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ADCP简介 * x/ x4 G- h- U+ T( _
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。 - S; b: { I" ?
01 ) h+ J7 E8 B* C0 A7 }& U, P$ s
主要技术参数 0 |3 R$ s* F6 ?
(1)技术指标 . Y) z+ A$ m& k' P- P6 [- }( r
流速范围:±5m/s(缺省值),±20m/s(最大值); % g% M7 N; e- H0 I1 R y" X# }
流速准确度: # m5 r$ K6 @+ T* J8 |, `
1200、600kHz:±0.25% /±2.5mm/s(实测水流速度); " y4 G* G$ p; O# S2 \
300kHz:±0.5%/±5mm/s (实测水流速度);
$ \5 P( @ n. S 流速分辨率:1mm/s ; % F( m; L% S* C' V
深度单元个数:1-128 ;
% E$ Z: X2 t" V6 L 发射速率:2Hz(典型). 4 O$ b; }" U; a% o ^
标准传感器:
. D9 i( U! W; @! ? 温度(装在换能器上): & W% m2 q1 t4 |" ` @" u; B8 S
量程:-5-45°C n- r" x4 T" D
精确度:±0.4° C
9 e4 T9 Y6 m' D( n) q7 s" g 分辨率:0.01 ° C
8 l" M+ q8 w! H, u& a2 e2 Z 倾斜 ( _- V& M5 L# Q( {
量程:±15° 7 G- i1 `* G& e; S) D1 V& `5 j8 `
准确度:±0.5°
4 a* r5 g1 G1 a0 E5 r 分辨率:0.01 °
9 s" E. r0 D3 X. s$ Q 罗经(磁通门型,内置现场标定功能)
3 v$ v# K9 a! x j' y *长期准确度:±2°
! \( s: J9 m* F2 ]9 X; O* h *精密度:±0.5° 1 u$ W% K" p) K3 {! l0 E; m, U
分辨率:0.01 ° + L, c: r: p7 y, X3 X) {7 y% u
允许最大倾角:±15°
5 U5 F' S# A' c" ?: p; @1 U T1 N: `2 f *:在磁倾角为60°、总场为0.5G 的情况下。 3 ~+ n3 \7 ]6 r: [- Q) O
(2)参数设置
) B- e% T [" U4 m% A 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。 ) P: O- e; o% r; i; t
02 , f2 K. Y8 [; K
ADCP检测
3 H! K- f; o9 [' u- K. @7 B (1) 首先打开BBTalk软件进行ADCP相关配置参数的测试; & y1 t: _2 m/ _0 Z5 U
(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;
- _- R$ o- ^ ^# A9 r% b: h6 G- o (3) 检测ADCP常用命令:
* x$ j6 J- M6 i+ v4 J1 b PS0:
* O9 D' P; Q3 R / T/ d% G F4 Y+ m# X
系统基本参数信息 PA: ) ^8 ]0 J& t# T- ^% A4 B
系统自检 PC1: 外部传感器测试! R- s5 O% f' z* \$ p4 g
PC2: 内置传感器测试
5 N$ V+ ?. c+ e" h4 X PS3: 声束坐标转换矩阵
+ h9 U) t2 m/ ?& z, [ 03
" N: J& c" x& k# ?$ i% }- L2 o WinRiver II操作 6 z! Y" t# A, R: V7 L6 {# j5 Q
*本操作软件主要针对河流型的1200KHz,600KHz,300KHz的ADCP进行操作
6 E: u6 g5 K) I5 Q 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)。 ( L$ l9 N8 A6 X# P+ S3 z- _8 B
安装好硬件 % r H3 l$ |$ V$ A/ A+ D& ^/ j7 V
打开WinRiver II程序:
/ l: A8 {* x7 f$ \8 B% G “配置”→“外围设备”→“外围设备配置对话框”对话框: 9 x. o" O' Z' L: ^+ O
点击“添加”出现“设备选择对话框”对话框: , m4 x6 e. A+ _, e- v
j/ C2 P' M) `) [2 r6 q 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: . }3 y0 K* N! W8 n# `
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”。
9 C1 e9 ^% e2 T% B% t9 Q 点击“文件”选择“新测量”:
x& Z8 j5 v3 c$ q 出现“设置对话框”: / l! c* D; s9 X
添加需要的信息,点击“下一步”:
8 n6 }, [7 y5 a3 f. L0 r* F: C6 ^ 添加合适的水温,点击“下一步”:
- F% Z/ Q9 `5 q. c 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”: ! L O2 H, v' Q7 { F( r
选择合适的文件名、输出目录等,选择“下一步”: * H! a L r1 U8 L
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。 ) A8 Y* \* j5 i) Z
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: - s; D' Y/ J5 u
EX11111 把地球坐标改为ENU坐标;
, K& P! J4 i+ E+ [0 `" \ WP4 4个水跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均); ; {% d) v5 b$ J
BP4 4个底跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均); 1 T* J$ m! j- _
WS50 Cell Size(50 cm)(ADCP-600K 要设置在30cm 以上);
7 s8 u: h! P# E! h& ?0 x WN30 层数,根据水深设定=最大水深/Cell size+2;
% K2 w9 I2 J9 k. a: O( J3 i WF25 盲区,为25cm (600K);
/ D; j7 W. c! x) X! ?& T. j ES11 盐度校准 (例如11,根据海域设定); " d& o; w/ I$ `4 H" l
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。 9 g2 ]% O' m! ?8 }% b
只设置前面的就可以了,后面的默认。
, ~$ S. F% X9 C9 ~ e) l2 T7 L, N 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):
- i8 y( ~8 u- @2 W# P3 A 点击“完成”后,点击“采集”→“开始发射” " c3 y' x1 R' F) p
出现“ADCP时钟设置对话框”,点击“设置时钟”:
~8 T" H, P2 l- X 出现“ADCP时钟”对话框,后点击两次“确定”。
2 a; u1 y1 k, r d4 I 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。 ! I( \! W7 m2 Z% T
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)。
4 D7 c, M4 t. G$ C6 a* ^7 u 点击“采集”→“开始断面测量”:
( `+ |0 E+ R, Y* ~& H' I$ v9 v9 Q 出现“开始断面测量”对话框,设置离岸距离,点击“确定”。 ; P' s9 N' p" }# H3 X+ K. I
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”。 l W1 d# I. U/ [) e" \3 g. u
点击“采集”→“停止发射”。
; U) ~+ T+ d- f: K' T; | 生成的数据文件有:
1 {/ F% @# t5 Q. E) i p6 A 测量文件:WinRiver II的核心测量文件(配置文件):*.mmt, ! R9 V9 z; _5 ^) g N
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
+ D' U1 H: X2 ?' p' u 导航数据文件:文本文件 9 v$ j! j5 Z1 \8 {3 U6 S" l
如有外部传感器,如测深仪、外部罗经等,可以记录相应数据。
0 E" u$ C, r" }! s 04 " Q' W: F6 \6 G6 @5 i8 m
注意事项
* Q9 A+ E! [: Y7 L (1)安装
2 V; ~6 |( M, K" U • 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。 7 m% l0 ~5 r- ]. H
• 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; 5 e* J5 A* _+ ^
• 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;
8 p+ K& b5 |* x% i' n/ a _6 A • 波束3指向船头方向。
& A. i3 }7 m! Y- R' b (2)测量
' O/ B$ ]) d8 Y • 船速越慢精度越高,一般船速不超过最大流速;
. @+ N) {3 K5 d7 \& ~$ _ • 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;
- L" o# B& v0 d5 ^5 O • 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; , }' j9 j' k6 G+ R
• 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。 4 I, w; `& w$ P2 W7 F: W7 R
05
# n& A8 N5 @; M7 N 常见问题及解决办法 : O- K$ ]8 H7 [) V
(1)ADCP设置参数 - p- v( i1 _9 a7 z
• ADCP数据传输最好不要用USB接口,要用COM口或PC卡转COM口; % a9 b4 {! A, i% b% b. @
• 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;
2 a+ p s+ |2 x$ N8 e • 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。
5 H) K/ |& N: w# o5 l5 i- W# [6 g (2)现场测量 2 t# |5 \7 k, x+ t: w; r
• 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;
[# W, ~' {4 s! `2 | z* C/ T • 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。
9 H4 m" I5 h4 @, u (3)ADCP无底跟踪或跟踪丢失 9 L U- ^% `, t: F9 r
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。 7 ^2 i) g1 g/ d
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维修养护
$ l" r* a9 ?! c" l (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;
- z# Y; t* k" G1 } (2)每次用完后要用淡水清洗、擦干ADCP传感器表面; 8 ^ |$ k! V: Y& H( M; r9 p' D/ D
(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; & ]! v1 Z( Z4 w8 U! }, s
(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 }! a6 |! r0 M3 t) @& k (5)整理好ADCP传感器、数据线及工具包并装箱,以备下次使用。 : ^6 T* t/ X6 {, Y; o
作者:大江 小海
" \0 r0 k8 v+ L+ U' {1 ~ a( N 编辑:小海
. g) z. W6 n9 N$ @# V# I% }1 z 智绘 1 Q2 S5 s2 A5 ~ m' u. ?3 c, d
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) N) s) X! A, e 江海智绘
+ P6 g/ [4 e' s3 L, S- D 操作说明在不断完善中,欢迎您多提宝贵意见和使用反馈! # N- s, n$ c2 a' e, |7 ]" q: `
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