La velocimetría acústica Doppler ( ADV ) está diseñada para registrar componentes de velocidad instantánea en un solo punto con una frecuencia relativamente alta. Las mediciones se realizan midiendo la velocidad de las partículas en un volumen de muestreo remoto en función del efecto de desplazamiento Doppler. [1] [2]
El cabezal de la sonda incluye un transmisor y entre dos y cuatro receptores. El volumen de muestreo remoto se encuentra normalmente a 5 o 10 cm de la punta del transmisor, pero algunos estudios demostraron que la distancia puede cambiar ligeramente. [3] El tamaño del volumen de muestreo está determinado por las condiciones de muestreo y la configuración manual. En una configuración estándar, el volumen de muestreo es aproximadamente un cilindro de agua con un diámetro de 6 mm y una altura de 9 mm, aunque los ADV de laboratorio más nuevos pueden tener un volumen de muestreo menor (por ejemplo, Sontek microADV, Nortek Vectrino+).
Un sistema ADV típico equipado con N receptores registra simultáneamente 4.N valores con cada muestra. Es decir, para cada receptor, un componente de velocidad, un valor de intensidad de la señal, una relación señal-ruido (SNR) y un valor de correlación. La intensidad de la señal, la SNR y los valores de correlación se utilizan principalmente para determinar la calidad y precisión de los datos de velocidad, aunque la intensidad de la señal (intensidad de retrodispersión acústica) puede estar relacionada con la concentración instantánea de sedimento suspendido con una calibración adecuada. [4] El componente de velocidad se mide a lo largo de la línea que conecta el volumen de muestreo con el receptor. Los datos de velocidad deben transformarse a un sistema de coordenadas cartesiano y la transformación trigonométrica puede causar algunos errores de resolución de velocidad.
Aunque la velocimetría acústica Doppler (ADV) se ha convertido en una técnica popular en el laboratorio en aplicaciones de campo, varios investigadores señalaron con precisión que las salidas de señal ADV incluyen los efectos combinados de fluctuaciones de velocidad turbulentas, ruido Doppler, alias de señal, cizallamiento turbulento y otras perturbaciones. Las evidencias se incluyen por altos niveles de ruido y picos en todos los componentes de la velocidad. [2] [5] En flujos turbulentos, las salidas de velocidad del ADV son una combinación de ruido Doppler, alias de señal, fluctuaciones de velocidad, vibraciones de la instalación y otras perturbaciones. La señal puede verse aún más afectada negativamente por la velocidad de corte a través del volumen de muestreo y la proximidad de los límites. [6] Lemmin y Lhermitte, [7] Chanson et al., [8] y Blanckaert y Lemmin [9] discutieron el ruido Doppler inherente de un sistema ADV. Los picos pueden deberse a un alias de la señal Doppler. McLelland y Nicholas [2] explicaron los procesos físicos mientras que Nikora y Goring, [5] Goring y Nikora [10] y Wahl [11] desarrollaron técnicas para eliminar errores de alias llamados "picos". Estos métodos fueron desarrollados para situaciones de flujo constante y probados en canales artificiales. No todos son confiables, y la técnica de eliminación de umbrales en el espacio de fases parece ser un método sólido en flujos estacionarios [11] [12] ). Simplemente, los datos de velocidad ADV "sin procesar" no son velocidades turbulentas "verdaderas" y nunca deben usarse sin un posprocesamiento adecuado (por ejemplo, [10] [11] [12] ). Chanson [3] presentó un resumen de las experiencias adquiridas durante las investigaciones de laboratorio y de campo con los sistemas Sontek y Nortek ADV.