超聲波流量計(jì)的測流原理及其應(yīng)用
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3.1根據(jù)超聲波聲道結(jié)構(gòu)類型可分為單聲道和多聲道超聲波流量計(jì)
單聲道超聲波流量計(jì)是在被測管道或渠道上安裝一對(duì)換能器構(gòu)成一個(gè)超聲波通道，應(yīng)用比較多的換能器是外夾式和插入式。單聲道超聲波流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但這種流量計(jì)對(duì)流態(tài)分布變化適應(yīng)性差，測量精度不易控制，一般用于中小口徑管道和對(duì)測量精度要求不高的渠道。多聲道超聲波是在被測管道或渠道上安裝多對(duì)超聲波換能器構(gòu)成多個(gè)超聲波通道，綜合各聲道測量結(jié)果求出流量。與單聲道超聲波流量計(jì)相比，多聲道流量計(jì)對(duì)流態(tài)分布變化適應(yīng)能力強(qiáng)，測量精度高，可用于大口徑管道和流態(tài)分布復(fù)雜的管渠。
3.2根據(jù)超聲波流量計(jì)適用的流道不同可分為管道流量計(jì)、管渠流量計(jì)和河流流量計(jì)
管道流量計(jì)一般是指用于有壓管道的流量計(jì)，其中也包括有壓的各種形狀斷面的涵洞，這種流量計(jì)一般是通過一個(gè)或多個(gè)聲道測量流體中的流速，然后求得流量。用于管渠的超聲波流量計(jì)除了要具有測流速的換能器以外，還需要有測水位的換能器，根據(jù)測得的流速和水位求得流量。用于管渠的流量計(jì)一般含有多個(gè)測速換能器(由聲道數(shù)決定)和一個(gè)測水位換能器。多數(shù)河流超聲波流量計(jì)僅測流速和水位，而河流的過水流量由用戶根據(jù)河床斷面進(jìn)行計(jì)算。
4應(yīng)用研究
結(jié)合國家大型灌區(qū)信息化建設(shè)的研究內(nèi)容，作者在昌樂縣高崖水庫灌區(qū)的北干渠上布設(shè)了4處監(jiān)測站：其中徐家廟監(jiān)測站渠底寬7.0m，水深1.0～2.0m，采用5聲道明渠超聲波流量計(jì)監(jiān)測，見圖5。山秦監(jiān)測站將一段明渠改造為有壓管道輸水，管徑是1.4m，采用單聲道管道超聲波流量計(jì)監(jiān)測，見圖6。在日照水庫灌區(qū)總干渠上布設(shè)了6個(gè)測站，其中石咀監(jiān)測站渠寬4m，水深1.5～2m，采用了多普勒超聲波流量計(jì)進(jìn)行監(jiān)測，見圖7。
圖7石咀測站多普勒超聲波流量計(jì)示意圖各測站采用高精度流速儀對(duì)所測的瞬時(shí)流量進(jìn)行對(duì)比分析。通過比較和個(gè)別參數(shù)修訂，各測站測出的瞬時(shí)流量穩(wěn)定可靠，與流速儀測出的數(shù)據(jù)有很高的一致性。
5結(jié)束語
超聲波測流技術(shù)以其測量精度高、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)越來越得到重視。但因其價(jià)格高、專業(yè)性強(qiáng)、維護(hù)管理要求高使其應(yīng)用推廣較慢。隨著國家對(duì)水利投入的加大和節(jié)水型社會(huì)的建設(shè)，該技術(shù)設(shè)備將很快成為主要測流手段而得到廣泛的應(yīng)用。
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評(píng)論