Каталог измерительного оборудования

Вы можете поделиться статьёй в социальных сетях и мессенджерах:

ADCP – это современные гидроакустические измерители, широко использующиеся для мониторинга скорости течений в водоемах. Сегодня данное решение применяется все чаще, вытесняя более простые и менее удобные вертушки и аналогичные способы.

Мы подготовили информационную заметку, в которой расскажем о принципе работы таких приборов и областях их применения.

Принцип работы ADCP

Профилограф гидрологический Енисей-300
Профилограф гидрологический Енисей-300

ADCP – это акустические доплеровские профилографы течений. Эти приборы представляют собой гидроакустические измерители, в целом похожие на гидролокатор, наиболее востребованные при мониторинге скорости течений в водоемах. Этот тип оборудования использует эффект Доплера при отправке и приеме акустических волн, которые отражаются от перемещающихся в водоеме плотных частиц и переотражаются, рассеиваясь в среде.

Подробнее об эффекте. Эффект Доплера (названный в честь математика Кристиана Доплера) – это изменения в длине и частоте волн в зависимости от движения их сточника относительно наблюдателя. Когда источник движется к наблюдателю, частота волн увеличивается, поскольку им требуется все меньше времени на то, чтобы быть зарегистрированными, а длина уменьшается. Верно и обратное – при удалении от наблюдателя частота будет падать, а длина расти.

Сам термин ADCP принято использовать для всех профилографов, использующих звуковые волны, хотя сама это обозначение изначально применялось к серии инструментов, разработанной RD Instruments еще в 80-х годах прошлого века. Диапазон рабочих частот такого оборудования может находиться в пределах от 38 кГц до нескольких мегагерц.

Конструкция таких устройств основана на комплекте пьезоэлектрических преобразователей, отвечающих за отправку и регистрацию акустического сигнала. Когда происходит регистрация ответного импульса, сдвиг его частоты всегда будет пропорционален скорости водного потока под прибором. Если требуется определение скорости потока воды в трех измерениях, нужен прибор как минимум с тремя излучателями. Как правило, это будут изделия, предназначенные для исследований в открытых водах морей и океанов, а также универсальные модели. Если речь идет о расходе рек, то здесь обычно хватает двухмерных замеров и приборы оснащаются всего двумя излучателями.

Гидрографический комплекс AquaBot
Гидрографический комплекс AquaBot для использования с профилографами

Сегодня такие приборы представляют собой универсальные измерительные комплексы с множеством добавленных функций, поэтому не редкость варианты с четырьмя, пятью и даже девятью излучателями.

АЦП (аналого-цифровые преобразователи) и процессоры цифрового сигнала используются для обработки принятого акустического эха и расчета параметров доплеровского сдвига.

Если говорить об остальных компонентах, которые можно встретить в профилографе, то это будут электронные усилители, электронные часы (они необходимы для определения времени между отправкой импульса и приемом эха) и термометры. Термометры нужны для измерения скорости распространения звуковых волн (сильно зависящих от температуры) в месте расположения оборудования. Расчет происходит с применением уравнений состояния морской воды – эти данные позволяют оценить сдвиг частот сигнала в зависимости от скорости воды. Эта методика предполагает, что соленость уже известна пользователю и не меняется в процессе наблюдений - обычно ее нужно вводить как коэффициент в программном обеспечении.

Часто в них также используется компас, позволяющий определять направление движения и датчики тангажа и крена.

Наконец, сохранение данных может быть реализовано по-разному. Чаще всего профилограф представляет собой только набор датчиков, не имеющий ни батарей, ни памяти. В таком случает вся информация напрямую передается на регистраторы в лодке, гидрологическом катере или пришвартованном буе. Некоторые модели могут предложить сохранение результатов наблюдений во внутренней памяти и вывод онлайн на внешнее программное обеспечение и дисплеи.

Для работы прибора используются распространенных методики. Первый и самый распространенный метод называется некогерентным или узкополосным и использует монохроматический звуковой импульс. Он отличается большой надежностью и позволяет получить достаточно качественные данные, но отличается относительно низким пространственно-временным разрешением.

Если звуковой сигнал состоит из повторяющихся кодированных паттернов, это кодирование повторяющихся последовательностей, также называемое широкополосным методом. Его пространственно-временное разрешение выше обычного (обычно сего помощью удается повысить эффективность в 5 раз).

SonTek Hydrosurveyor профилограф скорости течений
SonTek Hydrosurveyor профилограф скорости течений

Методика когерентной передачи сигнала использует последовательность передаваемых импульсов, при которой переотраженное эхо от каждого импульса не вызывает взаимных помех. Такой способ может работать только с очень короткими диапазонами профилирования, но при этом может обеспечить максимальное разрешение измерений.

Вам нужен акустический доплеровский профилограф течений ADCP, требуется купить гидрологическое оборудование или нужна помощь в подборе решений? Задайте свой вопрос специалистам и получите подробную консультацию всем, интересующим Вас, вопросам: по процедурам поверки, калибровки и внесению оборудования в Государственный реестр средств измерений, срокам и особенностям поставки в Ваш регион, подбору полезных опций и пр. Для этого нужно связаться с нами удобным Вам способом - с помощью нашего e-mail или автоматической формы запроса на странице заинтересовавшего прибора.

Области применения акустических измерителей

Эти приборы нашли довольно широкое применение в современных исследованиях, что отразилось и на способе монтажа.

SonTek IQ ADCP профилографы
SonTek IQ ADCP профилографы для монтажа на дне канала или реки

Установленный на дне ADCP способен определять скорость и направление течений через равные промежутки времени по всей толще потока вплоть до поверхности. Если прибор монтируется в боковой плоскости в каналах, руслах рек или на сваях мостов, его можно использовать для измерения поперечных профилей от одного берега к другому. Если ADCP используются на глубоководье, их могут опускать в толщу воды на тросах со средствами регистрации на поверхности.

Если оборудование предназначено для донного монтажа в морях или прибрежной полосе можно обеспечить параллельные наблюдения за течениями и волнением моря. Для оценки высоты волн используется вертикально ориентированный излучатель в центре устройства - он нужен для оценки дистанции до поверхности с помощью довольно коротких и частых импульсов и специализированных алгоритмов оценки пиков. Контроль высоты волны и одновременное измерение скоростей потока также позволяют выявить направление волн.

Приборы могут оставаться под водой долгие годы без необходимости в обслуживании, и при этом основным ограничением для них будет срок работы батареи. В зависимости от характера установки оборудование обычно имеет возможность получать энегрию с берега, используя единое кабельное соединение для питания и передачи данных.

SonTek SL допплеровский измеритель течений
SonTek SL допплеровский измеритель течений бокового монтажа

Основное использование – океанографические исследования. Приборы также активно используются в реках для обеспечения водного хозяйства. С их помощью контролируют расход рек и дебит, то есть объем воды, которых проходит через поперечное сечение русла реки или канала за единицу времени. В этом качестве ADCP вытесняют устаревшие гидрологические вертушки, работать с которыми сложно, особенно на крупных реках, что приводит к низкому качеству результатов.

С помощью специальных алгоритмов расчета сдвига можно определять скорость движения оборудования относительно дна водоема. Эта функция позволяет отслеживать перемещение плота или лодки без использования дополнительных навигационных инструментов. Этот процесс происходит в два этапа; сначала определяется дно водоема, а затем рассчитывается относительная скорость движения. Когда оборудование установлено на подвижной платформе, скорость также можно вычесть из уже известной скорости водного потока.

Полученные таким образом результаты часто используются для создания карты течений в прибрежных районах. На глубокой воде, где импульс не может достичь дна, для оценки перемещения оборудования используется широкий набор приборов, получаемой от GPS, гироскопа и т. д.

Профилограф SonTek RS5 ADCP
Профилограф SonTek RS5 ADCP

Акустический доплеровский профилограф течений ADCP – как купить приборы и подобрать опции

Вам нужен акустический доплеровский профилограф течений ADCP, требуется купить гидрологическое оборудование или нужна помощь в подборе решений? Задайте свой вопрос специалистам и получите подробную консультацию всем, интересующим Вас, вопросам: по процедурам поверки, калибровки и внесению оборудования в Государственный реестр средств измерений, срокам и особенностям поставки в Ваш регион, подбору полезных опций и пр. Для этого нужно связаться с нами удобным Вам способом - с помощью нашего e-mail или автоматической формы запроса на странице заинтересовавшего прибора.

Мы сотрудничаем с проверенными грузоперевозчиками и доставим оборудование в любой регион РФ и СНГ.


Вы можете поделиться статьёй в социальных сетях и мессенджерах:
Появились вопросы?
Спросите опытного эксперта сейчас и получите варианты решения!

    О блоге