ADCP检测技术探讨课件.pptx

1、ADCP检测技术探讨 新型水文仪器层出不穷随着社会的发展、新技术日新月异，现代水文监测由传统的人工驻站观测发展为以无人值守有人看管的自动在线监测为主，人工巡测为辅的现代化水文测验模式。大量先进测验技术手段和新型仪器设备应用于水文行业。例如声学多普雷技术的ADCP、图像识别技术PIV、PTV、超声波时差法、雷达测流、电磁流速仪等等。省界断面水资源水量的监测，对这些新型水文仪器测量的准确性法治性提出了更高要求。这些水文仪器不仅是水文仪器，还得是计量认证过的仪器。目前新型水文仪器的计量是“短板”。新型水文仪器的计量短板按照我国“水利工程补短板 水利行业强监管”新时期治水工作重点的要求，进一步推动水文

2、现代化建设，解决日益突出的“水计量”这一水利行业监管短板，迫切需要对水文、水资源计量器具按照中华人民共和国计量法要求开展计量检定工作。随着“最严格水资源管理制度”的实施，ADCP类监测仪器在许多分界断面、国家基本水文断面应用颇多，其监测数据的法制性、可溯源性要求随之提出，因此迫切需要对这类仪器开展检测计量。ADCP简介ADCP是声学多普勒剖面流速仪的英文缩写，它利用声学多普勒原理来实现流速测量的。这里有两个假设，一是反射声波信号的浮游物体是随着水流运动的且运动速度和水流一致；二是四个波束都在测量同一个流速矢量，即流速在一个小范围的同一水平面上是稳定均匀的。ADCP仪器有多种类型，其中以走航式A

3、DCP的结构和功能最复杂，对实现检测的要求也最高，如果能够实现对走航式ADCP的检测，也就涵盖了其它类型ADCP的检测，下面就以走航式ADCP为例，来探讨其检测方法。ADCP的检测参数实现对走航式ADCP仪器性能的全面检测，需对它的5个性能，即底跟踪性能、水跟踪性能、定向性能、测深性能和纵横摇性能，再加上1个，换能器的声性能，共计6个检测项。ADCP的检测方法底跟踪、水跟踪、测深和换能器声性能,需在水槽环境下实现检测。GB/T24558-2009声学多普勒流速剖面仪指出流向性能在陆上检测，纵横摇性能没有提及，但也宜在陆上检测。仪器类型检测参数依托平台难点和关键技术备 注底跟踪速度水跟踪速度测深

4、水槽+检定车水槽+检定车水槽+检定车水中反射物、消声长测杆及控制ADCP换能器发射声场流向水槽+检定车流向检测仪测量设备及控制检测仪的准确性声源级+指向性陆上倾角检测平台+标准倾角仪纵横摇倾角检测平台研制陆上速度检测平台（拖曳水槽）水槽：长度194米，其中注水段180米，槽内壁宽7.5米，深度6.1-6.3米，水深5.5米。检定车：尺寸：8.3m7.6m3.2m（宽长高）；车速范围：0.016m/s；重量：14000kg；供电功率：45kW（380V）（1）底跟踪速度的检测底跟踪速度的检测主要是由拖曳水槽实现的，借用仪器的采集软件，一般水槽都是可以做底跟踪比测试验的。底跟踪检测实现难度不大，主

5、要是采集软件部分工作。（2）水跟踪速度的检测水跟踪检测需要水中存在合适的声学反射物才能实现，而这正是实现ADCP检测的最大难点所在。水槽一般在室内，水体内的悬移质随着时间的推移，都会逐渐沉淀，而由于在室内，缺乏水体流动、阳光照射等原因，水中的微生物也会越来越少。这样就造成水中声学反射物越来越少，使得对ADCP的水跟踪性能难于检测。（3）水跟踪检测的难点在水中增加合适的声学反射物是实现ADCP检测的关键，国内外的检测机构为此都做过不少尝试，如美国地调局曾在泰勒水槽试验过在水中撒石灰水，山东水文局在潍坊水槽试验过加泥浆水。虽然在泰勒水槽的试验实现了ADCP的水跟踪检测，但因为水体遭到污染，污染清除

6、困难，代价也很大，因此难于把此种方式作为正常检测手段来应用。我所通过不断的探索和试验，提出了一种方法，可以有效增加水中的反射物实现对ADCP水跟踪性能的检测，且不会污染水体。这个方法就是通过在水槽水体中增加纳米气泡，作为水中的声波反射物，从而有效反射超声波，对水槽水体也不会造成污染。（4）探索与试验A、传统气泡发生（太大，上升速度快，滞留时间短）B、纳米气泡发生纳米气泡发生装置是把空气用高速旋回切割方式融入水中，采用旋回式气液混合型纳米气泡发生技术快速高效地制取微纳米气泡水。C、水槽的消声由于普通水槽的壁面会反射声波，干扰声场，从而带来较大的试验误差。这就需要在壁面覆盖一层吸声材料，做成消声水

7、槽，以消除反射波，提高测量准确度。（5）工程实践速度检测过程实现全自动化（A）（B）（C）（D）检 定 证 书换能器声性能检测平台声源级和指向性测量系统整体框架由标准水听器、前置信号处理和数据采集器构成。标准水听器布置在水槽中，通过监听水槽内换能器的信息，经前置放大、滤波处理后，由数据采集器采集信号，经处理后的数据传送到计算机，其基本结构如图示。测深性能测平台这个平台是由拖曳水槽+测深杆组成。定向性能检测平台研制纵横摇（倾角）检测平台研制 常见新型水文仪器测试时间：2018 年5 月28日WHR600-1型ADCP检测结果测试环境：气温:23 C、相对湿度:70%RH、水温:13.0C实现ADCP的检测是既是工程项目，也是科研项目。需要做许多开创性的工作，从轨道焊接、检定车的四轮驱动、测试杆、水中反射物的探寻到流向检测仪、倾角检测仪的研制等，都做了大量试验，最终实现了水槽环境下对ADCP的全面检测这一中心任务。同时，也对机械式、电磁式，尤其是声学类流速流量仪器的测试方法进行了不少摸索工作，形成了一套测试方案，取得了较好的测试效果，也算是为后续正式开展此类仪器的检测做了些前期工作。为国家落实最严格的水资源管理制度，提供技术支撑。