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自流道流量测量系统
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取校准孔回波与水面回波传播声程的比值则有:

由式(1)可知声程L是传播声速c、c0,传播时间t、t0和校准孔距L0的函数,如果在声管中传播声速由发射面至水面间变化很小,这样(1)式就可简化为:

发射声脉冲后,测得t0、t即可测算出声程L。

由图2知,探头安装基准面至水位零点高度为S(S可以当地水准点或水尺为参考,安装时测量确定)则水位值H为:

式中:H为水位值

S为探头发射面至水位零点距离

L为探头发射面至水面间距离

(2)水位采集系统的组成

水位测量是应用空气声学回声测距原理,将声学探头安装在自流道进口和出口处,通过电缆将信号传至水位采集系统,采集并输出进口和出口处的水位值。

水位采集系统由声学探头,声路总成、外保护管总成、水位采集主机系统、显示及电源组成、水位采集系统通过RS-232C接口与流量数据处理系统相连。

(3)水位测量数据的输出

用空气回声测距方法测量到水位值后,水位采集系统通过标准RS-232C串口与流量数据处理系统相连,传送测量数据。

数据是从安装在泵站主控室的水位采集系统传输至安装管理处办公楼水调科的流量数据处理系统,电缆距离较长,所以选用低速率异步串行通讯方式,通讯协议具体为:

传输速率:300波特
帧数据:8位
起始位:1位
停止位:1位
奇偶较验:1位
传输数据格式为:SaaaabbbbY

2.流量数据处理系统

(1)流量计算原理

流量计量是依据实时测量的水位值,考虑到自流道的形状,不同流态的影响求得自流道精确的水位流量关系式,计算出相应的流量值,其公式为:

(4)

式中:Q为进口水位值(m3/s)
h1为进口水位值(m)
h2为出口水位值(m)
g为重力加速度
B为修正系数

(2)流量数据处理系统的组成

流量数据处理系统通过RS-232C接口与水位采集系统相连,接收到水位值后,依照公式(4)计算出实时输水流量。

流量数据处理系统完成输水计量的主控,数据处理、流量输出、数据存储(包括月、日、时、进口水位、出口水位、流量值6个参数的正点值。系统存储容量为32K字节,可存储两个月的数据)、向大屏幕显示传送数据(进口水位、出口水位、流量值)。
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