簡(jiǎn)單了解一下多普勒流量計(jì)的工作原理

將多普勒流量計(jì)原理與其他原理相比較時(shí)，很容易將“多普勒”的概念默認(rèn)為“連續(xù)波”，這會(huì)造成混淆和失真。由于多普勒流量計(jì)的脈沖和連續(xù)模式完全不同，知道引用哪種多普勒方法總是很重要的，這將在本節(jié)中解釋。

連續(xù)波系統(tǒng)通常是單波束解決方案，這意味著單波束用于接送聲學(xué)信號(hào)。如果多普勒流量計(jì)系統(tǒng)沒有被定位為“脈沖”、“剖面”或“距離選通”儀器，通常意味著它是一個(gè)連續(xù)波系統(tǒng)。連續(xù)波系統(tǒng)通常使用獨(dú)立的發(fā)送和接送換能器來發(fā)送相對(duì)于水深的長(zhǎng)聲脈沖。

本質(zhì)上，多普勒流量計(jì)向水中發(fā)送連續(xù)信號(hào)，同時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)反射。因此，收到的信號(hào)是沿聲束范圍內(nèi)所有散射介質(zhì)反射信號(hào)的振幅和相位的組合，任何空間信息都是未知的，因?yàn)椴豢赡軐⑻囟ǖ幕夭ㄐ盘?hào)與沿聲束的相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)。

特別是在淺水中，一些連續(xù)波系統(tǒng)更容易測(cè)量從水面或河床反射的信號(hào)，因?yàn)檫B續(xù)波系統(tǒng)不跟蹤反射來自哪里。這些假邊界反射會(huì)給真實(shí)測(cè)量帶來明顯的噪音和偏差。

多普勒流量計(jì)系統(tǒng)在水中發(fā)送短聲脈沖，然后分段截獲反射信號(hào)。根據(jù)脈沖傳輸后的時(shí)間，將其轉(zhuǎn)換為脈沖在水中的傳播距離，從而確定作為信號(hào)源的粒子的位置。

通過測(cè)量脈沖發(fā)出后特定時(shí)間內(nèi)反射的聲波信號(hào)，系統(tǒng)可以測(cè)量出水流速度的剖面，其中水柱被分成若干深度單位(也稱為距離單位或?qū)?。在每個(gè)單元中，根據(jù)測(cè)量的聲學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算水的速度。這樣做的效果是提供從底部到水面的許多離散的和緊密間隔的測(cè)量數(shù)據(jù)。一些多普勒流量計(jì)系統(tǒng)將報(bào)告來自單個(gè)測(cè)量單元的流速，而不是輸出測(cè)量的截面流速。也就是說，他們?cè)讷@得速度剖面后計(jì)算平均速度。

由于每個(gè)多普勒流量計(jì)換能器既是發(fā)送器又是接送器(稱為“單站”)，系統(tǒng)在發(fā)送信號(hào)后須等待一小段時(shí)間，以便有時(shí)間從系統(tǒng)中清除發(fā)送的脈沖。這種停頓會(huì)在系統(tǒng)旁邊造成一個(gè)無法采集數(shù)據(jù)的區(qū)域，稱為“盲區(qū)”。