超聲波明渠流量計工作原理：
超聲波明渠流量計由帶校準桿的收發(fā)合置超聲波探頭和顯示控制儀表組成，超聲波明渠流量計工作原理示意圖見圖，超聲波明渠流量計探頭固定安裝在量水堰槽上方并正對水面，超聲波明渠流量計掛在室內墻壁上或安放在標準機柜內，測量明渠內液體流量時，先用超聲波測出探頭輻射面至液面的距離 D，用探頭輻射面至低水位(水位=0)的距離 L 減去 D，得到了量水堰槽內的當前液位 H，然后根據量水堰槽液位H-流量Q 的關系解算出瞬時流量。超聲波明渠流量計示意圖帶校準桿超聲探頭的作用是周期性的發(fā)射一定頻率的超聲波脈沖并接收目標反射的回波，目標回波經過濾波放大后由 AD 采樣再經過信號處理，得到校準桿反射的回波時間和液面回波時間。
超聲波明渠流量計的原理及其應用：
隨著工農業(yè)和城鄉(xiāng)的快速發(fā)展，水已經成為制約經濟發(fā)展和影響人民生活的重要商品，為了節(jié)約用水，渠道流量的準確計量就顯得尤為重要。超聲波明渠流量計是一種*的明渠測流儀器，它通過儀表同時測量渠道的平均流速和液位來計量流量，比以往的堰槽式方法計量流量精度高，應在水利和供水工程中廣泛推廣應用。
隨著工業(yè)、農業(yè)和城市及農村的快速發(fā)展，各方面的用水量都在持續(xù)增長;加之，水資源污染越來越嚴重，能夠直接使用的水資源缺口越來越大。
繼南水北調工程啟動后，我國各大、中城市相繼開展了以解決城市飲用水為主的引水工程建設，農村也在大量興建飲水工程。水已經成為制約經濟發(fā)展和影響人民生活的重要商品，為了節(jié)約用水，渠道流量的準確計量就顯得越來越重要。
測量渠道流量的方法有兩類。①只測量液位的堰槽式測流，如薄壁堰、寬頂堰、巴歇爾量水堰、無喉道量水堰等。②同時測量流速、液位(截面積)的渠道式超聲波流量計測流。傳統(tǒng)的堰槽測流因為直接實測流速比較困難，所以在渠中設置適當?shù)臉藴恃呋虿蹃磉M行測量。這種測量方法只需在一定位置測出液位即可計算出流量。因為液位與堰或槽所流出的液體體積流量成函數(shù)關系，因此通過相應計算公式，就能算出液體的瞬時和累積流量。
本文述及的超聲波明渠流量計，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引水/輸水工程;②雨水排放監(jiān)測;③排污監(jiān)測;④水利工程等。
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(tài)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*向液面垂直發(fā)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一個回波周期到達的時間與發(fā)射脈沖間的時間間隔t，則液面與*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*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(xiàn)多聲道測量，測量準確度隨實際參與測量的聲道數(shù)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(shù)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(tài)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(xiàn)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(xiàn)場測量段前后若有堰、閘等設施使垂直流態(tài)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(shù)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。
5 結論
超聲波明渠流量計是一種*的明渠測流儀器，它比傳統(tǒng)的堰槽測流方法精度高，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。
