超聲波測(cè)流系統(tǒng)組成

超聲波測(cè)流由四個(gè)組成部分：（1）水下裝置，包括發(fā)收共用的換能器（一般由鋯鈦酸鉛或壓電陶瓷片制成）及其固定裝置，如鐵軌等；（2）水上裝置，由計(jì)算器控制的發(fā)收?qǐng)?bào)機(jī)，計(jì)時(shí)器，數(shù)據(jù)處理器以及顯示、記錄、打印和遠(yuǎn)傳的電子設(shè)備；（3）聯(lián)接兩岸的水下鎧裝電纜或架空電纜的傳輸線路，也可以用無(wú)線傳輸并構(gòu)成自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)；（4）自記水位計(jì)和測(cè)深等輔助設(shè)備。

超聲波測(cè)流其基本原理是通過(guò)設(shè)在河道兩岸等高并斜向水流的超聲換能器（聲波與電能間的轉(zhuǎn)換）從兩個(gè)方向同時(shí)或先后往返發(fā)射聲脈沖，已知聲脈沖從上游方向向下游方向發(fā)射和從下游方向向上游方向發(fā)射的傳播時(shí)間之差（即逆流與順流傳播時(shí)間之差），即可求得聲道平均流速，從而計(jì)算換能器所在的某層水深處水流平均流速和水流通過(guò)全斷面的流量。

超聲波測(cè)流具有操作簡(jiǎn)捷、不擾動(dòng)水流、成果比較精確（誤差在±5%以內(nèi)）、可在岸上測(cè)得瞬時(shí)的連續(xù)的流量并保證人身安全等優(yōu)點(diǎn)。因此（1）可用以遠(yuǎn)傳實(shí)測(cè)流量，成為遙測(cè)系統(tǒng)的組成部分；（2）特別適于困難條件下的測(cè)流，例如在回水、潮汐影響下水位流量關(guān)系不穩(wěn)定時(shí)，此法進(jìn)行測(cè)流，方便可靠。但設(shè)備投資較高、技術(shù)比較復(fù)雜，使用要求相當(dāng)嚴(yán)格。且在水草叢生、氣泡影響、含沙量大以及水溫變化急劇之處，不易采用。

檢定試驗(yàn)方法要點(diǎn)是：（1）如用一對(duì)換能器施測(cè)水面以下一層（一般放在斷面平均水深6/10處）平均流速，它與斷面平均流速的關(guān)系可通過(guò)多次流速儀法測(cè)定的成果相比較求k值。（2）如用多對(duì)換能器施測(cè)水面以下平均流速，則可直接計(jì)算斷面平均流速（k=1），也需與流速儀測(cè)流成果相比較，以探求最有代表性或k值比較穩(wěn)定的換能器安放位置。（3）如因河道水流比較紊亂，聲道布置可由單線改為算雙線（呈V形或X形），求其平均值以減少測(cè)驗(yàn)誤差。（4）必要時(shí)還需要按水溫，含鹽度C值校正。此外，還需注意安裝避雷設(shè)備和防止水中氣泡的干擾。

據(jù)1982年美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)，國(guó)際上約有90余處用此法測(cè)流。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1982年提出超聲波測(cè)流的標(biāo)準(zhǔn)。此外，在水電站、灌區(qū)、城市供水與排水的管道和水工模型試驗(yàn)中，也常使用超聲波測(cè)定流速、流量，并已有多種產(chǎn)品在國(guó)際上推廣使用。中國(guó)湖南省水文總站于1974年研制超聲波測(cè)流儀獲得成功，并在湖南湘江支流瀏陽(yáng)河的梨水文站正式安裝使用。該站為通航河道，賀寬140~170m，聲道170~200m，電纜傳送信號(hào)，可多層施測(cè)，曾與流速儀法做過(guò)大量比測(cè)試驗(yàn)，誤差一般不超過(guò)±3%。用此法于1974年實(shí)測(cè)最大一層平均流速1.82m/s，實(shí)測(cè)該站歷時(shí)上最大流量2370立方米每秒。20世紀(jì)70年代末至80年代初還在湖南、浙江兩省和上海市的大中河流和潮水河上安裝使用，功效均較滿意。