超声明渠流量计

2017-08-30安徽理工大学电气与信息工程学院许汉武胡业林郭立全

电子世界 2017年15期

关键词：浮板明渠液面

安徽理工大学电气与信息工程学院许汉武胡业林郭立全

超声明渠流量计

安徽理工大学电气与信息工程学院许汉武胡业林郭立全

本文设计了一种明渠流量计，利用水的浮力使流量计漂浮在水面上，通过超声波测距得到液面到淤泥和液面到明渠挡板的距离，同时利用超声波测速测出水流的速度，从而进一步计算得出水流量。

明渠流量计；超声波测速；超声波测距；水的浮力

0 引言

在日常生活中，明渠各个参数的测量对于人们了解被测区域的积水情况有指导意义。然而由于水中含有泥沙，造成明渠底部会有淤泥堆积，从而使得流量计对流量的测量产生偏差。目前市场上的明渠流量计无法在明渠底部有淤泥的情况下，对明渠流量进行实时准确的测量。

图1 采集板结构图

图2 总体结构示意图

1 原理及结构

1.1 结构说明

图2所示是总体结构示意图，结构包括核心控制板、采集板、导线、明渠挡板，其中图1为采集板结构图，包括浮板、固定节点、两个超声波测距模块和一个超声多普勒流速测量模块。这里固定节点在三角形浮板的前端，两个超声波测距模块分别固定在浮板的左右两端，方向相对。超声多普勒流速测量模块的收发探头也分别放置在浮板的左右两端，当浮板漂浮在液面上时，超声多普勒流速测量模块的收发探头位于液面下。

1.2 原理说明

当核心板通过导线向采集板发送采集信号后，漂浮在液面上的采集板开始采集，采集板通过固定在采集板上下侧的超声测距探头分别对液面到明渠挡板的高度（h1）和液面到淤泥的高度（h2）进行测量，与此同时，超声多普勒流速测量模块对明渠水流速度（v）进行测量。测量出的参数通过导线传输给核心控制板，核心控制板根据明渠挡板到明渠底部的距离（h）、液面到淤泥的高度（h2）和液面到明渠挡板的高度（h1），计算出淤泥的厚度（h-h1-h2），根据液面到淤泥的高度（h2）、明渠宽度（L）和明渠水流速度（V）计算出水流量（v*L*h2）。

前期准备工作，提前测量出明渠挡板到明渠底部的距离（h）和明渠宽度（L），由于明渠的大小高度等参数的值固定不变，因此不需要重复测量。