1、1旋浆式流速仪 应用于水利工程物理模型试验的旋浆流速仪应用于水利工程物理模型试验的旋浆流速仪蔡守允李恩宝（南京水利科学研究院、水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京） 【摘要】 【关键词】分析研究了应用于水利工程物理模型试验的流速测量传感器和相关仪器，重点介绍了新型光电式流速旋浆传感器和两种智能流速仪的工作原理和应用方法。流速测量；旋浆传感器；模型试验；智能流速仪【中图分类号【文献标识码【文章编号（）2我国有着一万八千多公里的海岸线，在世界沿海国家中，是海岸线较长的国家之一，我国又是一个大陆国家，幅员辽阔，河流众多，大多数河流因种种原因尚缺乏完全彻底的治理，山区河流水情复杂，平原河道
2、河势不稳，冲淤变化剧烈，水流含沙量较大，许多实际工程与理论问题迫切需要进行水利工程物理模型试验的专题研究，而流速测量是模型试验最基本的测量要素之一，因此有必要进一步分析研究流速测量传感器和仪器。提高 【 引。图新型光电式流速旋浆传感器新型光电式流速旋浆传感器流速测量方法可分为接触式和非接触式两类，接触式有毕托管流速仪、旋浆流速仪、热线流速仪、电磁流速仪和超声波流速仪等，非接触式有激光流速仪和粒子图像测速系统（）笙【 【】可旋浆流速仪按传感器的结构分为电阻式、电感式和光电式三种，目前采用较多的是光电式旋浆流速仪和旋浆式流速流向仪。旋浆叶轮是光电式旋浆传感器的关键部件，旋浆叶轮的材料、螺旋角、直径
3、、螺距与起动流速、率定关系式、均3方差等均有直接影响。近年来，一种新型光电式流速旋浆传感器被研制成功（如图所示） ，旋浆叶轮直径分别为和（可以适用于不同的水深和不同的流速） ，叶轮的螺旋图型智能流速仪智能流速仪配套新型光电式流速旋浆传感器，采用先进的角和螺距进行了多次设计与改进，旋浆反光面采用了先进的电镀工艺，耐磨损信号强，新型光电式流速旋浆传感器的起动流速、测速范围、线性度、同电子技术、传感技术和计算机硬、软件技术，两种作者简介：蔡守允（年一） ，男，江苏南京人，硕士，教授级高级工程师。心度、率定系数和均方差等指标均有较大的改进和万方数据新型智能流速仪随之诞生，分别为一型智能流速仪（如图所示
4、）和型多功能智能流速仪（如图所示） 。光电式旋浆流速仪的工作原理是，旋浆叶片边缘上电镀了反光镜片，传感器上端安装一发光源，经光导纤维传至4旋浆处，旋浆转动时，反光镜片产生反射光，经另一组导光纤维传送至光敏三极管，转换成电脉冲信号，转换后的电脉冲信号经放大整形，由计数器计数。通过计数器，记录单位时间转动次数，换算成流速值，流速计算公式为：（ ） （）式中：流速比尺；卜流速（） ；传感器率定系数；一传感器率定系数；卜设定的采样时间（） ；采样时间内的传感器旋浆转数。图一型多功能智能流速仪一型智能流速仪是一种单路测量的便携式小型流速仪（配套一根新型光电式流速旋浆传感器） ，内置微处理器、存储器等，功
5、能丰富，使用简单方便，该仪器可根据需要选用整流电源或电池组供电。如选用电池组供电，则不用交流电源，用配套的充电器充一次电可连续工作几十个小时，充电时间约需个小时即可完成。型智能流速仪配置了键式触摸键5盘，背光液晶显示器，具有自动存储记忆功能，设置的、值会自动保存，测量好的流速等数据若未记录，可通过用触摸键盘上的“”或“， ”键，依次读出来。型多功能智能流速仪是一种可多路同步测量的多功能智能流速仪，分为路仪器和路仪器两种，随机配套根和根新型光电式流速旋浆传感器。多功能智能流速仪配置了键式触摸键盘，位显示，内置微处理器、存储器等，功能丰富，使用简单方便，性能好，寿命长，抗干扰能力强，流速测量范围为
6、，万方数据采样时间为一任选，工作原理图如图所示。经过一一转换器，计算机可以控制单台多功能智能流速仪同步采集与处理路流速，也可以控制多台（最多可台路流速）多路同步采集与处理。因考虑仪器的通用性和测量高流速时不漏计脉冲数，一型多功能智能流速仪流速脉冲计数设计选用了硬件计数器，还设计选用了低功耗、高性能的系列单片机。下位机（多功能智能6流速仪）程序用一语言编写，结构紧凑，修改方便，并固化在芯片的存储器中。上位机（计算机）主程序用（简称）语言编写，是系统下的一种支持图形用户界面（）的程序设计语言，对面向对象的编程技术进行了深人的扩展，用户能够自行定义对象要处理的事件、自行定义构造函数和析构函数，同时引
7、进了部件编程的概念，进一步扩展了对象编程的手段，具有很强的可视性和交互性。主程序设计编制时分为多个模块，分别处理某个具体对象（如通信传输和接受数据、存储图像资源、网格数据、多级定时器、运动图片、多媒体播放等）的多种事件，软件界面设计为按钮控制的主菜单模式，具有常系数建立修改、自检自诊断、流速单机测量、流速多机测量、恒定流速测量和非恒定流速测量与处理等功能，界面美观新颖，并配以了动态的音视频效果。竺兰！苎查！竺竺！卜量臣蟊压匾）压运寸计7叛帆臣磊） 磊习丑嚣竺曼竺广苎查！兰曼皇兰囊缺图一型多功能智能流速仪工作原理框图一型智能流速仪和型多功能智能流速仪均已获年国家专利，现已广泛应用于水工、河工和港
8、工模型试验的流速测量，并已推广应用于交通、水利等其它行业的流速、风速和流量的测量】 。结语随着现代科学技术、传感技术、电子技术和计公告水利技术监督年第期关于批准发布水利行业标准的公告中华人民共和国水利部公告8年第号中华人民共和国水利部批准轴流泵装置水力模型系列及基本参数 （）等项标准为水利行业标准，现予以公布。序号标准名称轴流泵装置水力模型系列及基本参数水利水电工程注水试验规程标准编号替代标准号发布期实施日期中华人民共和国水利部二七年十一月二十六日中华人民共和国水利部公告年第号中华人民共和国水利部批准以下项标准为水利行业标准，现予以公布。9序号标准名称水利质量检测机构计量认证评审准则整装微型水
9、轮发电机组水利水电工程施工通用安全技术规程水利水电工程土建施工安全技术规程水利水电工程金属结构与机电设备安装安全技术规程标准编号”（玎替代标准号发布日期“实施日期10。枷一一水利水电工程施工作业人员安全操作规程中华人民共和国水利部二七年十一月二十六日算机工业的迅猛发展，模型试验流速测量传感器和（） ：相关仪器将会不断更新、不断完善，进一步分析研究11并开发一些性能更为优良、自动化程度更高、使用更加便捷的传感器和量测仪器尤为重要，这样可以在模型试验中得到更为广泛的推广与应用，提高模型试验测量与控制的精度和工作效率，有利于模型试验研究成果质量和科研水平的提高。参考文献李昌华，金德春河工模型试验 人
10、民交通出版社。， ，蔡守允，魏延文，汪亚平等系统在潮滩水沙测量中的应用 水利水运工程学报，（）：蔡守允，戴杰，张定安，等水利工程模型试验的压强和总力测量系统 水资源与水工程学报，（）：12蔡守允，戴杰，张定安，等大型模型试验水沙循环调制设备及控制系统 海洋工程，（）：蔡守允，王听，周灵杰等三峡工程坝区泥沙模型试验测量与控制系统 水利水电技术，（）：蔡守允，魏延文，雷学锋一型智能测沙颗分仪 海洋工程，（）：蔡守允，周益人，谢瑞，等河流海岸模型测试技术 北京：海洋出版社，蔡守允，雷学锋，魏延文河工模型试验测量与控制系统 水利水运科学研究，（）：13万方数据应用于水利工程物理模型试验的旋浆流速仪作者
11、：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：蔡守允， 李恩宝， Cai Shouyun， Li Enbao南京水利科学研究院、水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京,210029 水利技术监督TECHNICAL SUPERVISION IN WATER RESOURCES2008,16(2)2 次参考文献(9 条)1.李昌华;金德春 河工模型试验 19812.蔡守允;周益人;谢瑞 河流海岸模型测试技术 20043.Cai Shouyun Measurement Technology of the Sedimentation Model Test in the Three G
12、orges Project (AtDam Site) 19944.蔡守允;魏延文;汪亚平 VSMS 系统在潮滩水沙测量中的应用期刊论文-水利水运工程学报 2001(02)5.蔡守允; 戴杰;张定安 水利工程模型试验的压强和总力测量系统期刊论文-水资源与水工程学报 2006(02)6.蔡守允;戴杰;张定安 大型模型试验水沙循环调制设备及控制系统期刊论文-海洋工14程 2006(02)7.蔡守允;王昕;周灵杰 三峡工程坝区泥沙模型试验测量与控制系统期刊论文- 水利水电技术 2002(10)8.蔡守允;魏延文; 雷学锋 LGY-型智能测沙颗分仪 期刊论文-海应用于水利工程物理模型试验的旋浆流速仪洋工
13、程 1999(04)9.蔡守允;雷学锋;魏延文 河工模型试验测量与控制系统期刊论文-水利水运科学研究 1999(04)本文读者也读过(10 条)1. 蔡守允 .魏延文.汪亚平.柯贤坤.王爱军.CAI Shouyun.WEI Yanwen.WANG Yaping.KE Xiankun.WANG Aijun VSMS 系统在潮滩水沙测量中的应用期刊论文- 水利水运工程学报 2001(2)2. 蔡守允.戴杰 .朱其俊.尹宏伟.CAI Shou-yun.DAI Jie.ZHU Qi-jun.YIN Hong-wei 模型试验流量测量传感器和仪器的分析研究期刊论文- 水资源与水工程学报 2006,17(
14、6)3. 蔡守允.戴杰.姜英山.张定安 CSY-型流速流向仪会议论文-20064. 蔡守允 .朱其俊 .张晓红.CAI Shou-yun.YANG Da-ming.ZHANG Xiao-hong 模型试验含沙量测量仪器的分析研究期刊论文-水资源与水工程学报 2007,18(5)5. 蔡守允 .杨大明 .朱其俊.CAI Shou-yun.YANG Da-15ming.ZHU Qi-jun 模型试验流速测量仪器的分析研究期刊论文-水资源与水工程学报 2007,18(3)6. 蔡守允.魏延文 .雷学锋.Cai Shouyun.Wei Yanwen.Lei Xuefeng LGY- 型智能测沙颗分仪
15、期刊论文- 海洋工程1999,17(4)7. 戴杰 .张定安 .蔡守允.程顺来.DAI Jie.ZHANG Ding-an.CAI Shou-yun.CHENG Shun-lai 泥沙模型试验水沙测量与控制系统期刊论文- 水资源与水工程学报 2006,17(3)8. 蔡守允.谢瑞.韩世进.周锐鹏 多功能智能流速仪期刊论文-海洋工程 2004,22(2)9. 蔡守允.雷学锋.魏延文.Cai Shouyun.Lei Xuefeng.Wei Yanwen 河工模型试验测量与控制系统期刊论文- 水利水运科学研究 1999(4)10. 张立地 .杨峰 .Zhang Lidi.Yang Feng 基于多线程的USB 接口流速测量系统期刊论文- 计算机与数字工程2007,35(7)引证文献(2 条)1.杨楠.李昌垣.万浩平.傅群 无线智能流速采集仪及系统期刊论文-江西水利科技 2011(4)2.蔡守允.张晓红 水利工程模型试验量测技术的发展期刊论文-水资源与水工程学报 2009(1)16引用本文格式：蔡守允.李恩宝.Cai Shouyun.Li Enbao 应用于水利工程物理模型试验的旋浆流速仪期刊论文-水利技术监督 2008(2)
