水位计选型：压力式、雷达、超声波、浮子到底该用哪个
同一个"水位"，四种传感器测的是四种不同的东西。压力式测水压、雷达测回波、超声波测声程、浮子测机械位置——选错原理，精度再高也没用。
先问四个问题
水位计选型前，先回答四个问题，答案决定原理：
- 水面是否干净、是否静止？ 有浮萍、油膜、泡沫，超声波直接失效；有波浪，雷达要选能处理回波的型号。
- 量程多大？ 压力式测 0.3 m 以下小水位很难；雷达 0.5 m 以下近盲区。
- 供电与维护条件？ 压力式要下水维护、有透气管；雷达和超声不接触水体，维护最省。
- 精度要求多高？ 闸门开度、灌区计量要求 ±5 mm，压力式加温补也难稳定做到；大江大河 ±2 cm 够用，雷达轻松胜任。
四种原理，各测各的
压力式（投入式 / 静压式）
测的是传感器膜片上的水压，用 p = ρgh 换算水位。
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 量程 | 0.3 ~ 200 m，深水位首选 |
| 精度 | ±0.1% ~ ±0.5% FS |
| 优点 | 不受水面杂物影响、可测地下水位（井内）、无盲区 |
| 缺点 | 密度 ρ 变化（温度/含沙量）直接带偏；必须大气压补偿；膜片易淤堵结垢；透气管进水即废 |
最容易被忽略的坑：压力式测的是"水位 + 大气压"之和。若传感器通气孔被水堵住、或者没接大气参考，读数会整体偏高几十厘米（一个标准大气压 ≈ 10.33 m 水柱）。河边站点最常见的错误是把通气孔朝上，雨天进水，水位虚高。
另一个坑：含沙量变化。浑水密度比清水大 1%~3%，同样的水压对应更高的水位换算值。测含沙量高的河道，压力式水位计会随着含沙量涨落周期性"漂移"，这不是故障，是原理限制。
雷达式
从天向水面发射电磁波，测回波时间。测的是"距离"，不是水位。
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 量程 | 0.5 ~ 70 m，大范围 |
| 精度 | ±2 ~ ±10 mm（调频连续波 FMCW） |
| 优点 | 非接触、不受水温密度影响、不怕泡沫雨雪、免维护 |
| 缺点 | 近盲区（0.3~0.5 m）；水面波浪强时回波散射；安装高度必须稳定（支架沉降即误差） |
雷达最大的隐性误差源是安装基准漂移：水位 = 安装高度 − 雷达测距。如果支架被风吹弯、地基沉降、冰雪压塌，安装高度变了，水位读数整体偏移。装雷达必须定期用人工水尺比对，或者在结构上固定一个校验基准。
波浪水面是第二个坑。雷达测到的是波峰波谷的混合回波，多数型号内置"波浪平均"算法，但窗口设置不当会滞后或偏大。有强波浪的断面，应优先选 FMCW 型并开启波浪滤波，或干脆改用压力式。
超声波式
向水面发射声波，测回波时间，c·t/2 换算距离。
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 量程 | 0.3 ~ 10 m，中小量程 |
| 精度 | ±0.2% ~ ±0.5% FS |
| 优点 | 非接触、便宜、安装简单 |
| 缺点 | 声速受温度影响（0 ℃ 331 m/s，30 ℃ 349 m/s，差 5%）；泡沫、浮萍、波浪会吃回波；雨雾天衰减大 |
超声波测距必须做温度补偿，且补偿的是探头到水面那一层空气的温度，不是探头附近温度。夏天水面晒热、表层空气 40 ℃，探头装在阴凉处测 25 ℃，用这个温度补偿声速，误差可达 2~3 cm。这是超声波水位计夏天读数普遍偏大的原因之一。
另一个：量程近盲区 + 波束角。10 m 量程的探头波束角通常 8°~12°，装在 5 m 高，波束到水面直径约 1 m——如果水面上方有桥墩、闸门、杂草伸进波束，回波会先打到它们，读数跳变。安装位置必须确保波束内干净。
浮子式
机械浮子 + 编码器/钢丝绳，测浮子随水面的位移。
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 量程 | 0.5 ~ 30 m |
| 精度 | ±1 ~ ±5 mm，机械原理中最高 |
| 优点 | 原理直观、精度高、无需供电补偿、不受介质影响 |
| 缺点 | 有机械活动件（钢丝绳、滑轮、编码器）需维护；浮子被杂物卡住即失效；安装需要静水井（测井），基建成本高 |
浮子式是标准水文站的经典方案，因为配测井后能测出稳定、高精度的水位，适合长期序列。但测井（静水井）是双刃剑：井内的水与河道水位有滞后（进水管堵塞、井内淤积），雨季涨水时井内水位滞后于河道，读数偏小。井的进水管要定期清淤，这是浮子式水位站唯一的日常维护。
一张表选型
| 场景 | 首选 | 次选 | 别用 |
|---|---|---|---|
| 地下水位 / 井内 | 压力式（带大气补偿） | 浮子式 | 雷达、超声（波束进不了井） |
| 大江大河 | 雷达 | 压力式 | 超声（波浪） |
| 明渠灌区计量 | 雷达（FMCW） | 超声 | 压力式（淤泥） |
| 水库大坝 | 浮子式（测井） | 雷达 | — |
| 山洪沟道（含沙大） | 雷达 | 超声 | 压力式（密度+淤堵） |
| 城市内涝点（浅水位） | 雷达 | 超声 | 压力式（量程不足） |
| 污水检查井（腐蚀） | 雷达 | — | 超声（泡沫吃回波） |
精度之外，还有三件事
- 基准面统一：水位必须对齐到一个高程基准（黄海/1985 国家高程）。现场安装后第一件事是用人工水尺/全站仪测量传感器安装高程，写进台账。传感器装得再准，基准错了全错。
- 数据有效性标记：雷达在极低水位（进盲区）、压力式在满管/干涸时的读数必须打质量标记，不能当正常值入库。这比传感器精度更影响后续分析。
- 比测制度：任何原理的水位计都应建立"人工水尺定期比对"制度。每月一次，记录偏差。偏差超限（如 > 2 cm）立即排查安装基准与传感器状态。
结语
水位计选型的本质是选误差来源：压力式吃密度和透气管，雷达吃安装基准，超声吃声速和回波，浮子吃测井。没有"最好的水位计"，只有"这个断面最可控的误差来源"。选型表只是起点，现场比测才是终点。