光电非接触式表面流速测量

摘要

针对水工物理模型试验中尚无简单易行的表面流速测量方法,提出了一种新型光电非接触式表面流速直接测量法.在对光束入射水体后散射光强度公式进行推导的基础上,根据水体浅层泥沙浓度的统计继承效应,得出了经上下游浅层泥沙调制的散射光强成相关特性的结论.根据上下游散射光的相关特性,推导了流速测量公式,并分析了上下游测量间距、水流流速、采样率对测量结果的影响.搭建了实验系统,在6种不同标定流速下,分析了不同含沙量对测量精度的影响.实验结果表明,在0～50 kg/m~3 6种不同含沙量情况下,实测流速与标定流速的一致性均较好,但水体在10～50 kg/m~3适量含沙情况下,测量精度较不含沙情况有所提高,测量绝对误差均小于0.1 m/s,相对误差能控制在8%以内.