明渠流量计是用于工矿企业渠道、管线供水和污水排放的流量测量仪表,也是环境监测系统对污水排放总量控制和排污收费的必备工具。也可用于水源河流、农业水利灌溉方面的水量、制药和化工的液位测量等。为了加强对城市排水和企事业单位排水量的管理,需要有统一的排水流量测量方法。为此,参照国际标准ISO 4360—1984堰槽明渠水流测量一三角形剖面堰等标准,我国制定了城市排水堰槽流量测量技术标准,包括:三角形薄壁堰测流、矩形薄壁堰测流等5种技术标准。
在我国,明渠流量计大部分引进国外产品,比较昂贵。而国内生产的空气式明渠流量计,由于超声波被水面悬浮的泡沫所吸收,无反射回波,导致不能测量。有鞍山科技大学的教授设计的流量计使用沉人式传感器,特别适合于表面多泡沫和漂浮物的流量测量。且结构简单、价格低,在测量精度方面能够达到工业应用的要求。
新式明渠流量计的超声测距原理是:通过安装在堰(槽)测流装置上的超声波传感器,由流量计内的单片机输出一定频率电信号,激励探头中压电晶体发射特定频率的超声波信号,并在发射时刻同时启动定时器开始计时,该超声波信号通过被测液体介质传播,遇到标准杆处,其中一部分产生第一次反射回波,而其余部分继续在水中传播。反射部分反方向传播,进入探头,引起探头晶片振荡,产生声能一机械能一电能转换,使探头输出第一个电信号。而在水中继续传播的超声波到达水面时,由于水面以上是气体(空气),在气液交界面产生第二次反射回波,反射回波反方向传播反射到压电晶体上,使探头输出另一个电信号。即在参比面(标准杆)上产生第一次反射回波,在气液交界面上产生第二次反射回波,当探头接收到反射波后,立即停止计时,这时,计时器就记下了超声波从发送到接收的传播时间t。和t ,根据相关公式可算出探头到液面的高度。
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