课 程 实 验 报 告

学年学期 2012—2013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

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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： V＝0.04-10 m／s （2）仪器的起转速： Vo≤0.035 m／s （3）临界速度： Vk≤0.12m／s （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：M≤1.5％

（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1~999s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

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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V＝f(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以上则为一线性关系。每架仪器检定结果，均附有曲线图和如下检定公式。

V＝Kn+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

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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

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(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，操作模式键，使显示器处于时间状态：[t—XX.XX.XX]。按第一次位选键后，显示器显示：[三—XX．XX．XX]，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：[＝0．XXXX]，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：[C—0．XXXX]C值状态(此时，C值指示灯亮)。按下位选键，显示器显示：[三C—0．XXXX]，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-XXX]T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。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。

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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。

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3. 实验步骤及流程

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： 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。

图一 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。

做完测深测速的实验，我们又在老师带领下参观了气象要素观测站。据老师介绍，这里的气象观测站数据每十分钟自动传给国家气象观测站，所以别看这里的气象站规模小，但对于杨凌甚至整个西北地区的天气预报以及气象观测都具有比较重要的作用。在老师的讲解下，我们认识了虹吸式雨量计、雨量器及量杯、蒸发器以及温度湿度计。通过老师的讲解，我们对这些仪器都有了简单的了解和认识。

虽然实验比较简单，但是我还是受益匪浅，想到这些东西可能与我们以后的就业有关，我们更应该好好的学习，最后感谢老师牺牲自己的午睡时间而对我们辛勤的指导。

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