走航式聲學(xué)多普勒流速儀檢查方法探究

【摘要】目前我國(guó)許多的流速儀的設(shè)計(jì)與應(yīng)用環(huán)境和國(guó)內(nèi)內(nèi)陸的河流情況不能夠相互適應(yīng)，這就在一定程度上影響了對(duì)河流的測(cè)量精度，從而影響對(duì)河流的研究和分析。走航式聲學(xué)多普勒流速儀能夠有效地提高河流流量的測(cè)量精度，減少測(cè)量誤差，這就給我們的研究帶來(lái)了極大的方便，本文主要對(duì)走航式聲學(xué)多普勒流速儀進(jìn)行相應(yīng)的研究和分析，努力解決出現(xiàn)的問(wèn)題，減小設(shè)備的測(cè)驗(yàn)誤差，提高流速儀的工作效率。

【關(guān)鍵詞】聲學(xué)；多普勒流速儀；檢查

引言

眾所周知現(xiàn)在的水文測(cè)驗(yàn)最主要的項(xiàng)目就是河流的流量測(cè)驗(yàn)，準(zhǔn)確無(wú)誤的水溫測(cè)驗(yàn)對(duì)防汛抗旱和水資源管理等都有著非常重要的作用，由于各河流的匯流情況不同，加上各地區(qū)的氣象情況多變等多種不確定因素，使得在流速的測(cè)驗(yàn)過(guò)程中有很多的問(wèn)題難以解決。走航式聲學(xué)多普勒流速儀由于有著較高的測(cè)量精度，因此在我國(guó)內(nèi)陸的河流測(cè)驗(yàn)中有著非常廣泛的運(yùn)用，但是聲學(xué)多普勒流速儀在測(cè)驗(yàn)的過(guò)程中容易受到斷面水流的沖擊和水流環(huán)境、河底泥沙的影響，從而使得測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差，這就會(huì)降低流速儀的測(cè)量精度。

1、走航式聲學(xué)多普勒流速儀的過(guò)程控制

1.1 流速儀的設(shè)備安裝

走航式聲學(xué)多普勒流速儀的安裝有著明確的要求規(guī)范，在多年的比測(cè)分析中發(fā)現(xiàn)，能否正確的安裝流速儀對(duì)于流速儀的測(cè)量使用有著直接的影響關(guān)系。安裝時(shí)應(yīng)盡量使外接設(shè)備與測(cè)船一體，不能有松動(dòng)或不牢固的連接；因?yàn)槿庋鄄荒苤苯訉?duì)外部羅經(jīng)的安裝進(jìn)行準(zhǔn)確的估測(cè)，所以可以通過(guò)在斷面上施測(cè)一個(gè)來(lái)回來(lái)確定外部羅經(jīng)的以及聲學(xué)多普勒流速儀探頭方向的偏差和磁偏差，并檢查聲學(xué)多普勒流速儀的底跟蹤是否滿(mǎn)足要求。GPS天線(xiàn)應(yīng)安裝在聲學(xué)多普勒流速儀的正上方，若其安裝的位置不當(dāng)，就會(huì)使得測(cè)量的速度與實(shí)際速度有偏差，在轉(zhuǎn)彎處偏差較大時(shí)，會(huì)使得船速的測(cè)量受到影響，導(dǎo)致整體的測(cè)量不夠準(zhǔn)確。

1.2 斷面的測(cè)量

斷面的測(cè)驗(yàn)主要是斷面半測(cè)回，即在起點(diǎn)位置調(diào)整好航向，在起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置停留盡量超過(guò)五組脈沖信號(hào)，水深時(shí)應(yīng)盡量靠近岸邊。在橫渡施測(cè)時(shí)應(yīng)盡量保持勻速，若還需要測(cè)量垂線(xiàn)流速流向則還要在一定的半徑內(nèi)采集有效數(shù)據(jù)至少四組。流量的測(cè)驗(yàn)一般要進(jìn)行兩個(gè)測(cè)回，若底跟蹤和GPS模式下流量和平均值的誤差小于等于5%，則測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效，否則進(jìn)行補(bǔ)測(cè)同向的一個(gè)半測(cè)回。當(dāng)斷面流量變化較大時(shí)可以不考慮單次流量的誤差，以?xún)蓚€(gè)測(cè)回的平均值為準(zhǔn)。

1.3 命令參數(shù)的設(shè)置

命令參數(shù)主要是根據(jù)聲學(xué)多普勒流速儀的特性和斷面的一些特性設(shè)置的，除此之外還要注意測(cè)量的模式，考慮河流的實(shí)際流速和相對(duì)誤差，避免出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置的過(guò)大而導(dǎo)致的流量測(cè)量的準(zhǔn)確度降低的現(xiàn)象。

2、走航式聲學(xué)多普勒流速儀的各項(xiàng)檢查

2.1 檢查儀器安裝設(shè)置情況

聲學(xué)多普勒流速儀的儀器設(shè)備的正確安裝是其能夠準(zhǔn)確測(cè)驗(yàn)的重要保障，因此要著重檢查儀器的安裝設(shè)置情況，主要檢查的是各傳感器的安裝位置及其校正的數(shù)據(jù)，在此我們主要介紹羅經(jīng)，測(cè)深儀和GPS。內(nèi)部羅經(jīng)只需要設(shè)置磁偏差，而外部羅經(jīng)還要設(shè)置安裝偏差校正值，以此來(lái)提高流向測(cè)量的精度。測(cè)深儀主要根據(jù)探頭的入水深度來(lái)判斷水深，除此之外還要檢查水深的校正比例因子來(lái)確定水深。GPS的天線(xiàn)安裝位置是聲學(xué)多普勒流速儀的正上方平面位置一米以?xún)?nèi)，檢查使用時(shí)要設(shè)置的延長(zhǎng)時(shí)間，分塊施測(cè)流量船速，當(dāng)出現(xiàn)不一致時(shí)要檢查轉(zhuǎn)彎時(shí)的流速變化是否合理。

2.2 檢查河流環(huán)境及命令參數(shù)

在進(jìn)行測(cè)驗(yàn)時(shí)，要對(duì)河流的環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的檢查和分析，對(duì)上下游的流速，河底的泥沙影響，斷面流速等進(jìn)行相應(yīng)的研究。對(duì)于命令參數(shù)的檢查主要是針對(duì)聲速和含鹽度，GPS和底跟蹤模式，以及水流的大小，儀器設(shè)置的盲區(qū)和水的脈沖采集數(shù)據(jù)，誤差閾值和兩邊界的流量也都是檢查的范圍之內(nèi)。在測(cè)驗(yàn)的過(guò)程中，要認(rèn)真仔細(xì)的進(jìn)行各參數(shù)的檢查，因?yàn)檫@些參數(shù)都可能直接影響測(cè)驗(yàn)結(jié)果的精確度，并且很多的參數(shù)都是不可以進(jìn)行更改和替換的，若中間有環(huán)節(jié)發(fā)生測(cè)量的錯(cuò)誤，如水深測(cè)量錯(cuò)誤，底跟蹤判斷錯(cuò)誤等等，這些都會(huì)給施測(cè)帶來(lái)影響，進(jìn)而使得測(cè)量的結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.3 檢查水文特征

在平時(shí)的測(cè)量過(guò)程中，水文特性一般可以通過(guò)河流的流速流向以及流場(chǎng)的拓展圖進(jìn)行相應(yīng)的檢查，由于走航式聲學(xué)多普勒流速儀是一種多傳感器的測(cè)流系統(tǒng)，各環(huán)節(jié)之間相互關(guān)聯(lián)，因此可以通過(guò)多個(gè)方面對(duì)測(cè)驗(yàn)資料進(jìn)行檢查。通過(guò)檢查河流的斷面流速，水面的寬度特征和羅經(jīng)的變化等等，以及通過(guò)對(duì)底跟蹤和GPS軌跡的判斷等，可以推斷出大致的水文特性情況，以此來(lái)判斷走航式聲學(xué)多普勒流速儀的運(yùn)行是否正常。

2.4 檢查對(duì)斷面流速和矢量線(xiàn)

在走航式聲學(xué)多普勒流速儀的使用過(guò)程中，對(duì)于斷面的流速和矢量線(xiàn)也要進(jìn)行相應(yīng)的檢查和測(cè)量。斷面流速分布圖可以直觀地看到斷面流速的分布情況，若流速變化合理則正常，若相鄰流速出現(xiàn)較大的波動(dòng)，則會(huì)影響測(cè)量的精度。

3、結(jié)語(yǔ)

由于走航式聲學(xué)多普勒流速儀在測(cè)驗(yàn)中精確度較高，因此被廣泛的應(yīng)用在河流的流速測(cè)量過(guò)程中。在整體的施測(cè)過(guò)程里，各項(xiàng)系統(tǒng)是否安裝合理，檢測(cè)過(guò)程是否正確，數(shù)據(jù)記錄是否完備這些都將會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，加強(qiáng)各方面的合理監(jiān)控，對(duì)整體進(jìn)行綜合控制，可以有效的提高走航式聲學(xué)多普勒流速儀的測(cè)量精度。由于該儀器容易在測(cè)量工程中受到磁場(chǎng)、底部泥沙運(yùn)動(dòng)河水流環(huán)境的影響，因此在測(cè)量的環(huán)節(jié)中要注意流量測(cè)驗(yàn)的順利和對(duì)精度的控制，避免因?yàn)閺?fù)雜的外界環(huán)境而造成較大的偏差從而影響整體的測(cè)量精度，并且要注意結(jié)合水文特性，規(guī)范設(shè)備的安裝和使用，這樣才能進(jìn)行提高測(cè)量的精度。

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