Акустическая доплеровская велосиметрия

Акустическая доплеровская велосиметрия(ADV) предназначена для регистрации мгновенных составляющих скорости за один раз. точка с относительно высокой частотой. Измерения выполняются путем измерения скорости частиц в удаленном объеме для отбора проб на основе эффекта доплеровского сдвига.

Головка зонда включает один передатчик и от двух до четырех приемников. Объем удаленного отбора проб обычно расположен на расстоянии 5 или 10 см от кончика передатчика, но некоторые исследования показали, что расстояние может немного измениться. Размер объема отбора проб определяется условиями отбора проб и ручной настройкой. В стандартной конфигурации пробоотборный объем представляет собой цилиндр с водой диаметром 6 мм и высотой 9 мм, хотя более новые лабораторные ADV могут иметь меньший объем отбора проб (например, microADV, Nortek Vectrino +).

Типичная система ADV, оснащенная N приемниками, одновременно записывает 4.N значений с каждой выборкой. То есть для каждого приемника составляющая скорости, значение мощности сигнала, отношение сигнал-шум (SNR) и значение корреляции. Сила сигнала, SNR и значения корреляции используются в основном для определения качества и точности данных скорости, хотя сила сигнала (интенсивность акустического обратного рассеяния) может быть связана с мгновенной концентрацией взвешенных отложений при надлежащей калибровке. Компонент скорости измеряется вдоль линии, соединяющей объем отбора проб с приемником. Данные скорости необходимо преобразовать в декартову систему координат, и тригонометрическое преобразование может вызвать некоторые ошибки разрешения скорости.

Хотя акустическая доплеровская велосиметрия (ADV) стала популярным методом в лабораторных условиях в полевых условиях, несколько исследователей точно указали, что выходные сигналы ADV включают комбинированные эффекты турбулентных флуктуаций скорости, доплеровского шума, наложения сигналов, турбулентности. сдвиг и другие нарушения. Доказательства включают высокий уровень шума и скачки во всех компонентах скорости. В турбулентных потоках выходные данные скорости ADV представляют собой комбинацию доплеровского шума, наложения сигналов, флуктуаций скорости, вибраций установки и других возмущений. На сигнал может также отрицательно повлиять сдвиг скорости в объеме выборки и близость границы. Леммин и Лермитт, Шансон и др., Бланкарт и Леммин обсудили характерный доплеровский шум системы ADV. Скачки могут быть вызваны наложением доплеровского сигнала. Маклелланд и Николас объяснили физические процессы, в то время как Никора и Геринг, Геринг и Никора и Валь разработали методы устранения ошибок наложения имен, называемых «шипами». Эти методы были разработаны для ситуаций с установившимся потоком и протестированы в искусственных каналах. Не все из них надежны, и метод сброса порогового значения в фазовом пространстве кажется надежным методом в установившихся потоках). Просто "сырые" данные скорости ADV не являются "истинными" турбулентными скоростями, и их никогда не следует использовать без адекватной последующей обработки (например,). Шансон представил сводку опыта, полученного в ходе лабораторных и полевых исследований систем Sontek и Nortek ADV.

.

1. ^Voulgaris, G.; Троубридж, Дж. Х. (февраль 1998 г.). «Оценка акустического доплеровского измерителя скорости (ADV) для измерений турбулентности». Журнал атмосферных и океанических технологий. 15(1): 272–289. Bibcode : 1998JAtOT..15..272V. doi : 10.1175 / 1520-0426 (1998) 015 <0272:EOTADV>2.0.CO; 2.
2. ^ McLelland, Stuart J.; Николас, Эндрю П. (15 февраля 2000 г.). «Новый метод оценки погрешностей высокочастотных измерений ADV».. 14(2): 351–366. doi : 10.1002 / (SICI) 1099-1085 (20000215) 14: 2 <351::AID-HYP963>3.0.CO; 2-K.
3. ^ Шансон, Х. (2008). «Акустическая допплеровская скорость (ADV) в полевых условиях и в лаборатории: практический опыт» (PDF). Во Фредерике Ларрарте; Хьюберт Шансон (ред.). Опыт и проблемы в канализации: измерения и гидродинамика, отчет гидравлической модели № CH70 / 08. Университет Квинсленда, Отдел гражданского строительства. С. 49–66. ISBN 978-1-86499-928-0.
4. ^Шансон, Хьюберт; Такеучи, Майко; Треветан, Марк (сентябрь 2008 г.). «Использование мутности и интенсивности обратного акустического рассеяния в качестве суррогатных показателей концентрации взвешенных отложений в небольшом субтропическом устье» (PDF).. 88(4): 1406–1416. doi : 10.1016 / j.jenvman.2007.07.009. ПМИД 17716809.
5. ^ Никора Владимир И.; Геринг, Дерек Г. (июнь 1998 г.). «ADV измерения турбулентности: можем ли мы улучшить их интерпретацию?». Журнал гидротехники. 124(6): 630–634. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9429 (1998) 124: 6 (630).
6. ^García, Carlos M.; Кантеро, Мариано I.; Ниньо, Ярко; Гарсия, Марсело Х. (декабрь 2005 г.). «Измерения турбулентности с помощью акустических доплеровских измерителей скорости» (PDF). Журнал гидротехники. 131(12): 1062–1073. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9429 (2005) 131: 12 (1062).
7. ^Lemmin, U.; Lhermitte, R.; Никора, Владимир И.; Геринг, Дерек Г. (сентябрь 1999 г.). «ADV измерения турбулентности: можем ли мы улучшить их интерпретацию?». Журнал гидротехники. 125(9): 987–988. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9429 (1999) 125: 9 (987).
8. ^Шансон, Хьюберт; Аоки, Син-Ичи; Маруяма, Мамору (январь 2002 г.). «Неустойчивый двумерный поток через отверстие: крупномасштабное экспериментальное исследование» (PDF).. 40(1): 63–71. doi : 10.1080 / 00221680209499874.
9. ^Blanckaert, K ​​.; Леммин, У. (январь 2006 г.). «Средства снижения шума при акустических измерениях турбулентности».. 44(1): 3–17. doi : 10.1080 / 00221686.2006.9521657.
10. ^ Goring, Derek G.; Никора, Владимир Иванович (январь 2002 г.). "Отказ от данных акустического доплеровского велоциметра". Журнал гидротехники. 128(1): 117–126. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9429 (2002) 128: 1 (117).
11. ^ Уол, Тони Л. (июнь 2003 г.). "Обсуждение" Дерека Г. Горинга и Владимира И. Никора "Дерека Г. Горинга" Отказ от данных акустического допплеровского измерителя скорости " (PDF). Журнал гидротехники. 129(6): 484–487. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9429 (2003) 129: 6 (484).
12. ^ Шансон, Хьюберт; Треветан, Марк; Аоки, Шин-ичи (октябрь 2008 г.). «Акустическая доплеровская велосиметрия (ADV) в небольшом устье: полевой опыт и постобработка сигнала» (PDF).. 19(5): 307–313. doi :10.1016/j.flowmeasinst.2008.03.003.