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声学多普勒流速仪的介绍 安徽工业大学冶金工程专业 汇报人 张玲颖 一 结构组成 StructuralComposition 二 工作原理 OperatingPrinciple 三 重要参数 MajorParameters 四 实际应用 PracticalApplication 五 实验数据 EmpiricalData 结构组成 结构组成 ADV声学多普勒流速仪 MicroADV超声测速仪基于多普勒效应 Dopplereffect 的理论 所谓多普勒效应是为纪念奥地利物理学家多普勒而命名的 他于1842年首先提出了这一理论 即 当波源和观察者有相对运动时 观察者接收到的波频已发生改变 声波频率在声源移向观察者时变高 在声源远离观察者时变低 结构组成 ADV Acoustic DopplerVelocimeter 声学多普勒流速仪 其主要组成即为量测探头 信号调理 信号处理三部分 上图即为量测探头 信号调理和信号处理是利用计算机进行的 工作原理 工作原理 a 量测探头由三个10MHz的接收探头和一个发射探头组成 三个接收探头分布在发射探头轴线的周围 它们之间的夹角为120 接收探头与采样体的连线与发射探头轴线之间的夹角为30 采样体位于探头下方5cm或10cm 这样可以基本上消除探头对水流的干扰 b 信号调理器由检测微弱反射信号的模拟电路组成 c 数字信号处理由一个单独的电路板完成 主要针对输出频率为25Hz的实时三维流速测量值的计算 重要参数 重要参数 1 ADV的测量很重要参数是控制体距离发射探头约为5cm 发射探头是一个圆柱体 体积0 08cm3 由探头发射超声波 遇到控制体后反射 并由接受探头接受反射的信号 因此 ADV测量的实际是控制体与发射探头的相对运动速度 2 ADV速度范围和信号强度 在一般情况下 用户设定的速度范围应大于试验中出现的与流动方向有关的最大流速 信号强度是测量接受探头接受超声波信号强度的尺度 在ADV中信号强度是用信号和噪音的比值 即信噪比SNR来衡量的 信噪比主要可以检验水中是否存在足够的介质 如泥沙 微粒等 来反射声波信号 如果水中粒子过少 返回的信号就会比周围的噪音还要小 要是没有足够大的信号强度 ADV是不可能进行精确测量的 所得的数据肯定和实际差别很大 实际应用 实际应用 最初是SonTek公司为美国陆军工程兵团水道实验室设计制造的 该流速仪运用多普勒原理 采用遥距测量的方式 对距离探头一定距离的采样点进行测量 如今 ADV已成为水力及海洋实验室的标准流速测量仪器 广泛应用于研究波浪轨迹 研究水体运动轨迹 桥桩周围水流扰动的研究 水沙试验测试 室内水力模型实验 野外测量 沼泽地小流速的测量 黄石国家公园热喷泉水的测量 水处理厂沉淀池中的测量 水产养殖业 水流扰动对渔业的影响 水处理厂 用ADVOcean测量水流的流量 测量沼泽地中的流速
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