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常規型流速儀的測量原理

來(lái)源:北京康高特儀器設備有限公司 發(fā)布時(shí)間:2016-12-06 18:25:32 作者: 瀏覽次數:1349次 分類(lèi):技術(shù)文章

        測量河流、湖泊和渠道等水體的水流速度的儀器。有機械、電測和超聲三種類(lèi)型。機械型以轉子式為主,有旋槳式和旋杯式流速儀。電測型有電磁式流速儀。超聲型有時(shí)差法和多普勒法流速儀。

        流速儀一般適用于定點(diǎn)測時(shí)段平均流速。由磁式流速儀或一轉多訊號的轉子式流速儀能測瞬時(shí)流速,也可用作動(dòng)船法測速。 儀器的測速范圍一般為 0.03~5.00米/秒,適用水深一般為0.2~20米。1790年德國R.沃爾特曼制成轉子式流速儀,用于流速測量。中國20世紀50~60年代制造使用的旋杯式和旋槳式流速儀,具有防水防沙性能良好的特點(diǎn)。流速儀的發(fā)展方向是非轉子的電測技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、超聲波技術(shù)和遙測技術(shù)。 旋槳式流速儀主要由旋槳、身架和尾翼三部分組成。旋槳內裝有訊號觸點(diǎn)和軸承轉軸等,中國"25-1型”旋槳流速儀的轉軸系統中有曲折的迷宮結構,內部充滿(mǎn)輕機油,有較好的防水防沙性能,能在高流速和多沙河流中使用。旋槳式流速儀、旋杯式流速儀和旋葉式流速儀均屬轉子式流速儀,工作原理基本相同,是利用水流動(dòng)力推動(dòng)轉子旋轉,根據轉動(dòng)速度推求流速。公式為:


        式中υ為流速;N為時(shí)段內的總轉數;t為時(shí)段歷時(shí);c為常數,反映轉子旋轉時(shí)的摩阻力;K 值取決于槳葉螺距或杯型。K、c值均在專(zhuān)用水槽中檢定得出。在低速情況下由于c 值的影響較大,流速公式呈曲線(xiàn)函數關(guān)系,不再使用上式。

        轉數用計數器顯示,*簡(jiǎn)單的計數器是小電燈、電鈴和晶體管音響器。旋槳每轉動(dòng)20圈,開(kāi)關(guān)接通一次,電燈閃光或音響,由人工記數,停表計時(shí),較完善的有電動(dòng)計數表、電子計數器、計時(shí)計數器和直讀流速顯示器等,這些計數器可用于旋槳每轉動(dòng) 1圈有許多訊號的流速儀,能提高測速精度。

        電磁式流速儀原理是把水流作為導體,在一定的磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn),即產(chǎn)生電動(dòng)勢,其電壓與流速成正比。儀器沒(méi)有轉子,外形光滑,體積小,功耗低,體腔中有勵磁線(xiàn)圈,在表面與磁力線(xiàn)垂直的方向上鑲有一對電極與水體相通。當水流在其表面流動(dòng)時(shí),電極上產(chǎn)生微量電壓信號,用導線(xiàn)傳送到計數器上,經(jīng)放大和模數轉換等電路處理,即可直接顯示流速。

        超聲波測速儀原理見(jiàn)圖。把換能器布設在河岸兩邊某水深處,呈斜線(xiàn)方向,A 點(diǎn)發(fā)出一個(gè)聲脈沖到達B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)段為t1,反之由B點(diǎn)發(fā) A點(diǎn)收的歷時(shí)為t2,由于流速的存在,逆水方向聲速減低,順水則增高,時(shí)間差Δt=t1-t2,流速 υ與Δt有線(xiàn)性函數關(guān)系。用微秒級的測時(shí)電路,經(jīng)過(guò)處理計算,即可直接顯示AB線(xiàn)段上的平均流速。

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