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ADCP简介
0 k! J* f/ e2 v: L1 F' r* [; G 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。
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/ [: \) B) d) a2 |1 Q 主要技术参数 j3 J, X/ x% R. a, m. w! u1 I/ f$ O% h/ l
(1)技术指标
7 L1 K& K# o* F* z% N$ h 流速范围:±5m/s(缺省值),±20m/s(最大值);
/ }/ ]& x9 X* w a9 b* H" H 流速准确度: 8 o0 m2 j; i6 G+ X0 U. w( N" y# I
1200、600kHz:±0.25% /±2.5mm/s(实测水流速度);
" R+ z% b& \ G, g& [$ y 300kHz:±0.5%/±5mm/s (实测水流速度); , B! H. k6 s/ l& H3 u- [5 `. ]
流速分辨率:1mm/s ;
, Y5 X0 g5 P, a# A 深度单元个数:1-128 ;
- [5 d2 z! V. k 发射速率:2Hz(典型).
. T5 A5 L5 q$ h* F+ | 标准传感器:
. ]0 J7 D$ J; ?% F- V' C 温度(装在换能器上):
, R% J( X$ F9 |4 F 量程:-5-45°C
' j' j/ W+ a8 L% A5 c" U* A, f0 ^ 精确度:±0.4° C
6 B/ }" h9 S# u6 g" Y8 | 分辨率:0.01 ° C ) {% h: y+ [& \0 L4 h4 {
倾斜 ; R0 w8 f; }8 Z% W
量程:±15° ! Y$ Z0 T5 L9 B0 a3 D9 s3 o
准确度:±0.5°
$ X( m o3 P: d4 u 分辨率:0.01 ° * Q3 p& M, y5 d6 s8 ^
罗经(磁通门型,内置现场标定功能) 4 M( i9 ~. d5 q$ c
*长期准确度:±2° 1 _0 g* Z$ |* k! A7 G# \; N, k
*精密度:±0.5° ; @, E$ V4 B5 X# _$ z4 n% s
分辨率:0.01 °
9 }, S/ j! t* ?) m8 [+ D% X% @( R 允许最大倾角:±15°
2 ]7 i% [- q; k! d9 ]6 |/ r *:在磁倾角为60°、总场为0.5G 的情况下。 9 C3 J4 I1 k" s: z6 l
(2)参数设置
( g4 o, j/ F, X9 @, u2 } 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。
7 y- Y n. l1 D+ X- { 02
# e3 p+ ?; d" b2 Q# M& K ADCP检测
7 [8 }2 B0 y; g& C: f( t c (1) 首先打开BBTalk软件进行ADCP相关配置参数的测试;
7 f( S4 [1 L2 Z1 B (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; ! ~5 ~3 Y) h$ ?& [. H0 ~
(3) 检测ADCP常用命令:
; a! _7 {9 i+ y1 j1 m PS0:0 C! _8 E5 `' \
5 ?1 g. W8 I. |5 H3 W. w9 i% Q' X
系统基本参数信息 PA: 0 q( f- J5 w% u! F6 F, Y" [( |
系统自检 PC1: 外部传感器测试3 ^( e1 r$ V& d9 ~, X0 S. W
PC2: 内置传感器测试 . u5 k7 _' Y5 d4 ^( C( N
PS3: 声束坐标转换矩阵
" c& n4 c) @6 B: ?* k3 y# r4 n U 03 ! ]% _# R9 h+ ^
WinRiver II操作 A% y! d! k- W, b& E7 \
*本操作软件主要针对河流型的1200KHz,600KHz,300KHz的ADCP进行操作
% @$ T! ~6 J' O* g" H+ s1 v$ {- | 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)。
/ ]; @8 V+ |/ Y z3 I6 C. X 安装好硬件
) K1 f. ^4 z( s2 F$ F9 ~2 r 打开WinRiver II程序: & p1 x K" s" q" y5 C' |
“配置”→“外围设备”→“外围设备配置对话框”对话框:
3 o( t, k3 w3 O4 n2 b0 S 点击“添加”出现“设备选择对话框”对话框:
/ J5 W, d$ }! k5 f
5 O6 A; Z7 _" i: C# C 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 r1 D$ ?: A4 U) n" v4 ]
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 D0 n$ Y' S' \
点击“文件”选择“新测量”:
6 @/ M9 S( h& \! }( U 出现“设置对话框”:
' _' D& V' M0 B" F' n" v( O 添加需要的信息,点击“下一步”:
. a& w$ p" a& d7 { ~; F 添加合适的水温,点击“下一步”: : r/ b2 D; @# n& R
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”: 5 N7 Z5 G- N9 ^. h% m) z! K
选择合适的文件名、输出目录等,选择“下一步”: % M4 r2 x& s; v8 K* t& ]; k
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。
: b- J4 z2 B$ _+ P 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: * Z% A3 d& F6 h2 _% M. t
EX11111 把地球坐标改为ENU坐标;
( ~( k* T; Q& c WP4 4个水跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均);
- K6 f, Y& d; Y( d, J0 R9 i0 X BP4 4个底跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均);
5 Q8 o2 S1 Q* y! X$ Y( i WS50 Cell Size(50 cm)(ADCP-600K 要设置在30cm 以上); 5 Y& ^" \( r, ^, i+ L' Y [
WN30 层数,根据水深设定=最大水深/Cell size+2;
4 I+ ?9 w1 `# G- j w) X( B WF25 盲区,为25cm (600K);
# _8 f5 l: m. P7 y ES11 盐度校准 (例如11,根据海域设定);
6 u7 z4 b( T$ n6 `0 _: | TE00001000 设置采样时间(例如10秒钟,格式为时分秒:“00:00:00.00”命令中不要带冒号和点)。默认采样时间间隔为TP×WP,因为水深不同声波反射的时间也不同,会在某一值左右不停变化。TE必须大于TP(两次发射的时间间隔)×WP(要对几次发射的数据进行平均),否则按TP×WP的实际时间进行记录。
# d2 q. F: e2 N: y 只设置前面的就可以了,后面的默认。 ' }$ x( |# \ V
设置好“用户指令”后点击“下一步”,出现设置的整体情况(“用户指令”里面的那些指令在这时候还没有被接受,所以现在显示的和“用户指令”中设置的不同):
m2 [( G" ~: r' d; Q5 W 点击“完成”后,点击“采集”→“开始发射” ! I% l0 j0 P5 B9 @5 V h) x
出现“ADCP时钟设置对话框”,点击“设置时钟”: ( S* m4 |' q: q. p
出现“ADCP时钟”对话框,后点击两次“确定”。 3 }8 R; g: n0 d
出现“命令日志”对话框,开始执行前面设置的“固定指令”、“向导指令”、“用户指令”等。
; b3 p/ P% p5 E; P 直到设置完成后自动结束(这时可以点击现场配置检查配置是否正确)。 5 c) y3 s' O9 H. E/ l2 N7 Z! S
点击“采集”→“开始断面测量”: 8 G8 G: o5 u O) `# x) j4 c
出现“开始断面测量”对话框,设置离岸距离,点击“确定”。
6 y; K7 Q- C6 d3 P, ~) t 直到数据采集完成后点击“采集”→“停止断面测量”。出现 “结束断面测量”对话框,设置“离岸距离”,点击“确定”。
\6 b, x8 O5 K3 W5 s/ c, n 点击“采集”→“停止发射”。
; H7 b4 w6 k9 L- ^ 生成的数据文件有:
" U4 v$ h S5 i! M3 X3 g 测量文件:WinRiver II的核心测量文件(配置文件):*.mmt,
/ [: ?2 Z% P! p5 h# b* c; F- L 数据文件格式:prefix(文件名前缀)_meas(测量编号)_MMM(断面测次号)_NNN(文件序号)_Date_Time.PDO % `- D! l5 K* L5 N% b& ^
导航数据文件:文本文件
2 w- w4 i5 \$ g# w$ l* Z* E0 R 如有外部传感器,如测深仪、外部罗经等,可以记录相应数据。
- g) U$ U4 W' Z7 `3 Z 04 ! J% v) ?) `0 _4 a% c5 Q. Z, G+ t
注意事项
* f# R' z3 \! F7 | (1)安装
3 ], g& D8 `( T& `) E$ G • 在安装与工作结束后从水中取出ADCP过程中,确保ADCP不在工作或测试状态下,否则,可能会导致程序出现错误或丢失,使仪器无法正常工作。
" B: u$ \ S9 J2 N2 U* y • 如使用ADCP内部罗经,要使用木船,如果作用铁船,则要外接罗经; w( i4 P! S% r) E1 T' W9 k
• 换能器的深度最好超过船底,安装要牢固,避免在其周围产生水泡;
: q& E" C2 z3 @2 b/ ~! k' q$ Z! z • 波束3指向船头方向。 # [6 x) [6 z: ~5 c( |$ G0 f8 `
(2)测量 : O, l2 ]/ L, x* P. A d2 w
• 船速越慢精度越高,一般船速不超过最大流速;
$ ^4 V Z. H5 s( o+ \) x • 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; ; D/ H+ ~: 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; # \9 t* \* r/ H
• 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。 ! D4 Q( y5 X8 s* H3 x4 P) z
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常见问题及解决办法 . p/ [0 J4 \* q1 f; {1 g+ }
(1)ADCP设置参数 5 f4 }. A! R0 h2 r& V( u' {0 U
• ADCP数据传输最好不要用USB接口,要用COM口或PC卡转COM口;
& j+ \/ k0 D" t9 O • 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; " i5 F' q+ w4 p8 p, J9 H, y
• 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。
9 F( h/ a5 \7 o3 [: X$ ? (2)现场测量
; \0 |# I0 L: V1 }( L4 J • 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; 7 p+ g3 l& a) |- s. x, g
• 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。
) [2 c @; l5 F2 D (3)ADCP无底跟踪或跟踪丢失
( c, M a1 z; e; y 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。 " A M. c8 z* U; d1 ^4 j
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维修养护
% Y5 u$ ~' b: N (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;
0 i' t% b: u L4 c (2)每次用完后要用淡水清洗、擦干ADCP传感器表面; 3 `/ ^6 U. ` r" h ]& D: Q1 K) x
(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; ; ^/ @! A3 A% \9 x$ e& q
(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; 2 s5 K2 j) ^* h; c
(5)整理好ADCP传感器、数据线及工具包并装箱,以备下次使用。
; ~- \, l Z* v$ r3 [ 作者:大江 小海 8 v6 w1 g3 ~# ?2 S4 b
编辑:小海
/ |; X0 @: ~6 v, r0 Q: m( f) ]; f 智绘 / Z5 d0 v( T ~" F% \5 ?
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江海智绘
& `! ^' G+ B# l b* q$ ^/ K 操作说明在不断完善中,欢迎您多提宝贵意见和使用反馈! 5 ]* g# P1 f" M( S( L! [; w
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