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4 G% _: o7 d! [0 R ADCP (声学多普勒流速仪),由美国TRDI公司生产;它是利用声学多普勒原理设计的一种声学测流设备,有4个声学传感,某一类型的ADCP以一定的频率向水中发射声波信号。天然水体中一般都含有一定的细颗粒悬浮物质,声波碰到天然水体中细颗粒物质就会发生散射;水体中悬浮颗粒物不同,接收到的声强信号频率也会发生变化。通过计算ADCP频率随悬浮物移动变化的关系,去除船体移动速度,就可以得到水流速度。ADCP就是通过细颗粒悬浮物和其它物体对发射一定频率声波的反射,从而应用Doppler原理来观测水体的流速。 01 主要技术参数
% s1 d+ I4 ~( ~) t: S(1)技术指标 流速范围:±5m/s(缺省值),±20m/s(最大值); 流速准确度: 1200、600kHz:±0.25% /±2.5mm/s(实测水流速度); 300kHz:±0.5%/±5mm/s (实测水流速度); 流速分辨率:1mm/s ; 深度单元个数:1-128 ; 发射速率:2Hz(典型). 标准传感器: 温度(装在换能器上): 量程:-5-45°C 精确度:±0.4° C 分辨率:0.01 ° C 倾斜 量程:±15° 准确度:±0.5° 分辨率:0.01 ° 罗经(磁通门型,内置现场标定功能) *长期准确度:±2° *精密度:±0.5° 分辨率:0.01 ° 允许最大倾角:±15° *:在磁倾角为60°、总场为0.5G 的情况下。 (2)参数设置
注:模式1 适合所有河流,最大流速到 20米/秒;模式11 为极高分辨率浅水模式,适合浅水低流速河流:流速低于 1米/秒,低紊流。 02 ADCP检测 3 E5 o4 Y" U+ y6 x
(1) 首先打开BBTalk软件进行ADCP相关配置参数的测试; (2) 野外观测前/后、每天工作前/后都应检测ADCP,并做好相关记录; (3) 检测ADCP常用命令: PS0: 系统基本参数信息 ' [, P1 s$ G% ^" E" O
PA: 系统自检
. R6 a% O+ u) H PC1: 外部传感器测试 / `$ A3 P$ _- @5 _
03 WinRiver II操作
" _) b1 u, t6 P*本操作软件主要针对河流型的1200KHz,600KHz,300KHz的ADCP进行操作 WinRiver II可以采集ADCP、GPS、测深仪、外部罗经的数据(铁船对ADCP的罗经有干扰,应使用木船,如果使用铁船应使用外部罗经)。 安装好硬件 打开WinRiver II程序:
C4 o w$ [8 W$ o+ o“配置”→“外围设备”→“外围设备配置对话框”对话框: # |# }& k B. ~, D
点击“添加”出现“设备选择对话框”对话框:$ w3 j. w+ |6 x- ^
点击要添加的设备,包括ADCP和GPS(这里已经添加好了ADCP),点击“确定”出现“串口通信设置”对话框: ( j7 K9 i4 N2 f, g9 z% r F8 {
将“通信端口”改成所选择设备正在使用的端口,波特率GPS为9600(ADCP也是9600),点击“确定”。继续添加所需要设备,直到添加完。点击“外围设备配置对话框”中的“关闭”。 ! r" v: e# E8 {" w: M4 g ?
点击“文件”选择“新测量”:
5 f, z% j! F7 L, {$ Q出现“设置对话框”:
4 a. _( p R0 D( V添加需要的信息,点击“下一步”:
$ ^% f! {$ \ ?# N/ \9 b# m. U8 f添加合适的水温,点击“下一步”: 4 E {! B. m" o1 B( K$ X
等待ADCP前面的指示灯变为绿色,选择GPS前面的复选框,等待GPS前面的指示灯也变为绿色。把其余参数按实际情况设置好,其中“换能器入水深度”为仪器换能器在水下深度,一般为0.5米(注意:此处单位为米,数值为正值),风浪大时可放深一些,防止ADCP传感器露出水面。“磁偏角”上海地区为-4。“二次底深”指起始水深,用于测河流断面流量,海上定点观测可以填最小水深。“底跟式”(底跟踪模式)有模式5和7两种,但这里只有模式5一种,所以自动即模式5。“水跟踪模式”选择模式1即可,填好后,选择“下一步”:
7 W; M1 W5 X* T! i; e选择合适的文件名、输出目录等,选择“下一步”: / G8 }& c+ U/ T: _( j, S& m+ E
输入合适的命令,其中如果“固定指令”、“向导指令”、“用户指令”冲突,则服从后面的,即“用户指令”命令优先。 在“用户指令”中用到的命令有(不区分大小写):例如,在使用ADCP内部罗经情况下: EX11111 把地球坐标改为ENU坐标; WP4 4个水跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均); BP4 4个底跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均); WS50 Cell Size(50 cm)(ADCP-600K 要设置在30cm 以上); WN30 层数,根据水深设定=最大水深/Cell size+2; WF25 盲区,为25cm (600K); ES11 盐度校准 (例如11,根据海域设定); TE00001000 设置采样时间(例如10秒钟,格式为时分秒:“00:00:00.00”命令中不要带冒号和点)。默认采样时间间隔为TP×WP,因为水深不同声波反射的时间也不同,会在某一值左右不停变化。TE必须大于TP(两次发射的时间间隔)×WP(要对几次发射的数据进行平均),否则按TP×WP的实际时间进行记录。 ( T# m, E* s! Z3 Y1 R8 e4 L I
只设置前面的就可以了,后面的默认。 设置好“用户指令”后点击“下一步”,出现设置的整体情况(“用户指令”里面的那些指令在这时候还没有被接受,所以现在显示的和“用户指令”中设置的不同): 5 G- W7 e+ s! `, u) {% R
点击“完成”后,点击“采集”→“开始发射” $ g: R1 D' Q& U* F0 j+ z3 I4 p
出现“ADCP时钟设置对话框”,点击“设置时钟”:
% W4 K. M( a+ g/ f& W) A9 K3 n出现“ADCP时钟”对话框,后点击两次“确定”。
1 K4 n2 U2 Z0 O% B7 f D5 V 出现“命令日志”对话框,开始执行前面设置的“固定指令”、“向导指令”、“用户指令”等。 w: k7 ~3 H' ?, ~/ o
直到设置完成后自动结束(这时可以点击现场配置检查配置是否正确)。
1 [" V1 X# \! P9 t: e1 e5 o点击“采集”→“开始断面测量”:
) b+ l" Q/ T y) h, H出现“开始断面测量”对话框,设置离岸距离,点击“确定”。
! C5 B- A* c4 s) X3 ~* q1 c' |直到数据采集完成后点击“采集”→“停止断面测量”。出现 “结束断面测量”对话框,设置“离岸距离”,点击“确定”。
+ g. c8 f& y% _, g6 U点击“采集”→“停止发射”。 $ w( E7 m k/ w$ h$ m8 R
生成的数据文件有: 测量文件:WinRiver II的核心测量文件(配置文件):*.mmt, 数据文件格式:prefix(文件名前缀)_meas(测量编号)_MMM(断面测次号)_NNN(文件序号)_Date_Time.PDO 导航数据文件:文本文件 如有外部传感器,如测深仪、外部罗经等,可以记录相应数据。 5 E1 L, N+ B' W: ?( B6 }/ w
04 注意事项
+ s# L. ?3 K0 H# p/ F# l7 G(1)安装 • 在安装与工作结束后从水中取出ADCP过程中,确保ADCP不在工作或测试状态下,否则,可能会导致程序出现错误或丢失,使仪器无法正常工作。 • 如使用ADCP内部罗经,要使用木船,如果作用铁船,则要外接罗经; • 换能器的深度最好超过船底,安装要牢固,避免在其周围产生水泡; • 波束3指向船头方向。 / p7 E5 w+ A! J6 d/ G2 b0 H
(2)测量 • 船速越慢精度越高,一般船速不超过最大流速; • 在未知河段测量时,应先预测一次,然后将测得的河床深度、形状及流速大小输入到“设置向导”中,以设置合适的测量参数; • 在开始及结束测量的岸边,船应稍停留片刻,以便获得用于计算岸边流量的10个平均数据; • 应当用多次断面测量的平均值(至少四次,即来回两次)作为最后的河流流量测量结果。 05 常见问题及解决办法 1 I! {3 u5 k0 _' V7 P8 I5 x4 S
(1)ADCP设置参数 • ADCP数据传输最好不要用USB接口,要用COM口或PC卡转COM口; • ADCP开始工作后,如发现参数设置有问题,只有停止发射后才能修改设置; • 如果进行定点观测,一般设置采样间隔要在10秒以上为佳,目的就是要减少紊动的影响,如果外接差分GPS,采样间隔最好不要超过20秒。 ) t. P1 |6 L' v# Q; Z {
(2)现场测量 • 如对所测区域不了解,先在的观测点一定范围内测量水深,如发现变化较大时,要换一下定点测量位置;因为在同一时间,ADCP四个传感器测量水深相差较大时,可能会增加流速测量误差或无法计算剖面流速;了解现场水深、地形以及最大流速等、可以优化参数设置,提高观测数据质量; • 流速很低或流速紊乱、不均匀时,数据质量也不好,一般发生在不同水流交汇地段、河口地区转流时段,如出现这样情况,可以尝试设置参数WB1,把宽带改窄带,如果还不好,就要用备用流速仪加测,弥补此时流速测量。
1 E5 ^) s4 B% t4 K! i. r(3)ADCP无底跟踪或跟踪丢失 当ADCP无底跟踪或跟踪丢失时,可以尝试以下操作:重新设置参数近底回波强度阈值(BA)和速度分量最小相关性阈值(BC),由原来的BA30、BC220,改为BA20和BC210。但要注意:只有无底跟踪或跟踪丢失时,才尝试以上设置,因为,在这样做可能也会造成底跟踪错误,同时增大流速误差。 06 维修养护
3 P; K N0 H/ S7 \; G1 E(1)野外安装到下水以前要确保ADCP传感器用黄帽子盖住,换能器表面不要触及硬物上,也不能长期受太阳光照射; (2)每次用完后要用淡水清洗、擦干ADCP传感器表面; (3)现场连接ADCP传感器与数据线时,要抹一点硅脂,但不要多,同时注意不要抹到插头上; (4)连接完毕后,要锁好数据线上的胶圈,拔下插头前,要先打开胶圈; (5)整理好ADCP传感器、数据线及工具包并装箱,以备下次使用。
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