多普勒流量計的工作原理

將多普勒流量計原理與其他原理相比較時，很容易將“多普勒”的概念默認為“連續(xù)波”，這會造成混淆和失真。由于多普勒流量計的脈沖和連續(xù)模式完全不同，知道引用哪種多普勒方法總是很重要的，這將在本節(jié)中解釋。

連續(xù)波系統(tǒng)通常是單波束解決方案，這意味著單波束用于接送聲學信號。如果多普勒流量計系統(tǒng)沒有被定位為“脈沖”、“剖面”或“距離選通”儀器，通常意味著它是一個連續(xù)波系統(tǒng)。連續(xù)波系統(tǒng)通常使用獨立的發(fā)送和接送換能器來發(fā)送相對于水深的長聲脈沖。

本質上，多普勒流量計向水中發(fā)送連續(xù)信號，同時監(jiān)測信號反射。因此，收到的信號是沿聲束范圍內(nèi)所有散射介質反射信號的振幅和相位的組合，任何空間信息都是未知的，因為不可能將特定的回波信號與沿聲束的相應位置相關聯(lián)。

特別是在淺水中，一些連續(xù)波系統(tǒng)更容易測量從水面或河床反射的信號，因為連續(xù)波系統(tǒng)不跟蹤反射來自哪里。這些假邊界反射會給真實測量帶來明顯的噪音和偏差。

脈沖多普勒流量計系統(tǒng)在水中發(fā)送短聲脈沖，然后分段截獲反射信號。根據(jù)脈沖傳輸后的時間，將其轉換為脈沖在水中的傳播距離，從而確定作為信號源的粒子的位置。

通過測量脈沖發(fā)出后特定時間內(nèi)反射的聲波信號，系統(tǒng)可以測量出水流速度的剖面，其中水柱被分成若干深度單位(也稱為距離單位或層)。在每個單元中，根據(jù)測量的聲學數(shù)據(jù)計算水的速度。這樣做的效果是提供從底部到水面的許多離散的和緊密間隔的測量數(shù)據(jù)。一些脈沖多普勒流量計系統(tǒng)將報告來自單個測量單元的流速，而不是輸出測量的截面流速。也就是說，他們在獲得速度剖面后計算平均速度。

由于每個脈沖多普勒流量計換能器既是發(fā)送器又是接送器(稱為“單站”)，系統(tǒng)在發(fā)送信號后須等待一小段時間，以便有時間從系統(tǒng)中清除發(fā)送的脈沖。這種停頓會在系統(tǒng)旁邊造成一個無法采集數(shù)據(jù)的區(qū)域，稱為“盲區(qū)”。