2019年12月07日 | 流速仪的测量原理

2019-12-07 来源：elecfans

测量河流、湖泊和渠道等水体的水流速度的仪器。有机械、电测和超声三种类型。机械型以转子式为主，有旋桨式和旋杯式流速仪。电测型有电磁式流速仪。超声型有时差法和多普勒法流速仪。

流速仪的测量原理

流速仪一般适用于定点测时段平均流速。由磁式流速仪或一转多讯号的转子式流速仪能测瞬时流速，也可用作动船法测速。仪器的测速范围一般为 0.03～5.00米/秒，适用水深一般为0.2～20米。1790年德国R.沃尔特曼制成转子式流速仪，用于流速测量。中国20世纪50～60年代制造使用的旋杯式和旋桨式流速仪，具有防水防沙性能良好的特点。流速仪的发展方向是非转子的电测技术、光学技术、超声波技术和遥测技术。旋桨式流速仪主要由旋桨、身架和尾翼三部分组成。旋桨内装有讯号触点和轴承转轴等，中国“25-1型”旋桨流速仪的转轴系统中有曲折的迷宫结构，内部充满轻机油，有较好的防水防沙性能，能在高流速和多沙河流中使用。旋桨式流速仪、旋杯式流速仪和旋叶式流速仪均属转子式流速仪，工作原理基本相同，是利用水流动力推动转子旋转，根据转动速度推求流速。公式为：

流速仪

式中υ为流速；N为时段内的总转数；t为时段历时；c为常数，反映转子旋转时的摩阻力；K 值取决于桨叶螺距或杯型。K、c值均在专用水槽中检定得出。在低速情况下由于c 值的影响较大，流速公式呈曲线函数关系，不再使用上式。

转数用计数器显示，zui简单的计数器是小电灯、电铃和晶体管音响器。旋桨每转动20圈，开关接通一次，电灯闪光或音响，由人工记数，停表计时，较完善的有电动计数表、电子计数器、计时计数器和直读流速显示器等，这些计数器可用于旋桨每转动 1圈有许多讯号的流速仪，能提高测速精度。

电磁式流速仪原理是把水流作为导体，在一定的磁场中切割磁力线，即产生电动势，其电压与流速成正比。仪器没有转子，外形光滑，体积小，功耗低，体腔中有励磁线圈，在表面与磁力线垂直的方向上镶有一对电极与水体相通。当水流在其表面流动时，电极上产生微量电压信号，用导线传送到计数器上，经放大和模数转换等电路处理，即可直接显示流速。

超声波测速仪原理见图。把换能器布设在河岸两边某水深处，呈斜线方向，A 点发出一个声脉冲到达B点所经历的时段为t1，反之由B点发 A点收的历时为t2，由于流速的存在，逆水方向声速减低，顺水则增高，时间差Δt=t1-t2，流速 υ与Δt有线性函数关系。用微秒级的测时电路，经过处理计算，即可直接显示AB线段上的平均流速

流速仪瞬时流速平均流速

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