超声波水位计值与人工观测值分析

　　1 概述

　　HW-1000C无线型非接触超声波水位是以空气作为超声波的传播媒介，利用超声波的反射测量水位的水文仪器，主要用于河流、水库、湖泊、渠道或水工建筑物的水位自动测量、记录、报警，也可在水情自动测报系统中配套使用。水文站测验断面与站房通视良好，故采用了无线传输方式。

　　2 HW-1000C无线型非接触超声波水位计简介

　　(1)仪器功能、特点。①HW-1000C无线型非接触超声波水位计测量过程中没有任何部件接触水面，实现了非接触测量;②由于是非接触测量，所以不受高速水流冲击，漂浮物的缠绕堵塞或撞击以及水质电化反应的影响;③不需建设观测井，基建投资少;④无运动部件，不因部件磨损锈蚀而产生故障，提高了无故障工作时间;⑤模块化设计，采用分布智能程式，可作多种组合，能够满足特定条件的各种使用要求;⑥对周边设备无特殊要求，具有很高的兼容性;⑦采用实时全变量自动温度补偿，精度高。

　　(2)工作原理。HW-1000C无线型非接触超声波水位计测量水位的工作原理是:当超声波在空气中的传播遇到水面后被反射， 仪器测量声波往返于传感器到水面之间的时间，根据已知的声波传播速度，计算得到传感器到水面的垂直距离H，再用传感器安装高程减去距离H即得到水位，如图1所示。

　　公式表示为：H=1 / 2Ct ，H水=H传–H 。

　　式中，C为声波在空气中的传播速度 (m/S );t为声波往返于传感器和水面之间的时间(s);H为声传感器至水面的距离(m);H水为水位(m);H传为声传感器安装高程(m)，因声波在空气中的传播速度主要受当时环境温度的影响，空气介质的温度对声传播速度的影响十分灵敏，所以正确的修正声速是保证水位测量精度的关键。HW-1000C型水位计采用温度补偿实时修正的方法实现声速校准，以使测量精度达到规范规定的要求。

　　声速的经验公式为：C=331.45+0.61T式中，C为声波在空气中的传播速度(m /s);T为环境温度(℃)。

　　(3)主要技术参数。10m变幅内误差小于或等于士2cm;1020m变幅误差小于或等于士3cm;适应温度范围：-15.0℃～50℃;有线传输型最大传输距离2000m;无线传输在通视条件下，最大传输距离50km;利用GSM传输数据，不受距离限制;具有打印、显示、固态存储、历史水位查询功能;具有RS-232，RS485k串行通讯接口;可与PC机连接通信;备有D/A转换接口，可以模拟量(4-20mA)输出;备有水位数据并行输出口。

         3 皮里青水文站实际应用情况

　　(1)安装地点及使用条件。HW-1000无线型非接触超声波水位计由安装在观测点用于采集水位数据的超声波水位测量端机和安装在站房内用于接收和处理水位数据的后置机两大部分设备组成。皮里青站水位计的测量端机(包括超声波传感器、温度传感器、蓄电池等)安装在匹里青河测验断面的基本水尺2.3m长的钢支架上。后置机(包括水位数据接收处理机、测量控制器等)安装在站房内。稳定性满足HW-1000C型水位计使用要求。