DV-Ⅰ、Ⅱ型数显流速仪的研制.docx

1、44DRAINAGEANDIRRIGATIONMACHINERY1994.No.2DV-I、H型数显流速仪的研制赵龙章(江苏农学院水利系)TH，/。摘耍：DV-I、II型数显沆速仪用于泵站管it及椅水明渠内海定局部沆速，如将操头置于测流断而的特征点或进行多点测速可方便地获得断面平翊波速并求出沆童。文中论述了探头的缰成和主机践路的工作原理。装置内所有器件均为国产件，兴有体积小、重：轻、使用筒便、便于普及使用的特点o、y关键调:传感器芝字戏示流速刀尧逐1装置的组成及其原理用的压差值为Ap=凡-*如3r共数值一般泵站测流常用旋浆式、蜗流式、毕托管式测流装置，都只能通过一定装置将其变化的脉冲或压差数据

2、反映出来，然后通过计算求得流速。最近，我们斜制了DV-I、H型数显直读流速仪，具有体积小、重量轻、结构简单，使用方便.流速直读,便于普及推广的特点。.仪器的基本装置由传感器、信号处理、模数转换.显示器等组成，系统框图如所示。在结构布置上，整机由探测头和主机组成。探测头可与测流环和测杆固定联接,分别形成DV-I和DV-R型，使用于管内和明渠测流速，主机通用。探测头与主机间用四芯屏蔽线连接，探测头内装国产CYG-U型等压阻式压力传感器，法传感器的外形尺寸很小，直径仅3mm,在工作频率(0150kHz)内平漂很小，灵敏度高、复现性好，测力范围很宽。图1DV-I、n系蛟方框圈无论是I型还是II型，测速

3、时均需将探测头指向来水方向，如图2所示。传感器AS2探头与测流瑶测杆的连接将流速信号变换成模拟电量信号，探测头上B处为一连通小孔与传感器单晶硅平膜片背面相通，垓小孔的开口与水流方向垂直，这样，传感器的正前方A处作用有动能和势能，孔B姓反映测点的势能，故平膜片作为测点处正前方的动能/2备运用流体力学中伯努里方程分析可知，此处的/2g、则测点前方的流速为：v=JNg.po4.427J这样,压差传感器与流速之间便建立了固定的变化关系。输入信号回路将传感器的电信号进行放大、开方，便建立了流速与电压之间的一次线性关系，再将其进行模数转换.基准调节等处理后由3；位LED显示。2电路分析21信号输入回路图3

4、是传感器敏感元件示意图，沿一定/7/41/7/41硅杯|扩散式应变片lp2玻璃台柱图3CYG-II内部结构的晶轴方向扩散着一些长条形电阻,硅膜片的加厚边缘烧结在同样膨胀系数的玻璃基座上，以保证温度变化时硅膜片不受附加应力。当膜片上受到水流压差作用时，膜片内部产生应力，从而使扩散电阻的阻值发生变化。由于半导体材料在一定方向的应力作用下'其电阻率发生变化，从而使阻值变化,因此，其灵敏度比一般金材料应变片高100倍左右。在膜片周围沿着晶面的两个相互垂直的晶轴，分别布置两个切向和两个径向电阻，并将四个电阻接成图4中所示的全桥，这样既可提高灵敏度，又实现自动温度补偿。电桥输出的与压差Ap成正比的

5、模拟电量经运放F007后进入由VT】组成的射极跟随器和VT.组成的反相放大器经a宣与下一级电路（见图4）a点相连。由电路分析可知，a点的变化量呈负极性。电路如图5所示，a点与图4中&点相接.作为本电路的信号输入端。集成块CB1595是四象限模拟乘法器，它常用在广播通讯系统中作两个或两个以上模拟信号相乘，可实现调制，解调，混频或检相等作用它采用14珂双列直插封装，对CB1595而言，2.14脚为正、负输出端，为适应单端输出，,加入运算放大器IC*将运算放大器IC4中反愦元件一法器的两个输入端4、9并接到运算放大器输出端，S5开方电路原理图46DRAINAGEANDIRRIGATIONMA

6、CHINERY而将IC2和IC3组成的输入端与IC4输入端相连，该电路便实现了开方功能。由于IC2相加点的£值为零，且取R28=R29故有：=%/10式中，七为开方运算电路输入端电位：2.V上|为信号输入回路变化系数，V为测点流速，V2/2g为测点处的压差值0P),，为输出端电位。则有：=y/Tovr=J0kV2/2g=k2v由此可以看出，输出电位与测点流速v变成了一次方的线性正比关系。2.3模数转换及显示电路本仪器以位LED显示，电路由国产CB7107集成块为核心器件附加少量外围元件组成直接输出七段译码信号并直接驱动LED显示。CB7107采用40条引出线双列直插封装，外引线功能如

7、表所示，构成的电路如图6所示。图6CB7107组成的LED屈示电路接线原理图本电路的基本特点是：辩率为100“V,向应速度为每秒种23次，精确度达±0.2个字乡表CB7107外引技功能表外引线功箧封装形"正电源-JiiIJFT(U)-七l段1Hi(T)基准电容基准电压检M百4位S»tlahIJ(H)%ABCDEFGABCDEFGCrb>CrefwVaEFX-)TESTABcDEFGP4015432B6712111091141325333435363723162415181722、外引功能封装形*千位出«ft出电(07)(06),ft电源积分及租分电

8、容w零电官模拟地公共端拟A外棱时钟电容外楼时SR内时神公共ttAB.POLBP/GNDOv(->1NT/CixrBOFF/RfNTA/JCOM/ondaMsVihCcrR=CepP40192021262728293231303B39401. 电路具有自动调零装置，零流量时，读数为零；2. 由于CB7107内含A/D转换必需的基椎稳压源，可不必外接基准电压3该电路的输入阻抗大于10MR,分4.对输入网络进行调整，便可率定显示数值在试验台上率定时调整电路参数便可改变修正系数灯值，使显示值与实际值一致。一般每台需率定23个流速点。由于调整参数以及输入输出都呈一次方最相互变化，故调整较简便且线性

9、吻合很易保证。5V由三端集成压器供给3亦可220V交（BS-6型）一只和SX-5T五芯插座（两根;2.4电源电路本仪器工作时的供电电压为±15V、土5V,±15V电压可采用集成电池供给，土流电供电，其设计方法与普通电源一样，由220V交流电降压后经整流滤波，再由4块国产三端集成稳压器CW317输出所需电压。传感器内供桥电压要求平璋，可采用二次稳压处理。CW317为三端输出脚，电压调整率为每伏0.01%,负载调整率典型值为0.1%,集成块内含过流、过压和调整管安全工作区保护电路，具有安全可靠、性能优良的特点。由于电路简单，电路图省略。主机电路安装在200x120x180（mm

10、）3的成型塑料机壳内，面板采用铝质氧化喷砂工艺处理，后盖板上装有保护用培断器（上接第41页）Ex=K/H+&）E2=2（K+Kdi+m2£3=2（'+吗）勺.E、=,J1+m'由于Q、i、抑、A、I、q、Y、孟和K3均属已知量，灯为由渠道水力最佳断面方案求得的平均平台开抡深度。故对式（30）进行试算，求得a值，并根据式、传感器电源，两根接信号输出，一根接外4芯屏薮线的屏薮层），机壳上设有提手，携带方便。需本产品者可直接与作者联系。参考文献1FACTLogicDataBook.FairchildCameraandInatru-mentCorporation.J9

11、852范鉴育编.醐试技术.上海，同浇大学出版社，1988.83武汉水利电力学院,华东水利学院编.L力学北京，人民教育出版社,1979.12附记：本文介站的DV-I、H型巍垦点逑仅呼将投放市*,如有需了解试产品评X情风或订购产品的用卢，请丈挂与作者底从。地扯*江芥质搦州市苏公路12号.江芥粗孕就水削JR,岬世峻码22500b和求得*和，这就是全断面开挖碇衬砌梯形经济断面的水力要素。在工程设计过程中，往往碰到渠道既有全断面开年，又有非全断面开挖，也可能有砌石回填&面。因此，合理地选择渠道纵城i对工程投资具有相当重要的意义。同时，根据全断面开挖、非全断面开挖以及砌石回填断面的工程进行经济评价，选择最优的纵坡i和横断面尺寸，使工程投资最低。新书征订L现代水泵设计方法，金树德、陈次昌主编.兵器工业出版社1993年5月出版.定价*13元含邮ft）.有存书。2. 水泵型计算机辅助设计.陈次昌、金树德编著.机械工业出版社1993年12月出版，第二次印刷.定价：1