污水流量計測量原理及流量計算
測量污水流量的經(jīng)典方法有堰式和槽式等測量方法。這兩種方法分別利用特定的過水器具，在規(guī)定的測量點測量污水水位，通過相應(yīng)的計算公式計算出瞬時流量，并進而得到累積流量。

堰式過水器具常用的是圖1所示的三角堰和矩形堰，將它插入污水之中即可使用。堰的上游測污水水位h與流量q是有確定關(guān)系的，在標準IS1438/1中這一關(guān)系是有函數(shù)表格給出的。也有一些學(xué)者提出了一些經(jīng)驗公式，對于三角形堰較為的公式有：

從以上分析與比較可見,筆者提出的經(jīng)驗公式[式（3）〕的精度遠高于湯姆森公式和斯特里克蘭公式,雖然它的形式復(fù)雜一些,但是對于含有單片機的智能化儀表而言是并不困難的。
槽式過水器具常用的是帕歇爾水槽,如圖2所示。

小型的一般用玻璃鋼或鐵板制成整體型的,大型的一般用混凝土在現(xiàn)場砌制。由于形狀復(fù)雜,比堰的價格貴,而且為了提高測量精度,要求量水槽的各部分尺寸準確,它的優(yōu)點是:水位損失小（約為堰的1/4）,水中固態(tài)物質(zhì)不易沉淀堆積,帕歇爾水槽的流量計算公式為:

三、抗沾污電容式液位傳感器
實現(xiàn)污水流量計量.尋求一種適當?shù)摹⒖煽康囊何粶y量手段是一個關(guān)鍵性的問題。由于污水流量測量經(jīng)常用于農(nóng)田灌溉用水、工礦企業(yè)排污以及污水處理裝置等,被測介質(zhì)中一般均含有懸浮物、漂浮物、油污等雜質(zhì),筆者充分考慮了這些特點,研制了一種基于電量檢測原理的抗沾污性強的電容液位傳感器。
傳感器由探頭和轉(zhuǎn)換電路兩部分組成。

探頭采用了圖3所示結(jié)構(gòu),電容器的兩個極板是由兩個同心的內(nèi)外電極所構(gòu)成,其中內(nèi)電極是一根直徑為運的銅棒,銅棒外面套有一個聚四氟乙烯套管,被用來構(gòu)成電容器極板間的電介質(zhì)層。包圍在聚四氟乙烯套管和不銹鋼保護套之間的被測水柱就是外電極,其電信號由不銹鋼保護套引出。
水位h的變化將引起內(nèi)外電極間電容量的變化,被測電容C的計算公式為:

探頭的等效電路如圖4所示,是Ch與電阻Rx的串聯(lián),Rx是被圍在聚四氟乙烯套管和不銹鋼保護套之間水柱的等效電阻。一般水有良好的導(dǎo)電性,R、很小可忽略不計,但是當聚四氟乙烯套管外表面或不銹鋼保護套上被不導(dǎo)電物質(zhì)所沾污,將會致使Rx增大,影響對Ch的測量。
為了克服等效電阻Rx的變化對水位測量精度的不利影響,筆者研制了基于電量檢測原理的電容值Ch測量電路,說明如下:

可以看出,τ的大小僅影響電容器的充電速度,并不會影響充電過程達到穩(wěn)態(tài)時電容器極板上的電量Qo。而Q0=ChU.U為已知的所加電壓,故通過檢測充電過程達到穩(wěn)態(tài)后極板上累積的電荷量Qo。來確定被側(cè)電容值幾是不會受到Rx變化的影響。據(jù)此筆者研制成了電量檢測式電容/電流轉(zhuǎn)換電路,將被測電容值Q線性的轉(zhuǎn)換成標準的電流信號,傳輸給顯示儀表。對該電路的模擬實驗表明,當Rx從零變化到2×10Ω時,Ch的大測量誤差為2%;在實際的油污沽污實驗中,幾的測量誤差小于1%。上述結(jié)果說明了該電容液位傳感器很好地克服了沾污所帶來的影響。
四、智能污水流量顯示儀
筆者以In8032單片機為核心,研制了一臺智能污水流量顯示儀,它接收來自上述電容液位傳感器的水位信號,對其進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換,數(shù)字濾波,利用式（3）或式（6）進行流量計算,并進而得到累積流量,由6位LCD顯示器給出瞬時流量和累積流量的顯示,由一按鍵進行顯示內(nèi)容的選擇。

圖6給出了電路原理框圖,其中EEPROM用于存儲累積流量值,掉電時可確保數(shù)據(jù)不丟失,而且掉電時間幾乎可以無限長（10年）,監(jiān)控定時器即俗稱“看門狗”,當程序跑飛或陷人死循環(huán)時,可強制程序正常運行。

將hn代入流量計算公式即可得到流量值,與原來的累積流量值進行累加,即可得到當前累積流量值。
五、實驗與結(jié)論
筆者研制了一臺三角堰污水流量計,在實驗室和工業(yè)現(xiàn)場進行了認真的實驗研究,表3和表4分別給出了實驗數(shù)據(jù),其中第1列是用鋼尺對水位的實測值,第2列是ISO1438/1給出的對應(yīng)水位的標準流量值,第3列是流量計實測值,第4列是讀數(shù)相對誤差。
對于污水流量的測量,一般有5%的精度就可以了,從上述實驗數(shù)據(jù)可見,該流量計是可以滿足使用要求的。現(xiàn)場實驗比實驗室實驗的誤差偏大,是由于在現(xiàn)場流動的條件下,水面略有起伏不定,鋼尺讀數(shù)會引人一定的誤差。