超声波明渠流量计

今年我们做了很多流量监测的项目，发现明渠的流量监测项目越来越多，例如灌区信息化中的渠道流量监测、农业水价改革项目中的明渠流量监测、企业排污的排污口流量监测、海绵城市中的地表水流量监测等等，这些项目的重要组成部分就是超声波明渠流量计，结合多种项目现场安装情况，给大家分享一下我们的经验，以供参考。

原理简介：超声波明渠流量计通过测量声波在接触到渠道水面后反射回来的时间、声速就可以计算传感器探头到液面的距离，从而确定液位。再根据量水堰的构造尺寸，根据公式算出渠道流量。

那么我们在选择超声波明渠流量计时有哪些注意事项哪呢？主要有以下五点：

一、量程和精度的选择

应用在农业灌溉末级渠道和污水排放渠道明渠流量计的水位量程在2-4m范围内选用，探头盲区在0.3-0.5m范围内。精度根据实际应用需求来选择，做到经济合算。比如用于农业灌溉水量数据仅用于数据统计或过程控制仅仅是检测一下过程流量，无需做精确控制和计量，可以选择精度等级稍低的，如1.5级、2.5级，甚至 4.0级，这时可以选用价格低廉的明渠流量计。若农业灌溉水量数据作为灌溉用水量的收费依据，应该选择精度等级高些，如1.0级、0.5级，或者更高等级;工业园区的污水厂或其他企业的明渠污水排放计量涉及到排污费的计算，建议选择0.5级以上的精度。

二、量水堰槽的选择和安装

常见的量水堰槽分为三种，三角堰，矩形堰，巴歇尔槽。在农业灌溉和污水排放上推荐选择巴歇尔槽。巴歇尔槽的水位- 流量关系是由实验标定出来的，数据相对精确，只要保证巴歇尔槽下游有水位差，排放畅通，不会积水即可。三角堰和矩形堰的水位- 流量关系来源于理论计算，容易由于忽视一些使用条件，带来附加误差，而且对上下游落差也有要求。

三、电源供电类型的选择

供电类型有24V DC、12V DC、5V DC、220V AC等，若现场有市电供电电源，则选择220V/AC供电类型，若现场无市电供电电源，则优先考虑12V/DC，与之配套的DTU/RTU均为12V/DC供电，保证现场供电的一致性。

四、信号传输类型选择

1. 数字信号：数字信号要确定数据接口和通讯协议。数据接口Rs485、Rs232等。协议有HART协议、Modbus协议、Profibus协议等。
2. 模拟信号：模拟信号有电流（DC4-20mA） 、电压、电阻(电阻和电压一般很少用)等。

在我们的解决方案中优先选择数字信号，数据接口选择RS485 或RS232，因为数字信号不易被环境因素干扰，传输稳定，便于存储和交换，能够更好地与数采系统衔接。

 五、防护等级和表体材料的选择

在我们的解决方案中多数属于户外环境，探头部分的防护等级必须达到IP68，仪表显示部分防护等级应不低于IP66，且仪表的过线孔要堵死。表体材料应满足在环境温度湿度范围内，符合不氧化，不易老化，不变形等要求，应用在污水排放渠道时应符合《中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T15-2007》。

超声波明渠流量计的安装，需要注意以下两点：

一、 超声波探头安装形式和注意事项

明渠超声波流量计的安装形式有支架安装和法兰安装，若现场条件允许优先选择法兰安装，法兰安装更便于调节探头发声方向与水面的垂直。由于超声波流量计发射角与盲区的存在，最高水面距离探头底面要大于盲区距离，我们在选择安装位置时不能离渠道边缘太近，应装在渠道的中线上方 以免影响仪表的正常工作。

注意：不论是那种安装方式，探头进线都要用保护管保护；探头发射面一定要露出不能有遮挡。

二、 超声波探头与巴歇尔槽的配合

探头在渠道上的安装位置要符合量水堰槽的要求。巴歇尔槽在进口收缩段的1/3位置，通常外购的巴歇尔槽都会自带探头安装架，只需调节好探头和水平即可。农业灌溉现场很多为了节省成本或者避免运输麻烦通常会直接用水泥浇筑成量水槽，容易造成水位观测点处水面波动剧烈影响水位测量，这时需要使用静水井，将探头安装于静水井上方，静水井的构造如图所示。由于连通管的作用，静水井内的水位与量水堰槽内水位相同。要求静水井为方形，内尺寸以0.5～1米见方为好。

安装完毕之后需要按照厂家提供的使用说明对流量计进行参数设置：量水堰类型、堰高、堰宽、参考零点等。