明渠流量计选型.docx

《明渠流量计比较》 北京金水中科科技有限公司 明渠测流方法比较 一、测流方法 1．超声波时差法（分单声道法与多声道法） 2．超声波多普勒法 3．电磁法（分单点法与多点法） 二、相互比较： 三、如何提高测量精度 明渠流量计（指直接测流速的流量计，不包括通过水位换算流量 的水位式流量计）目前有三种类型： ①超声波时差法（分单声道法与多声道法） 如：RISONIC2000（瑞士） ②超声波多普勒法 如：HOH-L-O1（北京金水中科） ③电磁法（分单点法与多点法） 如：LMM-60 一、测流方法： 1．超声波时差法（分单声道法与多声道法） 实物安装图如下图： 安装示意图如下图: 测流原理如下图： 断 面 的 平 均 流 =(V1*A1+V2*A2+…Vi*Ai+…+Vn*An)/A Vi :第 i 个流速探头测量的平均线流速 Ai :第 i 个分割面积 速 等 于 2．超声波多普勒法 实物安装图如下图: 安装示意图如下图: 测流原理如下图: 断面的平均流速=实际测速范围内的杂质最大概率流速 3．电磁法（分单点法与多点法） 实物安装图如下图： 安装示意图如下图: 测流原理如下图： 以三点法为例: 断面的平均流速等于=(V1 *A1+V2*A2+V3*A3)*K/A Vi :第 i 个流速探头测量的点流速 Ai :第 i 个分割面积 K: 模型转换系数 二、相互比较： 以上三种明渠流量计的测速原理均是测出标准断面上的部分 流速来换算为整体断面的平均流速，其中超声波时差法的单声道法与 电磁法的单点法在渠道水位变化时流速探头会接近甚至露出水面，因 此精度不会很高，所以这里只比较以下三种测量方法的精度： ①超声波时差法（多声道法） ②电磁法（多点法） ③超声波多普勒法 从理论上讲，三种方法测得的各自测流范围的流速精度应该都 是很高的，都在 1%以内，关键是换算为断面整体平均流速时其计算 模型会产生误差，因此这三种方法的实际断面流量测量精度主要是换 算模型及公式的精度及校准精度。从上述测量原理图中可以看出电磁 法（多点法）的实际测量范围是点，超声波时差法（多声道法）的实 际测量范围是线，超声波多普勒法的实际测量范围为面，比较如下图： 从上述测量范围可以看出，超声波时差法（多声道法）的测 量范围完全包含了电磁法（多点法）的测量范围，因此前者的精度肯 定会比后者高（实际应用中可能后者的测量精度有时会高于前者，这 主要是由于安装位置、安装精度、校准方法等引起的，如果在同样的 位置并采用同样的安装精度及校准方法，后者的精度肯定不会高于前 者。） 。 所以下面只对超声波时差法（多声道法）与超声波多普勒法的测 量精度及优缺点进行比较。 测 量 精 度 水质 要 求 安 可 宽浅渠道 中等渠道（5 装 靠 倍水深》渠宽》 价 维 格 性 （渠宽〉5 倍 水深） 水深） 备 窄渠道 （ 渠 宽 〈水深） 护 超声波时差 清水，水中漂浮 法（多声道法） 物要少 超声波多 普勒法 难 高 中 高 高 一般 易 中 中 一般 高 很高 浑水，水中需有 杂质或气泡 三、如何提高测量精度 以上三种测流方法在实际应用中其实际测量精度与理论精 度（即仪器出厂标定精度）肯定会有一定的差距，这主要是由于安装 注 备 位置、安装精度、数据处理方法、校准方法等产生的，因此提高测量 精度主要从这几点入手： （1） 调整安装位置 尽量选择具有标准断面的顺直渠道，满足前 10 后 5 的要求（既仪器上游顺直段有 10 倍渠宽，下游顺直段 有 5 倍渠宽）。如果不满足这个要求，水的流态不会非 常平稳，会产生测量结果偏大或偏小的情况，这时就需 要进行修正，一般是乘以一个修正系数（该系数是通过 现场率定产生的）或调整安装位置。 （2） 提高安装精度 主要为流速探头的安装角度、位置等是否准确，如果 安装角度发生偏差，则结果会有一个固定的误差系数， 这时候为提高测量精度则需要调整安装角度或乘以一 个修正系数。 （3） 数据处理方法 主要是指在实际测量过程中现场会有各种干扰（如正 在测量时有鱼在流速探头附近游过），使个别数据不准 或完全失真，如果测量的时间间隔较大，则这些失真数 据会对测量结果产生较大影响，因此需要增加测量时间 间隔密度或对失真数据进行删除或平滑处理。 （4） 校准方法 校准时一定要保证在一段时间内测量断面处的过流 量保持恒定，否则在涨水或落水的过程中同样的水位会 对应不同的流量，造成校准系数结果偏大（落水）或偏 小（涨水）；另一个要注意的是要选择一个或几个合适 的水位附近进行校准，不能选择极端水位；当实际断面 过流量的准确值无法获得时，可通过对称法或反向法安 装仪器来抵消系统误差。