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超声波明渠流量计的工作原理,结构特点,选型参数,安装注意

2019-10-16    

超声波明渠流量计,是通过测量液体的平均流速和液位(截面积)来计算流量值的超声波流量仪表,超声波明渠流量计可应用于如下场合:
1 工作原理
超声波明渠流量计
计量原理比管道式流量计计量方法复杂。它要针对具有不同尺寸、不同材质的渠底、渠壁和自由液面,不但断面形状各异,而且水平和垂直流速分布不同,流态复杂。但是,也有共同点,就是都要通过测量平均流速和液位(截面积)来计算流量。平均流速的测量可采用多普勒法和时差法来测量。液位的测量方法可采用超声波液位计和声波液位计、压力式液位计、气泡式液位计。超声波液位计测量方法如图 1 所示。
目前国内外普遍采用超声脉冲回波法。由超声换能器向液面垂直发射声脉冲,声波遇液面返回,被同一换能顺路所接收,经放大器放大后,由一阈值电路检测出个回波周期到达的时间与发射脉冲间的时间间隔t,则液面与超声换能器的距离 l 按下式计算:
式中:c———空气中的声速,c=331.4+0.6T(m/s);T———摄氏温度,331.4 m/s 为 0 ℃时的声速。于是,液位 H=h-l。
超声波液位计所使用的超声换能器工作频率为 50~200kHz;量程为 0.2~(5~10)m;准确度为(0.25~0.5)%FS。
2 基本构成和基本技术性能
超声波明渠流量计通常有单声道、两声道和多声道(3声道以上)。由测流速换能器、液位换能器、接线盒、控制器及电缆组成(图 2)。断面形状及声道布置方式如图 3 所示。
一般来说,各种明渠所测量的流量范围很广,测量准确度约为 1%~5%,测量准确度主要取决于渠道的尺寸、形状及截面误差,平均流速和液位误差值根据实际要求通过多声道布置可控制在较的范围内(表1)。
3 特点
超声波明渠流量计应用于渠道流量测量具有以下几个特点:
(1) 由于是通过实测流速、液位(截面积)来演算流量,所以要比只测量液位的堰、槽、渠式流量计测量准确度高。
(2) 可实现多声道测量,测量准确度随实际参与测量的声道数的增加而提高。
(3) 当液位低于*低声道时,可作为堰槽流量计(液位和流速的函数关系)测量。
(4) 被测渠(管、涵洞)的断面不受限制,而且可测渠宽可达上百米。
4 安装应注意的问题
(1) 实测流速是建立在渠道流态比较均匀的前提下的,即要求渠(管)道的直线段长度要满足要求。
(2) 现场直线段不足时,要通过在测量段交叉设置声道来补偿斜线流对流速测量准确度的影响。
(3) 现场测量段前后若有堰、闸等设施使垂直流态紊乱时,应采用多声道测量方式来达到准确测量面平均流速。声道数量和声道高度的确定,要依据测量准确度的要求,同时还要考虑*低水位、*高水位和工作水位。
(4) 对渠道式流量计来说,准确测量流速、水位固然很重要,但往往对流量测量影响*大的是渠道断面积的误差(如,渠底部泥沙淤积和渠壁不平整、渠宽不一致等误差)。所以,在此特别指出的是———渠道断面积误差的控制一定要要求渠道土建按设计施工。
超声波明渠流量计是一种先进的明渠测流仪器,它比传统的堰槽测流方法度高,所测渠道的断面不受限制,可以宽达上百米,应在水利和供水工程中广泛推广应用。
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