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头的相对运动速度。几何形状MicroADV主要由三部分组成:量测探头、信号调理、信号处理。量测探头由三个10MHz的接收探头和一个发射探头组成,三个接收探头分布在发射探头轴线的周围,它们之间的夹角为120°,接收探头与采样体的连线与发射探头轴线之间的夹角为30°,采样体位于探头下方5cm或10cm,这样可以基本上消除探头对流场的干扰。ADV采样体的尺寸取决于四个因素:发射声束、接收声束、脉冲长度、接受窗(返回信号的时间跨越周期)。右图表示每一个因素对采样体尺寸的影响。采样体的水平边界由发射声束和接收声束的相交部分确定,但声束相交部分的范围不
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f易确定,因此把发射声束和接收声束近似假定为圆柱体(对于10MHzADV,其直径为6mm)。采样体的垂直边界由接收窗和脉冲长度的卷积确定。对于10MHzADV采样体的总高度为9mm,且采样体的高度可随ADV数据采集软件中的设置改变而变化,最小高度可达12mm,但这样设置会影响测量精度。另外,ADV测速点位置在采样体的垂直中心上。
为保护仪器积测量精度,在一般情况下,用户设定的速度范围应大于试验中出现的与流动方向有关的最大流速。信号强度是测量接受探头接受超声波信号强度的尺度,在ADV中信号强度是用信号和噪音的比值,即信噪比SNR来衡量的。信噪比主要可以检验水中是否存在足够的介质,如泥沙、微粒等,来反射声波信号。如果水中粒子过少,返回的信号就会比周围的噪音还要小,要是没有足够大的信号强度,ADV是不可能进行精确测量的,所得的数据肯定和实际差别很大。如果SNR降低,表明ADV测量中噪音很大,就会影响测量数据的精确性。对于瞬时流速测量(以25Hz采样),信噪比一般要求大于15分贝;对于平均流速测量(以05Hz采样),ADV可以在信噪比为5分贝时正常工作。
影响ADV测试精度的主要因素由ADV测速原理可知,不同的声速会对多普勒频移产生影响。在水中,声速主要是温度和水的含盐度的函数,它们的变化将引起声速的变化,如改变5℃的温度,声速将改变1%;改变12%的含盐度,声速将改变1%;如果ADV使用的声速误差为1%,速度测量结果的误差将会达
32%。对于由声速变化而引起的速度测量误差可以在后处理中修正。另外,不同的采样频率和采样体高度对ADV测速也有影响,前者对平均流速的测量影响较小,而后者的不同所得的结果波动较大,为保证精度,一般ADV采样体高度采用9mm,采样频率采用25Hz。ADV操作不当和信噪比太低都会降低ADV测试精度。
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