Akustisk dopplerhastighet

Se även: Doppler ultraljud

Akustisk dopplerhastighet ( ADV ) är utformad för att registrera momentana hastighetskomponenter på en enda punkt med en relativt hög frekvens. Mätningar utförs genom att mäta partiklarnas hastighet i en fjärrprovtagningsvolym baserat på Dopplerskifteffekten.

Sondspecifikationer och funktioner

Sondhuvudet innehåller en sändare och mellan två och fyra mottagare. Fjärrprovtagningsvolymen är vanligtvis placerad 5 eller 10 cm från spetsen på sändaren, men vissa studier visade att avståndet kan ändras något. Provtagningsvolymens storlek bestäms av provtagningsförhållandena och manuell inställning. I en standardkonfiguration är provtagningsvolymen ungefär en cylinder vatten med en diameter på 6 mm och en höjd av 9 mm, även om nyare laboratorie-ADV kan ha mindre provtagningsvolym (t.ex. Sontek microADV, Nortek Vectrino+).

Ett typiskt ADV-system utrustat med N mottagare registrerar samtidigt 4.N värden med varje prov. Det vill säga, för varje mottagare, en hastighetskomponent, ett signalstyrkevärde, ett signal-till-brus (SNR) och ett korrelationsvärde. Signalstyrkan, SNR och korrelationsvärdena används främst för att bestämma kvaliteten och noggrannheten hos hastighetsdata, även om signalstyrkan (akustisk backscatter-intensitet) kan relateras till den momentana suspenderade sedimentkoncentrationen med korrekt kalibrering. Hastighetskomponenten mäts längs linjen som ansluter samplingsvolymen till mottagaren. Hastighetsdata måste omvandlas till ett kartesiskt koordinatsystem och den trigonometriska transformationen kan orsaka vissa hastighetsupplösningsfel.

Även om akustisk dopplerhastighet (ADV) har blivit en populär teknik i laboratorier i fälttillämpningar, påpekade flera forskare exakt att ADV-signalutgångarna inkluderar de kombinerade effekterna av turbulenta hastighetsfluktuationer, dopplerbrus, signalaliasing, turbulent skjuvning och andra störningar. Bevis inkluderade av höga ljudnivåer och toppar i alla hastighetskomponenter. I turbulenta flöden är ADV-hastighetsutgångarna en kombination av dopplerbrus, signalaliasing, hastighetsfluktuationer, installationsvibrationer och andra störningar. Signalen kan ytterligare påverkas negativt av hastighetsskjuvning över samplingsvolymen och gränsnärheten. Lemmin och Lhermitte, Chanson et al., och Blanckaert och Lemmin diskuterade det inneboende Doppler-bruset i ett ADV-system. Spikar kan orsakas av aliasing av Doppler-signalen. McLelland och Nicholas förklarade de fysiska processerna medan Nikora och Goring, Goring och Nikora och Wahl utvecklade tekniker för att eliminera aliasfel som kallas "spikes". Dessa metoder utvecklades för stadiga flödessituationer och testades i konstgjorda kanaler. Inte alla av dem är tillförlitliga, och tekniken för fas-rymd-tröskelnedsättning verkar vara en robust metod i stadiga flöden). Helt enkelt är "rå" ADV-hastighetsdata inte "sanna" turbulenta hastigheter och de bör aldrig användas utan adekvat efterbearbetning (t.ex.). Chanson presenterade en sammanfattning av erfarenheter från laboratorie- och fältundersökningar med både Sontek och Nortek ADV-system.


  1. ^ Voulgaris, G.; Trowbridge, JH (februari 1998). "Utvärdering av den akustiska dopplerhastighetsmätaren (ADV) för turbulensmätningar" . Journal of Atmospheric and Oceanic Technology . 15 (1): 272–289. Bibcode : 1998JAtOT..15..272V . doi : 10.1175/1520-0426(1998)015<0272:EOTADV>2.0.CO;2 .
  2. ^ a b c McLelland, Stuart J.; Nicholas, Andrew P. (15 februari 2000). "En ny metod för att utvärdera fel i högfrekventa ADV-mätningar". Hydrologiska processer . 14 (2): 351–366. doi : 10.1002/(SICI)1099-1085(20000215)14:2<351::AID-HYP963>3.0.CO;2-K .
  3. ^ a b   Chanson, H. (2008). "Akustisk Doppler Velocimetri (ADV) i fält och i laboratoriet: praktiska erfarenheter" ( PDF) . I Frédérique Larrarte; Hubert Chanson (red.). Erfarenheter och utmaningar i avlopp: Mätningar och hydrodynamik, Hydraulisk modellrapport nr CH70/08 . University of Queensland, avdelningen för civilingenjör. s. 49–66. ISBN 978-1-86499-928-0 .
  4. ^   Chanson, Hubert; Takeuchi, Maiko; Trevethan, Mark (september 2008). "Att använda grumlighet och akustisk backscatter-intensitet som surrogatmått på suspenderad sedimentkoncentration i en liten subtropisk mynning" ( PDF) . Journal of Environmental Management . 88 (4): 1406–1416. doi : 10.1016/j.jenvman.2007.07.009 . PMID 17716809 .
  5. ^ a b Nikora, Vladimir I.; Goring, Derek G. (juni 1998). "ADV-mätningar av turbulens: kan vi förbättra deras tolkning?". Journal of Hydraulic Engineering . 124 (6): 630–634. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:6(630) .
  6. ^ García, Carlos M.; Cantero, Mariano I.; Niño, Yarko; García, Marcelo H. (december 2005). "Turbulensmätningar med akustiska dopplerhastighetsmätare" (PDF) . Journal of Hydraulic Engineering . 131 (12): 1062–1073. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9429(2005)131:12(1062) .
  7. ^ Lemmin, U.; Lhermitte, R.; Nikora, Vladimir I.; Goring, Derek G. (september 1999). "ADV-mätningar av turbulens: kan vi förbättra deras tolkning?". Journal of Hydraulic Engineering . 125 (9): 987–988. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9429(1999)125:9(987) .
  8. ^   Chanson, Hubert; Aoki, Shin-Ichi; Maruyama, Mamoru (januari 2002). "Ostadigt tvådimensionellt mynningsflöde: en experimentell undersökning i stor storlek" (PDF) . Journal of Hydraulic Research . 40 (1): 63–71. doi : 10.1080/00221680209499874 . S2CID 46040718 .
  9. ^   Blanckaert, K.; Lemmin, U. (januari 2006). "Medel för brusreducering vid akustiska turbulensmätningar". Journal of Hydraulic Research . 44 (1): 3–17. doi : 10.1080/00221686.2006.9521657 . S2CID 117641861 .
  10. ^ a b Goring, Derek G.; Nikora, Vladimir I. (januari 2002). "Föraktar data för akustisk dopplerhastighet". Journal of Hydraulic Engineering . 128 (1): 117–126. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9429(2002)128:1(117) .
  11. ^ a b c Wahl, Tony L. (juni 2003). "Diskussion om "Despiking Acoustic Doppler Velocimeter Data" av Derek G. Goring och Vladimir I. Nikora" . Journal of Hydraulic Engineering . 129 (6): 484–487. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9429(2003)129:6(484) .
  12. ^ a b Chanson, Hubert; Trevethan, Mark; Aoki, Shin-ichi (oktober 2008). "Akustisk dopplerhastighet (ADV) i liten mynning: Fälterfarenhet och signalefterbehandling" ( PDF) . Flödesmätning och instrumentering . 19 (5): 307–313. doi : 10.1016/j.flowmeasinst.2008.03.003 .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Acoustic_Doppler_velocimetry&oldid=1073361798 "