超聲波時(shí)差法聲波矩陣明渠流量站方案

聲波矩陣明渠流量站專(zhuān)為明渠非滿管流量測(cè)量設(shè)計(jì)。采用超聲波時(shí)差法分層采集斷面流速、流態(tài)，通過(guò)優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型計(jì)算斷面瞬時(shí)流量，測(cè)量精度高，不受雜物、紊流、水溫及泥沙含量影響。聲波矩陣明渠流量站采用太陽(yáng)能供電并集成全網(wǎng)通無(wú)線通訊，同時(shí)支持備選光纖通訊和市電供電，不受因測(cè)流點(diǎn)偏僻無(wú)法供電、通訊的限制。

聲波矩陣明渠流量站采用矩陣雙組冗余結(jié)構(gòu)測(cè)量，有效減小了因流態(tài)不穩(wěn)造成的干擾。通過(guò)超聲波傳感器分層、雙組布置，構(gòu)建了流量計(jì)內(nèi)整體的流速分布圖，精確計(jì)算通過(guò)測(cè)水箱的實(shí)時(shí)流量。

1.2測(cè)量原理

聲波矩陣明渠流量計(jì)的測(cè)量原理為流速面積法。測(cè)量流速的原理為時(shí)間傳輸法（時(shí)差法），時(shí)差法指通過(guò)測(cè)量超聲波脈沖順流和逆流時(shí)往返于兩個(gè)換能器之間的時(shí)間，來(lái)確定被測(cè)流體流速的技術(shù)。

每個(gè)換能器先后作為發(fā)射器和接收器在流體靜止的條件下，理論上超聲脈沖往返于換能器的時(shí)間是一致的。如果液體沿一個(gè)方向流動(dòng)，超聲波脈沖順流傳播的速度比逆流傳播的速度要快，這兩者的時(shí)間差與流體的流速成比例。單聲道和多聲道超聲波流量計(jì)都可以用來(lái)測(cè)量流體流速，但多聲道超聲波流量計(jì)更準(zhǔn)確，因?yàn)樗鼜牧黧w剖面的不同位置獲取流速信息，從而更接近實(shí)際的流速情況。

為了更好地理解時(shí)間傳輸法原理，可以假設(shè)兩個(gè)人對(duì)向劃船，劃船的速度一致，一個(gè)順?biāo)鞣较颍粋€(gè)逆水流方向，兩者到達(dá)彼此位置是所用的時(shí)間是不一樣的，而這個(gè)時(shí)間差，跟他們所在河道的流速有比例關(guān)系。

明渠流量計(jì)內(nèi)置水位計(jì)，通過(guò)水位計(jì)測(cè)得流體液位，計(jì)算出流體截面積，結(jié)合測(cè)得的流速計(jì)算出流體流量。