污水流量计测量原理及流量计算
测量污水流量的经典方法有堰式和槽式等测量方法。这两种方法分别利用特定的过水器具，在规定的测量点测量污水水位，通过相应的计算公式计算出瞬时流量，并进而得到累积流量。
堰式过水器具常用的是图1所示的三角堰和矩形堰，将它插入污水之中即可使用。堰的上游测污水水位h与流量q是有确定关系的，在标准is1438/1中这一关系是有函数表格给出的。也有一些学者提出了一些经验公式，对于三角形堰较为的公式有：
从以上分析与比较可见,笔者提出的经验公式[式（3）〕的精度远高于汤姆森公式和斯特里克兰公式,虽然它的形式复杂一些,但是对于含有单片机的智能化仪表而言是并不困难的。
槽式过水器具常用的是帕歇尔水槽,如图2所示。
小型的一般用玻璃钢或铁板制成整体型的,大型的一般用混凝土在现场砌制。由于形状复杂,比堰的价格贵,而且为了提高测量精度,要求量水槽的各部分尺寸准确,它的优点是:水位损失小（约为堰的1/4）,水中固态物质不易沉淀堆积,帕歇尔水槽的流量计算公式为:
三、抗沾污电容式液位传感器
实现污水流量计量.寻求一种适当的、可靠的液位测量手段是一个关键性的问题。由于污水流量测量经常用于农田灌溉用水、工矿企业排污以及污水处理装置等,被测介质中一般均含有悬浮物、漂浮物、油污等杂质,笔者充分考虑了这些特点,研制了一种基于电量检测原理的抗沾污性强的电容液位传感器。
传感器由探头和转换电路两部分组成。
探头采用了图3所示结构,电容器的两个极板是由两个同心的内外电极所构成,其中内电极是一根直径为运的铜棒,铜棒外面套有一个聚四氟乙烯套管,被用来构成电容器极板间的电介质层。包围在聚四氟乙烯套管和不锈钢保护套之间的被测水柱就是外电极,其电信号由不锈钢保护套引出。
水位h的变化将引起内外电极间电容量的变化,被测电容c的计算公式为:
探头的等效电路如图4所示,是ch与电阻rx的串联,rx是被围在聚四氟乙烯套管和不锈钢保护套之间水柱的等效电阻。一般水有良好的导电性,r、很小可忽略不计,但是当聚四氟乙烯套管外表面或不锈钢保护套上被不导电物质所沾污,将会致使rx增大,影响对ch的测量。
为了克服等效电阻rx的变化对水位测量精度的不利影响,笔者研制了基于电量检测原理的电容值ch测量电路,说明如下:
可以看出,τ的大小仅影响电容器的充电速度,并不会影响充电过程达到稳态时电容器极板上的电量qo。而q0=chu.u为已知的所加电压,故通过检测充电过程达到稳态后极板上累积的电荷量qo。来确定被侧电容值几是不会受到rx变化的影响。据此笔者研制成了电量检测式电容/电流转换电路,将被测电容值q线性的转换成标准的电流信号,传输给显示仪表。对该电路的模拟实验表明,当rx从零变化到2×10ω时,ch的大测量误差为2%;在实际的油污沽污实验中,几的测量误差小于1%。上述结果说明了该电容液位传感器很好地克服了沾污所带来的影响。
四、智能污水流量显示仪
笔者以in8032单片机为核心,研制了一台智能污水流量显示仪,它接收来自上述电容液位传感器的水位信号,对其进行模/数转换,数字滤波,利用式（3）或式（6）进行流量计算,并进而得到累积流量,由6位lcd显示器给出瞬时流量和累积流量的显示,由一按键进行显示内容的选择。
图6给出了电路原理框图,其中eeprom用于存储累积流量值,掉电时可确保数据不丢失,而且掉电时间几乎可以无限长（10年）,监控定时器即俗称“看门狗”,当程序跑飞或陷人死循环时,可强制程序正常运行。
将hn代入流量计算公式即可得到流量值,与原来的累积流量值进行累加,即可得到当前累积流量值。
五、实验与结论
笔者研制了一台三角堰污水流量计,在实验室和工业现场进行了认真的实验研究,表3和表4分别给出了实验数据,其中第1列是用钢尺对水位的实测值,第2列是iso1438/1给出的对应水位的标准流量值,第3列是流量计实测值,第4列是读数相对误差。
对于污水流量的测量,一般有5%的精度就可以了,从上述实验数据可见,该流量计是可以满足使用要求的。现场实验比实验室实验的误差偏大,是由于在现场流动的条件下,水面略有起伏不定,钢尺读数会引人一定的误差。