DV-Ⅰ、Ⅱ型數(shù)顯流速儀的研制.docx

1、44DRAINAGEANDIRRIGATIONMACHINERY1994.No.2DV-I、H型數(shù)顯流速儀的研制趙龍章(江蘇農(nóng)學(xué)院水利系)TH，/。摘耍：DV-I、II型數(shù)顯沆速儀用于泵站管it及椅水明渠內(nèi)海定局部沆速，如將操頭置于測(cè)流斷而的特征點(diǎn)或進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)速可方便地獲得斷面平翊波速并求出沆童。文中論述了探頭的韁成和主機(jī)踐路的工作原理。裝置內(nèi)所有器件均為國(guó)產(chǎn)件，興有體積小、重：輕、使用筒便、便于普及使用的特點(diǎn)o、y關(guān)鍵調(diào):傳感器芝字戲示流速刀堯逐1裝置的組成及其原理用的壓差值為Ap=凡-*如3r共數(shù)值一般泵站測(cè)流常用旋漿式、蝸流式、畢托管式測(cè)流裝置，都只能通過(guò)一定裝置將其變化的脈沖或壓差數(shù)據(jù)

2、反映出來(lái)，然后通過(guò)計(jì)算求得流速。最近，我們斜制了DV-I、H型數(shù)顯直讀流速儀，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便.流速直讀,便于普及推廣的特點(diǎn)。.儀器的基本裝置由傳感器、信號(hào)處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換.顯示器等組成，系統(tǒng)框圖如所示。在結(jié)構(gòu)布置上，整機(jī)由探測(cè)頭和主機(jī)組成。探測(cè)頭可與測(cè)流環(huán)和測(cè)桿固定聯(lián)接,分別形成DV-I和DV-R型，使用于管內(nèi)和明渠測(cè)流速，主機(jī)通用。探測(cè)頭與主機(jī)間用四芯屏蔽線連接，探測(cè)頭內(nèi)裝國(guó)產(chǎn)CYG-U型等壓阻式壓力傳感器，法傳感器的外形尺寸很小，直徑僅3mm,在工作頻率(0150kHz)內(nèi)平漂很小，靈敏度高、復(fù)現(xiàn)性好，測(cè)力范圍很寬。圖1DV-I、n系蛟方框圈無(wú)論是I型還是II型，測(cè)速

3、時(shí)均需將探測(cè)頭指向來(lái)水方向，如圖2所示。傳感器AS2探頭與測(cè)流瑤測(cè)桿的連接將流速信號(hào)變換成模擬電量信號(hào)，探測(cè)頭上B處為一連通小孔與傳感器單晶硅平膜片背面相通，垓小孔的開(kāi)口與水流方向垂直，這樣，傳感器的正前方A處作用有動(dòng)能和勢(shì)能，孔B姓反映測(cè)點(diǎn)的勢(shì)能，故平膜片作為測(cè)點(diǎn)處正前方的動(dòng)能/2備運(yùn)用流體力學(xué)中伯努里方程分析可知，此處的/2g、則測(cè)點(diǎn)前方的流速為：v=JNg.po4.427J這樣,壓差傳感器與流速之間便建立了固定的變化關(guān)系。輸入信號(hào)回路將傳感器的電信號(hào)進(jìn)行放大、開(kāi)方，便建立了流速與電壓之間的一次線性關(guān)系，再將其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換.基準(zhǔn)調(diào)節(jié)等處理后由3；位LED顯示。2電路分析21信號(hào)輸入回路圖3

4、是傳感器敏感元件示意圖，沿一定/7/41/7/41硅杯|擴(kuò)散式應(yīng)變片lp2玻璃臺(tái)柱圖3CYG-II內(nèi)部結(jié)構(gòu)的晶軸方向擴(kuò)散著一些長(zhǎng)條形電阻,硅膜片的加厚邊緣燒結(jié)在同樣膨脹系數(shù)的玻璃基座上，以保證溫度變化時(shí)硅膜片不受附加應(yīng)力。當(dāng)膜片上受到水流壓差作用時(shí)，膜片內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，從而使擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生變化。由于半導(dǎo)體材料在一定方向的應(yīng)力作用下'其電阻率發(fā)生變化，從而使阻值變化,因此，其靈敏度比一般金材料應(yīng)變片高100倍左右。在膜片周?chē)刂娴膬蓚€(gè)相互垂直的晶軸，分別布置兩個(gè)切向和兩個(gè)徑向電阻，并將四個(gè)電阻接成圖4中所示的全橋，這樣既可提高靈敏度，又實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度補(bǔ)償。電橋輸出的與壓差A(yù)p成正比的

5、模擬電量經(jīng)運(yùn)放F007后進(jìn)入由VT】組成的射極跟隨器和VT.組成的反相放大器經(jīng)a宣與下一級(jí)電路（見(jiàn)圖4）a點(diǎn)相連。由電路分析可知，a點(diǎn)的變化量呈負(fù)極性。電路如圖5所示，a點(diǎn)與圖4中&點(diǎn)相接.作為本電路的信號(hào)輸入端。集成塊CB1595是四象限模擬乘法器，它常用在廣播通訊系統(tǒng)中作兩個(gè)或兩個(gè)以上模擬信號(hào)相乘，可實(shí)現(xiàn)調(diào)制，解調(diào)，混頻或檢相等作用它采用14珂雙列直插封裝，對(duì)CB1595而言，2.14腳為正、負(fù)輸出端，為適應(yīng)單端輸出，,加入運(yùn)算放大器IC*將運(yùn)算放大器IC4中反憒元件一法器的兩個(gè)輸入端4、9并接到運(yùn)算放大器輸出端，S5開(kāi)方電路原理圖46DRAINAGEANDIRRIGATIONMA

6、CHINERY而將IC2和IC3組成的輸入端與IC4輸入端相連，該電路便實(shí)現(xiàn)了開(kāi)方功能。由于IC2相加點(diǎn)的£值為零，且取R28=R29故有：=%/10式中，七為開(kāi)方運(yùn)算電路輸入端電位：2.V上|為信號(hào)輸入回路變化系數(shù)，V為測(cè)點(diǎn)流速，V2/2g為測(cè)點(diǎn)處的壓差值0P),，為輸出端電位。則有：=y/Tovr=J0kV2/2g=k2v由此可以看出，輸出電位與測(cè)點(diǎn)流速v變成了一次方的線性正比關(guān)系。2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換及顯示電路本儀器以位LED顯示，電路由國(guó)產(chǎn)CB7107集成塊為核心器件附加少量外圍元件組成直接輸出七段譯碼信號(hào)并直接驅(qū)動(dòng)LED顯示。CB7107采用40條引出線雙列直插封裝，外引線功能如

7、表所示，構(gòu)成的電路如圖6所示。圖6CB7107組成的LED屈示電路接線原理圖本電路的基本特點(diǎn)是：辯率為100“V,向應(yīng)速度為每秒種23次，精確度達(dá)±0.2個(gè)字鄉(xiāng)表CB7107外引技功能表外引線功篋封裝形"正電源-JiiIJFT(U)-七l段1Hi(T)基準(zhǔn)電容基準(zhǔn)電壓檢M百4位S»tlahIJ(H)%ABCDEFGABCDEFGCrb>CrefwVaEFX-)TESTABcDEFGP4015432B6712111091141325333435363723162415181722、外引功能封裝形*千位出«ft出電(07)(06),ft電源積分及租分電

8、容w零電官模擬地公共端擬A外棱時(shí)鐘電容外樓時(shí)SR內(nèi)時(shí)神公共ttAB.POLBP/GNDOv(->1NT/CixrBOFF/RfNTA/JCOM/ondaMsVihCcrR=CepP40192021262728293231303B39401. 電路具有自動(dòng)調(diào)零裝置，零流量時(shí)，讀數(shù)為零；2. 由于CB7107內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換必需的基椎穩(wěn)壓源，可不必外接基準(zhǔn)電壓3該電路的輸入阻抗大于10MR,分4.對(duì)輸入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，便可率定顯示數(shù)值在試驗(yàn)臺(tái)上率定時(shí)調(diào)整電路參數(shù)便可改變修正系數(shù)燈值，使顯示值與實(shí)際值一致。一般每臺(tái)需率定23個(gè)流速點(diǎn)。由于調(diào)整參數(shù)以及輸入輸出都呈一次方最相互變化，故調(diào)整較簡(jiǎn)便且線性

9、吻合很易保證。5V由三端集成壓器供給3亦可220V交（BS-6型）一只和SX-5T五芯插座（兩根;2.4電源電路本儀器工作時(shí)的供電電壓為±15V、土5V,±15V電壓可采用集成電池供給，土流電供電，其設(shè)計(jì)方法與普通電源一樣，由220V交流電降壓后經(jīng)整流濾波，再由4塊國(guó)產(chǎn)三端集成穩(wěn)壓器CW317輸出所需電壓。傳感器內(nèi)供橋電壓要求平璋，可采用二次穩(wěn)壓處理。CW317為三端輸出腳，電壓調(diào)整率為每伏0.01%,負(fù)載調(diào)整率典型值為0.1%,集成塊內(nèi)含過(guò)流、過(guò)壓和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)電路，具有安全可靠、性能優(yōu)良的特點(diǎn)。由于電路簡(jiǎn)單，電路圖省略。主機(jī)電路安裝在200x120x180（mm

10、）3的成型塑料機(jī)殼內(nèi)，面板采用鋁質(zhì)氧化噴砂工藝處理，后蓋板上裝有保護(hù)用培斷器（上接第41頁(yè)）Ex=K/H+&）E2=2（K+Kdi+m2£3=2（'+嗎）勺.E、=,J1+m'由于Q、i、抑、A、I、q、Y、孟和K3均屬已知量，燈為由渠道水力最佳斷面方案求得的平均平臺(tái)開(kāi)掄深度。故對(duì)式（30）進(jìn)行試算，求得a值，并根據(jù)式、傳感器電源，兩根接信號(hào)輸出，一根接外4芯屏藪線的屏藪層），機(jī)殼上設(shè)有提手，攜帶方便。需本產(chǎn)品者可直接與作者聯(lián)系。參考文獻(xiàn)1FACTLogicDataBook.FairchildCameraandInatru-mentCorporation.J9

11、852范鑒育編.醐試技術(shù).上海，同澆大學(xué)出版社，1988.83武漢水利電力學(xué)院,華東水利學(xué)院編.L力學(xué)北京，人民教育出版社,1979.12附記：本文介站的DV-I、H型巍墾點(diǎn)逑僅呼將投放市*,如有需了解試產(chǎn)品評(píng)X情風(fēng)或訂購(gòu)產(chǎn)品的用盧，請(qǐng)丈掛與作者底從。地扯*江芥質(zhì)搦州市蘇公路12號(hào).江芥粗孕就水削JR,岬世峻碼22500b和求得*和，這就是全斷面開(kāi)挖碇襯砌梯形經(jīng)濟(jì)斷面的水力要素。在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往碰到渠道既有全斷面開(kāi)年，又有非全斷面開(kāi)挖，也可能有砌石回填&面。因此，合理地選擇渠道縱城i對(duì)工程投資具有相當(dāng)重要的意義。同時(shí)，根據(jù)全斷面開(kāi)挖、非全斷面開(kāi)挖以及砌石回填斷面的工程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，選擇最優(yōu)的縱坡i和橫斷面尺寸，使工程投資最低。新書(shū)征訂L現(xiàn)代水泵設(shè)計(jì)方法，金樹(shù)德、陳次昌主編.兵器工業(yè)出版社1993年5月出版.定價(jià)*13元含郵ft）.有存書(shū)。2. 水泵型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).陳次昌、金樹(shù)德編著.機(jī)械工業(yè)出版社1993年12月出版，第二次印刷.定價(jià)：1