声学多普勒流速剖面仪海上比测试验研究

针对平台和试验条件对声学多普勒流速剖面测量仪（Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP）海上比测试验的影响,本文开展了基于坐底平台和浮平台的ADCP海上比测试验。本文统计了不同测量时间段、不同剖面深度比测ADCP所测流速、流向数据的相关系数和均方根误差,完成了基于坐底平台、浮平台开展ADCP海上比测试验总体效果分析,并研究分析了采样时间、海况等试验条件对浮平台试验结果的影响。研究结果表明：浮平台相较于坐底平台更适合开展ADCP海上比测试验,采样时间段不同、海况等级不同都会影响海上比测试验结果。本文研究成果可为进一步优化海上比测试验结果提供方向,为规范国产ADCP的检验验证手段提供理论基础和实践依据。     

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)国内外进展

ADCP是目前最主要的流速测量手段之一,自研发成功以后就在国内外得到了广泛的应用本文介绍了ADCP的基本原理、主要类别和国际上ADCP的发展历程,并着重介绍了近年来我国在ADCP领域的研究进展情况,以及国产ADCP在海洋观测和水文测验等领域的应用情况随着我国科研水平的提升和国产ADCP的广泛应用,我国将会在ADCP领域取得更加显著的进步。     

宽带声学多普勒流速剖面仪信号中心频率估计

BBADCP(Broadband ADCP)具有空间和时间分辨率高、能够精确测量缓流浅水流速等诸多优点。但是使用FFT方法对其中心频率估计往往存在分辨率低、误差大和精度小等缺点。因此,发现一种能够满足准确性要求的功率谱估计方法就显得意义重大。本文首先运用常用的功率谱估计方法对仿真的BBADCP信号进行功率谱估计求取中心频率,发现MUSIC方法效果最为理想。然后再对测量的BBADCP信号进行估计,同样得出MUSIC算法对中心频率的估计最好。本文旨在找出一种估计BBADCP信号中心频率的最为优化的方法。无论从数学原理上还是实际效果来看,MUSIC方法都比其它方法更适用于BBADCP信号,满足误差要求。     

声学多普勒海流剖面仪

本文介绍ＡＤＣＰ发展概况、测量原理、系统设计、系统组成、信号处理方法及误差分析等。     

声学多普勒流速剖面仪原理及其在长江中下游的应用

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADP)的原理及2002年5-6月在长江中下游的应用。测量采用走航方式,获得了重庆至江阴水域和徐六泾段流速剖面大范围观测资料,对测量结果和数据处理方法做了探讨,给在复杂地形的水文条件下使用ADP技术提供了应用前景。     

虚拟现实技术在声学多普勒流速剖面仪保障业务中的应用初探

虚拟现实（VR）是典型的军民融合技术,在军民装备保障业务中应用广泛,可让用户熟练掌握高价值装备的操作和维修规程。为满足近年来国内海洋系统大量引进声学多普勒流速剖面仪（ADCP）装备在计量检定和维护保养等方面的迫切需求,文章从VR的技术定义和系统组成出发,总结ADCP国内计量检定和使用维护等保障工作的现状,并详细探讨利用VR技术构建ADCP仿真保障系统在ADCP保障业务中的可能应用和潜在价值,为我国ADCP保障业务的发展提供建议。     

声学多普勒流速剖面仪关键测量性能海上比对试验及结果分析

本文介绍了在我国南海三沙海域开展的ADCP海上比对试验,选择国内较为成熟且具备产品化条件的ADCP,根据GPS比测和同类型仪器比测等方法,制定比对试验方案和数据处理方法,结合国内外同类型仪器试验经验加入了质量控制和标定试验等环节,完成对ADCP关键测量性能,特别是底跟踪测速精度和流速测量精度的评估和趋势性分析,为进一步规范和提升我国自主研发海洋环境监测设备的检验验证能力、丰富相关技术手段和理论依据提供实践经验。     

ADCP应用研究:声学多普勒流速剖面仪检定水槽拖车试验综述

文章介绍声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的原理和检测方法,综述水槽拖车试验的相关情况,总结水池池体、检定拖车和池体水中散射体等试验需求,并针对这些需求分别提出试验检定难点,以期完善相关理论基础和开展进一步研究。     

基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。     

LADCP数据处理方法的探讨及其对应软件包的使用

针对国内当前在LADCP数据处理过程中出现的问题,引入了国际海洋界目前普遍使用的两种方法,即剪切方法和逆方法,着重阐述了它们的主要思想,并详细介绍了基于这两个方法而编写的软件包,包括它们的构成、各部分的功能、具体使用步骤及注意事项。利用2005年9月至12月‘863规范化外海试验’的数据进行了大量验证,结果表明利用这两种方法获得的绝对流速与AANDERRA海流计和150 kH z船载ADCP的流速结果符合良好,平均误差为±3 cm.-s 1,可以作为一个有力的工具广泛应用于以后的海洋调查中。     

Characterizing Observed Environmental Variability With HF Doppler Radar Surface Current Mappers and Acoustic Doppler Current Profilers: Environmental Variability in the Coastal Ocean

A network of high-frequency (HF) radars is deployed along the New Jersey coast providing synoptic current maps across the entire shelf. These data serve a variety of user groups from scientific research to Coast Guard search and rescue. In addition, model forecasts have been shown to improve with surface current assimilation. In all applications, there is a need for better definitions and assessment of the measurement uncertainty. During a summer coastal predictive skill experiment in 2001, an array of in situ current profilers was deployed near two HF radar sites, one long-range and one standard-range system. Comparison statistics were calculated between different vertical bins on the same current profiler, between different current profilers, and between the current profilers and the different HF radars. The velocity difference in the vertical and horizontal directions were then characterized using the observed root-mean-square (rms) differences. We further focused on two cases, one with relatively high vertical variability, and the second with relatively low vertical variability. Observed differences between the top bin of the current profiler and the HF radar were influenced by both system accuracy and the environment. Using the in situ current profilers, the environmental variability over scales based on the HF radar sampling was quantified. HF radar comparisons with the current profilers were on the same order as the observed environmental difference over the same scales, indicating that the environment has a significant influence on the observed differences. Velocity variability in the vertical and horizontal directions both contribute to these differences. When the potential effects of the vertical variability could be minimized, the remaining difference between the current profiler and the HF radar was similar to the measured horizontal velocity difference (~2.5 cm/s) and below the resolution of the raw radial data at the time of the deployment     

投放式声学多普勒海流剖面仪的盲区优化和数据处理误差控制

为了进一步完善投放式声学多普勒海流剖面仪(LADCP)测量和资料后处理技术,通过海上观测实验和资料分析,优化了盲区长度的设置,改善了第一观测层的资料质量;分析了下放过程和上升过程的不同测量误差,并反馈到对测量过程和资料后处理的质量控制,提出了较完备LADCP测量系统的必要组成。通过和相应的底跟踪结果及走航ADCP观测结果的比对分析,LADCP测量及资料后处理结果的可信性得到了初步验证。     

基于ADCP的长江河口推移质运动特性研究

基于多普勒声学流速剖面仪(ADCP)在长江口6个测点(长兴岛北侧、南北槽分流口、崇明东滩南侧、横沙岛北侧、南汇南滩和横沙通道北侧)观测的数据,利用ADCP底跟踪功能观测底床推移质运动过程。结果表明:通过ADCP数据,在涨、落急时段可以清晰地看到是否存在推移质运动;直观表达了推移质运动速度在一个潮周期内的变化过程;推移质运动速度变化过程曲线与潮流流速变化过程曲线呈现"对应、不对称"的特征;推移质运动速度的日不等现象比潮流流速日不等现象更加显著。     

水声扩谱通讯中的自适应多普勒补偿方法

本文介绍了一种水声扩谱通讯中，应用子波对多普勒效应进行补偿的方法。针对多普勒效应本身是否会随时间变化，分别应用直接估计、自适应估计的方法。其中自适应多普勒补偿方法同自适应信道均衡算法结合在一起，对多普勒漂移、信道参数进行联合估计。两种方法都应用了子波变换对多普勒展宽程度进行估计并用线性插值进行补偿。计算机仿真结果令人满意。     

一种适用于水声通信的Doppler估计算法

在水下声通信中,收发双方相对运动产生的Doppler效应会导致信号的伸缩,引起信噪比的降级,需要采用Doppler补偿措施。在补偿前需要得到Doppler估计。文中提出了一种利用DFT进行Doppler估计的有效算法,该算法通过估计频率偏移来计算Doppler率。仿真结果验证了该算法的有效性。     

声学方法监测悬浮物浓度的定标技术研究

海洋中特别是河口海岸中存在着大量的悬浮物，其中，包含有内陆河流夹带的大量泥沙、海洋内浮游生物及残骸，以及大陆倾倒的大量废水废渣，造成对海洋的污染。研究悬浮物随深度剖面的变化关系，即它的时空特性，将给河口和港湾的疏浚、泥沙综合治理、沿岸工程建设、环境污染防止等方面提供可靠的理论依据和直观方便的监测手段。所以，对悬浮物浓度的定标的研究有着十分重要的现实意义。     

红外定标中目标比辐射率的测量方法探讨

卫星遥感技术是获取目标信息的重要手段。用红外方法获得的目标温度是其比辐射率ε的函数。为了提高卫星资料的定量化应用及传感器的准确定标和对大气修正算法的精度进行检验,需要知道与卫星同步的精确的地物目标的真实温度。本文就野外现场测量地物比辐射率的方法进行了理论推导,给出相应的辅助设备,分析该方法可能产生的误差。