英国AQUATEC GROUP AQUAscat1000声学粒度仪代表了新一代高频水声仪器的最新成果，主要用于泥沙运动研究、泥沙（悬浮颗粒）剖面分布、水下河床泥沙的形态、疏浚回淤研究等。它有4个可以发射高频声信号的换能器，每个换能器发射的频率各不相同。系统通过测量一定深度剖面内的泥沙或其他悬浮颗粒反射回来的声学信号来计算粒径和含沙量数据。它可以测量1-2米水深范围内的剖面分布数据，每一采样层次间隔可设定，设定范围可以从1毫米到几厘米。如果用来测量水下高度，监测深度为几十厘米。如果用于测量泥沙剖面，一般可监测剖面深度为1-2米；而在疏浚回淤研究中可测剖面深度达20米。仪器的使用范围很广，可在实验室内使用，也可以配置深水
耐压外壳在水下长期监测。除此之外，仪器还有多种供电模式可供选择。
技术参数
量程 | 粒径测定范围：1-500µm |
浓度测定范围：0.1至20000mg/l（1m剖面深度）, 短剖面量程更高 | |
声信号频率 | 多达4个频率, 频率范围从500 kHz 到5 MHz |
换能器 | 直径Ø10-20mm陶瓷换能器, |
AQUAscat 1000s的换能器是和主机一体化的4频率换能器 其他型号的换能器是独立的，通过电缆和主机相连 | |
增益 | 通过软件设定动态时变增益（TVG）曲线 |
剖面深度 | 150 cm (一般), 低于2MHz声信号频率到20米 |
发射信号 | 功率1瓦，CW脉冲发射, 脉冲宽度与每一测量单元大小设置有关 |
脉冲发射频率 | 每通道最高100 Hz (即4个换能器计每秒400个脉冲)，最低发射频率1HZ. |
均值计算 | 2 到64单元数据均值计算存储 |
测量单元 | 256个单元，每个单元10mm（在水下声速1500m/s的标准条件下），可选2.5mm、5mm、20mm和40mm。通过软件可以设定测定的范围。 |
信号触发 | 外接触发信号，或由软件设定触发(按照时间间隔) |
数据采集频率 | 2min一次到255min一次,用户自定义开始采样时间 |
触发输出 | 数字触发信号，用于触发其他如CTD等设备 |
电器性能 | 8 V到24 V dc.测量时1W功耗，待机状态1 mW 功耗. |
电池 | 内置电池可以连续工作10天，根据需要可外接电池 |
其他传感器 | 温度: 量程0-25°C, 精度±0.05°C, 分辨率<0.0015°C |
压力: 高达100 bar, 精度±0.2%FS, 分辨率0.005%FS | |
浊度: 可选件 | |
其他: 最多连接2个外接传感器 | |
数据存储器 | Compact Flash卡. 标配4GB容量. 最大可选8GB容量 |
数据传输 | RS232波特率高达115 k baud; USB 1.1，波特率高达2-3M baud |
耐压壳体 | 1000m铝合金深水舱。 |
系统配置
AQUAscat 1000声学粒度仪有3种配置，分别是1000R Research科研型；1000S Survey调查型；1000L Laboratory实验室型。三者的区别见下表。
AQUAscat 1000R | AQUAscat1000S | AQUAscat 1000L | |
4频电子组件 | √ | √ | √ |
1000m耐压外壳 | √ | √ | × |
台式电源 | × | × | √ |
3个独立的换能器 | √ | × | √ |
4频同向换能器 | × | √ | × |
第4换能器 | 可选 | N/A | 可选 |
温度传感器 | √ | √ | × |
压力传感器 | √ | √ | × |
内置电池 | √ | √ | × |
电源模块 | √ | √ | √ |
量程/分辨率组件 | 全部包括 | 1+定制 | 1+定制 |
内存（CF卡） | 8GB | 4GB或定制 | 可选 |
USB线 | √ | √ | √ |
触发线 | 可选 | 可选 | BNC接头 |
电源线 | 可选 | 可选 | N/A |
RS232线 | 可选 | 可选 | √ |
1年质保期 | √ | √ | √ |
AQUAtalk软件 | √ | √ | √ |
AQUAview软件 | √ | √ | √ |
Matlab软件 | √ | 可选 | 可选 |
仪器运输箱 | √ | √ | × |
备件 | √ | √ | × |
技术背景
采用声学后向散射（ABS，acoustic backscatter）技术测量海水悬浮物的研究始于1980年（Young etal,1982 和Hay,1983）。1992年，科学家Hay和Sheng首次使用声学后向散射仪记录了3种不同频率的声音信号，并利用这些数据反演了悬浮物的粒径大小。随后Thorne等一批科学家也开始了相关的研究。这为AUQAscat声学粒度仪的诞生奠定了坚实的基础。在1992年，AQUAtec公司就研发了专门用于声学后向散射仪的数据采集器，1996年，制造出第一台基于ABS原理的声学粒度仪（AQ174和AQ278)。2001年，通过对仪器的电子部件的技术创新，声学粒度仪的性能大大提高。
AQUAscat 1000声学粒度仪是最新的技术成果。它具有宽带信号输入，采样频率更高。对于大颗粒的沙子而言，声学后向散射仪器的灵敏度要优于光学后向散射仪器（比如AQUAlogger 310TY 浊度仪）。没有任何仪器可以直接给出含沙量，但是声学粒度仪的多频测量，大大提高了粒径及泥沙分布规律研究的准确度。仪器的校准只要在实验室内校准就可以了。