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Acoustic Doppler Velocimeter(ADV） 1.仪器简介 声学多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimeter，ADV）是一种广泛用于实验室和野外的非接触式单点瞬时流速测量工具，可以测量采样体积内水流的三维流速，也可以用来测量泥沙浓度。ADV对流场的干扰较小，但是其测量范围存在一定盲区。 使用时，需要将ADV的发射和接收探头置于水中。探头会对水流流态产生一定影响，但是由于测量点位于发射探头下方15cm处，因此探头对测量点流速的干扰较小。用户可根据测量需要调整采样体的大小和数据采集频率等参数。采样体高度一般为9 mm, 6 mm和3 mm, 其体积较小，因此常被视为单点流速。 仪器主要参数 回复 @流速测量范围（软件中可选）（单位m/s）：0.01；0.1；0.3；1；2；4；7 输出采样频率：1-64 Hz 内部采样频率：100-250 Hz 精密度：测量值的±0.5%/±1 mm/s 采样距离：15 cm 采样体直径：15 mm 采样高度（可选）：5-20 mm 噪声：16 Hz采样频率下为流速的1% 发射声波的频率：6 MHz 声波分辨率：0.45 dB 声波动态范围：90 dB 温度传感器探测范围：-4℃～40℃ 温度传感器精密度/分辨率：0.1℃/0.01℃ 温度传感器采样间隔：10min 压力传感器探测范围：0-20m 压力传感器精密度/分辨率：满量程下0.25%/满量程下0.005% 压力传感器采样频率：0.1sec 数据存储：2MB，可扩展到154MB 电池：可充电电池 外接电池：4组直径75mm、长度500mm的电池
2.仪器原理 2.1 ADV流速测量 ADV传感器发射出去的超声波打到水中，经过反射被探头接收。在这个过程中，将波源和接收探头的位置固定，超声波的频率变化就仅仅与水中散射声波的物质的运动状态有关，即多普勒效应。ADV就是利用声学信号的频率变化推知水中运动粒子的运动状态，进而推算流速，测速精度可达±0.01cm/s。 2.2 ADV悬沙浓度测量 ADV不仅能够辨识接收到的声波散射信号的频率变化，还能够记录后向散射的声学信号强度。信号强度（指标包括Amp和SNR）与悬沙浓度有一定的对应关系。在合理的浓度范围内（参考值建议为0-1g/L，该区间会随悬沙的粒度性质变化而变化），随着悬沙浓度增加，信号强度指标单调上升。因此，通过标定得到标定曲线后，就可以通过信号强度指标推算悬沙浓度。 3.仪器准备 图1 ADV主体 图2 数据线 图3 电源线 ADV连接电脑需要ADV主体（图1）、数据线（图2）和电源线（图3）。 电源线很容易被遗忘（虽然这确实是有点冗余的设计）。没有电源线充电，仪器是连不上电脑的！ 4. 软件安装 在Vector program中有三个安装文件，点击Vector-setup.exe，按照提示完成Vector操作软件的安装。 借电脑的时候，别忘了看看电脑上有没有软件，没有的话就要自己安一下。 5.仪器设置 5.1 准备工作 ◆ 用数据电缆将仪器尾端的数据接口和计算机COM口相连接； ◆ 打开操作软件Vector（图4），其界面如图5所示，点击Communication | Connect，若出现如图6所示的对话框，则说明仪器连接成功； ◆ 点击Communication | Serial Port…，确认“Serial Port:”内显示的COM口是否正确 ◆为确保有足够的存储空间，点击Deployment | Erase Recorder…，按提示对内存进行清空。 图4 图5 图6 5.2 仪器设置 ◆ 点击Deployment | Planning | Using Existing，弹出Deployment Planning对话框； ◆ 在Standard选项卡（如图7）中对以下几项进行设置： 图7 ◆ 完成以上设置后勾选Use Advanced Settings，且进入Advanced选项卡（如图8）。 图8 点击按钮“update from standard”后，对以下几项进行设置： Advanced选项卡右侧的Deployment Planning中，除Assumed duration (days)为设置的测量天数以外，其余皆为软件自动计算获得的结果。在这些参数中，我们需注意Battery utilization (% of 50 Wh)。新电池满额电量为50瓦时，显示的值表明在当前设置下，完成测量所需要的电量。由于目前无法获得电池的剩余电量，因此在电池电量不明的情况下，为保万无一失，应更换新电池（更换过程见4. 仪器维护与电池更换）； ◆ 确认所有设置完成以后先按“应用”，后按“确定”； ◆ 点击Deployment | Start Recorder Deployment…，出现如图9所示的对话框，对开始时间（或者可以选择“Start Now！”立刻开始测量）、文件名、备注等内容设置完毕后，选择“OK”； 图9 ◆在弹出如图10所示的对话框中，选择“是/Yes”，保存设置文件，以便以后可再次使用； 图10 ◆在后续弹出的对话框中，都选择“保存”、“Yes”、“OK”或“确定”，直到出现如图11所示的对话框，在检查完所有设置没有问题之后，按下“Confirm”按钮，完成所有设置。 图11 6.数据导出和转换 6.1 数据导出 ◆ 仪器上岸后，重复5.1的前两个步骤，将仪器与计算机相连接，点击Deployment | Stop Recorder Deployment，仪器停止工作； ◆ 点击Deployment | Recorder Data Retrieval，在弹出的对话框（如图12）中，选择要导出的文件，按“Retrieve”，完成导出后按“Done”关闭窗口。导出的文件为.vec文件（如图13所示）。 图12 图13 6.2 数据转换 这一操作可将不可读的二进制文件（.prf文件）转化为可读的ASCII格式的文件，操作过程如下： ◆ 点击Deployment | Data Conversion…，在弹出的如图14所示的对话框中，按Add file…选择需要转换的文件，再按红色圆圈标志出来的按钮，确认弹出的如图15的对话框中的信息后，按“OK”； ◆ 待图14中的进度条满格后，按“Done”完成转换。 图14 图15 6.3 获得数据的直观浏览 利用Nortek公司官方网站上提供的后续技术支持，可对Vector的数据快速而直观的浏览。其操作过程如下： ◆ 安装浏览软件ExploreV； ◆ 打开ExploreV，点击File | Open data file…，选择需要浏览的文件（.adv或.dat文件），即可通过图像直观掌握数据情况（如图16所示）。 图16 6.4 数据后处理 Vector数据量比较大，不建议使用Excel处理。 可使用.dat、.pck、.sen、.vhd等文件（或将其转成记事本文件），用Matlab、SPSS、VB等软件处理。 7.电池更换与仪器维护 7.1 电池更换（图17） ◆ 用仪器箱内工具盒中的专用螺丝刀拧开仪器尾部的4个螺丝； ◆ 断开电源接口，小心取出旧电池（图中②所在位置）； ◆ 将新电池（新电池可向实验室老师借取）和干燥剂塞回电池座槽，接好电源接口（图中③左侧的白色块即为两片接口），盖上机盖，将4个螺丝拧回原处。 图17 7.2 电池电量说明 ◆ 使用万用表的电压档测量电池包的空载电压，新的电池包都在14.5 V以上； ◆ 当电池包的空载电压低于11 V，电池就需要报废。 7.3 仪器维护和注意事项 ◆ 长期不使用仪器时，请将尾部电源接口断开； ◆ 数据接口避免进水。仪器下水时，在闷上闷头以前，请在接口处涂抹硅胶； ◆ 及时清除附着在压力探头上的脏污； ◆ 仪器使用完毕后，请用淡水清洗机身和换能器，擦干后用网兜罩住换能器一端，整理好仪器箱，归还仪器室。 【说明】如在使用过程中还有疑问，可以参考操作软件Vector界面中Help Manual(PDF)生成的PDF版用户使用手册。 9 R3 G. Y2 W) c! e8 |' E; u7 a
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