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有哪些方法可以减少超声波多层时差法测流系统的误差?

来源: 山东竞道光电科技有限公司

2024/12/3 11:48:39 76

  【JD-ML2】,山东竞道光电,十年深耕水文设备。超s波多层时差法测流系统在实际应用中可通过以下多种方法减少误差。

  在设备安装与校准方面,首先要确保超s波换能器安装位置准确且稳固。安装角度的偏差会直接影响超s波传播路径和时差测量。通过高精度的安装工具和测量仪器,严格按照操作规程将换能器安装在明渠两侧对应的位置,并精q调整其角度,使其对准良好,减少因安装不当引入的误差。同时,定期对换能器进行校准,可采用标准流量水槽或已知流量的稳定水流进行对比校准,修正因换能器性能漂移或老化产生的误差。

  针对流体特性的影响,由于流体温度、密度、含沙量等因素会改变超s波传播速度,进而影响时差法测流的准确性。因此,要在测量点同时安装温度传感器、密度传感器等辅助设备,实时监测流体特性变化。根据这些特性参数,利用预先建立的超s波传播速度修正模型对测量的时差数据进行补偿计算。例如,在含沙量大的河流中,根据含沙量监测数据调整超s波传播速度计算参数,以更精z地计算流量,减少因流体特性变化导致的误差。

  在数据处理环节,采用先j的滤波算法去除噪声干扰。测量过程中,环境噪声、电气干扰等会混入超s波信号,使时差测量产生偏差。通过数字滤波技术,如低通滤波、高通滤波、卡尔曼滤波等,对采集到的时差数据进行处理,滤除高频噪声和异常波动,提取出真实有效的时差信号,提高流量计算的准确性。同时,增加数据采样次数并进行统计分析,舍弃异常数据点,采用多次测量数据的平均值或加权平均值作为z终的时差数据用于流量计算,降低单次测量误差对结果的影响。

  从系统优化角度,合理选择超s波频率。不同频率的超s波在流体中的传播特性不同,高频超s波分辨率高但衰减快,低频超s波传播距离远但分辨率相对较低。根据明渠的尺寸、流体特性和测量精度要求,选择合适的超s波频率,在保证足够测量精度的前提下,使超s波能有效传播并被准确接收,减少因频率选择不当造成的误差。此外,不断改进系统的硬件电路设计,提高超s波发射与接收电路的稳定性和灵敏度,降低信号传输过程中的损耗和失真,也有助于提升整个测流系统的准确性,减少误差的产生与积累,为水利工程等相关领域提供更可靠的流量测量数据。

超声波多层时差法测流系统

  一、【JD-ML2】简介

  超s波多层时差法流量计是依据国内外“超s波管道式流量计”原理研发而成的一款适合明渠测流的设备,通过对超s波管道式流量计设计结构的延伸,应用到明渠测流中。其具备多层测流方式,可根据渠道类型分布换能器层结构设计,通过测量不同水层的流速,从而提高测量精度测流设备。

  二、【JD-ML2】组成部分

  超s波多层时差法测流系统主要有以下设备组成:

  1.三对流速传感器

  3.一个超s波液位传感器

  3.采集系统

  4.太阳能供电系统

  5.立杆与支架

  三、【JD-ML2】工作原理

  超s波时差法是采用声学时差法流速仪测流,其原理是在河道两岸与流速方向成一定的夹角(通常45度)安装一对或多对换能器,一个换能器发射超s波,另一个换能器接受超s波(超s波传输路线称为声路),通过声学时差法流速仪测得顺、逆流方向的超s波传输时间差计算出测线平均流速,可实现多层流速监测,通过数据建模形式计算平均流速,再通过流速面积法计算出瞬时流量。

  四、【JD-ML2】特点

  1.测量优势:

  1.1依据超s波管道式流量计设计标准与标定规范研发而成,具有j高的精q性和稳定性,明渠测量精度能达到95%以上;

  1.2流量计安装在明渠河流的渠道内,可设置多层换能器,对不同层流速进行实时测量,采用多次采样不同水层的流速;

  1.3由于本测流系统采用多层传感器结构,运行一段时间后可建立层流速分布模型,即:即使只有一层传感器仍能正常工作,本系统设备依旧可以高x的工作;

  1.4采用IP68防护等级:本系统中的磁致伸缩水位计(或双级磁编码水位计)、流速换能器均具备IP68防护标准,即使在渠道水势较高,淹没全部设备时,依旧可以正常工作;

  1.5可修正:随着时间的推移,渠道结构的变化,可通过人工率定方式,在一t化积算仪中输入率定参数,可进一步校正本系统的精z度。

  2.安装方式特性

  2.1嵌入式结构:多层流速仪和水位计均以嵌入式的安装在渠道两次,不阻水、避免水草、漂浮物等附着,大大减少了维护工作量;

  2.2换能器层数、高度可根据水位高程设定:由于渠道结构多样性,换能器科根据渠道的特性对应设置高度(如:0.3H、0.6H、0.9H三层结构);

  2.3无阻水特性:设备采用嵌入式安装方式,几乎无水头损失、阻水等情况的发生,提高了灌溉效率。

  3.干扰因素

  3.1设备适用于渠道宽度在0-50米范围之内的,有一定规则断面的明渠;

  3.2设备应用在泥沙含量较高的水系中时,测量精度受一定的影响;

  3.3设备对渠道的淤积情况无法实时监测,需定期查看渠道淤积并予以清淤或率定。

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