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ADCP的复相关算法仿真

根据ADCP检测的需要,研究了宽带ADCP的测量原理及其复相关算法.基于ADCP测量的特点和编码脉冲的特点,对宽带ADCP的复相关算法进行了仿真.文中采用的复相关算法简单方便,仅仅需要加法和乘法,大大简化了运算.仿真结果表明该算法可以应用于ADCP多普勒频率测量中.     

走航ADCP数据处理与质量控制方法研究

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流的基本原理和利用ADCP自带软件进行原始数据处理过程中需要设置的关键参数;着重论述了ADCP数据标准化处理和质量控制方法的研究,并利用实测数据对研究方法进行了验证。结果表明,本文研究的方法针对ADCP底跟踪观测数据处理效果良好,并可为GPS跟踪模式下的ADCP数据处理和质量控制提供可行的技术参考。     

ADCP检定水池物理尺寸探讨

为满足当前ADCP计量检定的迫切需求,根据ADCP在水池拖车试验检定时,换能器发射声波的主瓣、旁瓣与检定水池池壁、池底形成的几何关系,推导出了抑制旁瓣、不抑制旁瓣时检定水池的尺寸需求。以市场占有率最高的ADCP产品为研究对象,计算得出了不同工作频率ADCP对检定水池宽度和深度的理论值。导出的公式,进一步完善了ADCP计量检定的理论基础,为ADCP在室内可控环境下的检定规范制定及检定平台设施建设提供参考与借鉴。     

声学多普勒剖面流速仪检测方法探讨

声学多普勒剖面流速仪(Acoustic Doppler Current Profiler,简称ADCP)在国内海洋调查和水文监测行业应用越来越广泛,但是作为一种计量仪器还没有行之有效的检测方法,这对仪器的使用、数据的质量控制造成很大影响。文中对国内外ADCP现场和实验室的检测方法进行了研究探讨,提出了ADCP的检测参数以及现场和实验室检测的技术难点,并对今后ADCP的检测工作给出几点建议。     

南大洋走航ADCP测流中的问题分析

在全面收集"雪龙船"走航ADCP数据的基础上,结合国内外对影响船载ADCP海流测量准确度因素的一般认识,通过对我国南大洋走航ADCP资料的处理分析,发现了影响海流信息提取的若干问题。指出了其具体原因、影响方式和程度以及可以采取的相应补救措施等,对今后的极地考察船走航ADCP海流观测具有参考和指导意义。     

船载ADCP资料处理

通过对大量走航ADCP观测资料的分析,提出一整套的ADCP资料质量控制和预处理方法,并对提出的ADCP"基准流速控制"的处理方法与传统的"选取参考层法"进行了比较,证明此方法不但可有效提高ADCP资料的处理精度,并可提高资料的处理效率,减少人为的干预因素。     

水利系统首台进口ADCP在长江口成功开发应用对国产ADCP推广应用的启示

声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers,ADCP),是美国RD公司八十年代初研发生产,用于海洋海流调查的仪器,ADCP能同时采集流速、流向、水深、回波强度、航速等要素,在海洋调查中得到广泛应用。长江水利委员会水文局长江口水文实验站在1990年率先引进了美国RDI公司的窄带DR-600k ADCP,解决了长江口江面宽、风浪大、传统测验方式难以收集完整全潮潮流资料的难题。经过RD公司专家来现场安装、调试、培训等过程,历经两年在长江口徐六泾站及长江中游九江站、大通站进行专项比测试验,掌握了ADCP的操作方法,熟悉参数设置及优化,开发了ADCP数据处理软件,成功应用于长江口潮流测验。20纪90年代至今国产ADCP研制从诞生到产品不断出现,可以借鉴首台引进ADCP的成功经验。本文应与流速仪进行比测(比对),收集不同水文环境的资料样本进行分析研究,资料分析时宜与TRDI的WinRIver软件采集的船速、流速、水深等数据进行对比分析,优化国产ADCP软件的功能,提高国产ADCP软硬件的性能使用单位购买ADCP后应进行必要的外围设备配置如GNSS、外接罗经等,制定严格的操作规程、建立ADCP维护保养制度,以保证ADCP能正常收集资料。生产厂家要建立野外服务公告,对用户在使用过程中遇到的问题及处理方式方法进行公布,同时收集和分享用户的使用经验。     

走航ADCP原理及误差分析

文章介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流的基本原理,重点对船载ADCP测流误差的主要来源和校正方法进行了分析。     

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。     

走航ADCP观测资料质量控制方法及应用

为完善目前走航ADCP观测资料质量控制尚未形成统一流程的问题,将走航ADCP观测资料质量控制归纳为船速获取、声速校正、偏角校正以及剖面数据处理四个主要步骤,并制定了一套较为系统的走航ADCP观测资料质量控制流程。以渤海辽东湾红沿河核电站周边海域船载走航ADCP观测为例,按照提出的流程进行走航ADCP观测资料的质量控制。通过对比原始观测数据,质量控制后的结果表明u分量流速剔除了23.56%的低可信度数据,而v分量流速剔除了25.96%的低可信度数据。10 m与15 m水深处的质量控制前后的流速-频数直方图表明,本文提出的流程能有效地降低观测随机性的影响。     

Comparison of surface current variations observed by TOPEX altimeter with TOLEX-ADCP data

Variations of surface current velocity derived by the TOPEX altimeter are compared with data from Tokyo-Ogasawara Line Experiment (TOLEX)-Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) monitoring for a period from October 1992 to July 1993. Since the locations of ADCP ship track and TOPEX altimeter ground tracks do not coincide with each other, and the temporal and spatial sampling are also different between the ADCP and altimeter observations, re-sampling, interpolation and smoothing in time and space are needed to the ADCP and altimeter data. First, the interpolated TOPEX sea surface height is compared with sea level data at Chichijima in the Ogasawara Islands. It is found that aliasing caused by the tidal correction error for M2 constituent in the TOPEX data is significant. Therefore, comparison of the TOPEX data with the TOLEX-ADCP data is decided to be made by using cross-track velocity components of the surface current, which are considered to be relatively less affected by the errors in the tidal correction. The cross-track velocity variations derived from the TOPEX sea surface heights agree well with those of the ADCP observations. The altimeterderived velocity deviations associated with transition of the Kuroshio paths coincide with the ADCP data. It is quantitatively confirmed that the TOPEX altimeter is reliable to observe the synoptic variations of surface currents including fluctuations of the Kuroshio axis.     

国产走航式声学海流剖面仪的应用分析

针对国产走航式声学海流剖面仪的应用性能进行评价,为用户及生产厂家提供借鉴。首先,就国产走航式声学海流剖面仪的实际数据,从不同角度和层面,全面分析和考察了其测量数据的各项性能,有针对性地绘制了各类图件,并通过数据质量、数据有效性、测流精度、测流深度等各方面的分析比对,对国产走航式声学海流剖面仪做出定性评价。其次,通过与国外同类仪器的以往应用情况进行对比分析,发现在船只转向和往复航行、加速和减速航行、高速航行时,国产走航式声学海流剖面仪表现更佳。最后,基于应用中的不足给出相关建议。     

山东半岛北部海洋动力环境的高频地波雷达观测

利用两台高频地波雷达(ground wave radar,WERA)站对山东半岛北部雷达覆盖海区的浪、流场进行了观测,并且利用海洋-大气-波浪耦合沉积输运模型(coupled-ocean-atmosphere-wave-sediment transport modeling system,COAWST)对该区域的一个强风暴过程进行了数值模拟,对雷达观测数据、现场声学多普勒流速剖面仪(acoustic Doppler current profilers,ADCP)调查数据和数值模拟结果进行比对分析发现,模型模拟的水位变化与ADCP测量结果一致,WERA所观测到的有效波高和ADCP结果比较吻合,模型模拟的ADCP站位的流速相位、大小与雷达观测结果比较接近,与ADCP的结果有一定偏差。雷达观测的海区流场结果与模型反映趋势基本一致,但是在近岸方向上变化较大,其原因可能与ADCP的投放位置、模型的分辨率设置等因素有关。高频地波雷达系统是海岸带动力环境观测的一个有效工具,在实际应用中有着广泛的前景。     

ADCP application for long-term monitoring of coastal water

Three kind of application of ADCP is reported for long-term monitoring in coastal sea. (1)The routine monitoring of water qualities. The water quality and ADCP echo data (600 kHz) observed in the long-term are analgzed at MT (Marine Tower) Station of Kansai International Airport in the Osaka Bay, Japan. The correlation between the turbidity and echo intensity in the surface layer is not good because air bubbles generated by breaking wave are not detected by the turbidity meter, but detected well by ADCP. When estimating the turbidity consists ofplankrton population from echo intensity, the effect of bubbles have to be eliminated. (2) Monitoring stirring up of bottom sediment. The special observation was carried out by using following two ADCP in the Osaka Bay, One ADCP was installed upward on the sea. The other ADCP was hanged downward at the gate type stand about 3 m above from the bottom. At the spring tide, high echo intensities indicating the stirring up of bottom sediment were observed. (3) The monitoring for the boundary condition of water mixing at an estuary. In summer season, the ADCP was set at the mouth of Tanabe Bay in Wakayama Prefecture, Japan. During the observation, water temperature near the bottom showed remarkable falls with interval of about 5～7d. When the bottom temperature fell, the inflow current with low echo intensity water appears at the bottom layer in the ADCP record. It is concluded that when occasional weak northeast wind makes weak coastal upwelling at the mouth of the bay, the combination ofupwelling with internal tidal flow causes remarkable water exchange and dispels the red tide.     

ADCP测量数据深度值的正确解析

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流和测深的基本原理,着重论述了汇整ADCP测量的层深、水深数据的误差来源、判读和校正方法,并给出了实用的计算公式。本文研究的方法对于船载、向下观测的走航、定点ADCP测量深度数据的处理,精确定位海流测量结果、保证海流测量结果反映真实海洋环境状况,具有实际的应用价值,同时能够为锚系ADCP测量层深与水深数据的处理提供可参考的技术依据。     

ADCP资料处理中的船速计算

船载ADCP具有走航测流的特点,弥补了传统测流仪器只有停船才能观测的不足。它可以同时观测多层海流数据,获取连续性资料。ADCP测得流速是海水相对于船体的速度,在正常观测条件下,船速远大于海水流速,因而船速计算是ADCP资料处理的关键。本文对不同的船速计算方法进行了比较,对使用参考层法计算船速的原理、特点和效果进行了论述。     

两种型号RDIADCP测速精度分析

关于多普勒海流剖面仪（ADCP）测速精度一直没有明确认识,基于差分ADCP底跟踪船速与差分GPS测量船速进行比较,统计分析了ADCP测速精度,并利用直线拟合的方法,给出了两种型号RDIADCP的测速误差。结果表明,不同航速下38kHzADCP测速精度较高,且不受船速影响;300kHzADCP底跟踪船速始终大于GPS船速,误差随船速呈线性增加。