多普勒流量计在农业灌溉渠道测量的应用

　　在农业灌溉中，由于受气候和土壤等自然因素的影响，常常会造成水量分配不均，水资源的浪费十分严重。目前在我国的灌溉系统中，渠首和渠底流量测量方法有许多种，但这些方法都存在着一定的不足之处。而采用超声波流量计测量流量则能够弥补这些缺陷。

　　多普勒流量计是利用声波在流体中的传播速度来测量流量的仪器，由于声波在流体中传播速度与流体流速存在一定关系，所以在测量过程中只需要根据多普勒效应原理就可以实现对流体流量的测量。而多普勒流量计不但具有成本低、操作简单、安装方便等优点，而且还能够实现对流量的连续检测，是目前应用广泛的一种测量仪器。

　　一、测量原理

　　在农业灌溉中，渠道的宽度往往是固定的，而水流速度是不断变化的。在测量时，需要根据水流速度与超声波传播距离的关系来进行计算，而声波在水中的传播速度与流速成正比，所以利用声波在流体中的传播速度来计算出流量。当水流速度发生变化时，会产生多普勒效应。多普勒效应是指声波在介质中传播时会发生反射、折射和绕射等现象。当声波通过管道时，就会引起管道内液体的共振和液体振动，从而产生多普勒频移。

　　二、主要特点

　　1、测量精度高，可以实现连续流量检测。

　　2、抗干扰能力强，不受液体温度和黏度等因素的影响。

　　3、可同时测量进水和出水流量，精度高。

　　4、具有温度补偿功能，可以对测量结果进行修正。

　　5、采用模块化设计，可根据现场需求定制不同功能模块。

　　6、具有自我诊断和报警功能，可实现自动或手动测量记录。

　　7、采用了大屏幕液晶显示，信息丰富，操作简便。

　　8、具有良好的耐振动和耐腐蚀性，使用寿命长达10年以上。

　　三、适用范围

　　1.适用于灌溉渠道，尤其是灌区末级渠系，如支斗渠、毛支渠等。

　　2.可用于污水处理厂的污泥脱水干化处理。

　　3.可用于城镇自来水厂的原水供水管道，自来水厂出水管道，工业及市政供水管道等。

　　4.可用于化工企业的循环水，废水处理工艺中的污水排放管道等。

　　5.可用于城市排水系统的雨水排放系统。

　　6.适用于港口、码头、矿山、矿井及水利水电工程等排水系统及城市污水处理厂污泥处理等场合。

　　7.可用于污水处理厂污泥处理系统，及工业与市政排水系统中污水排放管道等。

　　8.适用于油田注水站的井下油水分离器及油库计量等场所。

　　四、安装方法

　　多普勒流量计安装方法有多种，但主要的安装方法有三种：

　　(1)将多普勒流量计直接安装在渠首或渠底的进出口处。

　　(2)将多普勒流量计安装在渠道末端，并在末端加装闸门、闸阀或其他阀门。

　　(3)将多普勒流量计安装在渠道的分水建筑物上，如分流比小于1。

　　五、系统组成

　　1、多普勒流量测量装置：主要由多普勒式超声波流量计、超声波流量控制器和电源等组成。

　　2、数据采集终端：主要由处理器芯片(STM32)、存储器和相关的外围电路组成，可实时采集流量信号。

　　3、远程通信终端：主要由路由器和交换机组成，将所有的数据信息进行汇总并上传至管理平台。

　　4、云服务器：主要用于接收数据信息，并存储和处理数据信息，同时将用户的使用情况反馈给用户。

　　5、管理平台：用于接收云服务器的数据，并进行储存和管理。