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多普勒流速儀設備向水體發射固定頻率超聲波，當聲波遇到水中懸浮顆粒(如泥沙、氣泡)或浮游生物時發生散射，回波信號因顆粒運動產生多普勒頻移。通過分析頻移量(Δf)與水流速度(v)的線性關系(v=c·Δf/2f?·cosθ，c為聲速，f?為發射頻率，θ為波束角)，可計算三維流速分量。四波束相控陣技術可同步獲取垂向多層流速分布，采樣間隔0.1米，分辨率達0.01m/s，適用于復雜流態監測。

多普勒流速儀廠家發射和接收的超聲波頻率差與流速建立關系，超聲波發射與接收的時間差與液位建立關系，靜壓式液位用于需要測量液位量程較大的工況，環境溫度測量用于修正超聲波實際傳播速度。