ADCP原理(8)

样才能帮助海底阀箱内部的反射最小化。

TRDI提供了一个在船上固定安装的ADCP中测量响铃的程序。

压力

TRDI的直读式的和独立式的传感器被设计为可以禁得住整个海洋深度的压力。在深于2000米的深度中，我们有限的经验暗示我们传感器的性能相对来说是不受影响的，但是低的反向散射倾向于减少这个范围。

凹的对凸的

独立的和直读式的ADCPs使用凸的传感器（Figure 26），允许把ADCP安装在一个同轴的停泊潜水罐笼中。船上固定安装ADCP的传感器是凹的，允许把他们安装在船体上尽可能小的海底阀箱内部。

Figure 26．凹的和凸的传感器

12 声速和变温层

这一部分介绍了在声速和变温层中深度变化对数据质量的影响。这两者都不损害数据质量。

伴随深度变化的声速变化

随着深度变化的声速变化部影响水平水流的测量。简单的说，声速变化有两个影响，其中一个恰好抵消另一个。改变声速的影响是使这个声束发生折射或者弯曲，但是，这个弯曲对于保留水平水流的精确度是适量的（Figure 27）.

这项结果的理论基础是Snell定律，这个定律说明了当声音经过水平面时这个水平的波数是保守的。Figure 27展示了声波是连续经过水平界面的。因为这个频率保持不变，声速变化也不会影响速度的水平部分。还有因为对水平水流的测量直接依靠水平的声速，所以水平的水流测量是不受影响的。

与此相反，在垂直方向速度变化与声速的变化是成比例的。

Figure 27．随着深度变化的声速变化是如何影响声音传播的。即使随着深度变化（通过折射）这个声波方向变化了，水平的声速还是保持不变。

变温层

尽管这个牢固的变温层有时阻碍声波定位仪的渗透，但是ADCPs也总是能渗透到变温层。ADCPs总是能渗透到变温层的原因是他们的声束相对来说比较

陡，更多的指向垂直方向而不是水平方向。对于靠近水平方向的声波在渗透变温层时对声波定位仪来说是有难度的。例如，当一艘船试图找到靠近变温层的海底生物时这个难度会增加。（Figure 28）。

Figure 28．牢固的变温层对声音传播的影响。

13 底部追踪

这本入门书的大部分主要讲了水速剖面。这一部分主要描述底部追踪如何与速度剖面相比较和底部追踪是如何实现的。

底部追踪和水流剖面之间的区别

水流剖面利用短的发射脉冲来获得垂直分辨率，而底部追踪需要长脉冲。长脉冲习惯于允许把声束经过整个声束突然透射到底部（Figure 29）。如果脉冲太短，这个回声首先从束的前沿返回随后又到后沿。因为这个束有一个限定的波束宽度，在这两个边界上相对于水平方向的声束角是不同的。这就意味着从一个声束到另一个声束的多普勒频移是不同的。通过沿着声束突然到底部的辐射探测，一个长脉冲可以对速度产生更精确和更稳定的估计，并且比从水流剖面获得的典型数据更加精确。

对于下降趋势的长发射脉冲是这样的，回声的重要部分来源与水体的回声。这水体回声相对于底部回声较弱，这不会导致任何问题，但是在有高浓度悬浮物的地方（比如说在某些江中），这个水体回声会导致较大的水流偏差——这会使底部追踪速度向水速偏移。

Figure 29．对于声束来说突然透射到整个底部需要一个长脉冲。

实现

底部追踪是利用水流剖面中分离的pings来实现的。这个发射脉冲比较长，并且回声以不同的方式处理。底部追踪剖面被分割成多达128个深度单元，每一个单元都要比发射脉冲短（与水流剖面对照）。ADCP经过这些深度单元来寻

找回声的中心，然后用这个中心部分来计算多普勒频移。这个ADCP也在底部回声的范围之外向后寻找回声的后沿。由于ADCP的倾斜声束，后沿比前沿为深度单元的估计提供更明确和更精确的测量。

精确度和容量

底部追踪有几mm/s的典型的单ping精确度。深度分辨率大约是0.1米。一般情况下，容量范围比水流剖面的大50%。

冰追踪

安装在海底的ADCP利用底部追踪的性能可以追踪冰运动(Belliveau, et al., 1989).冰追踪需要冰必须是完整的薄冰。

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