HYT 102-2007 声学多普勒流速剖面仪检测方法

中华人民共和国海洋行业标准声学多普勒流速剖面仪检测方法2007-12-19发布IHY/T102—2007 12规范性引用文件 13术语和定义 4技术要求 14.1外观 4.2计量性能 24.3环境适应性 25检测项目 26检测所用标准仪器设备 3 36.2同类型测流仪器 37检测条件 37.1试验区 37.2试验船 37.3仪器安装 38检测方法 38.1外观检查 38.2底跟踪速度检测 38.3流速检测 58.4流向检测 8.5流速剖面最大深度检测 88.6底跟踪最大深度检测 88.7环境适应性试验 89检测报告 8附录A(资料性附录)ADCP计量性能检测数据记录表 附录B(资料性附录)相关系数显著性检验表 附录C(资料性附录)检测报告格式 25Ⅲ本标准的附录A、附录B和附录C为资料性附录。本标准由国家海洋标准计量中心提出。本标准由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。本标准起草单位：国家海洋标准计量中心。本标准主要起草人：李扬眉、庞永超、李明钊、陈华秋。1声学多普勒流速剖面仪检测方法1范围本标准规定了声学多普勒流速剖面仪(以下简称ADCP)的检测项目、检测所用标准仪器设备、检测2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。HY016.2海洋仪器基本环境试验方法低温试验HY016.3海洋仪器基本环境试验方法低温贮存试验HY016.4海洋仪器基本环境试验方法高温试验HY016.5海洋仪器基本环境试验方法高温贮存试验HY016.8海洋仪器基本环境试验方法交变湿热试验HY016.11海洋仪器基本环境试验方法振动试验HY016.13海洋仪器基本环境试验方法连续冲击试验HY016.14海洋仪器基本环境试验方法倾斜和摇摆试验HY016.15海洋仪器基本环境试验方法水静压力试验3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。声学多普勒流速剖面仪acousticDopplercurrentprofiler利用声学多普勒原理，测量分层水中介质散射信号的频移信息，并利用矢量合成方法获取垂直剖面水流速度的仪器。采用发射声波，然后接收被河底或海底反射的回波信号，并根据其测量流速剖面仪相对于河底或海底运动的方法。4技术要求ADCP的外观要求如下：a)北向标志(或艏向定位标志)应清晰无磨损；c)紧固件、接插件不应有松动现象。2频率<300kHz时，示值误差：±(测量值×1%+0.01m/s)(长期平均);频率≥300kHz时，示值误差：±(测量值×1%+0.005m/s)(长期平均)。流速剖面最大深度范围规定见表1。mADCP所处水深小于表中列出的范围时，流速剖面测量的有效范围为实际水深的85%。表中未列出的频底跟踪最大深度范围规定见表2。表2底跟踪最大深度范围m频率>300kHz的ADCP在高含沙量的水体、底质浮泥较厚或移动的泥沙底质等情况下不宜进行底跟踪测量。表中未列出的频率可参考本表或由产品确定。a)温度：-2℃~+35℃。3f)底跟踪最大深度；g)环境适应性6检测所用标准仪器设备GPS的速度测量范围应覆盖被检ADCP的流速测量范围，速度示值误差应不大于被检ADCP的速度示值误差，方向示值误差应不大于被检ADCP的流向示值误差。GPS应经检定(或校准),并在相应有效周期内使用。6.2同类型测流仪器同类型测流仪器的速度测量范围应覆盖被检测ADCP的流速测量范围，速度示值误差应不大于被检ADCP的速度示值误差，流向示值误差应不大于被检ADCP的流向示值误差。同类型测流仪器应经7检测条件7.1试验区试验区应有稳定宽阔的分层流场，试验区内的水流速应无显著变化。海况应不大于3级。7.2试验船试验船排水量应不少于100t,船速应在0m/s～8.0m/s范围内可调，应配有罗盘导航控制系统。被检ADCP换能器的安装转盘应水平，刻度范围应为0°~360°,最小插孔转角应为2.5°,刻度盘最被检ADCP的声学换能器应尽可能安装于试验船的中轴线上；换能器应尽可能远离试验船螺旋桨，入水深度应使换能器发出的声波不受船体遮挡。以GPS作为检测标准仪器时，GPS的接收天线应安装于试验船的最高处，并尽可能在被检ADCP的声学换能器的正上方。以同类型测流仪器作为检测标准仪器时，其换能器安装位置应尽可能靠近被检ADCP的换能器，并应互不干扰；两者应尽可能远离试验船螺旋桨，入水深度应使换能器发出的声波不受船体遮挡。8检测方法按4.1的要求，目测和手感检查ADCP的外观。8.2底跟踪速度检测8.2.1检测原理将被检ADCP与GPS安装在同一条试验船相近位置上，在满足要求的试验区内，当试验船以一定速度运动时，GPS测得的速度与ADCP测得的底跟踪速度都是试验船相对于大地的运动速度，因此两个测量序列相关。选用满足6.1要求的GPS作为检测标准仪器，可检测ADCP的底跟踪速度。8.2.2检测程序检测程序如下：a)确认检测条件，应满足第7章中规定的要求，试验区底面应平坦，地貌倾角应不大于5°;b)在被检ADCP底跟踪速度测量范围内选取11个检测速度点；c)被检ADCP瞬时数据光滑窗口的宽度应与标称的技术指标对应，被检ADCP应使用GPS的时钟；d)试验船应处于水深大于30m的区域，选取b)中1个检测速度点作匀速直线运动；4e)试验船航行时，同时连续记录GPS的速度测量值和被检ADCP的底跟踪速度测量值，记录数据应不少于120组，填入记录表中，记录表格式参见表A.1;f)按8.2.3、8.2.4进行数据处理；8.2.3数据处理8.2.3.1对选定的速度点的GPS测量数据集和被检ADCP的测量数据集分别剔除含有粗大误差样a)设样本为x;,其中i=1,2,…,n;b)分别按公式(1)、公式(2)计算样本平均值元、样本标准差σ; (1) (2)c)剔除含有lx;-|>3σ的样本值d)重复b)、c)。8.2.3.2经8.2.3.1剔除后，有效数据总量应不少于100组。否则，应暂停试验，分析和排除试验中的各干扰因素后重新检测此速度点。8.2.3.3计算GPS的测量序列V₆,的平均值V。和被检ADCP的测量序列Vr,的平均值Vp。8.2.3.4分别按公式(3)、公式(4)、公式(5)计算相关系数r和回归系数a、回归系数b。 (4) (5)8.2.4检测结果检测结果的判据如下：a)判据一选取显著性水平α=0.01,查相关系数显著性检验表确定自由度γ=n-2(n为测量数据组数)时的临界相关系数r。。相关系数显著性检验表参见表B.1。当r≥r。时，认为二者相关，判据一成立；当b)判据二计算误差限.,其中△。为被检ADCP底跟踪速度标称示值误差，△。为GPS速度标称示值误差。当68.3%的Vp,满足a+b×Vc-△≤Vp≤a+b×Vc;+△时，即Vp,落在以回归曲线为中心的±△误差带内的概率不小于68.3%,判据二成立；反之，判据二不成立。c)判据的运用5以GPS作为检测标准仪器。试验船在同一航线上作往返航行，在满足要求的试验区内，被检b)在被检ADCP流速测量范围内选取11个检测速度点；d)被检ADCP瞬时数据光滑窗口的宽度应与标称的技术指标对应，被检ADCP应使用GPS的e)试验船应处于水深大于100m的区域，以b)中1个检测速度点在选定的航线上往返作匀速直g)按8.3.1.3、8.3.1.4对GPS和被检ADCP的流速测量值进行数据处理；a)按8.2.3.1处理GPS测量数据集和被检ADCP测量数据集；c)计算GPS同一地点的往返速度矢量差序列Voc,的平均值V和被检ADCP相应地点的往返速度矢量差序列Vpc,的平均值Vpc;(矢量差用N、E分量分别相减后再合成计算)选取显著性水平α=0.01,查相关系数显著性检验表确定自由度γ=n—2(n为测量数据组数)时的6c)判据的运用以同类型测流仪器作为检测标准仪器。将被检ADCP与标准ADb)在被检ADCP流速测量范围内选取11个检测速度点；c)标准ADCP和被检ADCP瞬时数据光滑窗口的宽度分别应与其标称技术指标对应，标准ADCP和被检ADCP都应使用GPS的时钟；d)试验船应处于水深大于100m的区域，选取b)中1个检测速度点作匀速直线运动；f)按8.3.2.3、8.3.2.4对相同深度流层的标准ADCP和被检ADCP的流速测量值进行数据a)按8.2.3.1处理标准ADCP测量数据集和被检ADCP的测量数据集；c)计算标准ADCP的测量序列Vs,的平均值Vs和被检ADCP的测量序列Vp,的平均值Vr;78.3.2.4检测结果检测结果的判据如下：a)判据一选取显著性水平α=0.01,查相关系数显著性检验表确定自由度γ=n-2(n为测量数据组数)时的临界相关系数r。相关系数显著性检验表参见表B.1。当r≥r。时，认为二者相关，判据一成立；b)判据二计算误差限△=√△?。+b²△,其中△。为被检ADCP流速标称示值误差，A。为标准ADCP流速标称示值误差。当68.3%的Vp,满足a+b×Vs-△≤Vp,≤a+b×Vs,+△时，即Vr,落在以回归曲线为中心的±△误差带内的概率不小于68.3%,判据二成立；反之，判据二不成立。c)判据的运用当判据一成立，判据二也成立时，认为被检ADCP在此速度检测点上此深度流层的流速示值误差满足相应的技术要求。当判据一成立，判据二不成立时，认为被检ADCP在此速度检测点上此深度流层的流速示值误差不满足相应的技术要求。8.4流向检测8.4.1检测原理ADCP的流向直接测量量是海流相对于换能器的夹角，通过扣除换能器安装角度后将其转换为海流对大地坐标的方位角。本方法采用改变ADCP换能器安装角度，比较角度增量的方法检测被检8.4.2检测程序检测程序如下：a)确认检测条件，应满足第7章中规定的要求；b)试验船应处于水深大于30m的区域，以5kn的速度保持匀速直线运动；c)根据被检ADCP声学换能器安装转盘插孔位置，确定转盘插销起始位置的方位角A以及每次检测准备转动的角度θ₀;d)把被检ADCP声学换能器安装转盘插销插至A处，连续记录ADCP测得的流向值，记录数据应不少于60组，填入记录表中，记录表格式参见表A.4;e)把被检ADCP声学换能器的方向转过一个角度θ,将安装转盘的插销插于A+0处，连续记录被检ADCP测得的流向值，记录数据应不少于60组，填入记录表中，记录表格式参见表f)重复e),直至累计转动角度覆盖被检仪器流向测量范围；g)按8.4.3、8.4.4对各深度流层的测量值进行处理数据。8.4.3数据处理数据处理步骤如下：a)按8.2.3.1处理测量数据集，每个位置上有效测量应不少于50组；b)计算每个位置i上测量序列的平均值σ;及0;+1—0;c)计算误差限△=√20r。,其中0。为被检ADCP流向标称示值误差。8.4.4检测结果当max(O+i-0)-6≤△时，认为被检ADCP在此深度流层的流向示值误差满足相应的技术8时，认为被检ADCP在此深度流层的流向示值误差不满足相应的技术在试验船所处水深大于被检ADCP的标称流速剖面最大深度的120%时，按8.3进行流速检测，按8.4进行流向检测。表3ADCP环境试验方法试验项目123高温试验4高温贮存试验567899检测报告9k)检测结果；1)当需对检测结果做出解释时，应记录对检测方法的偏离、增添或删节以及特定检测条件的信息，特定方法、客户群体要求的附加信息。检测记录表格式参见附录A,检测报告格式参见附录C。(资料性附录)ADCP计量性能检测数据记录表ADCP计量性能检测数据记录表的格式见表A.1～表A.4的底跟踪速度检测数据记录表、流速检测数据记录表(1)、流速检测数据记录表(2)和流向检测数据记录表。表A.1底跟踪速度检测数据记录表时间备注表A.2流速检测数据记录表(1)测点地点层深序号备注矢量差矢量差NENENENENENE时间备注表A.4流向检测数据记录表0123456789(资料性附录)相关系数显著性检验表表B.1相关系数显著性检验表γT123456789(资料性附录)检测报告格式检测报告首页格式见图C.1;检测报告内页格式见图C.2～图C.3;检测结果记录表格式见表C.1~