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电波流速仪测流应用及精度分析

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2019-03-04 09:47:30    来源:    作者:xuekanba

摘要:电流测速仪是通过雷达多普勒效应的应用,通过无接触方式使用对河流水面进行测速的新型仪器类型,在实际应用当中具有着使用方便以及安全等特点,且不会受到河流当中漂浮物以及含水量等方面因素的影响。在本文中,将就电波流速仪测流应用及精度分析进行一定的研究。

1 引言

电波流速仪是一种应用于野外决口、泥石流、洪水以及野外巡测等测量的重要设备,在汛期抢测洪峰方面具有着重要的作用。在现今河流流量测验工作当中,通常使用浮标以及转子式测速仪法进行测速。在具体工作当中,能够在较短的时间内完成测速目标,具有较好的应用价值与应用效果。

2 电波流速仪特性

电波流速仪是专门应用在水面流速测量方面的仪器设备,在实际测速当中,不会受到来河水水流状态、水面漂浮物以及水质方面因素的影响,且当漂浮物越多、流速越快时,则将形成更强的反射波,更有利于电波流速仪工作开展,目前,其是对传统浮标测流方式进行替代的一种较好方式,在实际应用当中在经济性以及快速性方面具有着较好的表现。其使用原理即为多普勒效应,即通过被测物体同仪器间相对运动过程当中产生的多普勒频移进行测量,当物体按照一定速率向着某一方向移动时,受到传播路程差方面的影响,则会在频率以及相位方面发生一定的变化,这也称之为多普勒频移。

在实际测量工作当中,当电波流速仪所发出的电波遇到水面浪波反射面时,所向外发出电波的一小部分会按照原路返回雷达头,有90%以上的电波被反射回来。当水中具有越多的漂浮物时,其反射回的信号就越大,且因其具有着较强的信号,不容易受到来自外界因素的干扰, 并因此具有准确的测量特征,且当雷电波具有较大发射功率时,其所具有的测量距离也就越远。对于水面波浪来说,因其仅仅能够对一小部分电波进行反射,且当水流具有较慢流速时,其所返回的信号量就很少,且更容易在反射过程当中受到外界因素的影响,这也是实际测量工作当中需要能够做好把握的方面。

3 测速技术问题

在实际使用电波流速仪进行测速时,需要保证整个过程的稳定性,尽可能避免出现抖动情况而对测量精度产生影响,即如果水面不动、而只有仪器动,那么一样会显示出流速,对此,为了保证仪器在测量当中的稳定性,在条件允许的情况下则可以通过三角架的应用开展测量。同时,在实际测量当中风向也将对目标水面的流速产生较大的影响,在顺风状态下,水面表面的流速将增加,而在逆风状态下,则将会减少其表面流速,且在低速情况下这种情况十分明显,但在高速情况下所受到的影响则很低。具体来说,在实际测量过程当中,其所受到的影响主要有:第一,电磁干扰影响。即仪器附近位置存在高压线、变电站、功率设备以及电动机等对仪器产生的影响;第二,无线电干扰影响。如发射天线、微波发射台、雷达以及对讲机等;第三,环境影响,如下雨以及下雪等;第四,参数调整影响,如灵敏度调整、下雨调整以及流向调整等;第五,角度影响。当仪器同水流流向间存在夹角时,则将影响到实际流速的测量情况;第六,空中感染因素,如飞虫、下落的树叶以及车辆等。在实际测量当中,如果发现瞬时速度突然变大,那么则可能是测量到远处运动物体导致的,需要重新启动设备再次进行测量。

4 流速仪测流精度提升措施

对于电波流速仪来说,其标准微波发射功率为50mw,同水面的最大距离为100m,测量当中的计时分辨率为0.1s,能够对我国河流测量测验规范方面的要求进行满足。在实际流速测量当中,其精度可以达到厘米级,能够应用在强降雨环境当中。以斯德克手持电波流速仪为例,其所具有的雷达波锥度角为12°,在同水面10m距离位置进行测量时,其波束能够对直径2m的区域进行覆盖,并对该面积内的平均流速进行显示。当以较远的距离进行测量时,则具有着更宽的波束,获得的流速也不一定为中心真值,之所以具有该种情况,是因仪器是根据接收强度最大信号强度解算的,即表明其同雷达仪器的波束角具有关联,即当所具有的角度越小时,其获得的精度则将更高。在实际使用电波流速仪进行精度测量时,需要从以下方面做好精度控制:第一,使用的电波流速仪具有自动设置功能,对此在测量前不需要设置;第二,对垂线测量密度进行加密处理,以此使断面面积具有更为准确的测量特征;第三,固定好雷达测流设备,避免其受到风影响;第四,对灵敏度做好调整,对瞬时流速脉动情况进行观察,如果其具有较大的跳动,即表明其附近存在干扰,需要保证能够同干扰源保持距离;第五,当水面平稳、且水流速很慢时,此时电波流速仪无法进行测流。此时,则需要尽可能靠近水面,即测量距离同水的流速间具有关系;第六,如果在下雨期间进行测量,则可以做好设备降雨参数的调整。在强降雨状态下,如果无法对流速数据进行测量,则可以对该值进行降低。

5 结束语

在上文中,我们对电波流速仪测流应用及精度控制进行了一定的研究。在实际测量当中,需要能够做好测量重点把握,以科学测试方式的应用保障测量结果的准确性。

参考文献

[1]姜新.新型声学多普勒流速仪及其应用[J].河南水利与南水北调.2017(07)

[2]李向明.德卡托电波流速仪在高洪流量测验中的应用[J].水利技术监督.2017(04)

[3]张保伟,刘俊卿,张宏愿.非接触式微波流速仪的技术要点[J].河南水利与南水北调.2017(10)