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ADCP 聲學(xué)多普勒流速剖面儀

全稱(chēng)為Acoustic Doppler Current Profilers指聲學(xué)多普勒流速剖面儀是二十世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)流設(shè)備。ADCP具有能直接測(cè)出斷面的流速剖面、具有不擾動(dòng)流場(chǎng)、測(cè)驗(yàn)歷時(shí)短、測(cè)速范圍大等特點(diǎn)。目前被用于海洋、河口的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)查、流速和流量測(cè)驗(yàn)等。

一、產(chǎn)品彩照及其簡(jiǎn)介

產(chǎn)品根據(jù)超聲多普勒效應(yīng)原理測(cè)量流速，通過(guò)向水中發(fā)出一個(gè)超聲波脈沖，接收水中顆粒物、氣泡的反射回波信號(hào)，根據(jù)回波信號(hào)的頻率變化計(jì)算流速變化，再根據(jù)回波信號(hào)的時(shí)間順序判斷流速的分層。并可通過(guò)壓力傳感器測(cè)量水位和溫度傳感器測(cè)得水體溫度。

該單波束聲學(xué)多普勒流速剖面儀一般坐底安裝，這樣，通過(guò)發(fā)射超聲波脈沖就可以遙測(cè)水流各層的流速。同時(shí)，可以輸出測(cè)試時(shí)的年月日時(shí)分秒、橫滾角、俯仰角、溫度值。便于修正得到正確的流速。

殼體采用POM塑料（學(xué)名：聚縮醛，為結(jié)晶性熱可塑性塑料），具有明顯熔點(diǎn)165~175℃，性質(zhì)最接近金屬，一般稱(chēng)其為塑鋼。采用深海耐壓設(shè)計(jì)，能夠有效防水密封。

* 采用Modbus通信協(xié)議，利用RS485總線(xiàn)進(jìn)行通信。

* 數(shù)據(jù)采集上位機(jī)。能夠?qū)崿F(xiàn)一對(duì)多使用（一臺(tái)上位機(jī)掛載多個(gè)從機(jī)）。

* 產(chǎn)品通信命令簡(jiǎn)單。

* 水下傳感器設(shè)備安裝方便。有金屬底座固定裝置，安裝簡(jiǎn)單。

* 設(shè)備全部采用電子設(shè)計(jì)，無(wú)機(jī)械部件。具有測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)。

* 應(yīng)用范圍廣泛?？梢栽谧詠?lái)水到黃河水的各種水環(huán)境中應(yīng)用。

 二、產(chǎn)品原理

單波束聲學(xué)多普勒流速剖面儀原理：當(dāng)超聲波聲源和觀察者做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率就會(huì)和超聲波聲源頻率不同。因此，相對(duì)于超聲波換能器的隨水移動(dòng)的小顆粒、小氣泡也會(huì)使換能器接收頻率的改變，且隨水中懸浮運(yùn)動(dòng)速度的增加而增加，由此測(cè)出多普勒頻移，也就測(cè)出了水的流速。

主要用于灌溉明渠，市政下水管道，水文流域等場(chǎng)合，特別適合水位超過(guò)0.5米到數(shù)米深的水域。在規(guī)則的管道、渠道，通過(guò)流速儀上的壓力傳感器測(cè)得水深，超聲傳感器測(cè)得各層流速，再用后臺(tái)計(jì)算軟件可以方便地計(jì)算出流量。

三、產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

表1 測(cè)量指標(biāo)

表2性能指標(biāo)

四、安裝要求

聲學(xué)多普勒流速剖面儀應(yīng)安裝于具有固定斷面的渠道順直段下游，順直段越長(zhǎng)測(cè)量精度越高，且10米距離范圍內(nèi)不得有過(guò)流阻擋物（如水閘、堰等），以保證探頭前端水流流態(tài)的均勻穩(wěn)定。安裝位置應(yīng)盡量避開(kāi)河岸附近，水平安放在距離兩岸中心處，垂直安放在水底（前提是水道沒(méi)有淤泥，如果有，安放位置應(yīng)高于淤泥）。如圖1所示當(dāng)渠底有雜質(zhì)沉積及水草生長(zhǎng)或滾動(dòng)的卵石時(shí)，可抬高安裝位置以避開(kāi)渠底沉積物與水草覆蓋探頭或卵石沖撞探頭；聲學(xué)多普勒流速儀距渠底的具體高度最好為5厘米，具體視渠道的最低測(cè)流水位而定。當(dāng)渠道水深較高且具有一定的最低水位時(shí)，為了安裝方便只要將探頭安裝于最低水位以下0.5倍處即可。

圖3多普勒流速剖面儀安裝

上位機(jī)一般安裝在岸上的電桿上或機(jī)房?jī)?nèi)，如圖2所示。上位機(jī)的功能是通過(guò)設(shè)置控制多普勒流速剖面儀的測(cè)量間隔，一般為了節(jié)省電量，往往在采集是對(duì)多普勒流速儀上電，并發(fā)出測(cè)量命令，兩次測(cè)量間隔對(duì)多普勒流速儀斷電。通過(guò)測(cè)得的水位和流速數(shù)據(jù)可以計(jì)算出流量，也可以直接把原始的流速和水位信息按時(shí)間標(biāo)記、存儲(chǔ)，或者使用短信、GPRS等手段遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)。

在安裝時(shí)，導(dǎo)氣電纜信應(yīng)沿著渠底及渠壁由流速儀下游方向引出水面，最好套PVC管或不銹鋼管進(jìn)行保護(hù)并沿程固定；當(dāng)用臂式支架固定探頭時(shí)，導(dǎo)氣電纜線(xiàn)可沿支架的空心鋼管引出水面。

多普勒流速剖面儀自帶20米的導(dǎo)氣電纜，該電纜中間有一根用來(lái)平衡大氣壓的導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管外徑約2mm，內(nèi)徑約1mm。因此注意不得將其彎折。當(dāng)通信電纜線(xiàn)引出水面后，可接普通的電纜線(xiàn)，此時(shí)應(yīng)使通氣導(dǎo)管開(kāi)口方向朝下，并用透氣膠布進(jìn)行保護(hù)，防止水及異物進(jìn)入通氣管。

導(dǎo)氣電纜中的四芯電線(xiàn)一般為綠色（接+12V）、白色（接GND）、藍(lán)色（接RS485A）、黃色（接RS485B）。（有變動(dòng)會(huì)在供貨時(shí)通知用戶(hù)）

多普勒流速剖面儀所用12V電源可以來(lái)自蓄電池或者太陽(yáng)能，當(dāng)然也可以來(lái)自市電，目前由市電交流220V變成12V的電源主要有兩種，一種是線(xiàn)性電源，就是使用電源變壓器的那種；另一種是開(kāi)關(guān)電源，目前最為流行。再使用選擇電源時(shí)，盡量使用線(xiàn)性電源。因?yàn)槭袌?chǎng)上的開(kāi)關(guān)電源品牌雜亂，有些開(kāi)關(guān)電源的紋波較大，不符合相關(guān)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，容易干擾超聲波測(cè)量。

圖4 測(cè)量系統(tǒng)安裝圖

多普勒流速剖面儀自帶2.5mm厚的不銹鋼鋼板作為安裝底板，具體安裝開(kāi)孔尺寸如圖5所示

圖5底板開(kāi)孔位置

五、注意事項(xiàng)

1.導(dǎo)氣電纜線(xiàn)由于里面含有導(dǎo)氣管，所以不能彎折過(guò)度，防止其折斷；切忌把導(dǎo)氣電纜當(dāng)流速儀的繩纜，用導(dǎo)氣電纜拖拽多普勒流速儀。

2.導(dǎo)氣電纜線(xiàn)里面的導(dǎo)氣管與探頭里面的電路板相通，不能進(jìn)水，安裝時(shí)應(yīng)使導(dǎo)氣管末端開(kāi)口朝下，防止潮氣結(jié)水后沿管壁流入探頭電路處； 

3.導(dǎo)氣電纜線(xiàn)由探頭引出水面時(shí)應(yīng)盡量外套PVC管保護(hù)并沿途固定或沿支架的管內(nèi)走線(xiàn)，使其避免直接受水力沖擊而產(chǎn)生拉力，特別是水草較多

的渠道當(dāng)電纜線(xiàn)上掛草時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的拉力并有可能將導(dǎo)氣電纜線(xiàn)拉斷。

4.探頭前面的圓形超聲波換能器不能受到?jīng)_擊及劃傷； 

5.上位機(jī)（積算器）與探頭的接線(xiàn)必須正確連接，否則會(huì)導(dǎo)致儀器損壞；

6.儀器探頭應(yīng)避免在太陽(yáng)下長(zhǎng)時(shí)間暴曬，以免溫度太高而引起故障（探頭的溫度不得超過(guò)70℃。）

7. 在泥沙濃度較大的地方使用聲學(xué)多普勒流速剖面儀要定期清理超聲波換能器和壓力傳感器上的淤泥,防止淤泥把壓力傳感器堵塞。

福州大禹電子——ADCP聲學(xué)多普勒流速剖面儀生產(chǎn)廠家，是您貼心的產(chǎn)品顧問(wèn)。

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