ADCP测流原理研究

丁庆泽 金将溢

摘  要： 自从提出多普勒技术测量海流原理后，海洋科技工作者一直把它作为高新技术进行研究。声学多普勒海流剖面仪（ADCP）的问世被认为是海洋测流技术的重大突破，文章介绍了ADCP窄带测流和宽带测流的原理与方法，简要阐述了窄带与宽带ADCP各自的优缺点，同时介绍了多普勒效应和多普勒时间膨胀的概念。

关键词： ADCP; 窄带测流; 宽带测流; 多普勒效应; 时间膨胀

中图分类号：TB565+.2          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2021）03-14-03

Research on the principle of ADCP current measurement

Ding Qingze， Jin Jiangyi

（Hangzhou applied acoustic research institute， Hangzhou， Zhejiang 310023， China）

Abstract： Since the introduction of the Doppler technique to measure the ocean current， marine scientists have been studying it as a new and high technology. The advent of Acoustic Doppler Current Profiler （ADCP） is regard as an important breakthrough of ocean current measurement technology. In this paper， the basic principle of ADCP narrowband and wideband current measurement is introduced， and the advantages and disadvantages of narrowband and wideband ADCP are briefly described， meanwhile， the concepts of Doppler effect and Doppler time dilation are introduced as well.

Key words： ADCP; narrowband current measurement; wideband current measurement; Doppler effect; Doppler time dilation

0 引言

在海洋-声学-处理三位一体的关系中，海洋环境与声传播的耦合属于上游。因此，海洋环境特性一直是水声研究领域的重要方向，其流场分布也一直是海洋科技工作者所关注的焦点之一。随着科技的发展，对海流测量的要求也逐步提高，如何快速、准确、实时、大范围测量海流是海流测量技术发展的主要方向。自从提出采用多普勒技术测量海流的原理后，海洋科学工作者一直把它作为高新技术进行研究。声学多普勒流速剖面仪（ADCP：Acoustic Doppler Current Profiler）的问世被认为是海洋测流技术的重大突破，并且国际海委会已经把ADCP列为四种先进的海洋观测仪器之一。

以信号检测技术为特征，ADCP的研究和发展经历了如下三个阶段[1]：

⑴ 以锁相式频率跟踪器为特征，代表产品如日本古野公司的CI-30型;

⑵ 以复相关技术作为计算信号多普勒频移的手段，代表产品如美国RD仪器公司的窄带声学多普勒流速剖面仪（NBADCP）;

⑶ 以宽带脉冲对相干技术为特征，代表产品如RD仪器公司的宽带声学多普勒流速剖面仪（BBADCP）。……