《固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）》

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)

StationaryTypeAcousticDopplerCurrentProfiler

（征求意見(jiàn)稿）

固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了聲學(xué)多普勒流速剖面儀的術(shù)語(yǔ)和定義、基本要求、技術(shù)參數(shù)。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于對(duì)灌區(qū)、河道、水庫(kù)等流速流量的監(jiān)測(cè)的固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀。

本標(biāo)準(zhǔn)下文均簡(jiǎn)稱(chēng)為流速剖面儀。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其

隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)

達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。

GB／T2423．1--2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)A：低溫

GB／T2423．2--2001電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)B：高溫

GB／T2423．3--2006電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Cab：恒定濕熱試驗(yàn)

GB／T2828．1--2003計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗(yàn)抽

樣計(jì)劃(ISO2859-1：1999，IDT)

GB／T10250--2007船舶電氣與電子設(shè)備的電磁兼容性

GB／T18522．6--2007水文儀器通則第6部分：檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存、使

用說(shuō)明書(shū)

GB18523--2001水文儀器安全要求

JJG763--2002溫鹽深測(cè)量?jī)x

GB50179—2015河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范

GB/T21303-2017灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

聲學(xué)多普勒流速剖面儀acousticdopplercurrentprofiler

利用聲學(xué)多普勒原理，測(cè)量分層水介質(zhì)散射信號(hào)的頻移信息，并利用矢量合成方法獲取

水流水平/垂直剖面水流速度的水聲儀器。

3.2

換能器陣transducerarray

一定數(shù)量的換能器按某種方式排列組成的陣列。

3.3

水中散射體scattererinthewater

水中的微小顆粒如：浮游生物、有機(jī)物或泥沙等。

3.4

盲區(qū)blankingdistance

靠近流速剖面儀換能器的一定范圍。在該范圍內(nèi)，流速剖面儀能器不能提供有效數(shù)據(jù)。換能

器發(fā)射聲波后會(huì)產(chǎn)生余震，待余震消除后換能器才能正常接收回波信號(hào)。余震衰減需要一定

時(shí)間，這個(gè)時(shí)間與聲速的乘積即為流速剖面儀的盲區(qū)。

4

4技術(shù)要求

4.1外觀

儀器表面應(yīng)平整光亮、無(wú)損傷、無(wú)銹蝕；北向標(biāo)志(或船艏向定位標(biāo)志)應(yīng)清晰無(wú)磨損。

4.2性能指標(biāo)

4.2.1流速、流向測(cè)量

表1給出了流速剖面儀的流速、流向測(cè)量性能要求。

表1流速、流向測(cè)量性能指標(biāo)

流速測(cè)量流向測(cè)量分辨率測(cè)量

測(cè)量范最大測(cè)量誤差測(cè)量范最大測(cè)最大測(cè)量范圍

圍圍量誤差

工作頻率小于工作頻率大于工作頻率工作頻率

-4m/s～600KHZ等于600KHZ0-180°±5°小于大于等于

4m/s600KHZ600KHZ

測(cè)量值*1％±測(cè)量值*1％±1cm/s1mm/s

0.01m/s0.005m/s

注意：流速測(cè)量范圍需根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)得出，這里只寫(xiě)了-4m/s～4m/s，受換能器參數(shù)會(huì)有不

同。

4.2.2剖面層數(shù)和層厚

層數(shù)

層數(shù)是可設(shè)定的參量，要求如下：

a)流速剖面儀測(cè)量層數(shù)宜為1層～256層（可選）；

b)測(cè)量層數(shù)應(yīng)按工作水深或工作頻率所對(duì)應(yīng)的流速剖面最大測(cè)量深度設(shè)定。

層厚

層厚是可設(shè)定的參量，要求如下：

a)表2給出了相關(guān)工作頻率的流速剖面儀測(cè)量層厚的設(shè)定范圍和滿足最大測(cè)量誤差的最小

層厚的設(shè)定值；

b)正常設(shè)定的測(cè)量層厚宜大于或等于滿足最大測(cè)量誤差的最小層厚。

表2流速剖面儀測(cè)量層厚的設(shè)定范圍和滿足最大測(cè)量誤差的最小層厚

工作頻率/KHZ600100012002000

測(cè)量層厚設(shè)定范圍/m0.5-40.3-20.2-20.15-2

滿足最大測(cè)量誤差的最小層厚/m10.50.30.2

4.2.3溫度測(cè)量性能

流速剖面儀的溫度測(cè)量范圍應(yīng)為-10℃～55℃；最大允許誤差為±0．5℃。

4.2.4地理方位測(cè)量性能

流速剖面儀的地理方位測(cè)量范圍應(yīng)為0°～360°(磁北方向)；最大允許誤差為±5°。

4.2.5傾斜搖擺測(cè)量性能

流速剖面儀的傾斜搖擺測(cè)量范圍應(yīng)為-15°～15°；最大允許誤差為±1°。

4.2.6自檢

流速剖面儀應(yīng)有自身診斷的功能，傳感器的診斷結(jié)果應(yīng)滿足4.2.3、4.2.4、4.2.5的要求，

換能器、存儲(chǔ)器、處理器、采集測(cè)量電路的診斷結(jié)果應(yīng)在環(huán)境適應(yīng)性的條件范圍內(nèi)均顯示正

常。

5

4.2.7流速剖面最大測(cè)量范圍

表3流速剖面最大測(cè)量深度

工作頻率/KHZ600100012002000

最大測(cè)量范圍/m90302015

實(shí)際范圍達(dá)不到表中列出的范圍時(shí)，剖面測(cè)量的有效范圍應(yīng)為實(shí)際范圍的85％。

4.3電氣特性

4.3.1外部電源

流速剖面儀的電源要求如下：

固定式采用直流電源應(yīng)為10.5V～16.5V；電壓最大波動(dòng)±10％時(shí)，應(yīng)正常工作。

4.3.2電氣安全性

絕緣性

供電端與外殼絕緣電阻應(yīng)不小于2MΩ。

4.4應(yīng)用軟件和人機(jī)界面

流速剖面儀的應(yīng)用軟件和人機(jī)界面要求如下：

a)應(yīng)用軟件應(yīng)具有數(shù)據(jù)回放或?qū)崟r(shí)顯示的功能；

b)操作界面應(yīng)簡(jiǎn)明易懂，應(yīng)有中文提示和幫助功能；

c)測(cè)量結(jié)果應(yīng)能用圖表或曲線形式顯示；

d)觀測(cè)結(jié)果輸出的總信息量由層數(shù)、測(cè)量間隔、測(cè)量時(shí)間等參數(shù)計(jì)算得出；信息包括主信

息和輔助信息；主信息應(yīng)包括層數(shù)、層厚、測(cè)量間隔、第N層對(duì)應(yīng)的深度、每層流速值，流

向角度

4.5環(huán)境適應(yīng)性

4.5.1工作溫度

——水下設(shè)備應(yīng)為-10℃～60℃；

——水上設(shè)備應(yīng)為0℃～50℃。

4.5.2存儲(chǔ)溫度和相對(duì)濕度

存儲(chǔ)溫度應(yīng)為-20℃～70℃；相對(duì)濕度小于85％。

4.5.3振動(dòng)

應(yīng)符合GB-T32065.1-2015規(guī)定的振動(dòng)等級(jí)等同“106kg以下船舶”的要求。

4.5.4沖擊

應(yīng)符合HY016．131992規(guī)定的連續(xù)沖擊等級(jí)為“一級(jí)”的要求。

4.5.5壓力

固定式流速剖面儀水下設(shè)備的壓力應(yīng)符合HY016.151992規(guī)定的壓力要求。

4.5.6電磁兼容性

電磁兼容性應(yīng)符合GB／T102502007中6.2.1的要求。

5試驗(yàn)方法

5.1外觀

采用目測(cè)進(jìn)行外觀實(shí)驗(yàn)，結(jié)果應(yīng)符合4.1的要求。

5.2溫度測(cè)驗(yàn)

5.2.1試驗(yàn)設(shè)備

最大允許誤差不大于0．05℃的溫度測(cè)量?jī)x表。

6

5.2.2試驗(yàn)步驟

溫度實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

流速剖面儀水下設(shè)備放置水中5min后，用流速剖面儀和溫度計(jì)(或傳感器)同時(shí)測(cè)量溫度，

將兩個(gè)測(cè)量溫度的差值作為測(cè)量準(zhǔn)確度

5.3傾斜搖擺測(cè)量

5.3.1試驗(yàn)設(shè)備

最大測(cè)量誤差小于±0.5°的標(biāo)準(zhǔn)傾角儀。

5.3.2試驗(yàn)步驟

將標(biāo)準(zhǔn)傾角儀固定在流速剖面儀上端的水平面上，并與流速剖面儀的Y軸對(duì)齊，流速剖面儀

Y軸的傾斜角度分別選擇0°、±5°、±10°和±15°(傾斜角度由標(biāo)準(zhǔn)傾角儀標(biāo)定)進(jìn)行測(cè)

量。然后進(jìn)行x軸測(cè)量，方法與Y軸測(cè)量相同。將流速剖面儀測(cè)量的傾斜角度值與標(biāo)準(zhǔn)傾角

儀的標(biāo)定值進(jìn)行比對(duì)，其測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)符合4.2.5的要求。

5.4自檢檢驗(yàn)

聯(lián)結(jié)設(shè)備、電纜和計(jì)算機(jī)；打開(kāi)電源，運(yùn)行自檢程序，流速剖面儀的傳感器、換能器、存儲(chǔ)

器、處理器、采集測(cè)量電路的自檢結(jié)果應(yīng)符合4.2.6的要求。

5.5流速、流向測(cè)量

5.5.1流速、流向測(cè)量的試驗(yàn)方法

流速、流向測(cè)量的試驗(yàn)方法分為水槽拖車(chē)試驗(yàn)、同步比測(cè)和自身航行試驗(yàn)。工作頻率大于

600kHz的流速剖面儀應(yīng)進(jìn)行水槽拖車(chē)試驗(yàn)；工作頻率不大于600kHz的流速剖面儀應(yīng)進(jìn)行

同步比測(cè)；實(shí)驗(yàn)船上不具備同時(shí)安裝被測(cè)的和同步比測(cè)的流速剖面儀時(shí)，應(yīng)進(jìn)行自身航行試

驗(yàn)。

5.5.2水槽拖車(chē)試驗(yàn)

5.5.2.1試驗(yàn)條件

試驗(yàn)條件要求如下：

a)拖車(chē)速度誤差應(yīng)小于3×10-3m／s；

b)檢驗(yàn)帶有羅經(jīng)的流速剖面儀時(shí)，應(yīng)配備測(cè)量誤差小于±2°的標(biāo)準(zhǔn)羅(經(jīng))盤(pán)，用于測(cè)量

拖車(chē)軌道地理方向(磁北方向)；

c)流速剖面儀安裝支架應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，選用強(qiáng)度大，非磁性的不銹鋼材料制作；

d)水槽應(yīng)長(zhǎng)度大于100m、寬度大于7m、深度大于4.5m。

5.5.2.2流速儀的安裝

安裝要求如下：

a)流速剖面儀固定安裝于拖車(chē)上，結(jié)構(gòu)應(yīng)牢固穩(wěn)定，不因水流沖擊導(dǎo)致傾斜；

b)換能器陣入水深度應(yīng)大于0.5m，水平方向應(yīng)平行于拖車(chē)運(yùn)動(dòng)方向小于±2°；

c)安裝過(guò)程中，應(yīng)防止碰撞換能器陣表面，并保持換能器陣表面清潔。

5.5.2.3試驗(yàn)步驟

5.5.2.3.1流速檢測(cè)

流速檢測(cè)步驟如下：

a)拖車(chē)分別選擇0．20m／s、0．50m／s、1．00m／s、1．50m／s、2．00m／s、2．50

m／s、3．00m／s、3．50m／s、4．00m／s的速度進(jìn)行跑車(chē)，拖車(chē)勻速時(shí)流速剖面儀測(cè)

量并記錄相對(duì)速度；

b)流速剖面儀測(cè)量每個(gè)速度的記錄應(yīng)不少于30個(gè)，每個(gè)測(cè)量記錄時(shí)間間隔應(yīng)不大于10s；

c)拖車(chē)勻速時(shí)間較短時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多次跑車(chē)，以保證記錄個(gè)數(shù)；

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d)將流速剖面儀測(cè)量的速度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，與拖車(chē)速度值進(jìn)行比對(duì)，最大測(cè)量誤差應(yīng)符

合表1中規(guī)定的要求；或?qū)⒘魉倨拭鎯x測(cè)量的速度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，做出線性回歸，選取回

歸曲線上的速度值與拖車(chē)速度值進(jìn)行比對(duì)，最大測(cè)量誤差應(yīng)符合表1中規(guī)定的要求。

5.5.2.3.2流向檢測(cè)

a)流速剖面儀安裝艏艉線應(yīng)與拖車(chē)運(yùn)行方向一致；

b)選擇往返相同的拖車(chē)速度，進(jìn)行往返跑車(chē)；

c)記錄流速剖面儀測(cè)量的流速相對(duì)流向；

d)分別對(duì)往、返兩個(gè)方向的相對(duì)流向測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，均值與0°或180°比對(duì)，結(jié)

果應(yīng)符合表1中規(guī)定的流向最大測(cè)量誤差要求。

5.5.3同步比測(cè)

5.5.3.1試驗(yàn)條件

試驗(yàn)條件要求如下：

a)具備安裝流速剖面儀和應(yīng)有供電設(shè)備的實(shí)驗(yàn)船，自容式流速剖面儀應(yīng)配備安裝基座或錨

系；

b)比測(cè)儀器應(yīng)為檢定合格的流速剖面儀；

c)船用式流速剖面儀的試驗(yàn)應(yīng)配備定位誤差不大于4-3m的導(dǎo)航定位儀(如：GPS)、測(cè)量

真北方向且誤差不大于±1°的航向測(cè)量?jī)x(如：電羅經(jīng))；

d)布放試驗(yàn)自容式或直讀式的流速剖面儀時(shí)，其布放點(diǎn)應(yīng)選擇遠(yuǎn)離帶有磁性的金屬材料的

平臺(tái)(如：石油平臺(tái))，其距離應(yīng)大于50m；

e)測(cè)量水深應(yīng)按照表3和表4所列出的深度，并選擇流場(chǎng)較平穩(wěn)的開(kāi)闊水域；

5.5.3.2流速剖面儀安裝

安裝要求如下：

a)流速剖面儀的安裝應(yīng)牢固穩(wěn)定，不因水流沖擊導(dǎo)致傾斜；

b)自容式或直讀式的投放試驗(yàn)應(yīng)安裝于非磁性的基座或錨系，安裝應(yīng)牢固穩(wěn)定；

c)流速剖面儀的船舷安裝支架宜選用強(qiáng)度大、非磁性的不銹鋼材料制作；

d)安裝換能器陣的指北方向應(yīng)對(duì)準(zhǔn)船頭方向或偏北45°，安裝誤差應(yīng)小于±1°；

e)內(nèi)部配有羅經(jīng)的流速剖面儀在船舷安裝時(shí)，離船舷的距離：木質(zhì)船宜不小于0.5m，鐵

質(zhì)船宜不小于1.0m；

f)換能器陣的安裝，其換能器陣表面應(yīng)保持水平，且安裝誤差應(yīng)小于±2°；

g)安裝過(guò)程中，應(yīng)防止碰撞換能器陣表面，并保持換能器陣表面清潔；

5.5.3.3試驗(yàn)步驟

流速剖面儀同步比測(cè)步驟

a)兩臺(tái)流速剖面儀按安裝要求分別安裝于基座或錨系；

b)兩臺(tái)流速剖面儀選擇非底跟蹤方式，選取相同時(shí)間、相同間隔、滿足5．2．2要求的相

同層厚和層數(shù)，并設(shè)定啟動(dòng)測(cè)量時(shí)間；

c)到達(dá)滿足試驗(yàn)水深的水域后，投放兩臺(tái)流速剖面儀進(jìn)行測(cè)量；

d)測(cè)量時(shí)間大于3h后，打撈回收兩臺(tái)流速剖面儀，自容式回放數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)；

e)選取同步比測(cè)的數(shù)據(jù)按相同時(shí)間、相同深度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，然后進(jìn)行比對(duì)，最大測(cè)量誤

差應(yīng)滿足表1中規(guī)定的要求。層厚和層數(shù)應(yīng)滿足4.2.2的要求。流速剖面最大測(cè)量深度應(yīng)滿

足4.2.7的要求。

5.6電氣特性

5.6.1外部電源

用調(diào)壓器分別將直流電壓調(diào)為12V和15V，作為輸入電源給設(shè)備通電，并進(jìn)行5.5自檢檢驗(yàn)，

8

應(yīng)符合4.3.1的要求。

5.6.2電氣安全性

按GB18523--2001中7.3.2和7.3.3.1進(jìn)行檢驗(yàn)，應(yīng)符合4.3.2的要求。

5.7應(yīng)用軟件和人機(jī)界面檢查

換能器陣放入水中，連接設(shè)備、電纜和計(jì)算機(jī)；打開(kāi)電源，運(yùn)行應(yīng)用軟件；檢驗(yàn)其功能和數(shù)

據(jù)信息；檢驗(yàn)人機(jī)界面的顯示功能和形式，應(yīng)符合4.4的要求。

5.8環(huán)境試驗(yàn)

5.8.1低溫試驗(yàn)

按GB／T2423．12001中第二篇試驗(yàn)(Ab)的規(guī)定進(jìn)行低溫試驗(yàn)，試驗(yàn)后進(jìn)行4.5自檢檢驗(yàn)，

應(yīng)符合4.5.2的要求。

5.8.2高溫試驗(yàn)

按GB／T2423．2—2001中第二篇試驗(yàn)(Bb)的規(guī)定進(jìn)行高溫試驗(yàn)，試驗(yàn)后進(jìn)行4.5自檢檢驗(yàn)，

應(yīng)符合4.5.2的要求。

5.8.3濕度試驗(yàn)

按GB／T2423．3—2006中的試驗(yàn)方法對(duì)船用式水上設(shè)備進(jìn)行濕熱試驗(yàn)，試驗(yàn)后進(jìn)行4.5

自檢檢驗(yàn)，應(yīng)符合4.5.2的要求。

5.8.4低溫存儲(chǔ)試驗(yàn)

按HY016．3—1992的規(guī)定進(jìn)行低溫存儲(chǔ)試驗(yàn)，試驗(yàn)后進(jìn)行4.5自檢檢驗(yàn)，應(yīng)符合4.5.2

的要求。

5.8.5高溫存儲(chǔ)試驗(yàn)

按HY016．5—1992的規(guī)定進(jìn)行高溫存儲(chǔ)試驗(yàn)，試驗(yàn)后進(jìn)行4.5自檢檢驗(yàn)，應(yīng)符合4.5.2

的要求

5.8.6振動(dòng)試驗(yàn)

按HY016．11—1992的規(guī)定進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)等級(jí)等同“106kg以下船舶”。試驗(yàn)后進(jìn)行

4.5自檢檢驗(yàn)，應(yīng)符合4.5.3的要求。

5．9．7連續(xù)沖擊試驗(yàn)

按HY016．13—1992的規(guī)定進(jìn)行連續(xù)沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)等級(jí)為“一級(jí)”。試驗(yàn)后進(jìn)行4.5自檢

檢驗(yàn)，應(yīng)符合4.5.3的要求。

5．9．8壓力試驗(yàn)

按HY016．15—1992的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)后檢驗(yàn)換能器殼體應(yīng)無(wú)滲漏。

6檢驗(yàn)規(guī)則

6.1檢驗(yàn)分類(lèi)

檢驗(yàn)分為出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)。

6.2出廠檢驗(yàn)

出廠時(shí)應(yīng)逐臺(tái)進(jìn)行出廠檢驗(yàn)。出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表4產(chǎn)品檢驗(yàn)合格后，方可出廠。出廠檢驗(yàn)中

有一項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目不合格時(shí)，即判該產(chǎn)品不合格；對(duì)該不合格產(chǎn)品，應(yīng)分析原因，采取措施，

返修后進(jìn)行對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的第二次出廠檢驗(yàn)。若合格，則確認(rèn)該臺(tái)出廠檢驗(yàn)合格；若仍不合格，

則認(rèn)為該臺(tái)出廠檢驗(yàn)不合格。

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表4出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目

檢測(cè)項(xiàng)目要求章條號(hào)試驗(yàn)方法章出廠檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)

條號(hào)

外觀檢測(cè)4.15.1··

流速、流向4.2.15.5··

層數(shù)、厚度

4.2.25.5.2··

溫度實(shí)驗(yàn)室4.2.35.2

或者現(xiàn)場(chǎng)試-·

驗(yàn)

傾斜搖擺4.2.55.3··

自檢檢驗(yàn)4.2.65.4··

流速剖面最4.2.75.5.3

大測(cè)量范圍··

外部電源4.3.15.6.1··

電氣安全性

4.3.25.6.2··

應(yīng)用軟件4.45.7-·

環(huán)境適應(yīng)性4.55.8-·

“●”表示應(yīng)進(jìn)行的檢驗(yàn)項(xiàng)目；“-”表示不檢驗(yàn)的項(xiàng)目。

6.3型式檢驗(yàn)

6.3.1下列情況