一、項目簡介

漳河水庫設(shè)出水閘門，閘門底板離水面30多米。開閘時，水流經(jīng)閘門瀉出到消力池，部分能量消掉后，進(jìn)入引水干渠。由于水壓大，水流在消力池內(nèi)翻滾后，產(chǎn)生了大量的氣泡并帶入引水干渠內(nèi)。由于水壓大，平直段短，水流中存在的大量氣泡會衰減超聲波的能量，勢必給超聲測流帶來大的考驗。用戶安裝了國外知名流量計，當(dāng)閘門開度較小，入渠流量范圍為10-30m3/s時，該流量計還能正常運行；當(dāng)開度加大，流量達(dá)到30-50m3/s時，出現(xiàn)了明顯的超聲波信號衰減現(xiàn)象；當(dāng)流量超過50m3/s以上時，超聲波信號繼續(xù)減弱，直至無有效信號，此時流量數(shù)據(jù)測量斷斷續(xù)續(xù)，極不穩(wěn)定。

       為此更換了清萬水自主研發(fā)的超聲波流量計，進(jìn)行通水測試，驗證超聲波信號得到了明顯增強(qiáng)，瞬時流量值趨于平穩(wěn)穩(wěn)定，未出現(xiàn)測量中斷的現(xiàn)場。在整個測試過程中，清萬水自主研發(fā)的超聲波流量計一直處于持續(xù)穩(wěn)定的運行狀態(tài)

二、技術(shù)亮點

1、水庫出水渠道內(nèi)流態(tài)紊亂。由于滯留在渠道內(nèi)的氣泡未完全消融，水中的氣泡對超聲信號帶來較大的衰減和畸變。

2、衰減和畸變后的波形信號，其波形采集的特征點會滿足不了流量計系統(tǒng)預(yù)設(shè)的波形特征點的閾值條件，所以畸變后的波形被當(dāng)作無效波形處理。

3、自主流量計系統(tǒng)內(nèi)置了先進(jìn)的波形處理算法，對于畸變的波形和衰減后的微弱波形仍然可用正常處理。

增強(qiáng)換能器的激勵信號功率，使信號具有更強(qiáng)的抗衰減能力。

清萬水自主研發(fā)的超聲波流量計，具有更高的發(fā)射功率，使超聲信號能夠穿透高氣泡含量的流水。

交叉相關(guān)信號處理技術(shù)有效進(jìn)行信號的干擾補(bǔ)償。

流速測量容易受到環(huán)境因素的干擾，通常情況下，超聲波脈沖穿過介質(zhì)時都會被反射、散射和衍射而造成減弱，減弱的程度據(jù)介質(zhì)（水中顆粒和氣泡）的密度而有所不同，這種情況導(dǎo)致某些測流裝置測量出現(xiàn)錯誤，因此需要在測量過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)沫h(huán)境控制和干擾補(bǔ)償，采用更為先進(jìn)的交叉相關(guān)技術(shù)，通過交叉相關(guān)信號處理技術(shù)可更準(zhǔn)確的獲得時間差。

在更換清萬水自主研發(fā)的超聲波流量計主機(jī)進(jìn)行通水測試后，超聲波信號得到了明顯增強(qiáng)，瞬時流量值趨于平穩(wěn)穩(wěn)定，未出現(xiàn)測量中斷的現(xiàn)場。在整個測試過程中，清萬水自主研發(fā)的超聲波流量計一直處于持續(xù)穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

通過波形記憶對比法，采集系統(tǒng)能準(zhǔn)確找到發(fā)出的信號。并在每次測量中對更多的信號進(jìn)行采樣，且對這些采樣進(jìn)行更好的算術(shù)處理，以排除錯誤讀數(shù)，因此可以在一般到惡劣的噪音、泥沙環(huán)境下，獲得更可靠、更準(zhǔn)確的測量值。

優(yōu)化硬件配置架構(gòu)，使流量計主機(jī)具備更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。

回歸算法、卷積網(wǎng)絡(luò)等AI算法應(yīng)用于信號分析中，同時高速的波形數(shù)據(jù)采樣需要占用大量的內(nèi)存資源，清萬水自研流量計在硬件上采用ARM架構(gòu)、高效實時的操作系統(tǒng)、執(zhí)行效率較高的源代碼是實現(xiàn)主機(jī)進(jìn)行更強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力的保證。

三、方案設(shè)計

閘門后的引水干渠為渠底24米，邊坡坡比為1:2.1的梯形斷面；

用戶的投資考慮，該斷面安裝2聲道換能器，即1E2P布置方式；

選用200kHz低頻換能器，為減小聲道長度，聲道角度選擇65°安裝。