量水堰計(jì)2　工作原理

傳感器由光電開關(guān)旋轉(zhuǎn)編碼器、測輪、浮子、測纜、平衡錘、靜水井、防護(hù)罩等構(gòu)成。編碼器是超低轉(zhuǎn)矩的全量型光電開關(guān)旋轉(zhuǎn)編碼器，它的編碼部件是不銹鋼碼盤，讀碼元件是進(jìn)口高質(zhì)量光電開關(guān),其轉(zhuǎn)軸上的測輪懸掛測纜、浮子、平衡錘。浮子、測纜、平衡錘全部為不銹鋼和耐蝕塑料制作，具有良好的機(jī)械性能和環(huán)境適應(yīng)性。傳感器的靜水井是直徑Φ100mm-Φ120mm的不銹鋼細(xì)測井，安裝方便，可以在污染嚴(yán)重、腐蝕性強(qiáng)的水道長期工作。

旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在靜水井上端，靜水井安裝在測流堰槽中。當(dāng)堰槽中的水位變化時(shí)，靜水井中的浮子即可帶動(dòng)測纜驅(qū)動(dòng)測輪和光電開關(guān)旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)，輸出與水位相對(duì)應(yīng)的9-15bit格雷碼編碼數(shù)據(jù)。水位傳感器的量程為0-250mm、0-500mm、0-1000mm，0-2000mm等，可與各型水槽配用，實(shí)現(xiàn)不同流量的監(jiān)測。

明渠流量儀的水位傳感器連同靜水井也可以安裝在岸邊，用連通管與量水槽連通使用。

·　以全量型光電開關(guān)旋轉(zhuǎn)編碼器作為傳感器，全數(shù)字化輸出

·　性能穩(wěn)定、可靠、無溫漂、時(shí)漂、抗強(qiáng)電磁干擾。即使斷電后在通電，測量數(shù)據(jù)依然正確

·　高分辨力、ISO/DIS國際標(biāo)準(zhǔn)推薦型數(shù)字式水頭觀測傳感器

·　可配置RS485/232通信接口或4-20mA電流環(huán)輸出接口，與通信機(jī)、計(jì)算機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)

·　可靠性高，壽命長（非接觸性光電開關(guān)旋轉(zhuǎn)編碼器的壽命可達(dá)10萬小時(shí)）

3.1　水位傳感器主要技術(shù)參數(shù)

量程：0-250mm、0-500mm、0-1000mm、0-2000mm；

分辨力：1mm；

測量準(zhǔn)確度:

輸出碼：格雷碼9bit-15bit；

輸出形式：OC門，30mA/30VDC；

電源：12V/24V DC；

通信接口：RS485（選裝）、4-20mA（選裝）；

溫度范圍：-25℃ ～ 80℃；

相對(duì)濕度：95%（40℃）；

傳感器尺寸：Φ90×100；Φ90×70；

測井尺寸：Φ100～Φ120。

以巴歇爾槽為例：

△h — 水槽安裝高度

Pmax – 1.1HA≥△h≥ Dmax - KHA

式中，Pmax — 渠道高度×0.9

HA — 為最大有效水位

Dmax — 為裝水槽前水流的最高水位

K — 淹沒度，K﹤0.7

注：水頭觀測傳感器與其它水槽配套使用時(shí)的安裝方法及流量計(jì)算方法請(qǐng)查閱相關(guān)資料。

薄壁量水堰是一種使用最早而且精度較高的測流設(shè)施。它制造簡單，裝設(shè)容易，造價(jià)較低，廣泛用于水力學(xué)、水工實(shí)驗(yàn)室及灌排渠道上?？蓡为?dú)使用，也 可與渠系建筑物配合使用?？勺龀晒潭ǖ幕蚧顒?dòng)的。薄壁量水堰多在鐵制堰板上設(shè)置缺口，使水流由缺口通 過時(shí)具有銳緣堰流的性質(zhì)。在距堰板上游3-4倍最大過堰水深處設(shè)水尺，根據(jù)水尺讀數(shù)(水面超過堰頂?shù)母叨?，即可按堰流公式或事先繪制好的水位流量圖表得到流量。各種量水堰有自由溢流和淹沒出流兩 種流態(tài)，但為了提高量測精度，應(yīng)盡可能采用自由溢流，但自由溢流要求較大水頭差，對(duì)渠道和其它建筑物常帶來不利影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行綜合考慮 。

量水堰槽，測量明渠水流流量的量水建筑物，有量水堰和量水槽。

根據(jù)過流斷面形式不同（見堰流），常用量水堰為薄壁堰，包括三角堰、矩形堰和梯形堰。量水槽有巴歇爾槽和無喉道段量水槽兩種。原理　量水薄壁堰的測流是根據(jù)水力學(xué)中薄壁堰流的流量公式，其過堰流量Q和堰上水頭H有一定的函數(shù)關(guān)系，如公式所示：根據(jù)量水堰的斷面形式，有不同的流量系數(shù)C和指數(shù)n，這些參數(shù)可通過試驗(yàn)來確定。這樣通過測量得到的H就可用上式算出流量Q。量水槽的測流原理和量水堰類似，計(jì)算公式的形式也一樣，其原理是水力學(xué)中的寬頂堰公式，其參數(shù)C、n和量水堰的不一樣，也要通過試驗(yàn)來確定。以上兩種測流原理都要區(qū)分自由過流和淹沒過流的情況，它們的流量系數(shù)C是有區(qū)別的。應(yīng)用和發(fā)展　量水堰槽是測量明渠水流流量的主要工具。其結(jié)構(gòu)簡單，量水堰的堰板可用2～4毫米厚的鋼板加工而成，量水槽可用預(yù)制混凝土裝配或現(xiàn)澆制成，量測變量少，精度高，所以，在實(shí)驗(yàn)室、灌排試驗(yàn)站和田間灌排明渠上有廣泛的應(yīng)用。量水堰主要用在實(shí)驗(yàn)室、站和小型田間渠道，被測流量范圍為0～500升/秒。量水槽主要用在田間明渠，流量范圍為20～1?000升/秒。這種測流工具要測定的只有水位，所以可用簡單的人工觀測水尺測定，也可以用自動(dòng)觀測儀器來監(jiān)測。發(fā)展趨勢是使用各種傳感器把水位信息傳至儀表，直接轉(zhuǎn)換成流量。推薦書目　清華大學(xué)水力學(xué)教研組,董曾南.水力學(xué).北京:高等教育出版社,1995.

按量水堰缺口形狀，薄壁量水堰可分為三角形堰、梯形堰、矩形堰 及曲線形堰等數(shù)種，可設(shè)計(jì)成不束窄的或束窄的型式。 矩形堰及曲線形堰在生產(chǎn)上使用較少。量水堰的流量計(jì)算公式多為實(shí)驗(yàn)公式，為使流量量測準(zhǔn)確，應(yīng)使堰的工作條件與實(shí)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)條件相符。實(shí)驗(yàn)一般是在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行的，因此堰的裝設(shè)及堰前渠道的流 態(tài)也應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)條件，使之成為具有標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)堰 。