ADCP基本概念分析解讀PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1ADCP基本概念分析解讀基本概念分析解讀第1頁/共40頁第2頁/共40頁+-波峰波峰波谷波谷第3頁/共40頁+-波長波長= 1 m波長波長第4頁/共40頁+-波傳播方向波傳播方向秒秒頻率頻率 4 Hz觀察點觀察點第5頁/共40頁C = f x l水中的聲速與水溫、鹽度有關(guān)。約為：水中的聲速與水溫、鹽度有關(guān)。約為：1500 m/sADCP 頻率頻率(kHz)波長波長 (mm)聲速聲速 (m/s)300515006002.5150012001.251500第6頁/共40頁TRAIN APPROACHES-Higher PitchTRAIN RECEDES-Lower Pitch經(jīng)典實經(jīng)典實

2、例例第7頁/共40頁第8頁/共40頁8 波波 / 單位時間單位時間60觀察者速度觀察者速度表觀速表觀速度度12 波波 / 單位時間單位時間10 波波 / 單位時間單位時間0 波波 / 單位時間單位時間4 波波 / 單位時間單位時間4 波波 / 單位時間單位時間第9頁/共40頁) 1 (tRN聲束聲束(beam)：類似于探照燈發(fā)射的光束，壓電陶瓷片振動發(fā)類似于探照燈發(fā)射的光束，壓電陶瓷片振動發(fā)出的聲波也具有一定的方向性且能量集中于較出的聲波也具有一定的方向性且能量集中于較小的范圍內(nèi)。小的范圍內(nèi)。聲束角（聲束角（beam angle）：）：聲束軸線（即換能器軸線）與聲束軸線（即換能器軸線）與ADC

3、P軸線的夾軸線的夾角。通常為角。通常為20度、度、25度、或度、或30度。度。聲束寬度聲束寬度(beam width)：以角度表示。即聲束擴(kuò)散角。聲束寬度一般定以角度表示。即聲束擴(kuò)散角。聲束寬度一般定義為在換能器回波能量曲線上義為在換能器回波能量曲線上-3分貝對應(yīng)的離分貝對應(yīng)的離聲束中軸線的角度。聲束中軸線的角度。第10頁/共40頁第11頁/共40頁3124聲束坐標(biāo)聲束坐標(biāo)EX00nnn儀器坐標(biāo)（坐標(biāo)（X-Y-Z） EX01nnnX = 聲束3 & 4. Y =聲束1 & 2. Z =垂直于船坐標(biāo)坐標(biāo)EX10nnn. 考慮了縱搖和橫搖將流速轉(zhuǎn)換到水平面和垂向。地球坐標(biāo) (ENU)EX11nnn

4、考慮了縱搖、橫搖、和方向?qū)⒘魉俎D(zhuǎn)換到水平面和垂向。第12頁/共40頁第13頁/共40頁VVVVX, VY, VzV1, V2, V3, V4V4V1V3V2VE, VN, VU第14頁/共40頁聲束對聲束對聲束對聲束對水平流速水平流速非水平流速非水平流速流速矢量流速矢量實測流速分量實測流速分量未測流速分量未測流速分量第15頁/共40頁流速空間分流速空間分布均勻布均勻流速空間分布流速空間分布不均勻不均勻第16頁/共40頁Current Velocity VectorDepthCellAverages Vector WithinComplete Depth Cell AreaMeasures Cu

5、rrent Only at aLocalized Point in the AreaADCPMoored Line ofStandard Cueent Meters深度單元和流速剖面深度單元和流速剖面1234567891011Depth cells第17頁/共40頁深度單元深度單元ADCP機(jī)械式流速儀機(jī)械式流速儀第18頁/共40頁cell 1cell 2cell 3cell 4開始開始離離 ADCP 距離距離結(jié)結(jié)束束發(fā)射脈沖發(fā)射脈沖時間時間回波回波回波回波回波回波回波回波單元單元 單元單元 單元單元 單元單元 盲區(qū)盲區(qū)窗口窗口窗口口窗口窗口窗口窗口第19頁/共40頁傾斜角度傾斜角度未傾斜時對應(yīng)

6、單元未傾斜時對應(yīng)單元傾斜后對應(yīng)單元傾斜后對應(yīng)單元第20頁/共40頁0o0o90o90o90o90o180o180o270o270o270o270o40 db30 db20 db10 db40 db30 db10 db20 db大直徑換能器大直徑換能器小直徑換能器小直徑換能器第21頁/共40頁) 1 (tRN 指指ADCP能夠提供有效數(shù)據(jù)的距離范圍（能夠提供有效數(shù)據(jù)的距離范圍（即離即離ADCP的距離）。的距離）。 最大剖面范圍取決于：最大剖面范圍取決于：系統(tǒng)頻率、系統(tǒng)頻率、ADCP工作模式（即聲信號發(fā)射工作模式（即聲信號發(fā)射和處理方法）、深度單元尺寸和數(shù)目、水體和處理方法）、深度單元尺寸和數(shù)目、

7、水體含沙量、溫度、鹽度等。含沙量、溫度、鹽度等。第22頁/共40頁) 1 (tRN 最小剖面深度取決于系統(tǒng)的盲區(qū)和最小單元最小剖面深度取決于系統(tǒng)的盲區(qū)和最小單元長度。長度。 通常假定在垂線上至少保證兩個有效單元，通常假定在垂線上至少保證兩個有效單元，則最小剖面深度的計算公式為：則最小剖面深度的計算公式為：最小剖面深度盲區(qū)最小剖面深度盲區(qū)最小單元長度旁最小單元長度旁瓣區(qū)厚度或最小單元長度（兩者中較大者）瓣區(qū)厚度或最小單元長度（兩者中較大者）第23頁/共40頁) 1 (tRN 靠近靠近ADCP換能器一定的范圍。在該范圍內(nèi)換能器一定的范圍。在該范圍內(nèi)，ADCP不能提供有效測量數(shù)據(jù)。不能提供有效測量數(shù)

8、據(jù)。 ADCP的換能器既是發(fā)射器也是接收器。兩的換能器既是發(fā)射器也是接收器。兩者交替進(jìn)行工作。當(dāng)壓電陶瓷片受交流電激勵者交替進(jìn)行工作。當(dāng)壓電陶瓷片受交流電激勵產(chǎn)生振動發(fā)射聲波后，壓電陶瓷片會產(chǎn)生余震產(chǎn)生振動發(fā)射聲波后，壓電陶瓷片會產(chǎn)生余震。要等到余震衰減掉后壓電陶瓷片才能夠正常。要等到余震衰減掉后壓電陶瓷片才能夠正常接收回波信號。余震衰減需要一點時間。這個接收回波信號。余震衰減需要一點時間。這個時間乘以聲速即為時間乘以聲速即為ADCP的盲區(qū)。的盲區(qū)。第24頁/共40頁94%6%Main lobeSide lobe20? 20?第25頁/共40頁呯呯準(zhǔn)備準(zhǔn)備休抿休抿盲區(qū)盲區(qū)接受回波和接受回波和信

9、號處理信號處理發(fā)射脈沖發(fā)射脈沖ADCP 呯（呯（Ping）呯呯呯呯第26頁/共40頁采樣步長采樣步長平均步長平均步長呯呯ADCP 采樣采樣平均步長平均步長平均步長平均步長采樣步長采樣步長采樣步長采樣步長呯集合呯集合第27頁/共40頁第28頁/共40頁短脈沖未能短脈沖未能覆蓋河底覆蓋河底長脈沖長脈沖覆蓋河底覆蓋河底短脈沖短脈沖長脈沖長脈沖第29頁/共40頁第30頁/共40頁窄帶窄帶脈沖相干脈沖相干寬帶寬帶頻帶寬頻帶寬0.5-1 %0.5-1 %25% (6%)脈沖波型脈沖波型一個長脈沖一個長脈沖一對短脈沖一對短脈沖兩個以上編碼脈沖波兩個以上編碼脈沖波系列系列編碼編碼不不不不是。每個編碼脈沖波是。

10、每個編碼脈沖波系列由若干個編碼單系列由若干個編碼單元組成元組成脈沖延遲脈沖延遲較長、可變化的較長、可變化的較短、不變較短、不變多普勒頻移多普勒頻移（流速）測量（流速）測量頻率改變頻率改變相位改變相位改變相位改變相位改變第31頁/共40頁第32頁/共40頁編碼脈沖波波形：相位改變編碼脈沖波波形：相位改變180度度編碼單元編碼單元未編碼脈沖波波形未編碼脈沖波波形第33頁/共40頁Contents of a delay lineregister with matchingcode element spacingContents of a delay lineregister with a delay differenceof one code element.自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)第34頁/共40頁040400ABAB第35頁/共40頁-V +V0180360-V +V0180360-V +V0180360假定: 180 mm/s = 180 度相位變化 10 度 = 10 mm/s-10 度 = -10