4.3.5.3 Преимуществом схемы с пассивным отражателем является также то, что на прямом и отраженном участках акустического луча происходит компенсация погрешности, возникающей из-за неточного определения направления оси потока (4.3.4.3).
4.4 Выбор месторасположения аппаратуры
4.4.1 Общие требования к месту измерения
Для обеспечения минимальных погрешностей к участку измерения предъявляют следующие требования:
- неизменность формы поперечного сечения и горизонтальность поперечных профилей дна;
- отсутствие на берегах и дне водной растительности;
- отсутствие в водном потоке зон или слоев с разной плотностью или соленостью;
- отсутствие отражения акустического луча от дна или свободной поверхности;
- идентичность профиля скоростей на всей длине измерительного участка;
- отсутствие в потоке воды аэрации с образованием пузырьков воздуха;
- возможность использования (при необходимости) специальных мер для подавления электрических помех.
4.4.1.1 Геометрия поперечного сечения русла
Русло в пределах участка измерения должно быть прямолинейным с параллельными берегами. Профиль дна от берега до берега должен быть практически горизонтальным. Форма поперечного сечения в зоне измерения вверх и вниз по течению должна оставаться постоянной. Зависимость между глубиной воды и площадью живого сечения должна быть известна и устойчива во времени. Уклон дна в пределах участка измерения должен обеспечивать стабильную эпюру скоростей для каждого установившегося расхода воды.
4.4.1.2 Широкие и мелкие русла могут оказаться непригодными для ультразвуковых измерений. Если глубина воды в канале незначительна по сравнению с размерами самого канала, то акустический луч может отражаться от дна или водной поверхности. На приемный преобразователь в этом случае будут поступать прямой и отраженный сигналы, которые будут накладываться друг на друга, вызывая дополнительную погрешность измерения.
Измерения в мелких руслах возможны, если разность частот прямого и отраженного акустических лучей превышает один период ультразвуковой волны. Это условие будет выполнено, если минимальное заглубление (расстояние от поверхности и дна до ближайшего акустического луча) , м, превышает следующее значение
(2)
где - длина акустического луча, м;
- скорость звука в воде, м/с (таблица А.2);
- частота ультразвукового преобразователя, Гц.
В таблице А.3 представлены рекомендуемые значения взаимосвязанных параметров рабочих частот ультразвуковых преобразователей, длин акустических лучей, минимальных расстояний между преобразователем и водной поверхностью или дном и возникающих при этом погрешностей измерения скорости (при допущении, что среднее время прохождения ультразвукового импульса определено с точностью не менее 2% периода волны ±20 нс).
4.4.1.3 Влияние водных растений
Участок измерения должен быть свободным от водных растений, которые сильно ослабляют акустический сигнал из-за его поглощения самими растениями и отражения от размещенных в них пузырьков воздуха.
4.4.1.4 Влияние изменения плотности воды из-за градиентов температуры и солености
При наличии в водном потоке зон или слоев, имеющих разную плотность, обусловленную температурными градиентами или различной соленостью, акустический луч претерпевает преломление и может не достигать приемного преобразователя, что приведет к пропаданию сигнала. Это явление следует учитывать в период солнечного прогрева мелководий в межень и в широких устьях, где проникание соленой воды может вызвать градиенты плотности.
4.4.1.5 Влияние наносов
Присутствие твердых тел, взвешенных в воде, является причиной ослабления (затухания) измерительного сигнала, благодаря эффектам отражения и рассеяния. В местах, где концентрация взвесей больше 1000 мг/л в течение длительного периода или где надежность измерений особенно важна, ультразвуковой метод не пригоден.