一、液位測定：超音波エコー測距技術

流量計は超音波プローブを通じて液面に垂直に高周波音響パルス（周波数は通常50-200 kHz）を発射し、音波は空気中で331.4+0.6 tm/s（tは環境温度）の速度で伝播し、液面に接触した後にプローブに反射して戻る。装置は発射と受信の時間差Δtを測定し、音速vを結合することにより、プローブから液面までの距離D=v×Δt/2を計算する。例えば、25℃環境では、音速は346.4 m/sであり、Δtが1 msであれば、液位高さD=0.1732 mである。設置高さ誤差を除去するために、設備はプローブから「ゼロ液位」までの基準距離Lを予め設定し、最終液位H=L-D、解像度は1 mm、精度±3 mmに達することができる。

二、流量換算：堰溝水位−流量関係モデル

明渠流量と液位は非線形関係を呈し、標準堰溝（例えば、バシェル溝、三角堰、矩形堰）を通じて液位を流量に変換する必要がある。バシェル槽を例に、そのスロート幅bは流量係数を決定し、設備内蔵経験式Q=C×Hⁿ（Qは流量、Cは堰槽係数、nは指数）、リアルタイム液位Hを通じて流量を自動的に計算する。例えば、スロープ幅0.3 mのバシェル溝は、液位が0.5 mの場合、流量Q≒0.15 m³/sである。非標準堰溝については、現場較正により液面−流量曲線を構築し、測定精度を確保する必要がある。

三、多チャンネル技術：複雑な流体測定精度を高める

大型明渠では、水流に渦や流速分布の不均一が存在する可能性があり、この場合は多チャンネル超音波測定技術を採用する。チャネルの異なる高さに複数対のプローブを設置し、各チャネルの流速を同期的に測定し、加重平均アルゴリズムを利用して断面平均流速を計算し、液面データと結合して流量を得る。この技術は、測定誤差をモノラルの5%から1%以内に低減することができ、特に広い浅型チャネルまたは非満管状態に適している。