测量江河渠道中水流速度的仪器。有机械、电测、超声三种型式。机械型以转子式为主,有旋桨式、旋杯式流速仪。电测型有电磁式流速仪。超声型有时差法与多普勒法流速仪。流速仪一般适用于定点测时段平均流速。电磁式流速仪或一转多讯号的转子式流速仪能测瞬时流速,也可用作动船法测速。仪器的测速范围一般为0.03~5.00米/秒,适用水深一般为0.2~20米。
测量江河渠道中水流速度的仪器。有机械、电测、超声三种型式。机械型以转子式为主,有旋桨式、旋杯式流速仪。电测型有电磁式流速仪。超声型有时差法与多普勒法流速仪。流速仪一般适用于定点测时段平均流速。电磁式流速仪或一转多讯号的转子式流速仪能测瞬时流速,也可用作动船法测速。仪器的测速范围一般为0.03~5.00米/秒,适用水深一般为0.2~20米。
旋桨式流速仪的原理是利用水流动力使旋桨转动,其转动速度由水流速度而定。可用公式表示:
流速仪
式中 V为流速;N为总转数;T为总历时;C为常数。只要测得旋桨的旋转速度即可算得流速。K值取决于桨叶螺距,C值反映仪器的机械摩阻力,K、C值均在专用水槽中检定。在低速段不能应用上式,改用检定曲线。
仪器结构主要由旋桨、身架、尾翼三部分组成。旋桨内装有讯号触点和轴承等,中国25-1型流速仪身架和转轴间有曲折的迷宫结构,内部充满轻机油使水不能进入,有较好的防水防沙性能,能适应多沙高速的条件。
计数器是记录或显示转数讯号的仪器,最简单的型式是灯光、电铃、音响器、旋桨每20转接通电路一次,使灯光闪亮或电铃音响,由人工记数,停表计时,较完善的有电动计算表、电子计数器、计时计数器、直读流速显示器等。
旋杯式流速仪的原理同旋桨式。转子为杯形,转轴是垂直的。
流速流向仪是在旋桨流速仪的身架内装有流向传感器,在测速的同时施测水流流向的仪器。应用三向磁同步感应原理,在传感器中有高灵敏度的定向磁钢,用环形线圈固定于身架上,感应出磁极方位。其信号传到显示器上即能同步跟随指出流向,用磁方位角来表示,可以精确至3°~5°。
电磁式流速仪的原理是将水流作为导体,在一定的磁场中切割磁力线,即产生电动势,其电压与流速成正比。仪器没有转子,外形光滑,体积小,功耗低,体腔中有励磁线圈,在表面与磁力线垂直的方向上镶有一对电极与水体相通。当水流在其表面流动时,电极上产生微量电压讯号,用导线传送到计数器上。经放大和模数转换等电路处理,即可直接显示流速。
超声波测速仪的原理见图。将换能器布设在某水深下的河岸两边,呈斜线方向,当A点发出一个声脉冲到达B点所经历的时段为T1,反之,由B点发A点收的历时为T2,由于流速的存在,使逆水方向声速减慢,顺水则加快,其时间差ΔT=T1-T2,流速V与ΔT有线性函数关系。用微秒级的测时电路,经过处理计算,即可直接显示AB线段上的平均流速。
超声波时差法测速原理
1790年,德国沃黎特曼(Woltmann)制成转子式流速仪,开始用于施测流速。中国原南京水工仪器厂于50年代定型批量生产旋杯式流速仪,以后又研制旋桨式流速仪,在防水防沙性能方面居国际前列。今后的流速仪正向非转子的电测、光学技术、超声技术以及遥测的方向发展。
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