[導讀] 摘 要：HW-1000C無線型非接觸超聲波水位計在水文站得到應用，測量結果符合規范要求，測量精度高，穩定性較好，為及時、準確的觀測水位提供了方便。
1 概述
HW-1000C無線型非接觸超聲波水位是以空氣作為超聲波的傳播媒介，利用超聲波的反射測量水位的水文儀器，主要用于河流、水庫、湖泊、渠道或水工建筑物的水位自動測量、記錄、報警，也可在水情自動測報系統中配套使用。水文站測驗斷面與站房通視良好，故采用了無線傳輸方式。
2 HW-1000C無線型非接觸超聲波水位計簡介
(1)儀器功能、特點。①HW-1000C無線型非接觸超聲波水位計測量過程中沒有任何部件接觸水面，實現了非接觸測量;②由于是非接觸測量，所以不受高速水流沖擊，漂浮物的纏繞堵塞或撞擊以及水質電化反應的影響;③不需建設觀測井，基建投資少;④無運動部件，不因部件磨損銹蝕而產生故障，提高了無故障工作時間;⑤模塊化設計，采用分布智能程式，可作多種組合，能夠滿足特定條件的各種使用要求;⑥對周邊設備無特殊要求，具有很高的兼容性;⑦采用實時全變量自動溫度補償，精度高。
(2)工作原理。HW-1000C無線型非接觸超聲波水位計測量水位的工作原理是:當超聲波在空氣中的傳播遇到水面后被反射， 儀器測量聲波往返于傳感器到水面之間的時間，根據已知的聲波傳播速度，計算得到傳感器到水面的垂直距離H，再用傳感器安裝高程減去距離H即得到水位，如圖1所示。
公式表示為：H=1 / 2Ct ，H水=H傳–H 。
式中，C為聲波在空氣中的傳播速度 (m/S );t為聲波往返于傳感器和水面之間的時間(s);H為聲傳感器至水面的距離(m);H水為水位(m);H傳為聲傳感器安裝高程(m)，因聲波在空氣中的傳播速度主要受當時環境溫度的影響，空氣介質的溫度對聲傳播速度的影響十分靈敏，所以正確的修正聲速是保證水位測量精度的關鍵。HW-1000C型水位計采用溫度補償實時修正的方法實現聲速校準，以使測量精度達到規范規定的要求。
聲速的經驗公式為：C=331.45+0.61T式中，C為聲波在空氣中的傳播速度(m /s);T為環境溫度(℃)。
(3)主要技術參數。10m變幅內誤差小于或等于士2cm;1020m變幅誤差小于或等于士3cm;適應溫度范圍：-15.0℃～50℃;有線傳輸型最大傳輸距離2000m;無線傳輸在通視條件下，最大傳輸距離50km;利用GSM傳輸數據，不受距離限制;具有打印、顯示、固態存儲、歷史水位查詢功能;具有RS-232，RS485k串行通訊接口;可與PC機連接通信;備有D/A轉換接口，可以模擬量(4-20mA)輸出;備有水位數據并行輸出口。
3 皮里青水文站實際應用情況
(1)安裝地點及使用條件。HW-1000無線型非接觸超聲波水位計由安裝在觀測點用于采集水位數據的超聲波水位測量端機和安裝在站房內用于接收和處理水位數據的后置機兩大部分設備組成。皮里青站水位計的測量端機(包括超聲波傳感器、溫度傳感器、蓄電池等)安裝在匹里青河測驗斷面的基本水尺2.3m長的鋼支架上。后置機(包括水位數據接收處理機、測量控制器等)安裝在站房內。穩定性滿足HW-1000C型水位計使用要求。
(2)精度分析。以2008年5月30日～8月30日人工觀測水位與超聲波實測水位資料為例(實測水位成果對比表略)，進行相關分析，其相關系數為1.0，回歸方程為：Z1=Z2。式中，Z1為人工觀測水位;Z2為超聲波實測水位。
其相關關系圖 如圖2
從回歸方程和關系圖可以看出：HW-1000C無線型超聲波水位計測定的結果與人工觀測的結果非常接近，只需按照上式進行訂正就可滿足規范要求，說明該儀器精度較高，性能良好。
4 結論與建議
幾年來，通過對HW-1000C無線型非接觸超聲波水位計在水文站的實際應用分析可以看出，HW-1000C無線型超聲波水位計的測量精度完全符合《水位觀測規范》要求，其穩定性能滿足生產的需要，可以直接用于水文資料的電算整編。
HW-1000C無線型超聲波水位計具有很大的使用價值，它能適時量測水位，在室內即可監視水位變化，為搶測洪峰提供準確的水位數據，極大地提高了水文測驗的工作效率。