述的超声波传感器支架的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 实施例一： 本实施例是一种基于超声波传感器的薄层水流滚波测量系统，如图1所示。本实施例包 括:架设在平坦坡面1上的多个超声波传感器2,所述的超声波传感器是这样排列的:将至少 两个超声波传感器编为一组，将多个超声波传感器分为多个组，各组超声波传感器沿水流 方向一字型排列；各组中的超声波传感器沿水流方向一字排列，各超声波传感器之间的距 离大于被测滚波的宽度，小于被测滚波之间的间距，所述的各个超声波传感器依次与数据 采集控制器4、控制电脑3连接。
[0019] 本实施例所述的薄层水流是指水流的厚度在30厘米以下的水流，这种"薄层水流" 的说法是一种业内的习惯称谓，并不相对于"厚层水流"，因为，在业内并没有"厚层水流"这 样的称谓。
[0020] 本实施例所述的平坦坡面可以是在实验室中带有一定坡度的模拟渠道底面，也可 以是带有一定坡度的真实渠道底面，或者是倾斜的水坝泄洪道的底面，或者是在野外选中 一片平坦的坡面。
[0021] 坡面的平坦是相对的，要求两个要点，一个是坡面上没有明显的大小突出物，一个 是坡面应当基本上是平面，没有明显的拱起和凹陷，即沿水流方向和垂直水流方向的剖面 的坡面线都应当是直线或接近直线。坡面可以是十分平整的平面，如在实验室中利用玻璃、 塑料等板材模拟的渠道底面，或者是真实渠道或水坝泄洪道的底面。真实渠道或水坝泄洪 道的底面是人工建造的，基本是平坦的，没明显的大小突起物。野外选取的一片坡面则要求 没有明显的大小突出物，以及避免坡面的整体曲面拱起和凹陷。当然如果专门研究带有整 体拱起或凹陷的坡面的滚波则当别论。
[0022] 本实施例所述的超声波传感器是超声波水位传感器的简称。关于超声波传感器的 选用，如果在水槽中或在野外，检测薄层水流(水流深度小于10 mm)中产生的滚波，可以选 用灵敏度较高的超声波传感器，如可以选用超声波传感器的感应范围为20mm~200mm，分辨 率小于0.3mm，声波频率为380kHz，响应时间小于30ms的高灵敏超声波传感器。如果检测水 坝泄洪道的滚波，或检测渠道中的滚波，由于滚波的波峰相对较高(一般数厘米高）则可以 选用灵敏度较低的超声波传感器。
[0023] 由于超声波传感器的工作原理是利用声波反射，检测水面的高度，因此，应当将超 声波传感器安装在水面之上，并将超声波传感器尽可能的正对水面。但是由于检测滚波是 一种水面的相对高度检测，也就是波峰和波谷之间的相对高度，因此，即便是超声波传感器 对水面有些倾斜，并不影响检测的精度。
[0024] 超声波传感器与水面的安装高度需要根据实验的要求，以及具体实验现场的情况 进行调整，通常情况下应当固定超声波传感线的设置，应当能够方便的调整超声波传感器 与水面之间的距离，以便适应实验的需求。
[0025] 超声波传感器的排列方式也十分讲究，必须与实验的需要和现场检测滚波的环境 相适应。本实施例提出的这种排列的方式，其思路是：由于坡面上可能出现多个滚波，利用 多组超声波传感器对坡面上的这些个滚波分别进行测量。每组的两个(或多个)超声波传感 器则是用于对单个滚波进行判断和检测。每组中的各个传感器之间的距离应当大于单个滚 波的宽度d，但小于两个滚波之间的距离L。本实施例所述的滚波的宽度是指:水流方向上单 个滚波水深大于平均水深部分的长度，如图2所示，图中的虚线表示平均水深。
[0026] 在较长的坡面上可以设置8-10组超声波传感器，而在较短的坡面上则少几组超声 波传感器也可以，图1中仅画出了5组超声波传感器，实际还可以增加更多组。
[0027] 为防止水对超声波传感器的侵蚀，可以在超声波传感器上设有防雨滴保护罩。
[0028] 根据坡面环境的不同，在坡面上架设超声波传感器可以有多种方式，如直接固定 在坡面上的支架，或固定在渠道两侧等方式。
[0029] 数据采集控制器是控制采集频率的仪器，并将采集的信号转化为数字信号，实时 的对传感器的数据进行采集。采集的通过数目应与传感器的数目相等，且每个通道之间的 采集互不干扰。如设置10组共20个超声波滚波传感器，则采集控制器至少需要20个采集通 道。
[0030] 控制电脑中有控制采集器参数的程序与导入采集数据的程序以及处理分析采集 数据的软件。其主要作用是控制采集器的采集频率并将采集卡中的数据实时的导入电脑中 进行分析处理得到平均水深，滚波的波高、周期、频率与波速以及滚波的动能。
[0031 ] 实施例二： 本实施例是实施例一的改进，是实施例关于超声波传感器的细化。本实施例所述的超 声波传感器上设有防雨滴保护罩5,如图3所示。
[0032]防雨滴保护罩将整个超声波传感器盖住，超声波传感器发出和接收超声波的底部 敞开，避免对超声波的发出和接收产生干扰。
[0033] 实施例三： 本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于超声波传感器安装的细化。本实施 例所述的超声波传感器设置在传感器支架上，所述的传感器支架包括：固定于所述坡面或 构成坡面的水槽上的固定架601，所述的固定架上设置可调节超声波传感器与水面距离的 上下移动架602,所述的上下移动架上设置固定两个超声波传感器的前后移动架603,如图4 所示。
[0034]固定架可以是一条横梁，跨在水槽的两侧，也可以带有两条弯曲的长腿，形成门字 形，长腿固定在坡面的表面。
[0035]上下移动架可以是一条长杆，并配合一个能够在长杆上下移动并方便固定的设 施。比较便于调节上下，且比较容易空气位置精度的方式是，长杆上设置螺纹，使用两个相 互拧紧的螺母，就可以实现上下调节，以调整超声波传感器与坡面或水面之间的距离。 [0036]前后移动架可以使用一条带状零件，超声波传感器通过两个螺母固定在带状零件 上。在带状零件上设置两个固定超声波传感器的孔，其中一个孔是长孔，使超声波传感器可 以在长孔中滑动，用以调整两个超声波传感器之间的距离。
[0037] 实施例四： 本实施例是实施例三的改进，是实施例三关于水槽的细化。本实施例所述的水槽包括： 安装所述固定架的两侧槽帮701和与所述的槽帮连接的槽底703,所述的槽帮和槽底设置在 钢结构架702上，所述的水槽一端设置进水口 706，另一端设置出水口 709，所述的出水口与 循环水池708管道连接，所述的进水口通过水栗707与所述的循环水池管道连接，所述的钢 结构架在出水口 一侧设置铰链704，另一侧设置升降机构705，如图5、6所示。
[0038]本实施例是一种可以安装在实验室中的水槽，通过钢架托起水槽，钢架通过铰链 和升降机构可以改变水槽的角度，进行各种坡面角度的实验。水槽可以使用玻璃或有机玻 璃等材料。
[0039] 水槽的两端分别设置进水口和出水口，通过水栗和循环水池使水槽中的水流循 环，水栗可以使用变频栗，以便进行各种流量的水流实验。
[0040] 为精确的控制流量，可以在流量控制阀和水槽之间设置电磁流量计。通过流量控 制阀和电磁