二、流速流量監(jiān)測(cè)儀器

1、二、流速流量監(jiān)測(cè)儀器二、流速流量監(jiān)測(cè)儀器 流速測(cè)量?jī)x器設(shè)備流速儀器分類 測(cè)量點(diǎn)流速的流速儀轉(zhuǎn)子式流速儀聲學(xué)點(diǎn)流速儀電波流速儀電磁點(diǎn)流速儀光學(xué)流速儀 測(cè)量剖面流速的流速儀聲學(xué)多普勒剖面流速儀聲學(xué)時(shí)差法流速儀掃描式電波流速儀電磁流速儀按流量測(cè)量方法的原理分類 流速面積法（河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范、聲學(xué)多普勒流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范、水文測(cè)船測(cè)驗(yàn)規(guī)范、水文纜道測(cè)驗(yàn)規(guī)范、動(dòng)船法測(cè)流） 水位流量關(guān)系法水工建筑物與堰槽測(cè)流規(guī)范（原水工建筑物測(cè)流規(guī)范、堰槽測(cè)流規(guī)范、比降面積法測(cè)流規(guī)范） 示蹤劑法（國(guó)內(nèi)基本不應(yīng)用） 容積法（可用于潮汐影響河段） 示蹤劑法也被稱為稀釋法。其原理是： 將某種物質(zhì)（示蹤劑）連續(xù)均勻、或一次性將一定量的

2、示蹤劑突然注入水流中，在水流下游測(cè)量水中該示蹤劑的含量，或測(cè)量該示蹤劑含量的變化過(guò)程。從而推算流量。 應(yīng)用方法：一次投入法、連續(xù)投入法。 應(yīng)用的示蹤劑：放射性示蹤劑測(cè)量放射性射線、粒子 化學(xué)示蹤劑氯化鈉、碘、鋰、錳鹽 熒光示蹤劑示蹤劑法簡(jiǎn)介示蹤劑法簡(jiǎn)介流速面積法測(cè)量流量流速面積法測(cè)量流量 按測(cè)量流速的方法和儀器的不同，可以分為： 1。測(cè)量點(diǎn)流速的流速面積法。使用各種點(diǎn)流速儀 2。測(cè)量剖面流速的流速面積法。使用剖面流速儀，主要是聲學(xué)流速儀。 3。測(cè)量表面流速的流速面積法。使用電波流速儀、浮標(biāo)。測(cè)量點(diǎn)流速的流速儀測(cè)量點(diǎn)流速的流速儀 轉(zhuǎn)子式流速儀應(yīng)用最普遍，也是最準(zhǔn)確的流速儀。儀器使用旋槳、旋杯式轉(zhuǎn)

3、子感應(yīng)流速，測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，計(jì)算水流速度。 聲學(xué)點(diǎn)流速儀應(yīng)用聲學(xué)多普勒原理測(cè)量?jī)x器所在點(diǎn)的水流速度。 電磁點(diǎn)流速儀應(yīng)用電磁測(cè)速原理測(cè)量點(diǎn)流速 電波流速儀應(yīng)用電磁波的多普勒測(cè)速原理測(cè)量水面點(diǎn)流速 光學(xué)流速儀由望遠(yuǎn)鏡和旋轉(zhuǎn)鏡頭為主要組成的測(cè)量水面高流速的一種頻閃裝置。 激光流速儀應(yīng)用光學(xué)多普勒原理測(cè)量點(diǎn)流速常用的轉(zhuǎn)子式流速儀 LS251型旋槳式流速儀 LS253型旋槳式流速儀 LS20型旋槳式流速儀 LS1206型旋槳式流速儀 LS68型旋杯式流速儀 LS78型旋杯式低流速儀 LS45型旋杯式淺水低流速儀多普勒點(diǎn)流速儀性能 國(guó)內(nèi)有過(guò)這類產(chǎn)品，其性能如下： A測(cè)速范圍：0.015m/s，只測(cè)平行于儀

4、器軸線方向的流速。 B流速測(cè)量精度：均方差1.5%。 C最小適用水深：2cm。 D電源：6V或12V。 E工作溫度：045 國(guó)外典型產(chǎn)品技術(shù)性能： A測(cè)速范圍：0.3、1、3、7m/s。 B測(cè)速準(zhǔn)確度：0.05%0.1cm/s。 C測(cè)量點(diǎn)與發(fā)射換能器距離：5、10、15cm。 D使用最小水深：2cm（用于只測(cè)單向流速）、6cm和12cm E聲波頻率：5MHZ。 F工作環(huán)境：-545，水下為040。 G數(shù)據(jù)貯存：固態(tài)存貯六個(gè)月以上（10分鐘一次）。 H數(shù)據(jù)通信：RS232、RS422。 I電源：818VDC，220VAC。電磁式點(diǎn)流速儀 利用電磁原理測(cè)量點(diǎn)流速。這類儀器在水中產(chǎn)生一個(gè)人工磁場(chǎng)，水

5、流流過(guò)此磁場(chǎng)，相當(dāng)于電導(dǎo)體切割磁力線，將在水流兩側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。測(cè)量此電動(dòng)勢(shì)后可以計(jì)算出水流的平均流速。特點(diǎn)： 磁場(chǎng)只產(chǎn)生在儀器附近，測(cè)得的流速被 認(rèn)為是 儀器所在處的點(diǎn)流速。 儀器沒(méi)有可動(dòng)部件，不受水中雜質(zhì)影響。 水的電導(dǎo)會(huì)影響測(cè)速準(zhǔn)確性。某國(guó)外電磁流速儀技術(shù)指標(biāo) 流速范圍： 0.0002.5m/s 測(cè)流歷時(shí)： 2,5,10,15,20,30,40,60s 精 度： 1% 零 飄： 2.0mm/s 輸 出： RS 232 C 環(huán)境溫度： 5+60 探頭材料：環(huán)氧樹脂 重量： 0.5kg 流速流量測(cè)量設(shè)備 水文測(cè)船 水文纜道 水文巡測(cè)車 水文測(cè)橋 涉水測(cè)流纜道測(cè)流系統(tǒng)性能 系統(tǒng)的主要功能：

6、(1) 自動(dòng)半自動(dòng)測(cè)流； (2) 手動(dòng)測(cè)流功能； (3) 人工錄入數(shù)據(jù)功能； (4) 測(cè)次流量報(bào)表計(jì)算功能； (5)斷面流速分布圖生成 (6) 斷面測(cè)量動(dòng)態(tài)跟蹤示圖功能； (7)纜道泥沙采樣器控制信號(hào)發(fā)生功能； (8) 流量報(bào)表Email傳輸功能； 主要技術(shù)指標(biāo) 1 絞車控制： 1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)：三相交流電機(jī) 2）行車速度：02m/s 3） 限位控制：河底信號(hào)停車控制， 測(cè)點(diǎn)定位自動(dòng)停車控制。 2 纜道測(cè)距 光電增量編碼傳感器 1） 起點(diǎn)距測(cè)驗(yàn)（帶纜道弧度修正） 計(jì)數(shù)顯示、分辨力：0.1m 2） 纜道測(cè)深（入水深） 計(jì)數(shù)顯示、分辨力：0.01m 3。 水文流速測(cè)算 適應(yīng)范圍：各種轉(zhuǎn)子式流速儀 ；

7、適應(yīng)信號(hào)：交流音頻信號(hào)或直流信號(hào)； 顯示參數(shù)：當(dāng)前流速儀K值、歷時(shí)T、信號(hào)數(shù)N、流速V； 轉(zhuǎn)子式流速儀等水下水文儀器的信號(hào)傳輸方式 有線傳輸 “無(wú)線”傳輸 無(wú)線電波傳輸水深測(cè)量?jī)x器設(shè)備 測(cè)深測(cè)具測(cè)深桿和測(cè)深錘（測(cè)繩） 測(cè)深鉛魚 回聲測(cè)深儀手持式超聲波超深儀 船用超聲波測(cè)深儀 纜道超聲波測(cè)深儀 多波束超聲測(cè)深系統(tǒng) ADCP主要技術(shù)指標(biāo)1200 kHz600 kHz300 kHz標(biāo)準(zhǔn)工作模式(Mode 1)盲區(qū) （米）00.251.0最小單元長(zhǎng)（米）0.250.51.0最小剖面深（米）0.81.83.5最大剖面深（米）2075180流速量程（米/秒）3.020.0 3.020.0 5.020.0

8、淺水工作模式(Mode 11)盲區(qū) （米）00.25-最小單元長(zhǎng)（米）0.010.1-最小剖面深（米）0.30.7-最大剖面深（米）4.08.0-流速量程（米/秒）1.01.0-聲學(xué)時(shí)差法流量計(jì)適用范圍 流速10米/秒 +10米/秒,能自動(dòng)判定流向。 測(cè)速斷面寬度可達(dá)1000米，深寬比不小于1/50。 流速測(cè)量的不確定度13。 影響測(cè)流的主要因素聲波頻率、含沙量（水草氣泡）、測(cè)速層的相對(duì)水深、傳感器安裝角度及距離的準(zhǔn)確性等。時(shí)差法流速流量計(jì)基本性能介紹 一種國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的基本性能： 工作頻率：50KH-100KH； 聲道長(zhǎng)度：0.5-400m； 測(cè)速范圍：-4m/s-+4m/s； 測(cè)速置信度：98

9、%； 信號(hào)輸出：RS232； 功耗：5-40W； 電源：24VDC、或220VAC。 一種國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)性能 A頻率：28200KHZ； B水中聲道長(zhǎng)度：11000m（或更長(zhǎng)）； C測(cè)速范圍：10m/s； D測(cè)速準(zhǔn)確度：2%（在聲道上）；5%（交叉聲道工作方式） E 測(cè) 速 時(shí) 間 間 隔 ： 2 、560min（5min間隔）； F輸出：RS232和BCD碼，0或420mA，05或10V，數(shù)字顯示； G電源：220VAC，工作功耗35VA，值守功耗5VA。 聲學(xué)時(shí)差法流量計(jì)的特性 可以用于各種大中小河流，能較準(zhǔn)確地自動(dòng)測(cè)量流量 。流態(tài)紊亂，有正逆流的感潮河段也可以應(yīng)用。 測(cè)量原理合理，能測(cè)得

10、全斷面一個(gè)或幾個(gè)水層的平均流速，測(cè)速準(zhǔn)確度高。在國(guó)外，時(shí)差法流量計(jì)很早就被較廣泛地采用。HADCP是二十世紀(jì)末出現(xiàn)的、用于中小河流的聲學(xué)流量計(jì)。 使用時(shí)差法流量計(jì)要在河的兩岸安裝聲學(xué)換能器，要鋪設(shè)很長(zhǎng)的電纜，可能包括垮河電纜，并要有防雷保護(hù)，可能有很多困難。 不要在水草較多的河道安裝時(shí)差法流量計(jì)，聲程上的水草會(huì)阻擋聲束傳播，因光合作用水草冒出的氣泡也會(huì)阻擋聲束傳播。其它的水中聲學(xué)儀器也會(huì)受此影響。 時(shí)差法流量計(jì)的測(cè)速性能優(yōu)于時(shí)差法流量計(jì)的測(cè)速性能優(yōu)于 HADCPHADCP 測(cè)速準(zhǔn)確性好時(shí)差法測(cè)速時(shí)直接接收另一換能器發(fā)射的聲波，信號(hào)強(qiáng)，接收判別處理正確。直接測(cè)量聲脈沖傳輸時(shí)間，容易準(zhǔn)確測(cè)量。多普

11、勒法接收的是水中氣泡、顆粒漂浮物的雜亂回波，信號(hào)很弱，不利于正確測(cè)量。 同時(shí)假定兩對(duì)稱點(diǎn)和斷面上相應(yīng)點(diǎn)的流速是一致的，不易準(zhǔn)確測(cè)量。 流速代表性好時(shí)差法的聲道 橫過(guò)了整個(gè)斷面。 HADCP往往只能測(cè)量岸邊一部分?jǐn)嗝娴乃畬恿魉?。 應(yīng)用范圍大時(shí)差法可以測(cè)得較低流速，并能在很淺的水中工作 ，測(cè)速水層可寬達(dá)千米以上。而HADCP對(duì)斷面的寬深比有明確要求。常常只能測(cè)得數(shù)十米內(nèi)的流速。 HADCP能測(cè)得流速的剖面分布信息，而時(shí)差法只能測(cè)得整個(gè)聲層上的平均流速。聲學(xué)多普勒流速流量計(jì) 這類儀器也應(yīng)用多普勒原理測(cè)量流速，和座底式ADCP類似。將聲學(xué)傳感器安裝在測(cè)流斷面底部，向上方發(fā)射聲波，測(cè)量斷面上的流速分布

12、，同時(shí)測(cè)得水位。 但它們能測(cè)量多于一條垂線的流速數(shù)據(jù)，用于渠道、管道和小河時(shí)能直接得到流量。 特點(diǎn)：能直接測(cè)量流量。 適用于渠道、小河、非滿管流的管道。 儀器類型：能測(cè)量?jī)蓷l垂線流速的ADFM。 能測(cè)量小型斷面平均流速的多普勒流 速流量計(jì)。 電磁法測(cè)量流量應(yīng)用電磁流量計(jì)要在所測(cè)斷面上布設(shè)一個(gè)能在整個(gè)斷面上產(chǎn)生磁場(chǎng)的大線圈，整個(gè)水流切割磁力線后產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，測(cè)量此電動(dòng)勢(shì)后得到水流速度，再由斷面面積計(jì)算流量。這種儀器國(guó)內(nèi)應(yīng)用極少。特點(diǎn)： 能測(cè)量整個(gè)斷面的平均流速。 自動(dòng)化程度高。 測(cè)流系統(tǒng)復(fù)雜，布設(shè)線圈很困難。 只能用于渠道和少量小河。測(cè)量水面流速的流速儀和流量測(cè)量水面流速的流速儀和流量測(cè)量測(cè)量

13、 只測(cè)量水面流速，再?gòu)谋砻媪魉偻魄蟠咕€或斷面平均流速。然后，根據(jù)浮標(biāo)法測(cè)流規(guī)定，由過(guò)水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算流量。 特點(diǎn)：測(cè)速時(shí)，儀器和人都不接觸水流。適 用于巡 測(cè)、橋測(cè)、洪水、枯季河道流量測(cè)量。 除浮標(biāo)法外，能用于自動(dòng)測(cè)量。 流量測(cè)量的準(zhǔn)確性不高。 測(cè)量水面流速的方法：浮標(biāo)法 電波流速儀 掃描式雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng) 電波流速儀簡(jiǎn)介電波流速儀簡(jiǎn)介 電波流速儀架在橋上或岸上，向水面發(fā)射微波。利用水面反射微波的多普勒頻移測(cè)量水面流速，可以稱為微波多普勒測(cè)速儀。超聲波在空氣中傳播時(shí)衰減很快，只能在水中測(cè)量。而微波在空氣中傳播時(shí)衰減很小，因此電波流速儀可以在陸上通過(guò)微波在空氣中的傳輸測(cè)得水面流速，屬非接觸式測(cè)量。 電

14、波流速儀測(cè)得的是其發(fā)射接收天線對(duì)準(zhǔn)水面處的水面流速，也被認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)流速。 適用于較大流速。水面太平滑時(shí)，反射信號(hào)太弱，也會(huì)影響測(cè)速。掃描式雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng) 將雷達(dá)掃描技術(shù)用于電波流速儀測(cè)速，就構(gòu)成了掃描式雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以固定安裝在岸上，掃描測(cè)量一片河面、海面上的流速分布。還可裝在直升飛機(jī)上在空中測(cè)量難以到達(dá)地區(qū)的水面流速。 特點(diǎn)：能測(cè)得大量流速信息。 能測(cè)得較準(zhǔn)確的流量。 用于河流的產(chǎn)品還在試用中?！傲魉賰x流量計(jì)” 這種方法也屬于流速面積法測(cè)量流量。使用此方法時(shí)，在渠道上人工建設(shè)一量水涵洞，變明渠水流為涵洞管流，該涵洞過(guò)水?dāng)嗝婷娣e是恒定的。在渠道輸水量變化范圍內(nèi)，涵洞始終是滿管出流。這樣，只要測(cè)得涵洞內(nèi)的平均流速就可測(cè)算流量。而涵洞平均流速可以由涵洞相應(yīng)位置的某點(diǎn)流速來(lái)推算。因此，在量水涵洞內(nèi)安裝一臺(tái)能長(zhǎng)期工作且能自動(dòng)記錄的流速儀，就構(gòu)成了一臺(tái)自記流量計(jì)。 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單實(shí)用，準(zhǔn)確性好。 可用于平原渠道，應(yīng)用范圍廣。 自動(dòng)測(cè)記水