เครื่อง วัดกระแสน้ำ แบบอะคูสติกดอปเปลอร์ ( ADCP ) เป็นเครื่องวัดกระแสน้ำแบบไฮโดรอคู สติก ที่คล้ายกับโซนาร์ใช้ในการวัดความเร็ว ของ กระแสน้ำในช่วงความลึกต่างๆ โดยใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ของคลื่นเสียงที่สะท้อนกลับจากอนุภาคภายในมวลน้ำ คำว่า ADCP เป็นคำทั่วไปสำหรับเครื่องวัดกระแสน้ำแบบอะคูสติกทุกชนิด แม้ว่าตัวย่อนี้จะมาจากชุดเครื่องมือที่บริษัทRD Instruments เปิดตัว ในทศวรรษ 1980 ช่วงความถี่ในการทำงานของ ADCP อยู่ระหว่าง 38 kHzถึงหลายเมกะเฮิร์ตซ์ 

อุปกรณ์ที่คล้ายกันคือSODARซึ่งทำงานในอากาศและใช้หลักการเดียวกันในการวัดความเร็วลม

ADCP ประกอบด้วย ทรานสดิวเซอร์ แบบเพียโซอิเล็กทริกเพื่อส่งและรับสัญญาณเสียง เวลาในการเดินทางของคลื่นเสียงจะให้ค่าประมาณของระยะทาง การเปลี่ยนแปลงความถี่ของเสียงสะท้อนเป็นสัดส่วนกับความเร็วของน้ำตามเส้นทางเสียง ในการวัดความเร็วแบบ 3 มิติ จำเป็นต้องใช้ลำแสงอย่างน้อยสามลำ ในแม่น้ำ ความเร็วแบบ 2 มิติเท่านั้นที่เกี่ยวข้อง และโดยทั่วไป ADCP จะมีลำแสงสองลำ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการเพิ่มฟังก์ชันการทำงานเพิ่มเติมให้กับ ADCP (โดยเฉพาะการวัดคลื่นและความปั่นป่วน) และสามารถพบระบบที่มีลำแสงสอง^{[ 1 ]}สาม^{[ 2 ]}สี่^{[ 3 ]}ห้า^{[ 4 ]}หรือแม้แต่เก้าลำ^{[ 5 ]}

ส่วนประกอบอื่นๆ ของ ADCP ได้แก่เครื่องขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ตัวรับสัญญาณนาฬิกาสำหรับวัดเวลาเดินทางเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิเข็มทิศสำหรับกำหนดทิศทาง และเซ็นเซอร์วัดมุมเงย/มุมเอียงสำหรับกำหนดทิศทาง จำเป็นต้องมี ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลและตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัลเพื่อสุ่มตัวอย่างสัญญาณที่ส่งกลับมาเพื่อกำหนดค่าการเลื่อนความถี่แบบดอปเปลอร์เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิใช้ในการประมาณความเร็วเสียงณ ตำแหน่งของเครื่องมือโดยใช้สมการสถานะของน้ำทะเลและใช้ค่านี้ในการประมาณค่าการเลื่อนความถี่ให้สอดคล้องกับความเร็วของน้ำ กระบวนการนี้ถือว่าความเค็มมีค่าคงที่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า สุดท้าย ผลลัพธ์จะถูกบันทึกไว้ในหน่วยความจำภายในหรือส่งออกทางออนไลน์ไปยังซอฟต์แวร์แสดงผลภายนอก

มีวิธีการทั่วไปสามวิธีที่ใช้ในการคำนวณการเลื่อนดอปเปลอร์และความเร็วของน้ำตามลำแสงอะคูสติก วิธีแรกใช้พัลส์ส่งสัญญาณแบบโมโนโครมาติกและเรียกว่า " ไม่สอดคล้องกัน " หรือ " แถบความถี่แคบ " วิธีนี้มีความแข็งแกร่งและให้โปรไฟล์กระแสเฉลี่ยที่มีคุณภาพดี แต่มีความละเอียดเชิงพื้นที่และเวลาจำกัด เมื่อพัลส์ส่งสัญญาณประกอบด้วยองค์ประกอบที่เข้ารหัสซึ่งถูกทำซ้ำ วิธีนี้เรียกว่า "การเข้ารหัสลำดับซ้ำ" ^{[ 6 ]}หรือ "แถบความถี่กว้าง" วิธีนี้ปรับปรุงความละเอียดเชิงพื้นที่และเวลาได้ถึง 5 เท่า (โดยทั่วไป) ในเชิงพาณิชย์ วิธีนี้ได้รับการคุ้มครองโดยสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกา^{[ 7 ]} 5615173 จนถึงปี 2011 วิธีการสอดคล้องกันแบบพัลส์ต่อพัลส์^{[ 8 ]}อาศัยลำดับของพัลส์ส่งสัญญาณโดยที่เสียงสะท้อนจากพัลส์ที่ตามมาจะถือว่าไม่รบกวนซึ่งกันและกัน วิธีนี้ใช้ได้เฉพาะกับช่วงการสร้างโปรไฟล์ที่สั้นมากเท่านั้น แต่การปรับปรุงความละเอียดเชิงพื้นที่และเวลาที่สอดคล้องกันนั้นอยู่ในระดับ 1000 เท่า

ขึ้นอยู่กับวิธีการติดตั้ง เราสามารถจำแนกเครื่องวัดความเร็วกระแสน้ำ (ADCP) ออกเป็นแบบมองด้านข้าง มองลงด้านล่าง และมองขึ้นด้านบน เครื่องวัดความเร็วกระแสน้ำที่ติดตั้งที่พื้นสามารถวัดความเร็วและทิศทางของกระแสน้ำได้ในระยะห่างเท่าๆ กันตลอดทางจนถึงผิวน้ำ หากติดตั้งในแนวนอนบนกำแพงหรือเสาตอม่อสะพานในแม่น้ำหรือคลอง จะสามารถวัดโปรไฟล์กระแสน้ำจากฝั่งหนึ่งไปยังอีกฝั่งหนึ่งได้ ในบริเวณน้ำลึกมาก สามารถหย่อนเครื่องวัดเหล่านี้ลงมาจากผิวน้ำโดยใช้สายเคเบิลได้

การใช้งานหลักคือสำหรับสมุทรศาสตร์ [ ^{9 ]}เครื่องมือเหล่านี้ยังสามารถใช้ในแม่น้ำและคลองเพื่อวัดปริมาณการไหล อย่างต่อเนื่อง ได้^{อีก ด้วย}

สามารถ ติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้บนทุ่นลอยภายในมวลน้ำหรือที่พื้นทะเลโดยตรง เพื่อทำการศึกษาเกี่ยวกับกระแสน้ำและคลื่นได้ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถอยู่ใต้น้ำได้นานหลายปี โดยปัจจัยจำกัดคืออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน อุปกรณ์มักจะสามารถรับพลังงานจากฝั่งได้ โดยใช้สายเคเบิล เดียวกัน สำหรับการสื่อสารข้อมูล ระยะเวลาการใช้งานสามารถยืดออกไปได้ถึงสามเท่าโดยการเปลี่ยนจากแบตเตอรี่อัลคาไลน์มาตรฐานเป็นแบตเตอรี่ ลิเธียม

บันทึกความเร็วแบบดอปเปลอร์ (DVL)

สำหรับยานใต้น้ำ คุณสมบัติการติดตามพื้นทะเลสามารถใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบนำทางได้ ในกรณีนี้ ความเร็วของยานจะถูกรวมเข้ากับการกำหนดตำแหน่ง เริ่มต้น ทิศทาง จากเข็มทิศหรือไจ โรสโคป และข้อมูลจากเซ็นเซอร์วัดความเร่งชุดเซ็นเซอร์จะถูกรวมเข้าด้วยกัน (โดยทั่วไปโดยใช้ตัวกรอง Kalman ) เพื่อประมาณตำแหน่งของยาน ซึ่งอาจช่วยในการนำทางเรือดำน้ำ ยานใต้น้ำอัตโนมัติและยานใต้น้ำที่ควบคุมจากระยะไกลได้

ข้อดีหลักสองประการของเครื่องวัดกระแสน้ำอัตโนมัติ (ADCP) คือ ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ที่อาจเกิดการเกาะติดของสิ่งมีชีวิต ในทะเล และ ความสามารถ ในการตรวจวัดจากระยะไกลโดยเครื่องมือแบบอยู่กับที่เพียงเครื่องเดียวสามารถวัดโปรไฟล์กระแสน้ำได้ในระยะทางมากกว่า 1,000 เมตร คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้สามารถวัดกระแสน้ำในมหาสมุทร ได้ในระยะยาว ครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของมวลน้ำ นับตั้งแต่เริ่มใช้งานในช่วงกลางทศวรรษ 1980 มีการใช้ ADCP หลายพันเครื่องในมหาสมุทรทั่วโลก และเครื่องมือนี้มีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรโลก

ข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องวัดความเร็วเหนือผิวน้ำ (ADCP) คือการสูญเสียข้อมูลใกล้กับขอบเขต กลไกนี้ซึ่งมักเรียกว่า การรบกวนจากคลื่น ข้างเคียง (sidelobe interference) ครอบคลุมพื้นที่ 6–12% ของมวลน้ำ และสำหรับเครื่องมือที่มองขึ้นไปบนผิวน้ำ การสูญเสียข้อมูลความเร็วใกล้กับผิวน้ำถือเป็นข้อเสียเปรียบอย่างมาก ต้นทุนก็เป็นอีกหนึ่งข้อกังวล แต่โดยปกติแล้วต้นทุนจะน้อยกว่าต้นทุนของเรือที่จำเป็นเพื่อให้มั่นใจได้ว่าการติดตั้งใช้งานเป็นไปอย่างปลอดภัยและเป็นมืออาชีพ

เช่นเดียวกับเครื่องมืออะคูสติกอื่นๆ ADCP ก่อให้เกิดมลภาวะทางเสียงในมหาสมุทร ซึ่งอาจรบกวนการนำทางและการหาตำแหน่งด้วย เสียงสะท้อน ของวาฬและโลมา^{[ 11 ]} ผลกระทบขึ้นอยู่กับความถี่และกำลังของเครื่องมือ แต่ ADCP ส่วนใหญ่ทำงานในช่วงความถี่ที่มลภาวะทางเสียงไม่ได้ถูกระบุว่าเป็นปัญหาที่ร้ายแรง