聲學(xué)多普勒和流量測量的基礎知識

聲學(xué)多普勒流速測量系統采用多普勒頻移的物理原理來(lái)測量水流速度。多普勒原理指出了，如果聲源相對于接收器運動(dòng)，則接收器處的聲音頻率會(huì )與發(fā)射頻率相偏移。請注意，多普勒系統實(shí)際上并未直接測量水流速度，而是測量懸浮在水柱中的散射顆粒的速度，并假設顆粒的運動(dòng)速度與水流速度相同。如果沒(méi)有反射信號的散射顆粒，則多普勒系統將無(wú)法測量速度。

反射信號的振幅將隨著(zhù)水中散射顆粒的密度、顆粒材料及其在發(fā)射頻率下的聲波反射率以及與換能器的距離而變化。傳輸的聲波信號從換能器呈幾何圖形傳播，而且聲音也被水所吸收。傳輸損耗與系統范圍的平方成正比，而反射信號強度降低到系統噪聲等級的距離決定了最大測量范圍。

需要注意的是

此類(lèi)多普勒系統無(wú)法直接測量流量（排放量）。流量是基于測得速度、測得水位和渠道截面積而計算出的參數。由于系統僅測量聲波所在的渠道的部分水流速，因此使用教科書(shū)理論模型或特定于地點(diǎn)的校準（指標流速率定）將儀器測得的速度與平均流速相關(guān)聯(lián)。然后將平均流速 (V) 乘以渠道截面積 (A) 以求出流量值 (Q=VA)，其中渠道截面積由用戶(hù)提供的有關(guān)渠道幾何形狀、儀器位置以及所測水位的信息所確定。因此，流量的準確度部分取決于估算流量時(shí)，渠道流速分布的信息量。

以下是筆直且潔凈的混凝土襯砌運河（顯示的典型現場(chǎng)照片）中不規則速度分布的部分示例，這是在SonTek-IQ的開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用FlowTracker手持式ADV系統在密集間隔的離散單點(diǎn)中測得的流速：

如示例中所示，渠道中的速度分布通常是不均勻的，并且邊界層（如渠道的底部或側面）附近的速度通常明顯較低。

儀器常用到名稱(chēng)如下：

# 由于速度數據中的任何誤差都會(huì )導致計算出的流量出現誤差，因此儀器的速度測量精度至關(guān)重要。

#  用戶(hù)給出的渠道幾何形狀和儀器位置的誤差將導致計算出的流量出現誤差。

#  將儀器測得的速度與平均流速相關(guān)聯(lián)的方法將影響所計算出的流量的精度。