流量测量实验报告

1、课 程 实 验 报 告学年学期 20122013学年第二学期课程名称 工程水文学 实验名称 河道测深测速实验 实 验 室 北校区灌溉实验站 专业年级 热动113 学生姓名 白治朋 学生学号 2011012106 任课教师 向友珍 李志军 水利与建筑工程学院1 实验目的（1）了解流速仪的主要构造及其作用、仪器的性能。（2）掌握流速仪的装配步骤与保养方法。（3）了解流速仪测流的基本方法。2 实验内容LS25-3C型旋浆流速仪是一种新改型仪器，采用磁电转换原理，无触点式测量，信号采集数多，灵敏度高，防水，防沙性能好，仪器结构紧凑，是一种大量程的流速仪。适用于一般河流，水库、湖泊、河口、水电站、溢港道

2、等高、中、低流速测量。配用HR型流速测算仪。2.1 主要技术指标（1）测速范围： V0.04-10 ms（2）仪器的起转速： Vo0.035 ms （3）临界速度： Vk0.12ms（4）每转四个信号（5）旋浆水力螺距： K=250mm(理论)（6）检定公式全线均方差：M1.5（7）信号接收处理：HR型流速仪测算仪(适应线性关系)（8）测流历时： 20s、50s、l00s或1999s任意设置（9）测量数位： 四位有效数（10）显示查询方式： 显示内容有时间、K值、C值、历时T、流速V、信号数等。（11）参数设置及保存： 可调校时间及设置K、C、T值等参数，设置后参数在掉电状态能长期2.2仪器结

3、构本仪器按工作原理可分为：感应，传信，测算，尾翼部份。仪器测流时的安装方式有悬杆，转轴和测杆等几种。（1）感应部份为一个双叶螺旋浆，安装于支承系统上灵敏地感应水流速度的变化。旋浆的转速与水流速度之间的函数关系由流速仪检定水槽实验得出。（2）传信部份由磁钢，接收电子器件一霍尔传感器构成，浆叶旋转带动磁钢转动。（3）HR型流速测算仪控制板由89CXX系列单片机及有关电路组成，液晶显示采用的是二线式串行接口方式的显示模块。（4）尾翼部件为一个十字形，供仪器在水平和垂直方向定向。（5）仪器悬挂附件(按水流条件和测验设备选用)转轴部件：与悬索安装仪器，适用于测船测量较低的流速，可使仪器迎合流向。十悬杆部

4、件：与悬索安装仪器，适用于测船测量较高的流速：可使仪器在垂直方向对准水流方向。测杆部件：(CG20型)供浅水河道，涉水测流安装仪器，并兼测水深用。2.3工作原理及计算方法 当水流作用到仪器的感应元件一浆叶时，浆叶即产生旋转带动转动部份中的磁钢转动。接收电子器件一霍尔传感器，在外磁场作用下，电压不断变化，根据磁电转换原理，转换成电脉冲信号。经由导线传递到计数器，浆叶每转1/4转发出一个脉冲信号，仪器发计一次信号，HR型流速测算仪将信号数直接转换成流速。实践表明其转率“n”与流速“V”之间存在一定函数关系Vf(n)。在临界速度Vk以下至起转速Vo之间，函数呈曲线关系。而临界流速Vk以上则为一线性关

5、系。每架仪器检定结果，均附有曲线图和如下检定公式。 VKn+C式中：V一流速(m/s) n一浆转率(等于旋浆总转数N与相应的测速历时“T之比，即n=N/T(1/s)K一水力螺距(m)C一常数(m/s) 注：系数K、C值与浆叶和支承系统的摩擦阻力等因素有关。水流速度的测定，实际上是测量在预定时间内流速仪旋浆的转数(N)。仪器旋浆每转发出四个信号，因此信号数乘1/4即为总转数。如果流速小于临界流速Vk，则可在放大的曲线图上根据旋浆的转率“n”查得相应流速2.4仪器的安装与使用（1）安装流速仪1）用测杆工作时，先把测杆装配成套，把仪器套在预定水深位置上，并用固杆螺丝固紧测杆的上部安装与仪器轴向一致的

6、方向标。2）用悬杆工作时与悬索配用安装仪器适用于测船测量较高的流速，可使仪器在垂直方向对准水流方向回摆角为300。3）联接电路：把仪器上的传输线固紧在测杆或钢丝绳上，将三芯插头插入HR测算仪即可工作(特别注意：插拔插头应在断电时进行)。4）仪器工作完毕，用干毛巾擦干水分，一般应及时拆洗，以备下次使用。（2）HR型流速测算仪使用方法1）面板操作键介绍(见图一)a)电源开关(有点的一端按下为开)b)液晶显示器窗口。c)信号接口插座。d)K值指示灯(此灯亮时显示器显示的数据为K值)。e)C值指示灯(此灯亮时显示器显示的数据为C值)。f)T值指示灯(此灯亮时显示器显示的数据为T值)。g)模式键：操作此

7、键，可显示时间、K值、C值、T值及流速等参数。h)位选键：操作此键，可对参数的任一数位进行选择，凡被选择到的数位(将闪烁)，可通过置数键，对其进行设置或修改。i)当通过位选键选定参数的某一数位后，每按一下置数键，可使该数位的数字加一。j)测量键：操作此键，启动仪器进入流速测量状态。k)复位键：操作此键，系统复位，显示器显示时间。l)电池盒：手指压在背后电池盒盖，同时往下滑动，即可将其打开。2）直接使用：(本仪器出厂前已将流速仪的 K、C值输入，时间T设定为50秒)a)打开申池盒，装上电池(注意盒内正负极性)，打开电源开关，如不显示时间，按一下复位键。b)按一下测量键，测算仪开始工作(必须在流速

8、仪接入并开始旋转后，如未接入流速仪，则显示两个零)，显示器窗左边显示的是时间，右边显示的是信号数。测流历时一到，HR型流速测算仪自动计算出流速一一显示器显示为U=X.XXX，单位为m/s，并伴有音响提示。在显示流速时，操作位选键可查看记录的测流历时及信号累计数，再操作位选键则返回到显示流速状态。如需要连续测量，只要再按一下测量键即可进入下一次测流。3)查询、设置修改参数a)查询参数(a)操作 每按一下该键，时间、K值、C值、T值及流速等参数将依此出现在显示器窗口。(b)在显示流速状态下操作模式键，可使流速和测流历时、信号数交替显示。b)设置修改参数(a)修改时间：如果显示器不在时间状态，操作模

9、式键，使显示器处于时间状态：tXX.XX.XX。按第一次位选键后，显示器显示：三XXXXXX，并且时间的首位数闪烁。此时操作置数键可对闪烁的数位进行修改，修改完成后，再按一次位选键，下一数位又将出现闪烁，同样又可用置数键对其进行修改，直到最后一位(操作中，若不对闪烁数位进行修改，可直接按一下位选键，使闪烁移至下一位待修改)。修改完成后，再按一次位选键，显示器显示的时间即为修改后的时间。如果使时间处于修改状态后，又不想修改时间，可操作模式键退出。(b)设置K值：操作模式键，使显示器显示：0XXXX，K值状态(此时K值指示灯亮)，按下位选键，显示器显示：三0.XXXX，并且小数点后第一位数闪烁，操

10、作置数键，置入所需数值。再按下位选键，小数点后第二位将闪烁，再操作置数键，置入第二位所需数值。重复这一过程，直到最后一位数置入，最后再按下位选键使显示器显示所置入的K值。如发现显示的K值与要置的数据有误时，可重新操作位选键及置数键，重新设置。(c)设置C值：操作模式键，使显示器显示：C0XXXXC值状态(此时，C值指示灯亮)。按下位选键，显示器显示：三C0XXXX，并且小数点后第一位数闪烁，以下置数过程与上述设置K值置数过程相同。(d)设置测流历时T操作模式键，使显示器显示：-t-XXXT值状态(此时T值指示灯亮)。按下位选键，显示器显示：三-t-XXX，并且T值的首位数闪烁进入T值设置状态。

11、此时操作第一次置数键，显示器显示三-t-XXX，操作第二次置数键时，显示器将显示三-t-100，操作第三次置数键时，显示器将显示三-t-100。若想设置此种历时T(20s，50s，100s)之一时，可在显示到该历时T时，连续操作位选键，使显示器上闪烁位移出设置状态即可。例如：要将T值设置为50s，首先操作模式键，使显示器显示-t-XXX，再操作位选键，使显示器显示三-t-XXX，首位出现闪烁，操作置数键，当显示器显示三-t-050时，再连续按三次位选键，闪烁位移出消失，设置成功。若需要设置任意历时T值，则置数方法是：按上述操作到当显示器显示三-t-100时，百位数1闪烁，此时按一次置数键，即进

12、入置任意历时T值状态，百位数将加1，变成2，连续按置数键，可一直加到9、0后，又重1开始循环百位数确定后，再按一次置数键使十位数闪烁，又同样用置数键可设置十位数。同理，个位数的设置也一样。置数完成后，操作位选键，使闪烁位消失，则设置任意历时T值成功。以上设置后的参数在掉电状态下能长期保存。仪器结构1.外隔套 2.内隔套 3.球轴承 4.浆轴支部件 5.轴座支部件 6.并套支部件7.磁纲座支部件 8.密封螺母 9.止紧螺钉 10.牛皮垫圈 11.身架 12.浆叶 13.浆套 14.轴承圈 15.弹簧垫圈 16.并紧螺钉 17.防水垫圈 18.信号支部件19.连接螺钉 20.防松螺钉 21.锥头螺

13、钉2.5仪器的使用注意事项（1）仪器结构上的改进，在高速测流作用下其旋转部分也不易脱落。正确拆卸方法是拧下身架上的密封螺母，松开止紧螺钉，(注意牛皮垫圈脱落)松开轴座支部件，从身架上取出仪器旋转部件，然后将旋转部件的磁钢支部件取下，取出并套支部件，把轴套和旋浆轴分开，一切零件洗净后，旋浆孔内注入仪器油，并按拆卸的相反顺序装好。(2)球轴承是仪器的关键元件，其工作条件要求十分清洁和充分润滑，它关系到仪器的测量精度，特别是低速部份。(3)仪器清洗后，回装应注意旋转部分，与静止部份应有0.2mm间隙。(4)仪器清洗剂为120#汽油润滑油为8#仪表油不得改用其它油类。(5)在含沙量较大或水深，流急时的

14、河道测流时，为了避免仪器进水进沙，在安装仪器时应在并套支部表面和丝扣外涂一层黄油。(6)HR型流速测算仪与流速仪之间插头连线，使用中如有损坏，在重新连接时，不能错接并应特别注意各线之间不能短路，以免造成信号电路损坏。(7)如果HR型流速测算仪在末接入信号插头时能正常工作，但接上信号插头后工作异常(如显示器不显示等)，则应及时取下信号插头进行检查否则将损坏仪器。(8)如果在开机或工作中出现异常现象时，可操作复位键重新启动，重新启动后，显示器应显示时间。如复位后仍不能正常工作，此时应检查电池电压，若电压低于5.1V，则需更换电池。(9)如果长期不使用，将电池取出，以防电池漏液腐蚀器件。3. 实验步

15、骤及流程1) 用连杆测出水深并确定流速仪位置。由于实验测的水渠截面是较为规则的等腰梯形。所以确定四处测速位置第一、四条测速线在坡面的1/2处，第三、四条测速线在底部。确定测点深。如图一所示：图一2) 用米尺量出H1，H2，H3，H4距离（起点距）。第一、四条测速线用一点法测出流速，第三、四条测速线用两点法测流速。3) 在屏幕上读出各点的流速。4) 计算出部分流量。5) 算出流量Q。6) 实验设备：流速仪、秒表、计算器，联杆、电线，测深测速记载及流量计算表。4. 数据记录及处理（见下页表格）5.实验总结及感想 本次实验是我关于水利专业方面的第一个实验。所以对我来说既新奇又感到兴趣十足。中午，我们放弃休息的时间早早来到学校北面的实验基地。老师已经在水渠里放了水。接下来是测水流速的实验。老师先给我们介绍了LS45A型测速仪的使用，然后有具体示范了水渠截面流速的测量方法。接下来，我们分成三组，分别测量不同截面的流速。我们组对本次实验进行了分工，有专门读HR测算仪的；有拿着侧杆的；有组装测速仪的；有记录数据的；有负责读取实验数据的。实验自始至终进行的井然有序，对于实验数据我们也得到了老师的认可。做完测