[发明专利]超声测流方法和装置

权利要求书

1.一种超声测流方法，所述超声测流方法适于测流箱的超声测流，其特征在于，所述超声测流方法包括：

在所述测流箱的测流断面上安装多个超声测速探头，每个所述超声测速探头用于测量超声波传播方向上多个流速测点的水流流速，每个所述超声测速探头的超声波传播方向相互平行、共面且与水流方向倾斜相交，所述流速测点均匀分布在整个所述测流断面上；

当所述测流箱满流时，根据所述测流断面上流速测点的数量、每个流速测点处实测的沿超声波传播方向的水流流速以及环绕相应流速测点四周的垂直于水流方向的过流断面面积，得到测流箱测得的流量。

2.根据权利要求1所述的超声测流方法，其特征在于，所述超声探头安装在所述测流箱的两侧壁或顶板上。

3.根据权利要求1所述的超声测流方法，其特征在于，所述测流箱测得的流量按照下式计算得到：

其中，Q为测流箱测得的流量；N为测流断面上流速测点的数量；V_i为第i个流速测点处实测的沿超声波传播方向的水流流速，i＝1，2，…，N，且距超声测速探头最近的流速测点编号为1，其余依次增大；A_i为环绕第i个流速测点四周的垂直于水流方向的过流断面面积；θ为超声测速探头的超声波传播方向与水流方向的夹角。

4.根据权利要求3所述的超声测流方法，其特征在于，所述超声测速探头通过以下步骤测量超声波传播方向上多个流速测点的水流流速：

在每一个工作周期，所述超声测速探头按照发射频率发射脉冲超声波序列，每个脉冲超声波序列中包含至少1个超声波脉冲；

所述超声测速探头接收回波信号序列，将所述回波序列等间隔划分为N段回波信号，计算每段回波信号相对于发射脉冲超声波的多普勒频移量，根据多普勒频移量计算每段回波信号对应水体中固体颗粒沿超声波传播方向的速度，即各流速测点处沿超声波传播方向的水流流速。

5.根据权利要求4所述的超声测流方法，其特征在于，所述发射频率介于1～10MHz之间。

6.根据权利要求4所述的超声测流方法，其特征在于，通过所述超声测速探头测量超声波传播方向上多个流速测点的水流流速时，将相同流速测点在连续M个工作周期中的回波信号作为整体样本进行多普勒频移计算，或将M个工作周期分别测得的水流流速的统计值作为测量的水流流速。

7.一种超声测流装置，适于测流箱的超声测流，其特征在于，所述超声测流装置包括：

超声测速组件，包括安装在所述测流箱的测流断面上的多个超声测速探头，每个所述超声测速探头用于测量超声波传播方向上多个流速测点的水流流速，每个所述超声测速探头的超声波传播方向相互平行、共面且与水流方向以一定角度倾斜相交，所述流速测点均匀分布在整个所述测流断面；和

超声信号处理模块，用于在每一个工作周期，控制超声测速探头发射脉冲超声波序列并接收回波信号序列，每个脉冲超声波序列中包含至少1个超声波脉冲；将回波信号序列等间隔划分为与流速测点数相同的若干段回波信号，计算每段回波信号相对于发射脉冲超声波的多普勒频移量，根据多普勒频移量计算每段回波信号对应水体中固体颗粒沿超声波传播方向的速度，即各流速测点处沿超声波传播方向的水流流速。

8.根据权利要求7所述的超声测流装置，其特征在于，所述超声测速组件还包括安装架、封堵于所述安装架顶部的盖板和封堵于所述安装架底部的隔水膜，在所述安装架的上部与所述盖板之间形成上水腔，在所述安装架的下部与所述隔水膜之间形成下水腔，所述安装架上设有用于将所述下水腔和所述上水腔连通的通水孔；多个所述超声测速探头倾斜设置在所述安装架上，所述超声测速探头的发射端位于所述下水腔中，所述超声测速探头的信号线穿过所述上水腔后从所述盖板穿出并与所述超声信号处理模块连接。

9.根据权利要求7所述的超声测流装置，其特征在于，所述金属隔水膜具有外翻边，所述外翻边嵌入所述安装架下部预留的槽中，并通过隔水膜压条压紧。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的超声测流装置，其特征在于，所述测流箱顶部预留有安装位，所述超声测流组件嵌入所述安装位中，且所述超声测流组件的下平面与所述测流箱顶部的下平面齐平。