走航式ADCP使用方法和注意事项

□刘学勇（河南省新乡水文水资源勘测局）

1 ADCP测流原理

ADCP突破传统机械转动为基础的传感流速仪，是用声波换能器作传感器。ADCP换能器（换能器即是发射器又是接收器）发射出一定的频率的脉冲，该脉冲碰到水体中不均匀分布的悬移物质后产生后向散射回波信号，该信号为换能器所接收。由于悬浮物质随水流漂移，使该回波信号频率与发射频率之间产生一个频差，即多普勒频移，根据这一频移大小和正负，即计算出流速和流向。ADCP操作软件界面能直观显示断面的流速剖面、水深剖面、垂线瞬时流速、行程流量，具有测速范围大、测验历时短、分辨率高、精度好、资料完整等优点。

2 安装和自检

2.1 设备安装连接

安装ADCP设备时应轻拿轻放,注意保护换能器，严禁碰撞、划痕。ADCP配有4个换能器，侧面标示为3的换能器对向三体船尾方向，上紧螺丝。换能器和连接线涂抹硅胶防水防沙。笔记本与连接线串口连接好，接通电源和天线。电源线正负极严禁接反。目前笔记本大部分无专用九针串口，可用USB接口扩展。

2.2 自检

运行BBtalk超级终端软件，利用既定指令唤醒ADCP,对ADCP类型、COM串口、通讯参数、波特率等系列问题诊断。一般下水前都应进行自检，以检验ADCP设备是否良好。自检约需5-6min，如遇突发洪水情况，确定ADCP运行正常，为争取时间可不自检直接下水测验。注意：无线测流时波特率设定为115200，有线测流时波特率设定为9600；计算机COM串口如有多个供选择，可右键“我的电脑”属性，设备管理器中端口项查询所连接的端口。

3 ADCP测量参数设置

运行软件WinRiverII，根据测量向导设置命令，命令分固定命令、向导命令和用户命令。固定命令是ADCP固有命令不能修改操作；向导命令是执行此前配置向导后产生的命令；用户命令是用户自行输入的命令。对某一河道断面来说，向导命令和用户命令配置是否合适，直接决定断面水深、流速、流量测验的精度。向导命令主要参数设置如下：换能器入水深度（m）设为0.06；磁偏角设20。；最大水深（m）、最大流速（m/s）、最大船速（m/s）应根据河流情况初步估计，估计后设置最大船速一定要小于最大流速。如确实估计有困难，可以用ADCP先预测，从试测数据可以查得；底跟踪模式设置为5；水跟踪模式常用两种：一是模式1，适合所有河流，最大测速20 m/s，单元尺寸范围0.25～2.00 m，最大剖面深度20 m；模式11为极高分辨率模式，适合浅水低流速，最大测速3 m/s，单元尺寸范围0.05～0.25 m，最大剖面深度4 m。参数设置不当直接影响流量精度，秦庄水文巡测站ADCP测量试验中，始测时最大水深设为5 m,水跟踪模式错设为模式11，单元尺寸错设为0.20 m，最大流速和船速正确设置，所测流量明显比用传统流速仪测得的流量偏小，原因是垂直分辨率损失，流速剖面不全，所以向导命令设置时包括最大水深等参数设置一定要和水跟踪模式相一致。

用户指令主要设置WP(水跟踪脉冲采样数目)、BP(底跟踪脉冲采样数目)、WS(深度单元尺寸)、WN(深度单元数目)、WF(盲区)。用户命令WP和BP跟踪次数设为4，深度单元WS设置要符合水跟踪模式I单元尺寸（0.25～2.00 m）要求和模式II（0.05～0.25 m）要求；深度单元数目WN设置要符合深度单元尺WS×深度单元数目WN+2大于最大设置水深；本型号为零盲区型换能器，WF设为0.05 m。

4 下水测量

ADCP从河边下水，运行测流软件WinRiverII菜单开始发射，此时唤醒ADCP（会听到嘀嘀的信号发射声)，开始断面测量，ADCP向对岸前进，出现有效单元层数≥2层时，ADCP停止前行，输入岸边距离，停10s继续前行（主要是获得用于计算岸边流量的10个平均数据）；将至对岸有效单元层数≥2层时，结束测量，输入岸边距离，停10s即单次测量结束。对流量稳定的河流，至少要进行4次断面流量测验，取4次流量平均值做为实测的流量值。

5 使用注意事项

一是船速对流量精度影响较大，在测流过程中应根据河流流速状况，控制船速(即ADCP移动速度)，岸边船速低于中泓船速，但无论河岸边还是河中泓，船速一定要低于相应的水流速。二是河流河底走沙严重，ADCP所测流速小于实际流速，所测流量小于实际流量。三是高含沙河流，含沙量影响到回波强度衰减快，造成底跟踪和水深测量失效，会造成测流失败。只有采用差分GPS测量船速，采用测深仪测量水深，ADCP操作软件通常也可以采取和处理GPS和测深仪数据。四是ADCP换能器至少没入水中8cm，如果水面有波浪，换能器要没入水中更深一些（通过ADCP安装支架上下调节），保证测量过程中换能器不露出水面或发生空蚀。五是ADCP换能器面不能压在硬物上，不能长期受太阳照射；每次用完后要要清洗擦干ADCP表面。