超聲波明(míng)渠流量計測量原理(lǐ)與功能特點

超聲波自補償明(míng)渠流量計采用(yòng)超聲回波技術，通(tōng)過測量标準流量堰（槽）的(de)液位高(gāo)度，由計算(suàn)機運算(suàn)得(de)到流量。當被測液體介質通(tōng)過流量槽（巴歇而槽）或堰（直角三角形缺口薄壁堰、矩形缺口薄壁堰、等寬箔壁堰等）形成自然流動時(shí)，以三角形薄壁堰測流爲例（由我國制定的(de)技術标準），三角形薄壁堰的(de)形狀見圖1，圖中，α爲堰口角，（°）；h 爲堰頂水(shuǐ)頭，m；P 爲堰高(gāo)，m；hmax，爲堰頂最大(dà)水(shuǐ)頭，m；B 爲行進渠道寬度，m；b 爲堰口高(gāo)度，m。

      堰口角的(de)使用(yòng)範圍爲α=20o～100o，常用(yòng)堰口角α=90o。

      其流量Q與流量槽的(de)水(shuǐ)位h有如下(xià)關系

      式中Ce爲流量系數；g爲重力加速度，gn= 9.8 m/s2；he爲有效水(shuǐ)頭，m。

      當圖1中α=90o時(shí)，Ce值由圖2查得(de)。

      he值按下(xià)式計算(suàn)

      he=h+Kh，

      式中h爲堰頂水(shuǐ)頭，m；Kh爲粘滞力和(hé)表面張力綜合影(yǐng)響的(de)校正值，m。當α=90o時(shí)，Kh爲0.00085 m。

      當tg α/2 =1 時(shí)，流量公式轉化(huà)爲

      Q=2.3625 Ceh5/2，

      式中h爲液位高(gāo)度，m。

      本儀表的(de)超聲測距原理(lǐ)是：通(tōng)過安裝在堰（槽）測流裝置上的(de)超聲波傳感器，由流量計内的(de)單片機輸出一定頻(pín)率電信号，激勵探頭中壓電晶體發射特定頻(pín)率的(de)超聲波信号，并在發射時(shí)刻同時(shí)啓動定時(shí)器開始計時(shí)，該超聲波信号通(tōng)過被測液體介質傳播，遇到标準杆處，其中，一部分(fēn)産生第一次反射回波，而其餘部分(fēn)繼續在水(shuǐ)中傳播。反射部分(fēn)反方向傳播，進入探頭，引起探頭晶片振蕩，産生聲能—機械能—電能轉換，使探頭輸出第一個(gè)電信号。而在水(shuǐ)中繼續傳播的(de)超聲波到達水(shuǐ)面時(shí)，由于水(shuǐ)面以上是氣體（空氣），在氣液交界面産生第二次反射回波，反射回波反方向傳播反射到壓電晶體上，使探頭輸出另一個(gè)電信号。即在參比面（标準杆）上産生第一次反射回波，在氣液交界面上産生第二次反射回波，當探頭接收到反射波後，立即停止計時(shí)，這(zhè)時(shí)，計時(shí)器就記下(xià)了(le)超聲波從發送到接收的(de)傳播時(shí)間t0和(hé)t1，根據式（1）可(kě)算(suàn)出探頭到液面的(de)高(gāo)度。

      水(shuǐ)介質超聲波液位傳感器在超聲流量計的(de)控制下(xià)，進行超聲波發射和(hé)接收，由反射波的(de)傳播時(shí)間來(lái)計算(suàn)傳感器與液面之間的(de)距離和(hé)堰（槽）頂水(shuǐ)頭h，如圖3。

      由圖3所示參數關系，有

      H1=h0t1/ t0                     （1）

      H=h0t0/ t0- H0

      h=h0t1/ t0- H0- P             （2）

      式中t1爲傳感器至液面的(de)超聲波傳播時(shí)問；t0爲傳感器至标準反射體之間的(de)超聲波傳播時(shí)間；h0，P，H0爲實測值；P爲堰高(gāo)，m。

      當有較多(duō)泥沙沉積時(shí)，采用(yòng)靜水(shuǐ)井，靜水(shuǐ)井設在行進渠道的(de)一側。距堰闆上遊面（4~5）hmax處。渠道和(hé)靜水(shuǐ)井之間用(yòng)連通(tōng)管相連，管子盡量縮短，并定期清洗探頭。行進渠道的(de)長(cháng)度不小于最大(dà)水(shuǐ)頭時(shí)水(shuǐ)舌寬度的(de)10倍，行進渠道的(de)水(shuǐ)流應爲均勻穩定的(de)亞臨界流，若流速不能滿足此規定時(shí)，可(kě)用(yòng)導流闆整流，使其形成自然流動，流速趨于平穩。

超聲波明(míng)渠流量計主要功能特點：