PC-ADP(脈沖相干聲學多普勒剖面儀)代表了多普勒剖面技術的技術發展水平。因為它在固件和硬件上與傳統ADP都有所不同,因此,對于這種產品,用戶常有很多疑問。
脈沖相干模式到底是什么?
在脈沖相干模式下,ADP發送一對脈沖,兩脈沖間通過一個時間的延遲將之分開。然后測量每個脈沖返回信號的相位。被時間分開的兩脈沖之間的相位變化直接與水中顆粒的速度成比例。這與SonTek
ADV所采用的技術相同。ADV能以極低的不確定度進行高精度測量而著稱。ADP系統的PC模式所能做的是能允許極小單元大小(小至1.6厘米),并且是極低的測量不確定度。有關完整解釋,請參閱PC-ADP的操作原理。
PC-ADP與具有“脈沖相干模式”的ADP有何不同?
作為一種可選的功能,SonTek的許多ADP系統支持脈沖相干模式操作。我們常說的“PC-ADP”是脈沖相干的一個固件選項、特殊硬件和軟件的組合(包括一個經優化的用于高分辨率剖面測量、半徑為10厘米的換能器頭)。
人們通常如何配置PC-ADP?
最為常見的應用是用于輸沙率的研究或其它底部邊界層的研究工作。在這些應用中,通常將PC-ADP頭朝下安裝在三腳架上或其它結構上,距底部約1~2米。當然,也可將其朝上安裝以用于其它研究。
PC-ADP可否用于低流速的測量?
脈沖相干技術是一項優秀的技術,可測量低至毫米級/秒的低流速。最小分辨率為0.1毫米/秒。
PC-ADP可否用于高流速或動態環境?
高于2米/秒的水流建議使用標準ADP模式測量。
哪種壓力傳感器可用于PC-ADP?
PC-ADP可以選用連續型、模擬型或頻率型各種不同的壓力傳感器。模擬傳感器是一種應變式的壓力傳感器,位于PC-ADP換能器的頭部,其精確度為0.1%;還可以選擇更為先進的、精確度為0.01%的RPT共振式壓力傳感器,但其最大深度限于20米;作為第三個選擇,我們也可以外置Paroscientific公司生產的石英壓力傳感器。
其它有哪些傳感器可連接于PC-ADP?
ADP電子設計允許與外部的一個串行口設備和兩個模擬口設備(0-5V)集成。通常,串行口設備是指SeaBird
公司的MicroCAT CT 電導、溫度傳感器;模擬口設備是D&A
公司的OBS濁度傳感器。如果需要第二個模擬口設備,那就不得不犧牲電池電壓參數的監測。
為什么采用15度傾斜角的換能器頭,而不是25度傾斜角的換能器頭?
理論上,從精確度的角度上講,45度才是最佳配置。當你由45度向0度轉動時,你將得到更大的測量范圍,但卻要付出水平方向精確度降低的代價。水平范圍與精確度的最佳折衷就是20-30度傾斜角范圍。朝0度方向移動的其它好處是可能受旁瓣干擾的區域較小。從數學上講,旁瓣干擾的百分比與換能器角度的余弦成正比。減少旁瓣能量的影響可使用戶得到更大的測量剖面,而不會受到水面或底部邊界反射信號的破壞。由于SonTek采用大面積的換能器,因此旁瓣能量較低。這是為什么SonTek的標準型ADP使用25度傾斜角(更精確)形狀,而不是20度或更小度數。然而,對于PC-ADP,換能器頭設計成15度傾斜角更為合適。原因有三:
15度傾斜角的三個波束所形成的“采樣錐體”占據空間較小。因此,用來計算流速的采樣面積在空間上更為接近。這將減少因水平方向采樣面積內流速不均勻而引起的不確定度。由于ADP在空間上著眼于較小體積,因此這對底層研究很有益。
15度角將減少由旁瓣干擾產生的“死區”(近底部)。因為單元很小,采集的數據盡可能地靠近邊界是關鍵。采用1.6厘米單元大小和15度傾斜角,將確保除了最后一個測量單元外的整個剖面數據的完整性。
15度傾斜角形狀有助于測量較大的水平流速。使用PC模式的其中一個折衷是可測量的最大流速與標準ADP模式相比被減小了。這樣的形狀有助于擴展ADP在脈沖相干模式下可測量的流速范圍。
如前所述,由于15度傾斜角,在速度精確度上存在一個折衷;然而,脈沖相干模式的脈沖信號不確定度是如此的低,這遠遠彌補了由15度形狀產生的不足。
能將脈沖相干模式用于25度波束角的ADP中嗎?
是的,可以。脈沖相干模式在大多數標準ADP系統中可用。使用25度波束角,只是不會有上述討論中所提到15度傾斜角的所有優點,但它仍可工作。可測量的最大流速范圍也將會減小50%,才不至于產生不確定性之類的誤差。