9 t# o0 \

二、需求分析

1 I# q7 r( [$ P3 a, T8 h$ g

　　在河流、渠道的水文信息测验工作中，流速、流量和流向的测量是很重要的工作，传统的流量测验方法主要有流速仪法、浮标法等，测验手段有人工船测、缆道测量等，这些测验方法原理简单明了、实用性强，但是费工费时，效率低。为适应新时代经济社会发展和水利灌区信息化建设的需求，及时向相关部门提供准确的水情信息，需要快速采集河流、灌渠的水流量数据，声学多普勒剖面流量仪测流有不可比拟的优越性。

7 Y) ~ Q- \+ L g

三、系统组成

6 S3 U3 z; C: H# R3 q% H

　　3.1系统拓扑图

　　3.2系统组成

2 j6 z2 l5 h2 d) r

" L0 P2 o+ H4 b" f Q: I

　　设备数量备注

- O, {7 v6 @+ l9 n; t: g

　　H-ADCP 1台适用渠宽100m以内

　　遥测终端机1台

　　供电系统1套根据现场，市电或太阳能供电

' n9 n* L& @$ o i+ ]+ z7 }

　　立杆、安装支架1套根据现场定制

4 o/ ^& k6 D( ~/ N1 P

　　物联网卡及通讯费1张/年

! x; o( i! d2 L# _# b7 O# W

　　安装、辅材1项

5 ^% Z6 E& [. r, `* ?

　　平台接入1项接入已有平台或新建平台

四、测流原理

　　声学多普勒剖面流量计(ADCP)是利用声学多普勒效应进行测流的。从设备的换能器发生一定频率的脉冲，当该脉冲碰到水中的发射物体（如悬浮物质）后产生回波信号，该回波信号被声学多普勒流速仪接收。悬浮物质会随水流而漂移，从而产生多普勒效应（即回波信号额频率与发射信号的频率之间产生一个频差），通过测量得到的多普勒频移可得到相应点的流速。

　　声学多普勒流量仪安装有2个换能器，换能器与安装中心轴线有一定的夹角，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。假定悬浮物质的运动速度和水体流速相同，当悬浮物质的运动方向是接近换能器时，换能器接收到回波频率比发射波的频率高；当悬浮物质的运动方向是背离换能器时，换能器接收的回波频率比发射频率低。声学多普勒频移，即发射声波频率与回波频率之差：

1 e/ w5 r; m+ g6 W

　　分层数据示意图：

　　Fshift/n=-2*Fsource*(Vn/C)Vh=f(V1,V2,…Vn);

# e$ ~1 }2 k1 y9 y& U3 [

　　VC=f(Vh，h);S=f(H，W);

' R, Y- p6 ]9 T& c* ^3 i0 Q* v

　　Q=VC*S;

　　Fsource：发射的超声波频率（Hz）Fshift/n：第n剖面的返回频率改变量（Hz）C：声速（m/s）

　　V：反射面的水流速度（m/s）Vh：ADCP所在水层的平均流速（m/s）Vc：河道平均流速（m/s）

3 e- {, n6 |; [

　　H1：河水距离剖面仪的高度（m）D1：分层的层间距（m）

　　W1：河水的宽度（m）S：河道断面面积

　　Q：河道的总流

五、系统特点

　　新一代流速产品，性能更稳定、测量更精确；分层流速测量，更适应宽流域的流速分布；分层流速流向测量，掌握水体的流动趋势；Web云端数据服务；

( ~0 D8 o) l, D% f6 e5 D5 E

　　内置水深测量探头；流量仪简单易用；

/ ]. w+ x7 }2 d. F6 |& G* {5 V( a

　　内置温度传感器，自动校准声速；内置姿态传感器、水位传感器测量；

　　外形小型及流线型的设计，方便安装。

; E: Z- C* d' j; x$ l" B

六、安装简介

　　（一）安装条件

. z+ {0 F* o4 [: N8 K8 E4 }7 x* p

　　■仪器安装位置的选择，不能太靠近闸门或水坝；

　　■采样区域尽可能大；

　　■采样历时也应增加；

" h( ] I: I; U& E0 W

　　■安装在河岸边或渠壁的基座上、桥墩或其它建筑物侧壁上；

9 Z. g: \ g% O7 v; K& R# j3 g

　　■安装位置的水层，有较好的代表性，尽可能避开有回流的地方；

　　■注意两个声学传感器位于同一水平面上。

　　■剖面仪水平安装时：距水底距离：>=300mm，距水面距离：300mm（根据不同的河宽会有变化）

　　（二）典型的安装

" D. _1 M. E+ w4 F' K

　　侧装河道斜坡滑梯式安装

; r) b7 C, C8 m$ m& ^! t

　　侧装--河道斜坡塔架式安装：

$ G: G' k+ V0 Q+ [

七、应用效果

2 S2 t. L' f! G7 R1 m6 _