[发明专利]声学多普勒流速仪静水校验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种声学多普勒流速仪静水校验方法，属于设备校验领域。

背景技术

声学多普勒流速仪可用于水工与河工模型试验中水流三维流速的测量，主要由量测探头(一个发射探头和空间三维分布的三个接收探头)、信号调理、信号处理三部分组成。其测速原理：基于多普勒效应，由发射探头发射超声波，遇采样点(发射探头轴线下方5cm或10cm)水体中的粒子后反射，由三方向接收探头接收反射信号，经信号调理处理后得到粒子相对于发射探头的运动速度。按照探头形式可分为俯视和侧视两大类。

目前校验流速仪通常采用动水法，动水法是指固定流速仪不动，通过水泵、水槽产生一定流速的水，用已知的水体流速校验仪器所测流速值。动水法原理清晰，但动水流速值往往很不均匀，采用断面平均流速可能产生较大误差。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种可校验三维流速的声学多普勒流速仪静水校验方法。

所述的方法包括：声学多普勒流速仪校验装置、流速仪安装方法、测量方法、校验计算方法。

所述的声学多普勒流速仪校验装置包括：检定车、直线静水槽、轨道、流速仪固定装置、计算机。

所述的检定车，可采用拖曳式或自推进式，检定车最高车速应大于流速仪最高待检速度。

所述的直线静水槽，宽度不应小于0.6m，深度应满足水深不小于0.6m，长度包括检定车加速段、匀速段和制动段的长度，加速段和制动段的长度不应小于10m，匀速段长度应保证流速仪在最高待检速度下检定时其测量时间不少于5s。

所述的轨道，安装于直线静水槽上，沿检定槽长度方向应平直，沿程宽度偏差不应大于±1mm；顶面应与水平面保持平行，高程偏差不应大于±1mm。

所述的流速仪固定装置，采用有机玻璃板制作，包括水平板、竖直板及倾角板。水平板宽度及长度均不小于0.2m；竖直板垂直向下固定在水平板上，宽度为水平板的一半，长度0.2～0.3m；倾角板紧靠竖直板并排布置，尺寸与竖直板相同，与竖直板夹角30°～60°。

所述的流速仪安装方法，先将流速仪固定装置的水平板水平固定于检定车上，流速仪安装于流速仪固定装置的方法视不同的测量方向及仪器探头形式而定：(1)校验x向流速时，流速仪侧杆固定在竖直板上，并使流速仪x向探头与轨道平行；(2)校验y向流速时，对于俯视式探头，将流速仪侧杆固定在竖直板上，并使流速仪x向探头与轨道垂直；对于侧视式探头，将流速仪侧杆固定在倾角板上，并使流速仪x向探头与轨道垂直；(3)校验z向流速时，将流速仪侧杆固定在倾角板上，并使流速仪x向探头与轨道平行。

所述的测量方法，某方向流速校验测量按以下步骤进行：

步骤一，将检定车安装在轨道上，按照流速仪安装方法将流速固定在检定车上，流速仪探头入水0.1～0.2m。

步骤二，设定流速校验点，流速仪满量程范围内校验点应均匀分布，校验点数量m不应少于5个，同一校验点重复校验次数n不应少于3次。

步骤三，联接流速仪与计算机，调整检定车速度至校验点流速值V，在检定车匀速行驶时段开始校验，计算匀速时段内流速仪所测平均流速v。

所述的校验计算方法，当流速仪侧杆安装在竖直板上时，测量相对误差ξ与测量重复性误差ξ_R计算公式如下：

当流速仪侧杆安装在倾角板上时，测量相对误差ξ′与测量重复性误差ξ′_R计算公式如下：

其中，i为校验点编号；

j为重复校验次数编号；

θ为倾角板与竖直板间夹角；

v_ij为第i校验点第j次重复校验流速仪所测平均流速；

V_ij为第i校验点第j次重复校验检定车车速。

本发明与现有技术相比有如下优点：

(1)可校验三维式的声学多普勒流速仪。本发明针对不同的流速方向及探头形式，提出了对应的校验方法；

(2)精度高。本发明采用静水校验法，利用稳定的车速作为校验依据，计算公式可准确计算不同情况下测量相对误差与测量重复性误差。

附图说明

附图1是本发明测量装置三维示意图。

附图2是本发明俯视式流速仪x向流速校验时流速仪安装示意图。

附图3是本发明俯视式流速仪y向流速校验时流速仪安装示意图。

附图4是本发明俯视式流速仪z向流速校验时流速仪安装示意图。