PC-ADP 常見問題解答

PC-ADP（脈沖相干聲學(xué)多普勒剖面儀）代表了多普勒剖面技術(shù)的技術(shù)發(fā)展水平。因為它在固件和硬件上與傳統(tǒng)ADP都有所不同，因此，對于這種產(chǎn)品，用戶常有很多疑問。

脈沖相干模式到底是什么？
在脈沖相干模式下，ADP發(fā)送一對脈沖，兩脈沖間通過一個時間的延遲將之分開。然后測量每個脈沖返回信號的相位。被時間分開的兩脈沖之間的相位變化直接與水中顆粒的速度成比例。這與SonTek ADV所采用的技術(shù)相同。ADV能以極低的不確定度進(jìn)行高精度測量而著稱。ADP系統(tǒng)的PC模式所能做的是能允許極小單元大�。ㄐ≈�1.6厘米），并且是極低的測量不確定度。有關(guān)完整解釋，請參閱PC-ADP的操作原理。

PC-ADP與具有“脈沖相干模式”的ADP有何不同？
作為一種可選的功能，SonTek的許多ADP系統(tǒng)支持脈沖相干模式操作。我們常說的“PC-ADP”是脈沖相干的一個固件選項、特殊硬件和軟件的組合（包括一個經(jīng)優(yōu)化的用于高分辨率剖面測量、半徑為10厘米的換能器頭）。

人們通常如何配置PC-ADP？
最為常見的應(yīng)用是用于輸沙率的研究或其它底部邊界層的研究工作。在這些應(yīng)用中，通常將PC-ADP頭朝下安裝在三腳架上或其它結(jié)構(gòu)上，距底部約1～2米。當(dāng)然，也可將其朝上安裝以用于其它研究。

PC-ADP可否用于低流速的測量？
脈沖相干技術(shù)是一項優(yōu)秀的技術(shù)，可測量低至毫米級/秒的低流速。最小分辨率為0.1毫米/秒。

PC-ADP可否用于高流速或動態(tài)環(huán)境？
高于2米/秒的水流建議使用標(biāo)準(zhǔn)ADP模式測量。

哪種壓力傳感器可用于PC-ADP？
PC-ADP可以選用連續(xù)型、模擬型或頻率型各種不同的壓力傳感器。模擬傳感器是一種應(yīng)變式的壓力傳感器，位于PC-ADP換能器的頭部，其精確度為0.1%；還可以選擇更為先進(jìn)的、精確度為0.01%的RPT共振式壓力傳感器，但其最大深度限于20米；作為第三個選擇，我們也可以外置Paroscientific公司生產(chǎn)的石英壓力傳感器。

其它有哪些傳感器可連接于PC-ADP？
ADP電子設(shè)計允許與外部的一個串行口設(shè)備和兩個模擬口設(shè)備（0-5V）集成。通常，串行口設(shè)備是指SeaBird 公司的MicroCAT CT 電導(dǎo)、溫度傳感器；模擬口設(shè)備是D&A 公司的OBS濁度傳感器。如果需要第二個模擬口設(shè)備，那就不得不犧牲電池電壓參數(shù)的監(jiān)測。

為什么采用15度傾斜角的換能器頭，而不是25度傾斜角的換能器頭？
理論上，從精確度的角度上講，45度才是最佳配置。當(dāng)你由45度向0度轉(zhuǎn)動時，你將得到更大的測量范圍，但卻要付出水平方向精確度降低的代價。水平范圍與精確度的最佳折衷就是20-30度傾斜角范圍。朝0度方向移動的其它好處是可能受旁瓣干擾的區(qū)域較小。從數(shù)學(xué)上講，旁瓣干擾的百分比與換能器角度的余弦成正比。減少旁瓣能量的影響可使用戶得到更大的測量剖面，而不會受到水面或底部邊界反射信號的破壞。由于SonTek采用大面積的換能器，因此旁瓣能量較低。這是為什么SonTek的標(biāo)準(zhǔn)型ADP使用25度傾斜角（更精確）形狀，而不是20度或更小度數(shù)。然而，對于PC-ADP，換能器頭設(shè)計成15度傾斜角更為合適。原因有三：

• 15度傾斜角的三個波束所形成的“采樣錐體”占據(jù)空間較小。因此，用來計算流速的采樣面積在空間上更為接近。這將減少因水平方向采樣面積內(nèi)流速不均勻而引起的不確定度。由于ADP在空間上著眼于較小體積，因此這對底層研究很有益。
• 15度角將減少由旁瓣干擾產(chǎn)生的“死區(qū)”（近底部）。因為單元很小，采集的數(shù)據(jù)盡可能地靠近邊界是關(guān)鍵。采用1.6厘米單元大小和15度傾斜角，將確保除了最后一個測量單元外的整個剖面數(shù)據(jù)的完整性。
• 15度傾斜角形狀有助于測量較大的水平流速。使用PC模式的其中一個折衷是可測量的最大流速與標(biāo)準(zhǔn)ADP模式相比被減小了。這樣的形狀有助于擴(kuò)展ADP在脈沖相干模式下可測量的流速范圍。
  
  如前所述，由于15度傾斜角，在速度精確度上存在一個折衷；然而，脈沖相干模式的脈沖信號不確定度是如此的低，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)彌補了由15度形狀產(chǎn)生的不足。
  
  能將脈沖相干模式用于25度波束角的ADP中嗎？
  是的，可以。脈沖相干模式在大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)ADP系統(tǒng)中可用。使用25度波束角，只是不會有上述討論中所提到15度傾斜角的所有優(yōu)點，但它仍可工作�？蓽y量的最大流速范圍也將會減小50%，才不至于產(chǎn)生不確定性之類的誤差。
  
  能同時使用底跟蹤和脈沖相干模式嗎？
  不可以。要么在標(biāo)準(zhǔn)模式下使用裝有底跟蹤的ADP（底跟蹤功能需激活），要么在靜止應(yīng)用中使用脈沖相干模式。兩種不能同時使用。
  
  能在運動狀態(tài)或浮標(biāo)上使用PC-ADP嗎？
  建議僅在儀器被固定的狀態(tài)下使用PC-ADP。
  
  能將底跟蹤與傾斜角設(shè)為15度的PC-ADP換能器一同使用嗎？
  是的，僅在標(biāo)準(zhǔn)模式上操作時有可能。然而，與相應(yīng)頻率的25度傾斜系統(tǒng)相比，系統(tǒng)表現(xiàn)會有所降低。一般來說，你不得不采用4倍長的平均間隔時間才能得到相同的不確定度。
  
  如果使用mini-ADP換能器頭，能購買兩個不同的換能器頭（一個15度角，一個25度角），在需要時可進(jìn)行互換嗎？
  是的，可以，但是您需要從SonTek/YSI獲取有關(guān)在轉(zhuǎn)換頭時如何重置系統(tǒng)的專門指導(dǎo)。注意，盡管您可互換換能器頭，但卻不能互換頻率。
  
  PC-ADP的最大輸出速率是多少？
  最大輸出速率是2Hz。注意，2Hz數(shù)據(jù)速率只有在使用了ADP內(nèi)置記錄器時才能達(dá)到。如果在5秒或更高的時間間隔內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)平均，那可通過使用CurrentMonitor軟件程序來獲得實時數(shù)據(jù)。。
  
  最大單元數(shù)是多少？
  ADP結(jié)構(gòu)可設(shè)近100個測量單元。而在PC模式下工作時，您必須考慮到額外的單元會加入要求系統(tǒng)處理――特別是在2Hz時。因此，對于PC-ADP的一般應(yīng)用（需要高數(shù)據(jù)速率），合理的單元數(shù)大約是20～30個。
  
  最大水流剖面范圍是多少？
  與標(biāo)準(zhǔn)ADP模式相比，使用脈沖相干模式的一個主要折衷是最大范圍被減小了�？偟膩碚f，大多數(shù)研究者使用ADP的范圍不超過1～2米。然而，這不是上限。您能進(jìn)行剖面測量的最大實際范圍與您所期望測量的最大流速有關(guān)。有關(guān)更多完整解釋請參閱PC- ADP技術(shù)資料，或直接與我們聯(lián)系。
  
  為什么只能以波束坐標(biāo)來輸出數(shù)據(jù)？
  這也是為了節(jié)省處理的系統(tǒng)開銷。為了使單元數(shù)最多、數(shù)據(jù)輸出率最大，數(shù)據(jù)只能以固有的波束矢量形式被記錄。為了能以更為容易理解的XYZ或ENU坐標(biāo)來瀏覽數(shù)據(jù)，有必要使用本公司的數(shù)據(jù)分析程序ViewADP處理數(shù)據(jù)(可通過SonTek網(wǎng)站免費下載該程序)。
  
  能用PC-ADP以脈沖相干模式來測量方向波嗎？
  是的，可以。但首先必須確保換能器頭部安裝有壓力傳感器。然后使用SonTek的ViewADP-Pro軟件（需要單獨購買），并采用PUV方法來處理方向波的數(shù)據(jù)。
  
  PC-ADP現(xiàn)有幾個聲學(xué)頻率？
  具有Mini ADP頭、15度傾斜角的標(biāo)準(zhǔn)PC-ADP組件的聲學(xué)頻率是1.5 MHz。1.5MHz提供了單元分辨率與最大范圍的最佳折衷。注意，3.0 MHz系統(tǒng)也能配置于Mini換能器頭；但是，單元分辨率與1.5MHz（1.6厘米）相同。
  
  脈沖相干方法也能用于大多數(shù)3.0、1.0和0.5MHz標(biāo)準(zhǔn)ADP系統(tǒng)；然而，某些1.0和0.5MHz系統(tǒng)與這種功能部件不匹配。更多相關(guān)信息請聯(lián)系我們。
  
  SonTek，ADP和ADV為SonTek/YSI公司（San Diego, CA USA）注冊商標(biāo)。