《固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）》編制說(shuō)明

《固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)》

編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)況，包括制定背景、主要工作過(guò)程、主要起

草人及其所做的工作等

1.1制定背景

聲學(xué)多普勒流速剖面儀(AcousticDopplerCurrentProfiler，

縮寫:ADCP)是二十世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的一種新型測(cè)流設(shè)備，

一出現(xiàn)就得到了海洋學(xué)界的高度重視，它的應(yīng)用揭示了海流的時(shí)空分

布特征，能描述流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，被國(guó)際海委會(huì)定為4種先進(jìn)的

海洋觀測(cè)儀器之一，在國(guó)防建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、海洋環(huán)境保護(hù)、科學(xué)研

究、河流湖泊水文監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮了重要作用。ADCP利用多普勒效

應(yīng)原理進(jìn)行流速測(cè)量，具備省時(shí).高分辨率、高精度、信息海量完整、

低能耗的特點(diǎn)，尤其適合流態(tài)復(fù)雜條件下的測(cè)驗(yàn)，因其原理的優(yōu)越性，

突破傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)為基礎(chǔ)的傳感流速儀，用聲波換能器作傳感器，換

能器發(fā)射聲脈沖波，聲脈沖波通過(guò)水體中不均勻分布的泥沙顆粒、浮

游生物等反散射體反散射，由換能器接收信號(hào)，經(jīng)測(cè)定多普勒頻移而

測(cè)算出流速。與傳統(tǒng)的測(cè)流儀相比，ADCP具有能直接測(cè)出斷面的流

速部面、具有不擾動(dòng)流場(chǎng)、測(cè)驗(yàn)歷時(shí)短、測(cè)速范圍大等特點(diǎn)，減輕了

傳統(tǒng)工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，目前被廣泛用于海洋、河口的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)查、

流速和流量測(cè)驗(yàn)等，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海洋流場(chǎng)對(duì)海洋科學(xué)研究海洋經(jīng)濟(jì)建

設(shè)和國(guó)防建設(shè)具有重要意義。

二十世紀(jì)80年代起，已有數(shù)千臺(tái)ADCP在世界各大海洋中投入

使用，改變了人類對(duì)洋流的認(rèn)識(shí)，對(duì)洋流的研究和觀測(cè)有巨大貢獻(xiàn)，

同時(shí)我國(guó)也開(kāi)始了ADCP的開(kāi)發(fā)研制工作。ADCP生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的合理化、

規(guī)范化程度決定了ADCP能否安全、可靠、高效完成水下觀測(cè)任務(wù)。

ADCP的國(guó)產(chǎn)化及推廣應(yīng)用與產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)密不可分，國(guó)家海洋

技術(shù)中心在2009年制定了ADCP的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)為ADCP的樣

機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，但是，ADCP的標(biāo)準(zhǔn)從發(fā)布到現(xiàn)在已過(guò)

去了十幾年，標(biāo)準(zhǔn)中引用的部分標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)廢止，而且現(xiàn)在國(guó)內(nèi)ADCP

已經(jīng)可以批量生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)中部分內(nèi)容已不適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需要，急需對(duì)

本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容根據(jù)目前的實(shí)際情況做適當(dāng)?shù)男薷?，解決生產(chǎn)企業(yè)在標(biāo)

準(zhǔn)執(zhí)行過(guò)程中所產(chǎn)生的問(wèn)題，規(guī)范ADCP的生產(chǎn)、測(cè)試，有效保障

ADCP的產(chǎn)品質(zhì)量。確保修訂后的標(biāo)準(zhǔn)能夠符合企業(yè)的實(shí)際情況，保

障標(biāo)準(zhǔn)的有效執(zhí)行，使修訂后的標(biāo)準(zhǔn)在保障產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，能夠滿

足廠家大規(guī)模生產(chǎn)的需求。

1.2主要工作過(guò)程

2022年12月1日—2023年1月27日：項(xiàng)目組成立，編制標(biāo)準(zhǔn)

草案+項(xiàng)目建議書，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組內(nèi)部評(píng)估；內(nèi)審?fù)ㄟ^(guò)后向中國(guó)灌區(qū)協(xié)

會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制項(xiàng)目立項(xiàng)申請(qǐng)書；

2023年4月27日：《固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

的立項(xiàng)；

2023年4月27日—2023年6月27日：編制項(xiàng)目進(jìn)行初稿編制，

編制完成后進(jìn)行內(nèi)部審議，修改完成上報(bào)征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明，由

協(xié)會(huì)在全國(guó)范圍內(nèi)征求意見(jiàn);

2023年8月27日—2023年9月27日：編制組匯總標(biāo)準(zhǔn)修改意

見(jiàn)，據(jù)此對(duì)征求意見(jiàn)稿進(jìn)行修改完善；編制組形成送審稿，進(jìn)行專家

評(píng)審會(huì);

2023年9月27日——2023年10月18日：按照專家意見(jiàn)修改團(tuán)

體標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)充完善申報(bào)材料，組織標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)，形成報(bào)批稿;

2023年10月27日，送審中國(guó)灌區(qū)協(xié)會(huì)。

自2022年12月開(kāi)始，工作小組首先查閱了國(guó)內(nèi)外聲學(xué)多普勒流

速剖面儀相關(guān)的資料，對(duì)查閱到的資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類和歸納整理，

為標(biāo)準(zhǔn)的建立墊定了基礎(chǔ)。同時(shí)，起草小組對(duì)生產(chǎn)廠家和用戶進(jìn)行了

走訪，了解了生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)情況和用戶的基本需求，并獲取了生產(chǎn)

企業(yè)的備案企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)聲學(xué)多普勒流速剖面儀標(biāo)準(zhǔn)的框架設(shè)計(jì)及主

體內(nèi)容等方面開(kāi)展了廣泛的研究與分析討論，并確定了標(biāo)準(zhǔn)起草的主

筆人及標(biāo)準(zhǔn)起草的工作進(jìn)度等。2023年1月，標(biāo)準(zhǔn)起草小組對(duì)本標(biāo)

準(zhǔn)的的適用范圍、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、結(jié)果描述等內(nèi)容進(jìn)行

了初步探討，確定了標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容，形成標(biāo)準(zhǔn)草案。在編制過(guò)程中，

標(biāo)準(zhǔn)起草小組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中引用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了查新，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中使用的試驗(yàn)

方法進(jìn)行了規(guī)范。接到標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)后，標(biāo)準(zhǔn)起草小組將標(biāo)準(zhǔn)草稿發(fā)

給起草單位的研究所、質(zhì)量保證部、制造部相關(guān)技術(shù)人員，征求其意

見(jiàn)，并根據(jù)其反饋意見(jiàn)進(jìn)行了修改，形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿。

1.3主要起草人及其所做的工作

朱繼東：負(fù)責(zé)總體電子設(shè)計(jì)功能，信號(hào)處理及濾波及外觀設(shè)計(jì)

余輝：負(fù)責(zé)信號(hào)數(shù)據(jù)的精細(xì)化處理，字相關(guān)算法、寬帶處理技術(shù)

葉永清：負(fù)責(zé)終端數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，異常信號(hào)值與正常信號(hào)值針對(duì)

分析處理

晉成龍：負(fù)責(zé)軟件開(kāi)發(fā)功能實(shí)現(xiàn)，ADCP上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)優(yōu)化

用戶使用界面窗口及語(yǔ)言

高源：負(fù)責(zé)軟件開(kāi)發(fā)功能實(shí)現(xiàn)，ADCP邏輯數(shù)學(xué)軟件開(kāi)發(fā)增強(qiáng)原

始信號(hào)數(shù)學(xué)計(jì)算能力

吳家權(quán)：負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)墓δ軐?shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)及優(yōu)化數(shù)據(jù)及模擬

信號(hào)的處理，穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

嚴(yán)要求與適宜性、可操作性相結(jié)合的原則。嚴(yán)要求即標(biāo)準(zhǔn)的編

制應(yīng)嚴(yán)格遵循GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文

件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》及相關(guān)法規(guī)的要求進(jìn)行;適宜性既要充分考慮

行業(yè)內(nèi)各單位都能依照本標(biāo)準(zhǔn)有所指引，體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化

管理,方便各單位在實(shí)際生產(chǎn)中能根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)日常工作的開(kāi)展,

從而提高標(biāo)準(zhǔn)的可操作性。

三、標(biāo)準(zhǔn)主要條文或技術(shù)內(nèi)容的依據(jù)；專利情況說(shuō)明；

修訂標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)說(shuō)明新舊標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況

3.1主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)共包括8章，分別為1范圍，2規(guī)范性引用文件，3術(shù)語(yǔ)

和定義，4技術(shù)要求，5試驗(yàn)方法，6檢驗(yàn)規(guī)則，7標(biāo)志，8包裝、運(yùn)

輸、儲(chǔ)存。

范圍--規(guī)定了本標(biāo)準(zhǔn)適用范圍；

規(guī)范性引用文件--列出了本標(biāo)準(zhǔn)參照的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

術(shù)語(yǔ)和定義--對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)涉及的專業(yè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了定義和說(shuō)明；

技術(shù)要求--對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)涉及的產(chǎn)品進(jìn)行了技術(shù)要求，包括性能指標(biāo)、

試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等；

試驗(yàn)方法--對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)涉及的產(chǎn)品規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法，包括試

驗(yàn)條件、測(cè)試步驟、結(jié)果評(píng)價(jià)等；

檢驗(yàn)規(guī)則--對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)涉及的產(chǎn)品規(guī)定了檢驗(yàn)規(guī)則，包括檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、

抽樣方法、判定規(guī)則等；

標(biāo)志--對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)涉及的產(chǎn)品在標(biāo)志、銘牌等使用時(shí)，應(yīng)標(biāo)注的信

息進(jìn)行了規(guī)定；

包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存--規(guī)定了對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)涉及的產(chǎn)品在標(biāo)識(shí)、包裝、

運(yùn)輸和存儲(chǔ)方面的要求。

3.2來(lái)源依據(jù)

《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)》（GB／T2423）、《逐批檢查計(jì)數(shù)抽

樣程序及抽樣表》（GB／T2828）、《船舶電氣與電子設(shè)備的電磁兼

容》（GB／T10250--2007）、《水文儀器通則》（GB／T18522）、

《水文儀器安全要求》（GB18523--2001）、《溫鹽深測(cè)量?jī)x》（JJG

763--2002）、《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB50179--2015）、《灌溉

渠道系統(tǒng)量水規(guī)范》（GB/T21303-2017）等。

3.3專利情況說(shuō)明

（1）目前尚未使用標(biāo)準(zhǔn)涉及專利。

（2）在征求意見(jiàn)稿及下一階段的送審稿封面上，寫上專利通知

性的文字：“請(qǐng)將您發(fā)現(xiàn)的有關(guān)專利信息及支持性文件隨意見(jiàn)一并反

饋”。

（3）在標(biāo)準(zhǔn)的前言中對(duì)專利的處置進(jìn)行了聲明：“請(qǐng)注意本標(biāo)

準(zhǔn)的某些內(nèi)容可能涉及專利，本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專

利的責(zé)任?！?/p>

四、主要試驗(yàn)、驗(yàn)證及試行結(jié)果

3.1聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)工作原理概述

ADCP向水中發(fā)射聲信號(hào)后，接收聲信號(hào)經(jīng)水體中散射體(如浮

游生物、懸浮物等)散射后產(chǎn)生的回波信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理得到

回波產(chǎn)生多普勒頻移。根據(jù)多普勒原理，當(dāng)ADCP和散射體之間存在

相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)射聲波與散射回波頻率之間就會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移，利用

多普勒頻移即可解算出ADCP與水體之間的相對(duì)速度。

目前，國(guó)際上ADCP主要采用的是寬帶測(cè)速技術(shù)，采用由多個(gè)相

同偽隨機(jī)子序列組成的復(fù)雜編碼發(fā)射信號(hào)，利用復(fù)協(xié)方差法估計(jì)回波

信號(hào)的多普勒頻移。

ADCP的每個(gè)換能器軸線組成一個(gè)波束坐標(biāo)，每個(gè)換能器測(cè)的流

速是沿其波束坐標(biāo)方向的流速，ADCP先測(cè)出沿每一波束坐標(biāo)的流速

分量;再把波束坐標(biāo)系的流速轉(zhuǎn)換為局部坐標(biāo)系的三維流速;最后用

羅盤和傾斜計(jì)提供的方向和傾斜角把局部坐標(biāo)系的流速轉(zhuǎn)換為地球

坐標(biāo)系的流速。大多數(shù)ADCP換能器陣采用四波束JANUS配置，目

的是最大限度地減少載體運(yùn)動(dòng)給ADCP測(cè)量帶來(lái)的不利影響，提高

ADCP的測(cè)速精度。長(zhǎng)期、定點(diǎn)、連續(xù)的水流剖面，使人們對(duì)水流有

了一個(gè)立體的、全面的、隨時(shí)間變化規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。

3.2主要實(shí)驗(yàn)

流速剖面儀同步比測(cè)步驟

1、兩臺(tái)流速剖面儀按安裝要求分別安裝于基座或錨系；

2、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、滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的相同層厚和層數(shù)，并設(shè)定啟動(dòng)測(cè)量時(shí)間；

3、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；

4、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)；

5、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)滿足標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求。層厚和層數(shù)

應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。流速剖面最大測(cè)量深度應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

驗(yàn)證結(jié)論:

按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法對(duì)ADCP樣機(jī)(編號(hào)為001)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)

量檢驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)大綱規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容完成了相關(guān)指標(biāo)的檢驗(yàn)及

論證工作。

在性能檢驗(yàn)過(guò)程中，整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好，標(biāo)定試驗(yàn)順利完成了該

套受試設(shè)備高低頻測(cè)量通道的安裝偏角和k系數(shù)標(biāo)校封裝，在對(duì)地

測(cè)速精度考核試驗(yàn)中，三個(gè)受檢測(cè)速點(diǎn)的測(cè)速精度考核均滿足指標(biāo)要

求。同時(shí)，在對(duì)水測(cè)速性能檢驗(yàn)試驗(yàn)及測(cè)深檢驗(yàn)試驗(yàn)當(dāng)中，樣機(jī)相關(guān)

研制指標(biāo)均達(dá)到了研制技術(shù)要求，達(dá)到了試驗(yàn)預(yù)期目的，驗(yàn)證了該標(biāo)

準(zhǔn)中的試驗(yàn)方法等內(nèi)容合理、可行。

我單位按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法對(duì)聲學(xué)多普勒流速剖面儀產(chǎn)品質(zhì)

量檢驗(yàn)，驗(yàn)證了該標(biāo)準(zhǔn)中的流速、流向的模擬器檢測(cè)法內(nèi)容合理、可

行。

五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)的編制，參考《海洋儀器設(shè)備研制質(zhì)量管理規(guī)范》、《海

洋儀器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理?xiàng)l例實(shí)施細(xì)則》的要求，符合國(guó)家有關(guān)政策、

法令和法規(guī)，與相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。

六、重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程中無(wú)重大分歧。

七、標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性或推薦性國(guó)家(或行業(yè))標(biāo)準(zhǔn)的建議

由于固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀是高新技術(shù)產(chǎn)品，建議列為推

薦性團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于固定式聲學(xué)多普勒流速剖面儀設(shè)計(jì)、生

產(chǎn)和使用。

八、貫徹該標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議(包括組織措施、技

術(shù)措施過(guò)渡辦法等內(nèi)容)