關(guān)于多普勒流速剖面儀（ADCP）幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的說明
發(fā)布時(shí)間：2014.02.20 新聞來源：超聲波流量計(jì)_超聲波明渠流量計(jì)_多普勒流速儀-南京卓瑪機(jī)電有限公司 瀏覽次數(shù)：
一、 關(guān)于四波束和三波束的比較
美國TRDI公司生產(chǎn)的多普勒流速剖面儀(ADCP)采用四波束換能器，而有的廠家的多普勒流速剖面儀采用三波束換能器。那末是四波束好還是三波束好？
應(yīng)該說，從原理上說，多普勒流速剖面儀只要有三個(gè)波束就可以測量三維流速，但是采用四個(gè)波束的的性能大大優(yōu)于于三波束。以下是四波束ADCP的主要優(yōu)點(diǎn)：
1. 即使因?yàn)槟撤N原因（例如：水中雜物，游魚，水下結(jié)構(gòu)物等），四個(gè)波束中某一波束或者某一波束的某一單元失去信號或者信號不好，其它三個(gè)波束仍然能夠提供有效數(shù)據(jù)。因而流速測量的可靠性和靈活性大為提高。
2. 采用四個(gè)波束測量，增加了測量信息量，使流速測量的短期精度比采用三波束提高約25%。
3. 由于四波束的對稱性，能夠有效地消除船只搖擺引起的流速測量誤差。
當(dāng)然，四波束ADCP的造價(jià)要比三波束高。這也是TRDI公司的ADCP比其它廠家的價(jià)格略高的原因之一。
總之，四波束ADCP的可靠性和工作性能都比三波束要好。
二、 寬帶ADCP與窄帶儀器的比較
目前在海洋和河流流速、流量測量中采用的ADCP主要有兩種：寬帶ADCP和窄帶儀器。
寬帶ADCP與窄帶的區(qū)別在于它們采用不同的聲信號發(fā)射、接收和處理方法。窄帶的聲信號發(fā)射、接收和處理方法是：對于每一個(gè)流速測量，儀器發(fā)射一個(gè)單獨(dú)的,相對講較長的脈沖聲波，然后接收水體中懸浮物對這個(gè)脈沖的回波信號，并記錄發(fā)射波與回波之間的頻率改變。這個(gè)頻率改變即為多普勒頻移，用來計(jì)算水體的速度。寬帶ADCP的聲信號發(fā)射、接收和處理方法是：對于每一個(gè)流速測量，ADCP發(fā)射兩組或更多組編碼脈沖波，利用ADCP測量脈沖波組之間的相關(guān)系數(shù)及相位差來計(jì)算多普勒頻移。
TRDI公司第一代ADCP（1981年至1990年）采用的是窄帶數(shù)字信號處理技術(shù)。雖然窄帶處理技術(shù)在當(dāng)時(shí)是測流領(lǐng)域的一大革新，但由于窄帶ADCP流速測量短期誤差較大，流速測量在垂向和水平方向的分辨率較低，不能滿足用戶的需要，因此1991年，TRDI公司又開發(fā)出它的第二代產(chǎn)品：即寬帶ADCP。寬帶ADCP短期誤差小,其空間和時(shí)間分辨率較高。寬帶ADCP的誕生是ADCP技術(shù)發(fā)展的重要里程。
美國TRDI公司生產(chǎn)的多普勒流速剖面儀(ADCP)采用四波束換能器，而有的廠家的多普勒流速剖面儀采用三波束換能器。那末是四波束好還是三波束好？
應(yīng)該說，從原理上說，多普勒流速剖面儀只要有三個(gè)波束就可以測量三維流速，但是采用四個(gè)波束的的性能大大優(yōu)于于三波束。以下是四波束ADCP的主要優(yōu)點(diǎn)：
1. 即使因?yàn)槟撤N原因（例如：水中雜物，游魚，水下結(jié)構(gòu)物等），四個(gè)波束中某一波束或者某一波束的某一單元失去信號或者信號不好，其它三個(gè)波束仍然能夠提供有效數(shù)據(jù)。因而流速測量的可靠性和靈活性大為提高。
2. 采用四個(gè)波束測量，增加了測量信息量，使流速測量的短期精度比采用三波束提高約25%。
3. 由于四波束的對稱性，能夠有效地消除船只搖擺引起的流速測量誤差。
當(dāng)然，四波束ADCP的造價(jià)要比三波束高。這也是TRDI公司的ADCP比其它廠家的價(jià)格略高的原因之一。
總之，四波束ADCP的可靠性和工作性能都比三波束要好。
二、 寬帶ADCP與窄帶儀器的比較
目前在海洋和河流流速、流量測量中采用的ADCP主要有兩種：寬帶ADCP和窄帶儀器。
寬帶ADCP與窄帶的區(qū)別在于它們采用不同的聲信號發(fā)射、接收和處理方法。窄帶的聲信號發(fā)射、接收和處理方法是：對于每一個(gè)流速測量，儀器發(fā)射一個(gè)單獨(dú)的,相對講較長的脈沖聲波，然后接收水體中懸浮物對這個(gè)脈沖的回波信號，并記錄發(fā)射波與回波之間的頻率改變。這個(gè)頻率改變即為多普勒頻移，用來計(jì)算水體的速度。寬帶ADCP的聲信號發(fā)射、接收和處理方法是：對于每一個(gè)流速測量，ADCP發(fā)射兩組或更多組編碼脈沖波，利用ADCP測量脈沖波組之間的相關(guān)系數(shù)及相位差來計(jì)算多普勒頻移。
TRDI公司第一代ADCP（1981年至1990年）采用的是窄帶數(shù)字信號處理技術(shù)。雖然窄帶處理技術(shù)在當(dāng)時(shí)是測流領(lǐng)域的一大革新，但由于窄帶ADCP流速測量短期誤差較大，流速測量在垂向和水平方向的分辨率較低，不能滿足用戶的需要，因此1991年，TRDI公司又開發(fā)出它的第二代產(chǎn)品：即寬帶ADCP。寬帶ADCP短期誤差小,其空間和時(shí)間分辨率較高。寬帶ADCP的誕生是ADCP技術(shù)發(fā)展的重要里程。
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