Nguyên tắc đo của đồng hồ đo lưu lượng kênh mở siêu âm dựa trên sự kết hợp giữa đặc tính truyền siêu âm và nguyên tắc cơ học chất lỏng. Thông qua đo lường không tiếp xúc để thực hiện tính toán chính xác dòng chảy. Lõi của nó có thể được chia thành hai liên kết chính giữa đo mức và chuyển đổi dòng chảy:
I. Đo mức: Công nghệ đo khoảng cách siêu âm Echo
Đồng hồ đo lưu lượng phát ra các xung âm tần số cao (tần số thường là 50-200kHz) theo chiều dọc đến bề mặt chất lỏng thông qua đầu dò siêu âm, sóng âm được truyền trong không khí với tốc độ 331,4+0,6tm/s (t là nhiệt độ môi trường xung quanh) và phản xạ lại đầu dò sau khi tiếp xúc với bề mặt. Thiết bị tính toán khoảng cách từ đầu dò đến bề mặt chất lỏng D=v × Δt/2 bằng cách đo chênh lệch thời gian giữa phát và nhận, kết hợp với vận tốc âm thanh v. Ví dụ, trong môi trường 25 ℃, tốc độ âm thanh là 346,4 m/s và nếu Δt là 1 ms, chiều cao mức D=0,1732m. Để loại bỏ lỗi chiều cao lắp đặt, thiết bị cần đặt trước khoảng cách chuẩn L của đầu dò đến "mức không", mức cuối cùng H=L-D, độ phân giải có thể đạt 1mm và độ chính xác ± 3mm.
B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)
Lưu lượng kênh mở có mối quan hệ phi tuyến tính với mức chất lỏng và cần phải chuyển đổi mức chất lỏng thành dòng chảy thông qua các rãnh đập tiêu chuẩn (ví dụ: rãnh barschel, đập tam giác, đập hình chữ nhật). Lấy ví dụ về khe Bachel, trong đó chiều rộng thanh quản b xác định hệ số dòng chảy và thiết bị tích hợp công thức thực nghiệm Q=C × Hⁿ (Q là dòng chảy, C là hệ số rãnh đập và n là số mũ), dòng chảy được tính toán tự động bằng mức H thời gian thực. Ví dụ, một khe Bachel rộng 0,3 m với đường họng, lưu lượng Q ≈ 0,15 m³/s khi mức 0,5 m. Đối với bể đập phi tiêu chuẩn, đường cong lưu lượng mức cần được thiết lập thông qua hiệu chuẩn tại chỗ để đảm bảo độ chính xác của phép đo.
III. Công nghệ đa kênh: nâng độ chính xác đo chất lỏng phức tạp
Trong các kênh mở lớn, dòng chảy có thể có xoáy hoặc phân bố tốc độ dòng chảy không đồng đều, tại thời điểm này công nghệ đo siêu âm đa kênh được sử dụng. Bằng cách lắp đặt nhiều cặp đầu dò ở các độ cao khác nhau của kênh, đo đồng bộ tốc độ dòng chảy của tất cả các kênh, sử dụng thuật toán trung bình có trọng số để tính toán tốc độ dòng chảy trung bình của mặt cắt, kết hợp với dữ liệu mức để tạo ra dòng chảy. Công nghệ này có thể làm giảm sai số đo từ 5% xuống còn 1% so với mono, đặc biệt thích hợp cho các kênh nông rộng hoặc trạng thái ống không đầy.