，在明渠中設(shè)置適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)堰或槽，只需在一定位置測(cè)出液位，因液位與堰或槽所流出的液體體積流量成單值關(guān)系，通過(guò)相應(yīng)計(jì)算公式，即可算出液體的瞬時(shí)和累積流量。對(duì)于半滿管的或渠中的液體，必須給出截面積（或液位）和平均流速才能算出流量。明渠超聲流量計(jì)就是應(yīng)用超聲方法，測(cè)量堰、槽、渠、半滿管內(nèi)流動(dòng)液體流速或液位，并給出流量值的一種儀表。
關(guān)于流速測(cè)量的多普勒法（本章第四節(jié)中）和時(shí)差法（本章第三節(jié)中）已如前所述，超聲液位測(cè)量方法可用如圖4.19所示來(lái)說(shuō)明。目前國(guó)內(nèi)外普遍采用超聲脈沖回波法。由超聲換能器向液面垂直發(fā)射聲脈沖，聲波遇液面返回，被同一換能器所接收，經(jīng)放大器放大后，由一自值電路檢測(cè)出個(gè)回波周期到達(dá)的時(shí)間與發(fā)射脈沖間的時(shí)間間隔t，則
式中，c為空氣中的聲速，c=331.4+0.6Tm/s，T為攝氏溫度，331.4m/s為0℃時(shí)的聲速。
于是，液位H=h-l。超聲液位計(jì)所使用的超聲換能器工作頻率為50~200kHz；量程為0.2~（5~10）m；精確度為（0.25~0.5）%FS。一般來(lái)說(shuō)，各種明渠所側(cè)最的流盤(pán)范圍很廣，但是測(cè)量精確度都不高，約為2%~5%，這是由于堰、槽等的形狀、尺寸、液位值、流速值的誤差，不可避免。
明渠超聲流量計(jì)可應(yīng)用于下列場(chǎng)合:
①引水/輸水工程；
②雨水排放監(jiān)測(cè)；
③排污監(jiān)測(cè)；
④水利工程等；
⑤灌溉。
一、明梁超聲流量計(jì)（堰和槽）
超聲液位測(cè)量計(jì)與堰或槽相組合構(gòu)成了明渠超聲流量計(jì)。當(dāng)流過(guò)堰、槽液體為自由流態(tài)，其上游液位H與流量成單值關(guān)系，即
q= KHn
式中 K，n——流量系數(shù)。
不同規(guī)格的槽或堰n、K值是不一樣的。使用和設(shè)計(jì)槽或堰必須參閱“明渠堰槽流量計(jì)檢定規(guī)程”（JJG 211-90）。這里僅給出一些三角形缺口薄壁堰、矩形缺口薄壁堰、等寬薄壁堰和巴歇爾槽的基本尺寸和K、n值，分別見(jiàn)表4.12~表4.15以及圖4.20~圖4.23。表4.16列出了各種槽堰可以測(cè)量的流量范圍。
表1.15 巴歇爾槽
| qmax /m3·h-1 | 喉道/mm | 進(jìn)口段/mm | 出口段/mm | 邊高/mm | 流量系數(shù) | |||||||||
| b | L | x | y | N | B1 | L2 | L0 | B2 | L2 | K | D | K | n | |
| 120 | 76 | 152 | 25 | 25 | 57 | 259 | 457 | 311 | 178 | 305 | 25 | 457 | 0.177 | 1.55 |
| 400 | 152 | 305 | 50 | 25 | 114 | 400 | 610 | 415 | 394 | 610 | 76 | 610 | 0.381 | 1.58 |
| 900 | 228 | 305 | 50 | 75 | 114 | 575 | 864 | 587 | 381 | 457 | 76 | 762 | 0.535 | 1.53 |
| 3000 | 600 | 600 | 50 | 75 | 230 | 1200 | 1500 | 1020 | 900 | 920 | 80 | 950 | 1.403 | 1.548 |
| 7000 | 1200 | 600 | 50 | 75 | 230 | 1920 | 1800 | 1227 | 1500 | 920 | 80 | 1000 | 2.904 | 1.577 |
| 15000 | 2400 | 600 | 50 | 75 | 230 | 3360 | 2400 | 1636 | 2700 | 920 | 80 | 1000 | 6.004 | 1.605 |
表4.16 各種堰、槽的流量范圍
| 名稱(chēng) | 流量范圍/m3·s-1 | |
| 薄壁堰 | 三角形缺口堰 | 0.2×10-3~1.8 |
| 矩形缺口堰 | 1.4×10-3~49 | |
| 等寬堰 | 0.8×10-3~77 | |
| 寬頂堰 | 矩形堰 | 8×10-3~65 |
| 圓堰 | 8×10-3~820 | |
| 三角形剖面堰 | 3×10-3~1300 | |
| 平坦V形堰 | 14×10-3~93 | |
| 巴歇爾槽（Parshall） | 0.1×10-3~93 | |
| 無(wú)喉道槽（Cut-throat） | 0.7×10-3~3.0 | |
超聲非滿管（渠）流量計(jì)
利用超聲法測(cè)量非滿管（渠）的流量，無(wú)需堰和槽，必須測(cè)出液位和平均流速，如圖4.24所示。所采用的方法可見(jiàn)表4.17.
表4.17 超聲非滿管（渠）流量的測(cè)量方法
| 所求量名稱(chēng) | 超聲非滿管（渠）流量計(jì) | |||||
| 方法1 | 量程 | 精確度 | 方法2 | 量程 | 精確度 | |
| 平均流速 | 超聲多普勒法 | 0.1~6m/s | ±2% | 多聲道時(shí)差法 | 0.03~20m/s | ±0.25%~±0.5% |
| 液位 | 超聲法或其他法 | 0.2~10m | ±0.25%~±0.5%（分辨率1~3mm） | 超聲法 | 0.2~10m | ±0.25%~±0.5% （分辨率1~3mm） |
| 流量 |
| 與半滿管和渠大小有關(guān) | ±3%~±5% |
| 與半滿管和渠大小有關(guān) | ±2%~±5% |
注：所列值實(shí)際測(cè)量會(huì)低一些。
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