在現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)中,自動(dòng)化控制及測量占有較大比重,尤其是用水量的精準(zhǔn)測量更是灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革主要內(nèi)容之一,這也對泵站機(jī)組、渠道流量自動(dòng)測量提出更高要求。如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化精準(zhǔn)測量是面臨的難題,目前傳統(tǒng)常用的明渠流量測量需要布置和安裝一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建筑物,通過水位和流量之間的對應(yīng)關(guān)系,測取流量數(shù)據(jù)。這種水量測量技術(shù)制約因素較多、存在一定的誤差,還對水流的穩(wěn)定性和測流環(huán)境有較高要求。
多普勒超聲波流量計(jì)利用超聲波的多普勒效應(yīng),其原理是在流體中設(shè)置一個(gè)超聲波傳感器,發(fā)射一束超聲波,當(dāng)超聲波遇到流體中的固體或氣泡等雜質(zhì)時(shí),會發(fā)生多普勒效應(yīng),測得量流速值、水深值、溫度值,通過測量某一點(diǎn)的橫截面積和在此橫截面的平均流速來計(jì)算流量,并依據(jù)給定的斷面面積自動(dòng)計(jì)算出流量值,在時(shí)間軸上進(jìn)行總流量的累計(jì),最終計(jì)算累計(jì)用水量。
多普勒超聲波流量計(jì)是近年來在灌區(qū)試點(diǎn)應(yīng)用成功的一種新型自動(dòng)化程度較高的測流設(shè)備。設(shè)備是將流速、水位、溫度傳感器集成于一體的測流儀器,一般安裝在明渠底部或側(cè)面,利用超聲波在水流中的散射作用,測量水流速度,根據(jù)測得的流速數(shù)據(jù)和水流截面積自動(dòng)計(jì)算出動(dòng)態(tài)流量和時(shí)段水量,可通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖谜净蚯烙盟刂浦行?準(zhǔn)確地測量出明渠流速、流量。
在設(shè)備實(shí)際應(yīng)用中,超聲波流量計(jì)的測量結(jié)果往往會受到多種因素的影響,如流體的性質(zhì)、流速、溫度、壓力,渠道的形狀、底坡、糙率等,測量數(shù)據(jù)會與實(shí)際流量存在一定的誤差。為此,需要對多普勒超聲波流量計(jì)的工作原理進(jìn)行系統(tǒng)分析,通過連續(xù)采集數(shù)據(jù)并對記錄的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)篩選、剔除異常值,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性,最后采用數(shù)學(xué)模型和方法,計(jì)算多普勒流量計(jì)的校正系數(shù)。
