[发明专利]一种非接触式的排水管道流体流量的测量系统及方法

权利要求书

1.一种非接触式的排水管道流体流量的测量方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：

根据雷达发射波的频率以及雷达回波的频率，结合所述雷达发射波入射流体液面的角度，计算所述流体的表面流速；

根据超声波脉冲的发送时刻和接收时刻之间的时间间隔，计算所述流体的液面高度；

根据所述流体的表面流速和液面高度，计算所述排水管道内的流体的平均流速；

根据所述流体的液面高度和所述排水管道的管道半径，计算所述流体的通流面积；以及

根据所述平均流速以及所述通流面积，计算所述流体的瞬时流量。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述流体的表面流速v满足如下关系式：

v=c×fd2f×cosθ]]>

其中，c为雷达波在空气中的传播速度，f_d为雷达发射波f与雷达回波f′之间的多普勒频差，其中f_d＝|f-f′|，θ为雷达发射波f入射流体液面的角度。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述流体的液面高度满足如下关系式：L＝CT/2，

其中，L表示流体的液面与超声波液位计的距离值，C为超声波的速度，T为超声波液位计从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间间隔。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述超声波液位计安装于所述排水管道的顶部，所述流体的液面高度h等于所述超声波液位计的安装高度D与所述距离值L之差。

5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述流体的通流面积满足如下关系式：

S=(π2+arcsinh-RR)R2+(h-R)R2-(h-R)2]]>

其中，h为所述流体的液面高度，R为所述排水管道的管道半径，S为所述流体的通流面积。

6.一种非接触式的排水管道流体流量的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：

一超声波液位计，安装于所述排水管道的顶部，其包括一探头，用于发射超声波脉冲并接收由所述流体表面反射回来的超声波回波，输出反映所述排水管道的液面高度的电压信号；以及

一电波流速仪，包括天线板和信号处理板，所述天线板接收天线信号并经过放大、混频和滤波之后输出一差频信号；所述信号处理板与所述天线板相连接，用于对接收到的差频信号进行采样，结合天线板的倾角角度，确定所述流体的表面流速和流向，并根据来自所述超声波液位计的、反映所述排水管道的液面高度的电压信号计算得到所述流体的瞬时流量信息。