声学多普勒流速仪ADV学习教案

1、声学声学(shngxu)多普勒流速仪多普勒流速仪ADV第一页，共11页。应用(yngyng)原理(yunl)结构(jigu)简介目录第1页/共11页第二页，共11页。简介(jin ji)SonTek公司为美国陆军工程(gngchng)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。第2页/共11页第三页，共11页。结构(jigu)声学多普勒测速仪主要由三部分组成：量测探头、信号调理、信号处理。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

2、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(ky)基本上消除探头对流场的干扰。 信号调理与信号处理在计算机上完成。第3页/共11页第四页，共11页。原理(yunl)声学多普勒测速仪是基于多普勒效应的理论。即：当波源和观察者有相对运动时，观察者接收(jishu)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。 ADV的测量很重要参数是控制体距离发射探头约为5cm，是一个圆柱体，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(xnho)，因此，ADV测量的实际是控制体与发射探头的相对运动速度。第4页/共11页第五页，共11页。河

3、流或渠道中的不均匀体，当随着水体流动时，会对流速测量装置(zhungzh)中发射到水中的超声波产生不规则的散射现象，装置(zhungzh)的接收换能器会收到部分的散射声波，当水体流动时，相对的运动就存在于发射器、散射器和接收器之间，依据多普勒理论，即会产生多普勒频移。根据多普勒频移方程，频移的大小： （1） 多普勒频移 发射超声波频率 水中声速 发射波、接收波夹角 coscos20VCVFFddF0FC第5页/共11页第六页，共11页。通常情况下，由于(yuy) 远远小于 ，可忽略不计，简化（1）式为 对于式（3），装置的超声波发射频率(pnl)是不变的，为定值，换能器夹角同样不变，K值为常数

4、，由（3）式可知，水体的流动速度仅与 和C相关联且与他们成正比。 cosVCCVFFdcos20dFCFcos21V0即cos21K0F令dFCKV则）（3dF第6页/共11页第七页，共11页。应用(yngyng)声学(shngxu)多普勒测速仪测流装置,它不破坏流场、响应速度快、测量精度高，获得的信息量大、资料完整,由于其方便、快速和精确的流速测量特点,应用范围起来越广泛。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

5、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、ADV研究海浪、泥沙实验室等。第7页/共11页第八页，共11页。多普勒测速仪可使用无线遥控方式施测，控制和纪录实测数据的技术人员可在室内完成，不必受天气(tinq)等其他因素的影响，同时可以获得整个测验过程的所有数据。可按需要安装在被测河流或渠道侧面、底部或顶部，准确测量单点或多点水流流速，安装方便，各种农业灌溉渠道，不规则河道，可以长期稳定可靠运行，声速(shn s)多普勒测速仪内还可内置各种传感器，准确测量流速、流向、水位和水温，满足各种测量需要。第8页/共11页第九页，共11页。在我国已有不少成功应用(