基于多电导式流速测量传感器的河流流速流量测量系统

张永超，赵录怀，李 斌

(1.西安交通大学城市学院,陕西 西安 710018;2.西安交通大学 电气学院，陕西 西安 710048)

0 引 言

河流流速流量测量是水文工作中的重要内容，是水情监测及预报、水动力研究、防洪工程设计论证、生态环境评估等工作中必不可少的基础环节[1]。

河流流速测量中常用的转子式流速测量方法适应大多数河流的流速测量测试任务，缺点是抗干扰能力差、测量范围小、可靠性差、故障率高、浪费人力[2]；声学多普勒流速测量不适应某些特殊情况，特别是在复杂水域还会造成流速无法解算[3]；电磁流速测量能满足河流流速测验的大多数应用情况，并且抗干扰能力强，维护成本较低，缺点是只能测量单点流速，成本高；电波流速测量量程大、响应迅速且抗干扰能力强，缺点是主要针对于河流表面并且存在一定盲区[4]。

本文设计了基于多电导式传感器的河流流速测量系统。本系统包括多电导式流速测量传感器、滤波调理电路、现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)及显示模块[5～9]。经过实际验证，该系统成本低、结构简单，可靠性高，测量准确，可以同时测量出不同深度点或者河流不同点的流速，可以做到实时、快速、连续检测。

1 河水流速测量原理

1.1 流速测量原理

河水的流速可以通过测量河水电导率的变化来获得。河水可以导电，且每段河水的电导率不断发生随机变化，无法用具体的数学模型加以表达，可以通过测量其电导率的方式，反映河水的流速。

将河水沿着流动方向分为若干几厘米的小段，这些相邻小段在河水流动过程中可以近似认为电导率不变。……