淺談明渠超聲(半滿(mǎn)管、堰、槽、渠)流量計

眾所周知，在明渠中設置適當的標準堰或槽，只需在一定位置測出液位，因液位與堰或槽所流出的液體體積流量成單值關(guān)系，通過(guò)相應計算公式，即可算出液體的瞬時(shí)和累積流量。對于半滿(mǎn)管的或渠中的液體，必須給出截面積(或液位)和平均流速才能算出流量。明渠超聲流量計就是應用超聲方法，測量堰、槽、渠、半滿(mǎn)管內流動(dòng)液體流速或液位，并給出流量值的一種儀表。

關(guān)于流速測量的多普勒法和時(shí)差法己如前所述，超聲液位測量方法可用如圖4.19所示來(lái)說(shuō)明。目前國內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，被同一換能器所接收，經(jīng)放大器放大后，由一閾值電路檢測出第一個(gè)回波周期到達的時(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=331.4十0.6Tm/s， T為攝氏溫度， 331.4m/s為O°C時(shí)的聲速。

于是，液位H=h-l。超聲液位計所使用的超聲換能器工作頻率為50~200kHz；量程為O.2~(5~10) m；精確度為(0.25~0.5)%FS_o一般來(lái)說(shuō)，各種明渠所測量的流量范圍很廣，但是測量精確度都不高，約為2%~5%，這是由于堰、槽等的形狀、尺寸、液位值、流速值的誤差，不可避免。

明渠超聲流量計可應用于下列場(chǎng)合:

①引水/輸水工程；

②雨水排放監測；

③排污監測；

④水利工程等；

⑤灌溉。

一、明渠超聲流量計(堰和槽)

超聲液位測量計與堰或槽相組合構成了明渠超聲流量計。當流過(guò)堰、槽液體為自由流態(tài)，其上游液位H與流量成單值關(guān)系，即

式中 K， n流量系數。

不同規格的槽或堰n、K值是不一樣的。使用和設計槽或堰必須參閱"明渠堰槽流量計檢定規程"(JJG 211-90)。這里僅給出一些三角形缺口薄壁堰、矩形缺口薄壁堰、等寬薄壁堰和巴歇爾槽的基本尺寸和K、n值，分別見(jiàn)表4.12~表4.15以及圖4.20~圖4.23。表4.16列出了各種槽堰可以測量的流量范圍。

二、超聲非滿(mǎn)營(yíng)(渠)流量計

利用超聲法測量非滿(mǎn)管(渠)的流量，無(wú)需堰和槽，必須測出液位和平均流速，如圖4.24所示。所采用的方法可見(jiàn)表4.17。