简单了解一下多普勒流量计的工作原理

2022年06月10日

多普勒流量计原理与其他原理相比较时,很容易将“多普勒”的概念默认为“连续波”,这会导致混淆和失真。由于多普勒流量计的脉冲和连续模式完全不同,知道引用哪种多普勒方法总是很重要的,这将在本节中解释。

连续波系统通常是单波束解决方案,这意味着单波束用于接送声学信号。如果多普勒流量计系统没有被定位为“脉冲”、“剖面”或“距离选通”仪器,通常意味着它是一个连续波系统。连续波系统通常使用独立的发送和接送换能器来发送相对于水深的长声脉冲。

本质上,多普勒流量计向水中发送连续信号,同时监测信号反射。因此,收到的信号是沿声束范围内所有散射介质反射信号的振幅和相位的组合,任何空间信息都是未知的,因为不可能将特定的回波信号与沿声束的相应位置相关联。

特别是在浅水中,一些连续波系统更容易测量从水面或河床反射的信号,因为连续波系统不跟踪反射来自哪里。这些假边界反射会给真实测量带来明显的噪声和偏差。

多普勒流量计系统在水中发送短声脉冲,然后分段截获反射信号。根据脉冲传输后的时间,将其转换为脉冲在水中的传播距离,从而确定作为信号源的粒子的位置。

通过测量脉冲发出后特定时间内反射的声波信号,系统可以测量出水流速度的剖面,其中水柱被分成若干深度单位(也称为距离单位或层)。在每个单元中,根据测量的声学数据计算水的速度。这样做的效果是提供从底部到水面的许多离散的和紧密间隔的测量数据。一些多普勒流量计系统将报告来自单个测量单元的流速,而不是输出测量的截面流速。也就是说,他们在获得速度剖面后计算平均速度。

由于每个多普勒流量计换能器既是发送器又是接送器(称为“单站”),系统在发送信号后须等待一小段时间,以便有时间从系统中清除发送的脉冲。这种停顿会在系统旁边造成一个无法采集数据的区域,称为“盲区”。

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