水位测量用什么仪器?

2023年02月22日 17:16

  水位是反映水库运行的重要指标,在水库的日常运行管理中,经常需要测量水位,对水库的正常运行进行分析,为水库调度、运行管理提供数据支持。

  根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 246-2012),可将水利工程的级别分为5级。我们在测量水位时一般用超声波水位计,它具有结构简单、价格低廉、测量精度高等优点,是最常用的水位测量仪器。随着科技的进步,超声波水位计在不断进步和发展。

  一、结构

  超声波水位计采用非接触测量方式,使用时只要将探头探入水中即可完成水位测量,无需改变被测物的任何结构和参数。探头的材质主要有不锈钢、钛合金、聚四氟乙烯等,目前市面上比较多的是不锈钢探头。超声波水位计一般由探头、传感器、仪表控制单元和电源组成,传感器用于采集水位信息。传感器由探头与浮子或浮球等部件组成,可以插入水中测量水位。浮子或浮球与传感器相连,可以更换不同类型的探头,实现不同的水位测量。

  二、测量原理

  超声波水位计利用超声波测量液体中的声速,在液体中传播时,遇到固体会反射回来,所以声波传播的距离与固体的厚度有关,若超声波从固体表面反射回来,则声速将减小。通过对超声波换能器发射信号的频率和强度进行测量,就可以计算出被测介质中水的深度。

  超声波水位计一般测量精度可达0.5 cm。如果是测量水位的流量,一般会根据流量进行换算得到水位的高度,或者根据实际流速进行换算得到。实际测量时通常将超声波水位计安装在离水面较近的地方,探头向上移动,以避免水面反射和散射带来的影响。使用时应注意测量声速、传播时间等参数与实际情况是否相符。

  三、电路设计

  电路设计中,电源部分的设计是关键,电源部分采用稳压芯片LM324为核心,保证电路工作电压稳定,低噪声、低失真、高精度。LM324内置线性稳压器,输出电压稳定在2V以下。采用5V转3.3V的直流转换方式,提高输出电压稳定性。电源部分与超声波检测部分分开设计,互不干扰。

  四、安装方式

  超声波水位计的安装方式有固定式和移动式两种。固定式是指水位计安装在固定的位置上,如混凝土浇筑的基础上;移动式是指水位计安装在移动的位置上,如桥梁、坝面等。不同的安装方式适用于不同的场合,固定式适用于水库、大坝等需要长期观测水位变化或固定使用,移动式适用于水库、大坝等不需要长期观测水位变化。

  五、校准

  1、超声波水位计应定期进行校准,周期应根据具体情况确定,一般为一年一次,也可根据使用情况决定。

  2、校准前,先将水位计内的超声波换能器安装好,然后将水位计置于已知深度的液面上,将超声波探头对准液面中心进行连续5次测量并记录每次的测量时间和测量距离,直至超声波换能器中的回波信号完全消失为止。然后,将超声波探头从液面上取下。

  3、采用标准信号源(如:示波器)对超声波水位计进行校准。测量时应保证仪器内部没有水、气体、其他固体物质等。

  4、校准结束后,根据实际情况确定校准周期。校准周期一般为一年一次。

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