3
4 Способ измерения
4.1 Принцип измерения
4.1.1 В основу метода положен принцип измерения разности времени прохождения ультразвуковыми импульсами базового измерительного участка по направлению движения потока и против него. Эту разность при неизменных характеристиках контролируемого потока (температуре, солености, концентрации взвешенных частиц и др.) следует определять средней скоростью движения воды на участке измерения.
4.1.2 Базовый измерительный участок задается в водном потоке между двумя пунктами (точками), в которых располагают соответственно источник и приемник ультразвуковых колебаний. Ультразвуковые колебания распространяются от источника к приемнику в виде «акустического луча».
Проекция вектора скорости потока на направление распространения ультразвукового импульса называется скоростью вдоль акустического луча.
4.1.3 Для достижения максимальной точности в измерении средней скорости потока необходимо, чтобы количество акустических лучей было бы достаточным для полного перекрытия его живого сечения.
4.1.4 Среднюю скорость слоя потока V, м/с, вектор которой составляет угол ср с вектором скорости потока, измеренной вдоль акустического луча Vл, м/с, вычисляют по формуле
V = Vл/cosφ. (1)
4.1.5 Для измерения расхода жидкости в открытом русле необходимо выполнить следующие требования:
а) источник и приемник акустического луча должны располагаться на противоположных берегах русла водотока;
б) угол φ, указанный в 4.1.4, должен составлять 30° - 60° для достижения оптимального соотношения между разрешающей способностью метода, возникающими при этом погрешностями и требуемой мощностью ультразвуковой аппаратуры (таблица А.1).
4.2 Использование ультразвука для определения расхода воды
4.2.1 Общие характеристики
Ультразвуковые измерители позволяют измерять осредненную скорость потока в пределах зоны распространения акустического луча. Поэтому ультразвуковые способы для определения расхода воды следует применять в качестве разновидности метода «скорость - площадь». Технические требования при использовании ультразвуковой аппаратуры для этих целей приведены в 4.4.
4.2.2 Открытые русла
Ультразвуковой способ для определения расходов воды в реках и каналах имеет ряд преимуществ перед другими способами измерения расходов:
а) допускает менее жесткие требования к участку измерения;
б) для градуировки не требует обязательного искусственного задания различных расходов и уровней потока;
в) не требует расположения в движущемся потоке каких-либо механических деталей и устройств, что оставляет свободным русло реки или канала и, следовательно, не мешает судоходству и миграции рыбы;
г) не зависит от подтопления участка измерения из-за искусственных или естественных преград в нижнем бьефе канала или реки.
4.2.3 Измерение расхода воды в пойме
В том случае, когда поток не вмещается в одно русло и имеется существенный расход в обход главного измерительного сечения по обширной пойме, ее следует разделить с помощью небольших строительных работ на ряд проток, в каждой из которых расход измеряют отдельно. Целесообразность разделения поймы