湖泊平台实时剖面流速监测系统.pdf

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1、青岛诺泰克测量设备有限公司湖湖泊泊实实时时剖剖面面流流速速监监测测系系统统(通讯方式：CDMA）设计单位：青岛诺泰克测量有限公司Nortek(Qingdao)MeasuringEquipmentCo。,LTD。TEL：0532-85017270FAX：0532-850175701青岛诺泰克测量设备有限公司目目录录一、实时剖面流速监测系统项目的介绍和宏观意义统二、仪器选型三、系统组成图及工作原理四、费用预算2青岛诺泰克测量设备有限公司一、湖泊实时剖面流速监测系统项目的介绍和宏观意义统流速测量是江河、湖泊

2、、水库等水体的重要特征值，它决定了水资源利用的可能性。本系统项目的水文实时监测系统旨在提供实时有效可靠的流速、流向等实时水文监测数据。在测量仪器的选型上，系统采用世界上最先进的声学多普勒法测量水体的流速剖面，使用CDMA无线数据传输完成实时系统监控和数据传输,可实时现场数据实时查看、数据分析。湖泊的流速实时测量对于研究湖泊的湖水运动、湖水热动态、湖泊沉积、水量和水位等，具有重要的作用。此湖泊实时剖面流速监测系统项目的宏观意义在于，经过一段时间的流速测量，测建立了湖泊流域特定的流速数据模型，在此流速模型

3、的基础上,完善目前*湖流域已经存在的断续的水文数据的进一步地扩充和提高，并在此基础上开发建立适合*湖流域的洪水预报与调度系统,为实现水资源可持续利用和流域经济社会发展提供支持。对于*湖流域湖泊研究的科研意义如下：1)完善*湖流域实时预报调度系统的建立与开发机制;2)*湖流域产汇流和水动力学方法预报模型机理;3)*湖流域平原河网水动力学预报模型机理;4)*湖流域实时洪水预报与调度实例研究。二、仪器选型本流速仪采用了目前最先进的，也是流速测量领域应用最为可靠和广泛的Nortek（诺泰克）声学多普勒剖面流速

4、仪。2M/1M/600KHzAquadoppProfiler“阔龙”图片3青岛诺泰克测量设备有限公司A：2MHz“阔龙”性能指标a.声波探头数：3个声学换能器，三个波束与轴线夹角25°，声束开角1.7度。b.系统工作模式：自容式、在线式两种工作方式。c.最大测量深度（范围）：4-10米。d.剖面分层厚度：0.1～2米（软件可调）。e.剖面分层数量：一般为20~50个，最多128个。f.最快数据输出频率：1秒g.仪器内采样频率：4～6Hzh.流速测量范围：最大±10m/s，测量值的1%，或±05mm/s

5、。I.如选型仪器为600KHz或1MHz，可以选择Z-Cell零层测量，用来弥补盲区的流速测量。附带传感器：a.温度传感器：热敏电阻内置。操作环境：-4℃到30℃。精度/分辨率：-0.1℃/0.01℃。响应时间：一般10分钟以内。b．罗盘：液态Flux-gate。最大倾角：30°以内。精度/分辨率：2°/0.1°以内。c．倾斜仪：液态水平仪。精度/分辨率：0.2°/0.1°以内。向上/向下：自动识别。d．压力计：压力阻抗式(Piezo-resistive)。测量范围：0～100m精度/分辨率：测量值的

6、0.25%/0.005%以内。B：“阔龙”工作原理4青岛诺泰克测量设备有限公司如上图所示声波信号沿着相同的波束被发送及接收,根据多普勒平移原理将水中的悬浮粒子的流速流向计算出来，量测的流速为该水层的平均流速。因其声波束相当窄小所以没有旁波效应（sidelobe，即当声波束接近不同介质接口时所产生的偏折现象）。多普勒偏移及测量方式“阔龙”是利用著名的多普勒频移的物理原理测量水流速度。如果视声源相对于接收器而移动，则其相对的声波传输频率会有所偏移。在阔龙中，这现象系以下列公式表示：所以当我们得知ＦDopp

7、ler、ＦSource、Ｃ即可计算出V。V＝FDoppler／FSource＊(C/2)其中ＦDoppler＝所接收到频率的变化量，即所谓的多普勒偏移ＦSource＝“阔龙”所送出声波的频率Ｖ＝水流速度Ｃ＝音速(如在水中则为水中声速)在“阔龙”中，同一声波探头系同时作为发声器及接收器。传出的声波会被水里的物体所反射，然后由同一声波探头所接收。此时探头所接收到回传的多普勒位移实际上为水中微细颗粒的两倍移动速度(相对于声波探头)所造成。这是因为阔龙上之声波探头既是发声源也是接收器，而当水中颗粒接收由探头传

8、来的入射声波时因颗粒与探头的相对速度V产生了第一次的多普勒频移；然后当探头接收到此移动颗粒反射回来的声波时(此时的声波频率已经有多普勒频移)又因为颗粒与探头的相对速度V而产生了第二次的多普勒频移。阔龙声波探头传送出一个已知频率的声波脉冲，当此脉冲在水中行进时，会被水里的物体所反射。此种反射也就是散射，而此散射的强弱(即反射的强度，是一个水中颗粒数量及大小的函数)即称为讯号强度(strength)或讯号振幅(Amplitude)。回传的讯号由声波探头所接收