超声波时差法明渠流量计技术特点及实际应用.pdf

北京华水仪表系统有限公司

2020年4月29日

中国灌区协会

渠道流量测量主要种类

流速面积法：1.浸水式

-转子流速仪

-超声波时差、多普勒、电磁

2.非浸水式

–表面流速雷达

水力学法：1.标准断面量水–水位流量关系

2.渠系建筑物量水

3.量水堰量水

4.量水槽量水

开放式渠道内流场情况复杂

•国内灌区渠道大部分是开放无压式，流态

情况远远复杂于有压管道内的流态；

•流速在不同水位中成多样性变化；同时受

衬砌材质、形状不同产生的水阻尼系数不

同，曲线分布亦会有所不同；

•渠道中单点/线的流速很难代表断面平均

流速

开放式渠道内流场情况复杂

除了水流在开放式无压状态下流态复杂外，水质、渠道本身情况也很复杂

开放式渠道内流场情况复杂

除了水流在开放式无压状态下流态复杂外，水质、渠道本身情况也很复杂

开放式渠道内流场情况复杂

除了水流在开放式无压状态下流态复杂外，水质、渠道本身情况也很复杂

我国灌区量测水，机会到底在哪里？

超声波时差法明渠流量计

1.宽渠道、大流量开放式

2.干、支、斗取水口/节制闸箱式

3.斗、农、毛半开放式

超声波时差法

工作原理：

声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播的速度亦不同。就

好像一个人在水中游泳，他在水中顺水游的时间会短于他逆水游的时间。

通过测量超声波在介质中的顺流和逆流传播的时间差,然后通过公式计算

出流体的流速。

超声波时差法明渠流量计–开放式

原理示意图流量测量原理

每对换能器按一定角度安装在两侧

衬砌，发送、接收超声波信号

由于有一定角度和水流方向，超声

波在两个固定点（换能器距离）往

返的时间不同，根据时间差判定该

层平均流速

多层换能器得到多层平均流速，进

而得到该断面平均流速

测得变化的水位，根据已知断面数

据计算断面面积

瞬时流速*断面面积=瞬时流量

超声波时差法明渠流量计–开放式

渠道断面的平均流速，通过一组或多组超声波探头测得

渠道断面的面积，根据已知断面数据和变化的水位高度

求得

测量水位：电子水尺

超声波水位计

雷达水位计

压力水位计

……

超声波时差法明渠流量计–开放式

电子水尺测液位

超声波时差法明渠流量计–开放式

时差法超声波明渠流量计–开放式

超声波液位计测液位

超声波时差法明渠流量计–开放式