仪表的工作原理

1 1 、量水堰槽测流量的原理

渠道内的流量越大，液位越高；流量越小，液位越低（参见图六）。对于一般的渠道，液

位与流量没有确定的对应关系。因为同样的水深，流量的大小，还与渠道的横截面积、坡降

比、渠道侧墙粗糙度有关。

标准量水堰槽的流量-液位

有确定的对应关系，并经过

验证。同样的标准量水堰槽

放在不同的渠道上，相同的

液位对应有相同的流量。量

水堰槽把流量转成了液位。

通过测量量水堰槽内水流的

液位，再根据相应量水堰槽

的水位-流量关系，可以反

求出流量。

图七、常用的量水堰种类

常用标准量水堰槽有三角堰，矩形堰，巴歇尔槽（图七）。水位-流量关系可以从国家计量

检定规程《明渠堰槽流量计》JJG711-90 中查到。本说明书的第七章摘抄了一些常用的类型。

使用量水堰槽时，按技术规范里的要求摸仿制作，安装。注意对量水堰槽水位-流量

关系影响大的几个因素。三角堰的渠道宽 B、开口角度、上游堰坎高 p；矩形堰的渠道宽 B、

开口宽 b、上游堰坎高 p；巴歇尔槽的喉道宽度 b。

还有两个应用条件，对量水堰槽水位-流量关系影响较大。1：自由流条件。水流顺畅，下

游水位变化不影响上游测量到的水位。2：量水堰槽的上游渠道要有平直段。三角堰、矩形堰

平直段长度要大于渠宽的 10 倍。巴歇尔槽大于渠宽的 5 倍。

2 2 、超声波测液位原理（参见图八）

仪表采用超声波回声测距法测液位。探头固定安装在量水堰槽水位观测点上方（水位观测

点的位置见堰槽构造说明）。探头对准水面，向水面发射超声波。超声波经过 E1 距离，碰到校

正棒。一部分声波能量被校正棒反射，并被探头接收（仪表显示器上用“”和“”提示是

否收到“校波”）。仪表记下这段时间的长度 t1。超声波的另一部分能量绕过校正棒，到达水

面。这部分能量被水面反射后，被探头接收（仪表显示器上用“”和“”提示是否收到

“回波” ）。仪表记下这段时间的长度 t2。仪表根据 t2 与 t1 的比值，乘以 E1，求出水面到

三角堰

矩形堰

巴歇尔槽

b

b

B

p

B

p

角度

流量较小时,水位较低 流量较大时,水位较高

水位 水位

直角三角堰

直角三角堰

水流方向

水流方向

图六、量水堰槽把流量转成液位

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探头的距离 D，D=E1 ╳ t2/t1。

安装仪表时，通过按键设置探头到“水位=0”的距离 L（“系统参数”[09/33]“探头距

离”）。仪表从内存读取参数 L，用 L 减去 D，差值

H 就是液位（H=L-D）。

由于产品生产中,E1 的长度一致；电路

的延迟也不一致。仪表实际计算液位时使用的运

算式为：H=L-KD，其中“K”为修正系数。“K”的

数值要经过标定来确定。仪表的参数表中“系

参数”[10/33]“修正系数”用于存储“K”，仪

表出厂时的标定值记在仪表箱体的右侧标签上

（参见图二）

3 3 、仪表测流量 原理（图九）仪表控制探头发

射和接收超声波。按图九的过程转为液位（单

位：m）。再查水位-流量表，把液位转成流量（单

位可以是：L/s，m

3 /h，或 m 3 /s）。

水位-流量表是存储在仪表里的一组数据。通过

仪表上的按键可以向仪表的存储器中输入。本仪表的水位-流量表是按相等的液位间隔存储

的。例如使用三角堰时，液位的间隔设为为“0.01m”。仪表的内存中存有：液位=“0.00m”时

对应的流量=“0.0000L/s”；液位=“0.01m”时 对应的流量=“0.0136L/s”；液位=“0.02m”

时 对 应 的 流 量 = “ 0.0772 L/s ”； 液 位 =

“0.03m”时对应的流量=“0.2127L/s”„„。

允许设置最多 50 个点的液位及对应的流量数

据。一些常用的液位-流量表已预先设置在仪表

内。使用时通过参数表选择对应的堰槽种类就

可以得到相应的水位-流量表。堰槽种类选“自

定义”时，需逐点设入水位-流量数据。