走航式声学多普勒流速仪研究范文

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《黑龙江水利科技杂志》2014年第七期

1设备兼容性实验

硬件连接当ADCP无法测得河底深度并利用底跟踪模式测得测船速度时，需要外接测深仪和GPS得到深度和速度数据。因此，验证ADCP与外接设备的通讯能力是分必要的，结合黑龙江省水文局现有设备，将高频、低频ADCP和GPS、测深仪设备分别进行数据通讯实验。数据通讯试验内容包括数据传输和测量精度2个方面。测流设备、GPS和测深仪分别通过RS232接口与电脑连接。试验以高频ADCP和低频ADCP为核心设备分两组进行，分别连接GPS设备和测深设备［4］。GPS设备可以为RiverSurveyor程序(高频ADCP设备测量程序)和WinRiver程序(低频ADCP测量程序)提供航线信息，包括位置、速度和时间等信息，程序可以计算出测船航行的速度和方向。测量程序具备连接外置GPS的功能，GPS设备可以与高频ADCP和低频ADCP设备协同工作。回声测深仪可以为测量程序提供水深数据，程序中同样具备外置测深仪的连接功能。通过设置通讯参数，ADCP与GPS和测深仪可以进行数据通讯，数据格式满足测流软件计算要求。ADCP与GPS和测深仪设备连接参数见表2。通过连接试验，高频ADCP和低频ADCP均可以与两种GPS设备和测深设备进行通讯，GPS数据能够实时发出，信号质量稳定，传输速度正常，可以为测量程序提供有效数据。

在完成数据传输试验的基础上进行测量精度试验。GPS设备可以提供3种测量模式分别提供导航模式，差分模式和RTK模式，即米级、分米级和厘米级精度。根据《声学多普勒流量测验规范》(SL337—2006)要求，外接GPS提供的数据精度不能低于差分精度，也就是说差分模式和RTK模式的数据精度才能满足ADCP测流要求。ADCP与GPS数据通讯精度测试结果表3。由表3可知，导航模式下的数据精度不能满足ADCP测流要求，天宝GPS不具备接收静止卫星差分信号的功能，同样不能测流要求;徕卡和南方GPS的主机能够接收静止卫星发送的差分信号，因此满足测流要求，3个品牌GPS在RTK模式下的数据精度同样可以满足测流要求［5］。

2设备组合比测分析

比测实验分两组进行，第一组是高频ADCP与天宝GPS连接，ADCP采用底跟踪模式，GPS采用RTK模式;第二组是低频ADCP与徕卡GPS连接，ADCP采用底跟踪模式，GPS采用差分模式。第一组实验结果见表4，第二组实验结果见表5，两组比测实验数据结果见表6。通过比测实验数据可知，通过外接GPS获得船速能够对存在走底现象造成的流量数据偏小的情况能够进行修正。由于试验样本数量不足，只能定性分析测流数据，不能得出确定具体修正数据。因此还需要进行大量的实验进行分析。

3结语

结合高频ADCP和低频ADCP外接GPS比测试验的结果可以看出以下3点:1)在存在走底现象的测验断面，高频设备与低频设备均会受到走底现象的干扰，导致测量结果偏小，但低频设备对走低现象适应性更好，在没有其他设备辅助的情况下，可以选择低频设备减少测验误差。2)外接GPS设备后，能够对测量结果进行一定的修正，由于试验样本数量不足，仅能进行定性说明可以修正。3)对于不同的水位基、水沙关系、水位流量关系和断面冲淤情况，还需要进行大量、详细的比测试验，才能够准确修正走底现在带来的测量误差，提高ADCP测验准确性。

作者：李世强单位：黑龙江省水文局