征文作品▏阳明：ADCP测流为什么不做声速剖面改正

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所有的声学设备工作时都与声速密切相关，而水中的声速是随着水体的温度、盐度和压力变化的，不进行严格声速剖面改正时，一般声呐都得不到高精度的结果。

ADCP流速剖面仪依频率的不同，可以测量深达1000m的剖面流速。但是ADCP操作员都知道，对ADCP测量结果是不进行声速剖面改正的，这是为什么呢？或者说，在不做声速剖面改正的情况下，ADCP能准确测量不同深度的水流速吗？

图1  声波在二种介质界面发生折射

如图1所示，根据声波折射原理，当声波穿过声速不同的二种介质的分界面时，声波束将发生折射，折射的角度满足下列声波折射公式：

    C₁/sin(θ₁)＝C₂/sin(θ₂)＝常数        ⑴

其中：C₁，C₂分别是折射面二边的声速；

θ₁，θ₂分别是入射声束和折射声束与分界面的法线的夹角。

注意，C₁/sin(θ₁)正是声速C₁的水平分量。所以折射公式说明，无论水中的声速怎么变化，声速的水平分量都保持不变，恒为常数。

另外对于ADCP测流来说，采用了一个不明示约定：即假设流速都是水平流。因此ADCP只测量水平流速，或者说ADCP只测量实际流速的水平分量。当然实测证明，这个假设对于一般的江河湖海都是基本适用的。

这样ADCP测量流速剖面时，因为只测水平流速，其结果仅取决于声速的水平分量，因此ADCP的流速测量不会受到水体中声速变化的影响。

ADCP仪器中自带温度传感器，可以测量仪器表面处的温度值，在采集软件中，用户可以人工输入盐度值。因此ADCP可以较准确地计算出自身换能器表面的声速C值。而按照上述“声速的水平分量恒为常数”定律，知道换能器表面的声速值后，无论剖面深度多大，测量其中各深度处的水平流速时，都不再需要声速值，当然也就不需要进行剖面声速改正了。

【作者简介】阳明，男，1955年出生，湖南长沙人，北京安达兴创科技有限公司，总工程师，从事海洋技术研究。1982年毕业于长春地质学院物探系，1988年硕士毕业于中国地质大学（北京）物探系。曾在地质矿产部物化探研究所从事物化探数据处理工作16年。1998年下海到劳雷工业公司海洋部工作，先后任技术支持工程师，技术总监，总工程师等职。2014年加入北京安达兴创科技有限公司，任总工程师。

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