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超聲波明渠流量計(jì)的測(cè)量原理介紹

閱讀：4927 發(fā)布時(shí)間：2022-6-16
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超聲明渠（非滿管、暗渠）流量計(jì)是通過測(cè)量液體的平均流速和液位（截面積）來計(jì)算流量值的超聲流量儀表。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)和城市的快速發(fā)展和水資源被污染，能夠直接使用的水缺口越來越大。渠道式流量計(jì)量方式廣為采用和被重視。
明渠流量計(jì)工作原理
渠道式流量計(jì)量原理與其他管道式流量計(jì)量方法比具有一定的復(fù)雜性。它具有不同尺寸不同材質(zhì)的渠底、渠壁和自由液面，不但斷面形狀各異，而且水平和垂直流速分布不同，流態(tài)復(fù)雜。但是，也有共同點(diǎn)是都要通過測(cè)量平均流速和液位（截面積）來計(jì)算流量。　平均流速的測(cè)量可采用如前所述的多普勒法和時(shí)差法來測(cè)量。液位的測(cè)量方法可采用超聲液位計(jì)（多用于非滿管、暗渠）和聲波液位計(jì)、壓力式液位計(jì)、氣泡式液位計(jì)（多用于明渠）。超聲液位測(cè)量方法。目前國內(nèi)外普遍采用超聲脈沖回波法。由超聲換能器向液面垂直發(fā)射聲脈沖，聲波遇液面返回，被同一換能順路所接收，經(jīng)放大器放大后，由一閾值電路檢測(cè)出第一個(gè)回波周期到達(dá)的時(shí)間與發(fā)射脈沖間的時(shí)間間隔t，則　式中，c為空氣中的聲速，c=331.4+0.6tm/s ，t為攝氏溫度，331.4m/s為0℃時(shí)的聲速。于是，液位h = h -ι。　超聲液位計(jì)所使用的超聲換能器工作頻率50~200khz；量程為0.2~(5~10)m；準(zhǔn)確度為(0.25~0.5)%fs。
由于，通過實(shí)測(cè)流速、液位（截面積）來演算流量，所以要比只測(cè)量液位的堰、槽、渠式流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度高。　可實(shí)現(xiàn)多聲道測(cè)量，測(cè)量準(zhǔn)確度隨實(shí)際參與測(cè)量的聲道數(shù)的增加而提高。　當(dāng)液位低于*低聲道時(shí)，作為堰、槽流量計(jì)(液位和流速的函數(shù)關(guān)系)測(cè)量。　被測(cè)渠（管、涵洞）的斷面不受限制，而且可測(cè)渠寬可達(dá)上百米。
明渠流量計(jì)以流速-水位運(yùn)算法為基礎(chǔ)，并采用了流速測(cè)量儀和水位測(cè)量儀，從而測(cè)速和運(yùn)算的準(zhǔn)確性的一種新型智能化流量系統(tǒng)，根據(jù)渠道的寬度和測(cè)量精度的要求，采用單探頭法或多探頭法明渠測(cè)流的數(shù)學(xué)模型。
智能明渠流量系統(tǒng)顯示儀中微處理器根據(jù)水位計(jì)測(cè)出的實(shí)際水位和已置入的渠道幾何尺寸、邊坡系數(shù)、渠道精度、水力坡道、流速垂直平面修正系數(shù)，按照預(yù)定的數(shù)學(xué)模式計(jì)算出渠道的流量。
明渠流量計(jì)的工作原理是利用明渠技術(shù)，通過測(cè)量流體液位高度，再經(jīng)過儀器內(nèi)部的微處理器運(yùn)算得到流量。由于是非接觸測(cè)量，明渠流量計(jì)能在較惡劣的環(huán)境中應(yīng)用。明渠流量計(jì)在微機(jī)控制下，，根據(jù)傳輸時(shí)間計(jì)算出明渠流量計(jì)距被測(cè)液面的距離，從而得到液位高度,由于該液位與流量之間有一定的比例關(guān)系，因此可根據(jù)計(jì)算公式得到液體流量Q。

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