声学多普勒测速技术研究的进展【文献综述】

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1、毕业设计文献综述海洋科学声学多普勒测速技术研究的进展摘要声学多普勒因其原理的优越性，突破了传统测速方法，用声波换能器作为传感器，换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射，由换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出流速。这项技术能直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点。目前被广泛应用于海洋、河口的流场结构调查、流速和流量测验等。关键词：声学多普勒；泥沙颗粒；流速剖面；不扰动流场；测验历时短；测速范围大前言全球面积的71%左右是海洋，海流是非常重要的海洋学参数。我国的海洋资源非常丰富，有18000多公里的海岸带和69

2、60多个岛屿，海岛总面积约为6700平方公里，海流的观测是海洋调查中非常重要内容，掌握了海流的规律可以为渔业、居民生活、国防、海运交通、建港等提供服务，海洋科学的很多领域研究与海流研究，比如有关水团的形成和海水内部及海水空气界面之间热量的交换。海洋环境的保护和评价、海洋工程的开发、海洋气候的预报、海洋的防灾减灾和军事海洋学的应用等方面也都把海流作为重要参数。流速测量准确性对很多不同领域具有非常重要的意义，例如天气预报、生物营养的研究、研究调查排污环境的影响和研究环境资源。海岛经济的发展和人民生活水平的提高由于能源短缺被严重地制约着，海岛的供电可以选择使用海流能发电，对海洋资源的开发和使

3、用极大地影响着我国经济发展以及人民生活水平的提高。此外，海流发电也是海洋观测设备和灯塔等设施的理想能源，它可以在无人的情况下持续供电。海流及海面海气交换是影响全球气候变化的最重要因素，监测海流变化是研究自然界环境变化的重要方法，特别是研究它在时间上的变化以及空间上的分布，以便随时掌握自然界的变化规律，对于污染物的扩散、稀释和自净化，海流能的充分利用，分析全球气候变化和形成水旱风浪潮的原因，远洋舰队和核潜艇的发展等等都有着深远的意义。51发展情况从1905年以来，海流测量仪器就一直在被不断更新和完善。转子式海流计、电磁式、转子式等海流计也相继出现，在海流的流速及流向测量中这些测流仪器被人

4、们广泛应用。但是在使用上这些测量仪器往往受到很多限制，比如电磁式海流计流速的测量是利用流动的海水切割磁力线所产生的感应电势，但是测流精度随着海水介质电导率的变化而降低；最常用的转子式海流计缺点明显，它响应速度慢以及惯性很大，不能测量流速快速变化的湍流，还因为流速传感部分直接放置在被测海水之中，所以影响了流场的分布。此外，上述各种海流计的测流灵敏度都比较低，测量低速流时误差大，不适用于低流速的测量。快速发展的社会经济和日新月异的科技，对水文信息的快速发展提出越来越多的要求，水文观测项目和精度都在不断地增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用的要求也变得越来越高。近年来，随着各项

5、技术的不断成熟和完善，流速测量技术也随着得到了更好的发展，先后出现了非常多的流速测量方法。声学多普勒测流技术凭借独特的优点，已经成为海洋流速测量中被最广泛应用的流速仪。2ADCP的应用情况九十年代随着电子技术及计算机技术的发展而得到迅速发展，目前它已被广泛地应用在我国沿海内河湖泊的水文测验中，正在逐步取代传统测量方法。2.1大江截流流量测验长江三峡大江截流流量测验，以ADCP（声学多普勒流速剖面仪）为主要测验技术手段。截流期间，走航式ADCP主要用于大江与导流明渠的分流比测验、导流明渠的流速分布测验以及三峡工程出口控制站流量测验；总共完成267次流量测验资料，取得的一些测验成果是常规水

6、文测验所无法得到的。2.2太湖沉积物再悬浮分析52002年7月23－28日罗潋葱，张发兵在位于太湖中北部的乌龟山附近使用ADCP对太湖沉积物再悬浮分析。他们从声学后散射原理出发，通过对声学多普勒三维流速仪所接收的回声强度在传播距离上的校正，得出了当悬浮物粒径组成较为稳定时，该强度能反映水体中悬浮物浓度（SSC）的结论，并基于2002年在太湖乌龟山的一次为期一周的湖流观测结果，分析了经校正后的回声强度与太湖中悬浮物浓度间的指数相关关系，通过实测资料对上述关系进行了验证，结果表明该经验公式适用于太湖，其回声强度的变化能反映水体中SSC的变化规律，为大范围调查水体中悬浮物浓度提供了更加快速而

7、有效的方法。2.3ADCP在浙江水文中的应用2002年汛前，浙江省首次订购美国的“淘金者”－SL型固定式ADCP，分别安装在大河站兰溪水文站，山溪性河流的瓶窑水文站、水网地区的德清水文站和感潮河流的青阳汇水文站等不同类型的水文测站。在当年汛期中，兰溪水文站安装的“淘金者”―SL型仪器经受了历史高水位、高流速的考验，用该先进仪器实时测量的数据为防汛抗洪提供了大量、及时的资料，显示了该仪器的优越性。浙江省政府和省军区领导在视察了现场和观看了仪器的实