1、WFH-2 型全量机械编码水位计Model WFH-2 Absolute Machinery Coded Water Level Meter使用说明书南京水利水文自动化研究所防汛设备厂二 年国家技术监督局 2000年 3月 19日颁发本产品的生产许可证。编号为：XK34-132-0018WFH-2 型全量机械编码水位计传感器特点：浮子传感 结构简单，工作可靠，使用、维修方便。 测井结构 小直径工业管材，投资和建造费用低、工期短。 机械编码 无掉电、雷击之虞。 格雷码制 不存在非单值性误差。 间歇进位 读数无模糊区。 结构设计 积木化、标准化、通用化，便于装配、检修。 关键器件 择优进口国际名牌
2、产品。注意： 水位轮限速：用手盘转水位轮测试速率应小于 1 转/秒。 本仪器水位测量范围为 04095cm，零点高程应由软件预先置入或人工计算。 悬索与浮子连接：应牢固，并定期检查。说明：由本水位传感器与水位显示器两部分可组成一观察水位站。WFH-2 型全量机械编码水位计传感器部分一、 用途及使用范围本仪器传感器用于感测天然水体水位的变化，同时通过轴角编码器将水位模拟量转换为数字信息量，以满足信息传输、处理、记录和显示的需要。WFH-2型全量机械编码水位计（包括传感器部分和显示器部分）可有线遥测、数显实时水位，供国家水文站网，或防汛、科研和用水部门的水位观测。与水位数据收集、存储、处理系统配套
3、，作为国家专设站网长期收集水位信息的水位传感器。与水情自动测报系统配套，作为专设站水位遥测报汛的水位传感器。与卫星水情遥测系统配套，作为国家控制站网的水位遥测传感器。本仪器适用于江河、湖泊、水库、河口、渠道、船闸、地下水及各种水工建筑物处的水位测量。二、 主要技术指标1 浮子直径： 15(特殊订货：12、10cm) 2 水位轮工作周长： 32cm 3 平衡锤直径： 2cm4 测量范围： 40m（特殊订货：10、20、80m）5 分辨力： 1cm6 最大水位变率： 100cmmin7 准确度： 10m 量程时，0.2%FS10m 量程时，0.3 %FS8 水位轮转动力矩： 0.015Nn9 编码
4、码制： 格雷码10.平均无故障工作次数：110 7次11.显示方式： 机械数字显示12.显示位数： 5 位，高第 1位为工作状态，0 表示工作正常；9 表示反转；低 4位为水位(cm)13.工作环境温度： -10+50（测井水体不结冰）14.工作环境湿度： 95%RH（40凝露）15.体积： 宽高深 14cm15cm15cm16.净重： 3.2Kg三、 工作原理本仪器是以浮子感测水位，轴角编码器编码的机械式遥测水位传感器。其工作原理是：在水位测站水位计井台的测井中，安装一个浮子，作为水位感测元件。当水位变化时，浮子灵敏地响应水位变化并作相应的涨落运动，同时把此水位涨落的直线运动借助悬索传递给水
5、位轮，使水位轮产生圆周运动，并准确地将直线位移换为相应的角位移量。水位轮枢轴就是轴角编码器输入轴，因此，当水位旋转的同时，轴角编码器已将水位模拟量 A转换，并编码成相应的数字编码 D。此数字编码 D用芯电缆并行输出至测站显示器，直接显示水位。水位固态采集、存储、处理系统，及水情自动测报系统等也可使用这一数字编码 D 进行传输和数据处理。四、 仪器结构WFH-2 型全量机械编码水位计传感器部分由浮子感测系统和轴角编码器两部分组成。图 1 为仪器全套设备及其安装。1浮子感测系统包括浮子、平衡锤、悬索、水位轮等。浮子浮子由橡塑材料制成，具有良好的耐腐性能，可在含盐度高的河口，或具有腐蚀介质的测井中，
6、长期可靠地工件。仪器的灵敏阈、测量准确度及稳定性直接与感测系统浮子的直径有关。本仪器配用标准浮子直径为 15cm，可使用至 40m水位量程，12、10cm 小浮子，分别使用于 20、10m 水位量程，80m 水位量程则需配用 20cm 大浮子（加导向轮） 。直径 12cm 是基本浮子，为一 PE中空吹塑件，内部装有配重，以使在平衡锤作用下，浮子浸入水中的高度达到设计要求。浮子盖内螺纹的上方有洞穴，悬索从其上方穿进，打结，并用两把钳子拉紧后，将索结置于洞穴中，即可将浮子悬挂起来。15cm 浮子是在12cm 浮子的外圆套一个 15cm 橡胶圈而成。10cm 浮子是实芯橡胶体，其中间有一配重，配重上
7、有悬吊螺钉，供固定悬索。平衡锤用于平衡浮子和重量，使浮子悬浮于水中时，标志线在其最大外缘高度的 1/2处。悬索悬索为 1mm 多股（19 股）不锈钢丝绳，质地柔软，材料为1Cr18Ni9Ti，具有很好的抗腐性能。水位轮为一铝合金滑轮，轮缘特别设计一“V”型槽，悬索在槽中工作，可保证在最大水位变率下不产生滑移。水位轮工作直径为100.86mm，配装 1mm 悬索，其工作周长为 32cm。2轴角编码器轴角编码器包括：十六进制计数器、码轮组部件、开关组部件、支承系统、机壳、底坐和十进制计数器。十六进制计数器本仪器的十六进制计数器采用外置进位轮间歇式传动进位机构。这种传统的进位机构具有结构简单，使用维
8、修方便，运行精确，工作可靠等特点。按此结构原理设计、制造的各式各样计数器，广泛用于工业、农业、仪表、家电、军工等领域中的机械计数。本计数器结构原理相同，只是将通常的十进制进位改为十六进制。因此，人们均十分熟悉，技术上也容易掌握。十六进制计数器由若干组主动计数轮、进位轮、被动计数轮及相应的支承部分和机壳等组成。主动计数轮由拨轮和定位轮等组成。拨轮为一在外圆上等分180的两对针齿（单独两个齿） ，作为进位之用。定位轮为一圆盘，作为下一级齿轮的定位之用，在相隔 180处各有一凹槽（齿间） 。拨轮和定位轮两轮紧挨着，且齿间相吻合。进位轮为一小齿轮，共 8个齿，其齿宽为 4个长齿，4 个短齿，长、短相隔
9、。两长齿跨在主动计数轮定位轮圆盘上，而被锁定。短齿与被动计数轮的齿相啮合，也处于定位状态。故主动计数轮随水位轮在一定角度范围内正反转动，进位轮和被动计数轮均静止不动。只是在正反转过渡中，存在着微小的正常啮合间隙（约 0.4mm） 。主动计数轮旋转，直到针齿碰到进位轮短齿时，进位轮开始转动，同时把被动轮推转一个角度（两齿为 22.5，相当于 2cm水位） ，完成计数间歇进位动作。这时相邻的两个长齿又重新跨在主动轮的定位圆盘上，又进行定位。重复上述过程，就可连续地计数和自动间歇进位。涨、落水时，计数轮正、反转，工作原理相同。被动计数轮共 32个齿，相应于水位轮工作周长 32cm，故水位每变化 1c
10、m，齿轮转动一齿。主动计数轮每转一周，进位两次，即为十六进制，正符合格雷码的编码规律。主、被动计数轮均安装在轴套上，轴套中装有精密仪表微型轴承，支承轴（不锈钢）左端有一凸台，作为仪器安装的定位面，另一伸出端安装水位轮。支承轴也装有上述微型轴承，借轴承座固定在机壳上。本计数器特点是支承系统制造精密，并装有微型轴承，因而摩阻力矩低，运转精确，性能稳定，工作可靠。码轮组部件按二进制方式排列，信息量 D=2n，n 为码轮位数，当 n=12时，可计算得相应信息量 D=4096，这便是 40m水位量程拥有的水位值，和码轮位数。将 12位码轮分别组合成部件，40m 水位量程为：第一码轮组部件，有 4位码轮；
11、第二、三码轮组部件，各有 3位码轮，第四位码轮组部件 2位。码轮组按相应部件分别安装在十六进制的主、被动计数轮的轴套上，用并帽并紧成为一体。码轮和码轮组的码是按照格雷码编码规律设计，和排列的一系列凸轮，各凸轮正对准着其下方开关组部件的开关。码轮组随水位变化产生一定的角位移（模拟量） ，开关组各开关在凸轮作用下，产生通、断两种开关信号，即“0”和“1”一串的逻辑状态（数字量） ，这就是将水位模拟量转换为数字信息量的编码原理。开关组部件与上述码轮组相对应，40m 水位量程共有四个开关组，第一开关组有 4个开关，第二、三开关组各有 3个开关，第四开关组有 2个，即开关总数为 12个。本仪器采用带滚轮
12、的微动开关，具有作用力矩小，灵敏度好，“开” 、 “关”状态佳，安装精度高，工作（弹跳性能）稳定可靠，奉命长等特点。开关组部件为轴角编码器的核心，关系到整机工作的可靠性，因此，微动开关优选国际名牌产品。各开关组整齐地安装在印制板上，用锡焊焊牢。从右边（水位轮）算起，其顺序是：第一开关组部件 K1、K 2、K 3、K 4；第二开关组部件 K5、K 6、K 7；第三开关组部件 K8、K 9、K 10。第四开关组部件K11、K1 2。输出电路接法采用反码方式：微动开关滚轮处于自由状态时，即滚轮全在编码轮的凹槽，这时开关接点全部处于常闭状态（电路导通） ，输出编码（高位至低位 K12-K1）为“00
13、000 0000”，终端显示器显示水位为“0000” ；当开关的滚轮全部被编码轮的凸缘压下时，开关接点全部断开，输出编码为“11 111 111 1111”，显示器显示水位为“2730” 。当开关的滚轮从 K1至 K12逐个被顺序压下，编码输出状态和显示水位值如表 1所示。表 1 编码输出状态与水位值关系开关组 四 三 二 一开关 K 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1显示水位H0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 30 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 70 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1
14、50 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 310 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 630 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1270 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2550 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 5110 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10230 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2047编码输出状态1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4095上述各开关编码输出状态与显示器显示水位值的对应关系，对检查编码出错大有帮助，请记住其间的关系，其规律：后一位水值为前一位乘 2加 1。如第 1位为 1，第二位为 12+1=3，第三位为32+1=7，第 12位为 20472+1=4095。印制板上有带状电缆印制板插座（DC3-1-14T） ，用带状电缆（AWG #28）将各开关输出脚与固定在仪器后门上的信号输出端圆形
