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ADCP简介
! @1 s4 {" E5 j$ _ 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。 % C$ c: y! ?: z0 t9 [5 I
01 9 K$ O. I- F4 ]% ~; a. m
主要技术参数 7 V5 K; K- ^$ @9 ^1 W
(1)技术指标 + K v( |1 S% a7 q. W
流速范围:±5m/s(缺省值),±20m/s(最大值);
f+ P6 {% w. t8 O, H G" y$ w+ @ 流速准确度:
0 @. T: W" z) h0 ?4 m" s/ k6 G+ ^ 1200、600kHz:±0.25% /±2.5mm/s(实测水流速度);
* S9 D, ?: a0 j7 @4 { 300kHz:±0.5%/±5mm/s (实测水流速度); 7 g$ W7 q: K. I+ l- h
流速分辨率:1mm/s ; $ k2 a( c" q/ l" R) t) @% q/ [3 k
深度单元个数:1-128 ; 4 b9 ^7 z4 p5 @
发射速率:2Hz(典型). ; U% h$ ?4 Z' M& R4 U
标准传感器:
5 Q$ D) `, {; [6 W" l% G) {& V+ o 温度(装在换能器上): * U9 [ K. M$ X- Q, D2 O
量程:-5-45°C
$ w2 Z( `" f3 H 精确度:±0.4° C
7 j- {( P1 b& F. T8 o 分辨率:0.01 ° C % M; N' N" F4 T. C3 O
倾斜
* }% @, M% e; ?# M 量程:±15°
! g0 C7 L9 p% m2 W. \% ~ 准确度:±0.5° % b' w- E7 u8 X, r: B2 Q
分辨率:0.01 °
* `/ n1 o+ n! ?* `9 d5 P 罗经(磁通门型,内置现场标定功能) 6 Z6 a5 k3 g: a9 F
*长期准确度:±2° # D0 _; ?# h4 v% D5 Z1 g
*精密度:±0.5° 2 D! V! }. b4 m* x
分辨率:0.01 °
1 H4 H; \: a4 p! \( O4 n 允许最大倾角:±15° ! {# P1 o. w. T4 ^) m0 x
*:在磁倾角为60°、总场为0.5G 的情况下。 ~" {3 x. [4 V
(2)参数设置
5 l; Q. x9 b" T* C+ ^9 g: `! T 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。 1 q, R- `/ x9 |- E
02 7 K9 _8 [7 T) E. L/ [
ADCP检测 " ~2 o* n: M8 f6 f( `: t- E- v6 W
(1) 首先打开BBTalk软件进行ADCP相关配置参数的测试;
- N0 _) P0 T& \- L% 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; / n2 v; ^4 }' ~* | J2 X4 Z4 s
(3) 检测ADCP常用命令: 0 j) u1 N5 D; j* ~+ q
PS0:0 G: D3 F4 w$ K" M4 L
9 g) p) b% z8 b$ f
系统基本参数信息 PA: / J8 ?) j; C0 h+ t
系统自检 PC1: 外部传感器测试* B9 X: A% j& i* l
PC2: 内置传感器测试
L# L& m' Y0 B5 f% d: M PS3: 声束坐标转换矩阵
& K; G! J7 I! P: j4 p 03
# A9 p, k+ ^( N WinRiver II操作
& x/ |8 l. s. |: M) J *本操作软件主要针对河流型的1200KHz,600KHz,300KHz的ADCP进行操作 : ~- J* E( k, t8 o5 }2 k1 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)。 D5 N) \8 C, T, d) H* u
安装好硬件 y& I) `, V! K0 I
打开WinRiver II程序:
. i1 t9 f2 T, ]/ p2 G' { “配置”→“外围设备”→“外围设备配置对话框”对话框: 0 E5 ^# R9 C# u2 h( {* B
点击“添加”出现“设备选择对话框”对话框: 4 \' Z5 M3 l( S
' w6 U. E6 N( D5 U2 ] 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:
& O+ p5 y# d' a* A2 L* f 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”。
* }' g! T, j4 M6 N2 [( o" h/ p 点击“文件”选择“新测量”:
2 ]" e2 {$ p; _8 P 出现“设置对话框”:
1 K( m( d: ~. m2 ~# M1 U 添加需要的信息,点击“下一步”: / b8 O# t! n* ?; o/ t
添加合适的水温,点击“下一步”: # ?4 Q' ]) t4 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”:
' @. j! X* _: a3 W, z3 m$ Q 选择合适的文件名、输出目录等,选择“下一步”: 0 ^: v& B, H4 C$ f8 w% g
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。 $ I" @" {, s* r, O, t
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: 2 z: f m4 X ]. {
EX11111 把地球坐标改为ENU坐标;
! a2 v) G9 v. J7 b9 p1 X% q WP4 4个水跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均); + z' W2 ?5 t3 ?- ~* E$ W' _0 U2 [6 D
BP4 4个底跟踪数据的平均(adcp四次发射的数据进行平均); ' E6 m- o w: B4 l" q1 n' c7 x
WS50 Cell Size(50 cm)(ADCP-600K 要设置在30cm 以上); 5 R- \( F" a* S# r( Z
WN30 层数,根据水深设定=最大水深/Cell size+2;
' z( V! F( g1 Q" I9 S WF25 盲区,为25cm (600K);
1 F6 _. p2 J0 {$ M ES11 盐度校准 (例如11,根据海域设定); * Q2 \3 M. V8 o* k5 j
TE00001000 设置采样时间(例如10秒钟,格式为时分秒:“00:00:00.00”命令中不要带冒号和点)。默认采样时间间隔为TP×WP,因为水深不同声波反射的时间也不同,会在某一值左右不停变化。TE必须大于TP(两次发射的时间间隔)×WP(要对几次发射的数据进行平均),否则按TP×WP的实际时间进行记录。 4 J% q3 g3 J1 ~! H8 Q8 V2 o$ m
只设置前面的就可以了,后面的默认。 + n2 q2 \+ P( U* G
设置好“用户指令”后点击“下一步”,出现设置的整体情况(“用户指令”里面的那些指令在这时候还没有被接受,所以现在显示的和“用户指令”中设置的不同): 8 C4 \; R% n7 h4 [/ t
点击“完成”后,点击“采集”→“开始发射” ) P# ]6 ?+ Z+ l4 y) ^ }$ y7 n
出现“ADCP时钟设置对话框”,点击“设置时钟”:
" t/ F8 f: k3 Q0 e# f 出现“ADCP时钟”对话框,后点击两次“确定”。 + [ f% C& H- h! I$ w1 K- J) D
出现“命令日志”对话框,开始执行前面设置的“固定指令”、“向导指令”、“用户指令”等。
7 ~( d; w B o/ v3 A! ~! f 直到设置完成后自动结束(这时可以点击现场配置检查配置是否正确)。
/ C* U$ i7 G- a2 l 点击“采集”→“开始断面测量”: $ V8 z: \$ f# u/ `1 e, ~) V& `/ u& |
出现“开始断面测量”对话框,设置离岸距离,点击“确定”。 1 \; F; ]' M% ?8 q, c; w
直到数据采集完成后点击“采集”→“停止断面测量”。出现 “结束断面测量”对话框,设置“离岸距离”,点击“确定”。
& l# n7 F& D! c x, A# I 点击“采集”→“停止发射”。
# S* F8 Y8 K2 f1 J" T1 a8 V- { 生成的数据文件有: 5 ]& o4 H6 H1 ~3 q
测量文件:WinRiver II的核心测量文件(配置文件):*.mmt, 5 Z, O( D5 M$ q; K+ C
数据文件格式:prefix(文件名前缀)_meas(测量编号)_MMM(断面测次号)_NNN(文件序号)_Date_Time.PDO ' y/ K2 y$ n3 a5 N
导航数据文件:文本文件 $ ~, `0 y: @; U' y7 s( G/ q+ @
如有外部传感器,如测深仪、外部罗经等,可以记录相应数据。
5 i7 Y, y( l _ M 04
: F+ [" T3 e1 a' Z 注意事项
: y. H6 w* p# D; u6 f. g (1)安装 , R5 m; X; k) P* C" N# z9 r
• 在安装与工作结束后从水中取出ADCP过程中,确保ADCP不在工作或测试状态下,否则,可能会导致程序出现错误或丢失,使仪器无法正常工作。 " m9 [# ~4 k- b# K) c
• 如使用ADCP内部罗经,要使用木船,如果作用铁船,则要外接罗经; : M9 u5 o6 p. |3 m
• 换能器的深度最好超过船底,安装要牢固,避免在其周围产生水泡;
! \, C8 T) G# G$ J b, y8 _$ P • 波束3指向船头方向。 ! o0 \5 l! x9 h$ O
(2)测量 : {; g. F& M. @, U6 [+ a+ c6 n% w
• 船速越慢精度越高,一般船速不超过最大流速;
/ Q0 V, y* i+ x0 N9 q$ S$ C • 在未知河段测量时,应先预测一次,然后将测得的河床深度、形状及流速大小输入到“设置向导”中,以设置合适的测量参数; * d+ ~' ?. H1 a* k& M8 G' o
• 在开始及结束测量的岸边,船应稍停留片刻,以便获得用于计算岸边流量的10个平均数据;
! N, D3 c. L T/ b! I • 应当用多次断面测量的平均值(至少四次,即来回两次)作为最后的河流流量测量结果。 - ?2 ?2 s+ L# r1 G0 a( ^2 F2 A6 r
05 3 m" c- \) [" `" s
常见问题及解决办法
W. @! {, E+ H' S2 G* G (1)ADCP设置参数 $ I5 T$ _- N$ ?9 y2 j; _
• ADCP数据传输最好不要用USB接口,要用COM口或PC卡转COM口; + m7 u4 V) l& 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; ! l- w5 t+ P: [, V% A
• 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。 & B2 N# i# ~$ T c! O" T. v6 T
(2)现场测量
% T" g' B }8 M • 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; # A/ s$ b0 Z( U! G! K4 n( w6 I. [$ j
• 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。
6 a( P4 o4 \7 o2 S. z (3)ADCP无底跟踪或跟踪丢失
B" Y1 w( Z6 P4 K4 ? 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。 / H. G0 G+ J7 K8 m+ G5 Q
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1 Z% I! j* H( V+ ]* Y! { 维修养护 7 ?0 U1 X# I/ O1 K
(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;
7 B- ?$ z5 W) ^ (2)每次用完后要用淡水清洗、擦干ADCP传感器表面; 3 }1 O% `8 M7 D: e/ e+ ]
(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; 8 _" v0 ?& J1 n
(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; ( Z4 N* n/ G& P9 r9 z
(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 X3 l% A1 B4 O# D4 ` 作者:大江 小海
) z, W2 ^" S4 t2 w e, K$ t 编辑:小海 7 a! Z) C4 K" J9 r" y
智绘 2 ?/ k" f6 z3 l0 N: V* t7 b
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江海智绘 C! N; u. ?8 f6 s& u; l
操作说明在不断完善中,欢迎您多提宝贵意见和使用反馈!
$ E3 ]* M5 M9 B' Q5 ^6 I& X; X' }& g5 c) H m5 p+ |6 E
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