浅水域的高频宽带ADCP系统

作者：李佳润; 陈世利^*

来源：电子测量与仪器学报, 2023, 37(02): 130-141.

DOI：10.13382/j.jemi.B2205957

• 宽带ADCP
• 流层分辨力
• 流速测量
• 片上系统
• 浅水域

浅水域测流可以促进防洪灌溉等水利工程的发展。宽带多普勒剖面流速仪(acoustic Doppler current profiler, ADCP)可以精确监测水域的流层流速信息。应用于浅水域测流的宽带ADCP在较窄流层内不容易达到较好的速度精度，同时窄流层内容易受到局部湍流干扰。针对上述问题，本文提出了基于η准则的解算结果最优值检索方式，优化了局部相关性评估方法，完成了基于片上系统(system on chip, SoC)的ADCP系统的设计；用声束-流速夹角产生的径向流速进一步验证了算法的效果；并完成了室外航船实验。在较窄的径向层厚(6.3 cm)、伴有湍流干扰时，应用提出的方法后可以将速度精密度提高37%,准确度提高77%,低信噪比时能分别提高66%和72%;根据测速值计算的角度与设定角度的误差为3.06°,应用提出的方法处理后误差降为2.60°;根据测量速度的误差关系求得的角度误差可达0.6°;平静湖泊航船实验中，系统解算标准差最小仅1 mm/s,层间流速误差仅为1 mm/s,接近理论流速分布。

• 单位
  精密测试技术及仪器国家重点实验室; 天津大学