浅析声学传感与ADCP多普勒流速剖面仪应用

昨天聊了水下声纳的话题，今天我们沿着此话题更进一步，来聊聊声学传感与ADCP多普勒流速测量应用，这是一个我们长期受制于人的领域，需要大家努力。欢迎有相关经验的朋友分享自己的经验、看法和观点。每天进步一点点，大家一起努力，积跬步以至千里。

长期以来，对海洋、河道水文的测量一直是一个艰巨的任务，传统的方法是在河流断面布设多条测速垂线，在每条测速垂线处测量水深并测量多点的流速，经计算得到垂线平均流速。由于每条垂线一般只能测出1～5个不同深度点上的流速，所以能够测量的剖面深度有限。另外，这是一种静态的测量方法，而且能够布设的垂线条数有限，对测量作业要求高，还会干扰流场，通常要求测流断面垂直于河岸，流速仪需要平稳且避开风浪，能够测量的剖面深度范围和流速范围都有限，限制了应用适用能力。

利用声学传感的多普勒效应，可以制成声学多普勒流速剖面仪，即 ADCP （Acoustic Doppler Current Profiler）来对流速、流量进行测量，可以突破传统机械转动为基础的传感流速仪的局限性，大大提升我们对河流水文的测量能力。

声学多普勒流速剖面仪（ ADCP ）通常安装在测量船上，由声学传感探头发射固定频率的声波，通过“聆听”水体中颗粒物如泥沙等散射回来的声波，计算发射声波频率与回波频率的差异，即声学多普勒频移，来确定水体的流量和流速。这是一种动态的测量，对作业复杂性要求大大降低，无需平稳作业，可以借助电子罗盘和倾角传感器提供的姿态数据，将流速分量转换为地球坐标下的流速分量，即使在有风浪的条件下，也能确保正常作业测量。

声学多普勒流速剖面仪（ ADCP ）在测量船运动过程中进行检测，可以测非常多的“垂线”，每条垂线上可以根据测量需求设置多达上百个不同深度点的测量单元，以测得相应深度点的水流数据，从而实现比传统方法更深的剖面深度范围、以及更加精准的流速和流量测量结果，从而适应更多的测量场合。

声学多普勒流速剖面仪（ ADCP ）由于没有实质上的垂线放置作业和平稳操作要求，且利用声波作为传感器，可以实现快速便捷测量，而且还可以测悬浮物浓度剖面，计算水流输送砂石效率，以及测量河床卵石间的过隙流量，得到精确的结果，这些都是ADCP技术出现后才能够实现的，所以说ADCP的出现，是河流水文测量技术的一次革命性进步。

声学多普勒流速剖面仪（ ADCP ）产品市场基本上一直都是欧美国家占主流，比我们早起步几十年，价格昂贵。近几年国内市场开始出现国产品牌，一批测绘公司如中海达等开始发力，希望不久后我们国产ADCP能够占据一定市场份额，真正做到不受制于人。