淺談超聲波明渠測流儀在扁擔(dān)溝揚(yáng)水灌區(qū)的應(yīng)用

1、淺談超聲波明渠測流儀在扁擔(dān)溝揚(yáng)水灌區(qū)的應(yīng)用淺談超聲波明渠測流儀在扁擔(dān)溝揚(yáng)水灌區(qū)的應(yīng)用1多普勒超聲波測流儀主要功能多普勒超聲波在水利測量中應(yīng)用越來越廣，扁擔(dān)溝揚(yáng)水灌區(qū)在渠道水量測量中選擇了HH-L-01多普勒超聲波明渠測流儀。該設(shè)備可同時(shí)測量渠道平均流速、水深、水溫，對(duì)窄渠道測流精度高?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線、有線和人工直接取集三種數(shù)據(jù)采集方式。其技術(shù)指標(biāo)為：流速量程：21/s到5000/s。準(zhǔn)確度：測本文由論文聯(lián)盟.LL.搜集整理量流速的1%。分辨率：1/s。溫度量程：0到60。分辨率：0.2。水位量程：0到5。分辨率：1。準(zhǔn)確度：測量水位的0.5%。電源：12VD/220A。輸出接口：標(biāo)準(zhǔn)RS232

2、、RS485。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量：每10分鐘采集一條記錄，可以存儲(chǔ)超過半年的數(shù)據(jù)。運(yùn)行溫度：0到60水溫。1.1水溫測量：其中水溫測量使用溫度探頭，溫度探頭不與水接觸，緊貼儀器外包裝材料頂部，需要置于水底一定時(shí)間后才能反映實(shí)際水溫。測水溫的目的是校正超聲波在水中的速度，并修正壓力傳感器所測得的水位值。1.2水深測量過水?dāng)嗝婷娣e：水深測量使用壓力傳感器，置于儀器底部，其探頭感應(yīng)部位與水直接接觸；水深測得后，通過渠道段斷面形狀可求得過水?dāng)嗝婷娣e。1.3平均流速測量：流速的測量是通過超聲波探頭換能器發(fā)射與承受超生波信號(hào)并做相應(yīng)的計(jì)算處理而獲得的：換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號(hào)，以一定角度由水下向水面發(fā)

3、射，在碰到水中的懸浮顆?；驓馀莺?，頻率發(fā)生偏移，并以f2的頻率反射到換能器2，這就是多譜勒將就，f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。設(shè)流體流速為v，超聲波聲速為，多譜勒頻移fd正比于流體流速v。水中會(huì)有大量的雜質(zhì)顆粒與氣泡，每一個(gè)反射粒子對(duì)應(yīng)一個(gè)多譜勒頻移fd，通過換算可求得其流速，這些大量粒子的平均流速也即流體的平均流速。通過測得的平均流速及水位及斷面尺寸，可求得斷面流量。2設(shè)備安裝條件及安裝流程2.1安裝條件設(shè)備適用于渠道或河流的流量計(jì)量，合適各種水質(zhì)：城市污水、工業(yè)廢水、灌溉用水、飲用水、海水。2.2安裝流程2.2.1探頭的安裝探頭應(yīng)安裝于具有固定斷面的渠道順直段下游，順直段長度最好是渠道

4、水力半徑的5-10倍順直段越長測量精度越高，且這一間隔 范圍內(nèi)不得有過流阻擋物如水閘、堰等，以保證探頭前端水流流態(tài)的均勻穩(wěn)定。探頭應(yīng)盡量安裝于靠近渠底，當(dāng)渠底有雜質(zhì)沉積及水草生長或滾動(dòng)的卵石時(shí)，可抬高安裝位置以避開渠底沉積物與水草覆蓋探頭或卵石沖撞探頭；探頭距渠底的詳細(xì)高度最好為100-250，詳細(xì)視渠道的最低測流水位而定。當(dāng)渠道水深較高且具有一定的最低水位時(shí)，為了安裝方便只要將探頭安裝于最低水位以下0.5倍處即可。探頭在渠道橫斷面處的安裝位置一般如下渠寬在20以下：對(duì)矩形斷面安裝于渠寬的0.15-0.2倍處；對(duì)梯形斷面那么安裝于坡腳處，如圖一，對(duì)于寬度較大的渠道，需安裝2臺(tái)或2臺(tái)以上的探頭，

5、詳細(xì)位置要視渠道寬度及橫斷面上的流態(tài)分布而定。2.2.2安裝方法：探頭安裝應(yīng)完全平行于渠底注意不是程度，如圖二，同時(shí)保證與水流方向平行一致，探頭前端沒有通信電纜的一端逆水流方向并與水流方向夾角為180度，并且不得有阻擋物干擾水流流態(tài)，通信電纜線最好從探頭的下游沿渠底及渠道邊坡引出水面或從安裝支架的鋼管內(nèi)引出水面。對(duì)于可完全斷水的渠道，可將固定探頭的支架固定支架可在當(dāng)?shù)囟ㄗ?，與探頭連接局部最好用不銹鋼板及螺栓直接固定于渠底；對(duì)于不能完全斷水且上游關(guān)閘后仍有較高水位不便水下作業(yè)的渠道，可將支架固定于渠臂上。固定于渠臂上的支架有兩種方式：簡易支架與組合支架。簡易支架主要為一根彎曲的鋼管或度鋅管，底部

6、焊接一程度鋼板以固定探頭，豎立管通過鋼片橫翼固定于渠臂上；組合支架由底座與可拆卸局部組成，探頭安裝于可拆卸局部上，底座一次性固定安裝于測流斷面處通過上游臨時(shí)關(guān)閘降低水位后，用膨脹螺栓固定于混凝土邊坡上，可拆卸局部通過水面上的螺栓與底座相連接固定，這樣便于今后對(duì)探頭的檢修與更換。2.2.3通信電纜的安裝通信電纜應(yīng)沿著渠底及渠壁由探頭下游方向引出水面，最好套PV管進(jìn)展保護(hù)并沿程固定；當(dāng)用臂式支架固定探頭時(shí)，通信電纜線可沿支架的空心鋼管引出水面。探頭所自帶的一段通信電纜線內(nèi)有通氣導(dǎo)管，因此注意不得將其彎折。當(dāng)通信電纜線引出水面后，可接普通的電纜線，此時(shí)應(yīng)使通氣導(dǎo)管開口方向朝下，并用透氣膠布進(jìn)展保護(hù)，

7、防止水及異物進(jìn)入通氣管。通信電纜線固定安裝好后，需與終端機(jī)通過轉(zhuǎn)接線相連接，轉(zhuǎn)接線的四芯電線分別為：黃色是電源正，蘭色為電源負(fù)，紅色是數(shù)據(jù)線A，黑色是數(shù)據(jù)線B對(duì)應(yīng)通信電纜線中的電線為：紅黑線合并為電源正，屏蔽網(wǎng)線為電源負(fù)，其余兩根為R485數(shù)據(jù)線的A與B。2.2.4終端機(jī)的安裝終端機(jī)應(yīng)固定豎立于管理房或微型工作間內(nèi)，注意防水防潮。終端機(jī)與探頭所帶通信電纜通過轉(zhuǎn)接線連接；終端機(jī)與通訊儀或電腦連接時(shí)，需要使用輸出輸入數(shù)據(jù)線。輸出輸入數(shù)據(jù)線有R232與R485兩種形式，當(dāng)使用沒有串口的筆記本電腦去現(xiàn)場取數(shù)時(shí)，需自配R232轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)接頭。3監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件有兩種：現(xiàn)場監(jiān)控軟件與無線監(jiān)控軟件，現(xiàn)場監(jiān)

8、控軟件安裝于筆記本上，通過筆記本與流量計(jì)終端機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)R232或R485輸出輸入接口直連來進(jìn)展測量歷史數(shù)據(jù)的讀取及終端機(jī)工作參數(shù)的設(shè)定；無線監(jiān)控軟件安裝于上位管理機(jī)上，通過無線通訊設(shè)備來進(jìn)展實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)的讀取及終端機(jī)工作參數(shù)的設(shè)定。4日常維護(hù)探頭維護(hù)探頭前端的兩個(gè)圓形超聲波收發(fā)裝置應(yīng)防止硬物撞擊或劃傷，在不用時(shí)應(yīng)使用軟套保護(hù)，當(dāng)其上面附著異物時(shí)應(yīng)用清水沖洗或軟布輕察；底部的壓力傳感器位于網(wǎng)狀透水孔內(nèi)，其壓力膜非常嬌氣，不得用硬物去接觸，在儀器脫離水面不用時(shí)也應(yīng)加以保護(hù)，在透水孔周圍附著異物時(shí)應(yīng)小心除去。電池維護(hù)電池在無電源供電時(shí)應(yīng)至少1個(gè)半月充放電一次。終端機(jī)維護(hù)終端機(jī)應(yīng)置于枯燥處，在現(xiàn)場條件較

9、潮濕時(shí)應(yīng)注意防潮，可用塑料薄膜封裝。5考前須知通信電纜線由于里面含有通氣管，所以不能彎折過度，防止其折斷。通信電纜線里面的通氣管與探頭里面的電路板相通，不能進(jìn)水，安裝時(shí)應(yīng)使通氣管末端開口朝下，防止潮氣結(jié)水后沿管壁流入探頭電路處。通信電纜線由探頭引出水面時(shí)應(yīng)盡量外套PV管保護(hù)并沿途固定或沿支架的管內(nèi)走線，使其防止直承受水力沖擊而產(chǎn)生拉力，特別是水草較多的渠道當(dāng)電纜線上掛草時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的拉力并有可能將電纜線拉斷。探頭前面的圓形超生波收發(fā)裝置不能受到?jīng)_擊及劃傷。探頭安裝好后要將其前面的超聲波收發(fā)裝置保護(hù)罩去掉，并將底部網(wǎng)狀圓孔處的保護(hù)貼膜揭掉。終端機(jī)與探頭的接線必須正確連接，否那么會(huì)導(dǎo)致儀器損壞。儀器探頭應(yīng)防止在太陽下長時(shí)間暴曬，以免