超聲波明渠流量計，是通過測量液體的平均流速和液位(截面積)來計算流量值的超聲波流量儀表，超聲波明渠流量計可應用于如下場合：

1 工作原理

超聲波明渠流量計

計量原理比管道式流量計計量方法復雜。它要針對具有不同尺寸、不同材質的渠底、渠壁和自由液面，不但斷面形狀各異，而且水平和垂直流速分布不同，流態復雜。但是，也有共同點，就是都要通過測量平均流速和液位(截面積)來計算流量。平均流速的測量可采用多普勒法和時差法來測量。液位的測量方法可采用超聲波液位計和聲波液位計、壓力式液位計、氣泡式液位計。超聲波液位計測量方法如圖 1 所示。

目前國內外普遍采用超聲脈沖回波法。由超聲換能器向液面垂直發射聲脈沖，聲波遇液面返回，被同一換能順路所接收，經放大器放大后，由一閾值電路檢測出個回波周期到達的時間與發射脈沖間的時間間隔t，則液面與超聲換能器的距離 l 按下式計算：

式中：c———空氣中的聲速，c=331.4+0.6T(m/s);T———攝氏溫度，331.4 m/s 為 0 ℃時的聲速。于是，液位 H=h-l。

超聲波液位計所使用的超聲換能器工作頻率為 50～200kHz;量程為 0.2～(5～10)m;準確度為(0.25～0.5)%FS。

2 基本構成和基本技術性能

超聲波明渠流量計通常有單聲道、兩聲道和多聲道(3聲道以上)。由測流速換能器、液位換能器、接線盒、控制器及電纜組成(圖 2)。斷面形狀及聲道布置方式如圖 3 所示。

一般來說，各種明渠所測量的流量范圍很廣，測量準確度約為 1%～5%，測量準確度主要取決于渠道的尺寸、形狀及截面誤差，平均流速和液位誤差值根據實際要求通過多聲道布置可控制在較的范圍內(表1)。

3 特點

超聲波明渠流量計應用于渠道流量測量具有以下幾個特點：

(1) 由于是通過實測流速、液位(截面積)來演算流量，所以要比只測量液位的堰、槽、渠式流量計測量準確度高。

(2) 可實現多聲道測量，測量準確度隨實際參與測量的聲道數的增加而提高。

(3) 當液位低于*低聲道時，可作為堰槽流量計(液位和流速的函數關系)測量。

(4) 被測渠(管、涵洞)的斷面不受限制，而且可測渠寬可達上百米。

4 安裝應注意的問題

(1) 實測流速是建立在渠道流態比較均勻的前提下的，即要求渠(管)道的直線段長度要滿足要求。

(2) 現場直線段不足時，要通過在測量段交叉設置聲道來補償斜線流對流速測量準確度的影響。

(3) 現場測量段前后若有堰、閘等設施使垂直流態紊亂時，應采用多聲道測量方式來達到準確測量面平均流速。聲道數量和聲道高度的確定，要依據測量準確度的要求，同時還要考慮*低水位、*高水位和工作水位。

(4) 對渠道式流量計來說，準確測量流速、水位固然很重要，但往往對流量測量影響*大的是渠道斷面積的誤差(如，渠底部泥沙淤積和渠壁不平整、渠寬不一致等誤差)。所以，在此特別指出的是———渠道斷面積誤差的控制一定要要求渠道土建按設計施工。

超聲波明渠流量計是一種先進的明渠測流儀器，它比傳統的堰槽測流方法度高，所測渠道的斷面不受限制，可以寬達上百米，應在水利和供水工程中廣泛推廣應用。