明渠流量计选型明渠测流方法比较.docx
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明渠流量计选型明渠测流方法比较
《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：
LDM-51（开封厂）
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：
断面的平均流速等于=（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
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。
水质
要求
安装
维护
价格
可靠性
测量精度
备注备
宽浅渠道
（渠宽〉10倍水深）
中等渠道（10倍水深》渠宽》3倍水深）
窄渠道
（渠宽〈3倍水深）
超声波时差法（多声道法）
清水，水中漂浮物要少
难
高
中
高
高
一般
超声波多
普勒法
浑水，水中需有杂质或气泡
易
中
中
一般
高
很高
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。
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