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ADCP简介
' f1 K2 x9 k- ^$ [8 W 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。 ; h: m9 h/ d. w1 }
01 2 n- j/ I+ m8 m
主要技术参数
C6 i/ }7 [# t8 v2 f( i5 a- n (1)技术指标
3 c0 F2 p. J8 y, F% g 流速范围:±5m/s(缺省值),±20m/s(最大值);
' [+ }# D+ u9 t# V; V6 ` 流速准确度: 5 }9 A9 W! ?! E9 |
1200、600kHz:±0.25% /±2.5mm/s(实测水流速度);
. p# _; [$ y! ?, @% L( t7 W/ N 300kHz:±0.5%/±5mm/s (实测水流速度); * \5 x8 G9 Y5 u) h/ U4 p9 o2 ^ n# |. P
流速分辨率:1mm/s ; : _' a7 ]6 r4 y$ n- l( k$ u+ r
深度单元个数:1-128 ; 4 w( z: Y5 V; h
发射速率:2Hz(典型).
. T: i! f! C/ r" H6 Y" `8 @- F 标准传感器: ' a0 {' P/ n" }
温度(装在换能器上): 4 E; c/ `. U f" o7 Z
量程:-5-45°C
1 H1 E/ g1 I4 {" Q+ \5 X3 q# Y 精确度:±0.4° C
* L0 t1 ]- g5 H1 F/ N1 k* [ 分辨率:0.01 ° C
$ ~7 o0 I; ]/ a, X. K 倾斜 * t2 I, v+ }7 R
量程:±15°
7 a7 W" W" U8 c* } 准确度:±0.5° # \! R m- G4 Y! `4 I% e
分辨率:0.01 °
0 m+ _# C, I6 V' @2 b4 F9 } 罗经(磁通门型,内置现场标定功能)
- E* G% S% b+ h; n6 w *长期准确度:±2° / W: L$ W) b9 K; G7 O, x; O9 \
*精密度:±0.5° ) G/ A$ [' _$ g7 n- `# z
分辨率:0.01 °
4 ~ u) w7 l8 U' ^* c5 k 允许最大倾角:±15°
# k. [( Z) f" G *:在磁倾角为60°、总场为0.5G 的情况下。
3 g5 G+ g' x8 s3 s5 A \ (2)参数设置
3 a Q( v; p/ I7 n6 H" 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。 4 |/ }0 V8 c0 s+ Z$ j
02 6 ?" V/ B( M6 v* ]1 A3 `
ADCP检测 & j- }0 u$ h& I! p6 M, r& n
(1) 首先打开BBTalk软件进行ADCP相关配置参数的测试;
5 g3 o# Z" e/ Q4 ]- j' C$ ` (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;
+ ^- f) \& B6 @, d2 t5 O (3) 检测ADCP常用命令:
) x& M' V8 k7 L! w PS0:7 ]) b3 A- i* k) W( V6 H4 X+ J& m
3 }! G ]4 M% ?5 w, U( M# B, c 系统基本参数信息 PA:
- B$ c2 c, I6 N$ d4 `) g 系统自检 PC1: 外部传感器测试9 \6 s( B' g# h% H
PC2: 内置传感器测试
5 ?/ I J; y( e. x8 K0 F( Q PS3: 声束坐标转换矩阵
6 G) i4 L/ Y0 Y1 x6 @" e0 o 03
4 Y% [* J1 z% Y# e# i WinRiver II操作
6 F, Q+ q) {! {' W1 _# e0 ? *本操作软件主要针对河流型的1200KHz,600KHz,300KHz的ADCP进行操作 " a2 Y$ H# t \$ J1 {6 O
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)。 $ i9 u4 R! f7 y9 N; t
安装好硬件
B. I9 l. M q6 M: G6 r/ } 打开WinRiver II程序: O2 m8 m3 W8 v& }. i8 G, T
“配置”→“外围设备”→“外围设备配置对话框”对话框: ' M+ r3 f2 b- a6 p, ^' h
点击“添加”出现“设备选择对话框”对话框:
~7 P: Z/ A4 h% q2 `% h: t: q7 C& g2 Y
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:
9 i5 j$ q5 Y, A, |, Q2 S% t 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”。 ) D* H! M5 N3 q( ]7 O
点击“文件”选择“新测量”: , ?4 G( J& I( U( h8 ~
出现“设置对话框”: 1 ~7 @7 o: A! x6 w) v
添加需要的信息,点击“下一步”: . z j/ f; z! l2 q# b" A
添加合适的水温,点击“下一步”: - H% h6 W- v2 b- @" @* a
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”: % t; F7 W9 J+ j; r
选择合适的文件名、输出目录等,选择“下一步”: 0 W" j+ |6 O9 m/ A9 Y" S0 |- A
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。
@: ~4 `5 s; ` N7 b' H 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:
5 p# K/ n2 T- F6 L, j2 E9 _ EX11111 把地球坐标改为ENU坐标;
* A8 C+ e: K9 W7 B# S; S T1 _ WP4 4个水跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均); " \# [6 I8 a% W2 e4 y, g a( Z T5 S
BP4 4个底跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均); 1 b4 _. R/ m4 b K' E
WS50 Cell Size(50 cm)(ADCP-600K 要设置在30cm 以上);
$ S7 D0 g9 ]" L( Z, C8 M4 v# R: C* h WN30 层数,根据水深设定=最大水深/Cell size+2; & w, ]% h2 c! N( {6 o# F, ?4 l
WF25 盲区,为25cm (600K);
; L9 L% M4 q. A$ P- g ES11 盐度校准 (例如11,根据海域设定); 6 }# T" c; Z6 ]: U1 G! U# A; D
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。
$ @5 m9 }$ A i1 T& U 只设置前面的就可以了,后面的默认。 3 d) n( \3 i6 @/ h' t. s2 b! K2 G
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): 0 E1 S8 z; D$ ~3 [
点击“完成”后,点击“采集”→“开始发射” $ g, X5 |; C) W+ ?9 H* t
出现“ADCP时钟设置对话框”,点击“设置时钟”:
/ E! X' q' B! S: q/ b1 F7 O: m& M 出现“ADCP时钟”对话框,后点击两次“确定”。 8 {. ^4 A0 q4 Q' g. U6 H* m
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。
( K$ f, p8 g' c5 ` 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)。 % f- J9 j1 ]4 ~0 [2 K
点击“采集”→“开始断面测量”: $ i; Q% ~( z( D- h
出现“开始断面测量”对话框,设置离岸距离,点击“确定”。 ; M; C# }' t' N1 f" T' n
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”。
4 \/ R+ [& k7 D: t! e) M$ i7 b 点击“采集”→“停止发射”。
9 L6 B) ?1 F2 a( R" b% j# Q 生成的数据文件有:
% N: S& u0 P* w+ R7 q& | 测量文件:WinRiver II的核心测量文件(配置文件):*.mmt,
0 M3 @" N4 v7 S, ~4 v* m 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
1 @( ]1 R' @# B' |- i* ~2 n- g1 D 导航数据文件:文本文件 0 A2 Q/ S- H- D/ _7 h* r
如有外部传感器,如测深仪、外部罗经等,可以记录相应数据。
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# M! r+ Z( G6 @: ^ ~: M 注意事项 / \$ X% J7 M- C* }
(1)安装
* m+ G# X; ^- F2 L) t9 g • 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。 5 e% `, R% a; Z4 A1 ^$ c. @
• 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 a+ D, e% [* Y! Y+ ?* \+ p; {* \
• 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;
9 {% M0 Z1 o" S# p' w7 c% b: R • 波束3指向船头方向。 2 K" }" W" @: W2 f) {; }, ~+ a! L
(2)测量
' M: ^4 K: m+ n Z$ [) h9 z8 ~1 w • 船速越慢精度越高,一般船速不超过最大流速; + q2 [. e, E. E8 k* H' S
• 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;
+ O2 `, ?! j# `/ j! R* n: f • 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;
]/ c- W1 ]. k • 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。
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' R" E9 R1 @& U7 X 常见问题及解决办法 ( E- U- z1 J% _+ d
(1)ADCP设置参数 ) ?& a8 ]/ f0 t" o! ^9 @2 P
• ADCP数据传输最好不要用USB接口,要用COM口或PC卡转COM口;
; x& Q/ M2 G. k; i0 i • 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;
! q2 s+ }) ^0 r) A; V' h • 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。 : d8 r( W4 x. J, k, U, U# h- m6 L" c
(2)现场测量
8 h9 {% ?1 Y* C" u% t/ c6 N • 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; ) C+ n0 R$ ]- [" R2 N* @9 X
• 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。 ( x4 n8 [" g) w7 O( _4 P! e
(3)ADCP无底跟踪或跟踪丢失 O$ c) B8 u) J& v6 J6 O! F
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。 * C% }% J8 Z9 d9 H' p
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4 u" ?- F7 L2 U0 T! \ 维修养护
7 |% P9 Z% \" t' p# j$ F% h6 O (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; & H, q# H2 A* z: `8 v3 j
(2)每次用完后要用淡水清洗、擦干ADCP传感器表面;
/ n5 y$ R5 j1 \* `7 v (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;
( i- t. g9 l7 J) c' e k (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;
8 @2 Q; I2 d7 Q. \# { (5)整理好ADCP传感器、数据线及工具包并装箱,以备下次使用。 " U- B8 ]$ M* F* C" Z0 K
作者:大江 小海 , p2 z! ~6 u' ^, o8 p" j( ?
编辑:小海 9 o( E4 w+ X- \' g/ u4 w/ [
智绘
2 E; l1 c+ U4 q- W9 x 扫码关注我们 ; N5 V* {+ X0 `1 F
江海智绘 " S. i* Z+ F6 |" A+ R- `
操作说明在不断完善中,欢迎您多提宝贵意见和使用反馈!
* G3 X% x( W+ n: }9 U3 A m2 [, L' R5 j9 e
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