NIVUS互相关流量计与ADCP区别是什么？

有人说，NIVUS的互相关流量计实际上就是ADCP，这个说法对吗？

ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler，声学多普勒流速剖面仪）是基于多普勒原理，与NIVUS互相关流量计的测量原理、适用范围和测量精度完全不同。

1 ADCP的介绍

1.1 测量原理

ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler，声学多普勒流速剖面仪）是基于多普勒效应原理进行流速测量。

用声波换能器作为传感器，换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射，由换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出测线范围内若干点流速，采用相关方法计算测线平均流速，必须通过现场率定获得率定测线平均流速与断面平均流速的相关系数，根据现场断面测量获取的水位与断面面积关系计算断面面积和流量。

标准的JANUS结构：

将流速定义为东西方向、南北方向和垂线方向的三维速度矢量。为测量这三个方向上的速度矢量，ADCP 通常同时向水中的东、西、南、北四个方向上同时发射与垂线成夹角为 φ 的四个脉冲信号，如下图左，该波束结构称为JANUS结构。相应的工作示意图，见下图右。

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1.2 设备外形图

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下面是不同品牌的ADCP换能器外形图。ADCP换能器通常由多个传感器组合。

1.3 应用领域

- M3 S. a, [9 L- U+ J' N

ADCP应用最广的领域当属海洋学对海流和波潮的研究，也可用于河流、运河的流量测量。

ADCP并不适用于相对小尺寸的排水管网和箱涵的流量测量。

1.4 安装位置和测量结构

3 m: f# B9 b  d) p: v9 i

ADCP通常采用走航式，由小船带动，在河流和海洋的水面向下测量。

典型的ADCP测量底跟踪模式下断面流速幅值，见下图。

1.5 性能参数

4 k* R& V  }5 j) M

以美国RDI公司的600 k型ADCP为例，其主要测量技术指标为：

* P6 ]9 |: B$ |! b) L9 }& v/ l3 A

➤ 盲区大小：1 m；

➤ 最小单元长度：0.5 m；

➤ 最小剖面深度：1.8 m；

➤ 最大量程：50～70 m；

➤ 流速量程：±20 m/s；

* N- F0 k9 M$ }3 \

从上面的参数可以看出，此款ADCP的传感器盲区大，需要比较深的水才能正常测量。

2 NIVUS互相关流量计的介绍

2.1 测量原理

4 z- h; Q! p3 T, T5 R) G; ]0 x

NIVUS互相关流量计基于超声波互相关原理而非多普勒效应，传感器连续扫描水中多个颗粒或气泡，反射信息存储为图像，基于频率特征的粒子识别，根据脉冲重复频率确定两个脉冲之间的TPRF时差Δt，根据这个时间差和距离间隔得到颗粒或气泡的速度，从而得到这个点的流速。可以把超声波互相关流量计想象为超声波相机：互相关流量计可以记录超声波束内的水平和垂直方向多个颗粒或气泡，如同测量“颗粒云”，并在几毫秒内对颗粒或气泡进行相互比较（两张照片的比对）。

互相关流量计的优点是：测量实际流速而不是拟合值，无需对流量计进行校准，无需数据二次处理（即数据清洗）、在复杂条件下具有极高的测量精度。

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2.2 设备外形图

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NIVUS互相关流量计的流速传感器包括楔形和管式传感器。其中，楔形传感器的形式如下图。

管式传感器的形式如下图。

2.3 应用领域

NIVUS互相关流量计主要用于DN150mm至DN6000mm或更大直径的管道，宽度1000mm至10000mm或更宽的渠道和箱涵的流量测量。

也就是说，NIVUS互相关流量计适用在相对比较小的管道、渠道和箱涵的流量测量；而ADCP适用在大断面的海洋、河流的流量测量。

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2.4 安装位置和测量结构

互相关流量计采用固定安装，在水下任意角度安装。

典型的互相关流量计测量的断面流速图，见下图。

2.5 性能参数

NIVUS互相关流量计的性能参数如下表。

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3 结论

✪ NIVUS互相关流量计与ADCP的测量原理不同；

✪ NIVUS互相关流量计与ADCP的安装位置不同；

✪ NIVUS互相关流量计与ADCP的适用领域和适用范围不同；

✪ ADCP并不适用排水管网的流量测量；

✪ 在排水管网和箱涵流量测量领域，NIVUS互相关流量计具有更高的测量精度。