• 南 京卓玛机电有限公司专业从事卓玛PH计,COD,ROP,溶氧仪,余氯仪,氨氮等水质分析仪,超声波液位计,超声波明渠流量计,多 普勒流速仪的开发研究,免 费提供超声波液位计,超声波明渠流量计,多 普勒流速仪产品的报价与样本,欢迎联系:025-84588230!18761882890 设为首页 | 加入收藏
  • 声 学多普勒流速仪的发展历史

    发布时间:2014.02.22 新闻来源:超声波流量计_超声波明渠流量计_多普勒流速仪-南 京卓玛机电有限公司 浏览次数:
    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、ADV研究海浪、泥沙实验室等。
    MicroADV超 声测速仪基于多普勒效应(Doppler effect)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.
    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(体积为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,MicroADV测 量的实际是控制体与发射探头的相对运动速度。
    几何形状:
    MicroADV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流场的干扰。
    坐标系统:
    坐标系统
    坐标系统
    信 号调整器由检测微弱反射信号的模拟电路组成;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。ADV的 数据采集软件用自带的ADF2.6,信 号和各种流动参数处理由WINADV完成,它 提供的数据文件为文本文件,可以方便地由Excel、Matlab、Grapher等许多软件处理。此外,ADV测 量采用与厂家一致地坐标系统和记法,即Vx、Vy和Vz分别代表纵向、横向和垂向流速。
    ADV采样体:
    ADV采 样体的尺寸取决于四个因素:发射声束、接收声束、脉冲长度、接受窗(返 回信号的时间跨越周期)。右 图表示每一个因素对采样体尺寸的影响。采 样体的水平边界由发射声束和接收声束的相交部分确定,但 声束相交部分的范围不易确定,因 此把发射声束和接收声束近似假定为圆柱体(对于10MHz ADV,其直径为6mm)。采 样体的垂直边界由接收窗和脉冲长度的卷积确定。对于10MHz ADV采样体的总高度为9mm,且采样体的高度可随ADV数 据采集软件中的设置改变而变化,最小高度可达1.2mm,但 这样设置会影响测量精度。另外,ADV测 速点位置在采样体的垂直中心上。
    ADV速度范围和信号强度:
    ADV速度范围和信号强度
    ADV速度范围和信号强度
    为 保护仪器积测量精度,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。如果SNR降低,表明ADV测量中噪音很大,就 会影响测量数据的精确性。对于瞬时流速测量(以25Hz采样),信噪比一般要求大于15分贝;对于平均流速测量(以0.5Hz采样),ADV可以在信噪比为5分贝时正常工作。
    影响ADV 测试精度的主要因素:
    由ADV测速原理可知,不 同的声速会对多普勒频移产生影响。在水中,声 速主要是温度和水的含盐度的函数,它 们的变化将引起声速的变化,如改变5℃的温度,声速将改变1%;改变1.2%的含盐度,声速将改变1%;如果ADV使用的声速误差为1%,速 度测量结果的误差将会达2%。对 于由声速变化而引起的速度测量误差可以在后处理中修正。
    另外,不 同的采样频率和采样体高度对ADV测速也有影响,前 者对平均流速的测量影响较小,而 后者的不同所得的结果波动较大,为保证精度,一般ADV采样体高度采用9mm,采样频率采用25Hz。
    ADV操 作不当和信噪比太低都会降低ADV测试精度。
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