河工模型量测与控制技术

《河工模型量测与控制技术》介绍了河工模型试验应用电测和计算机测控的量测技术与仪器设备，并较系统地介绍了这些量测设备以及测控系统的工作原理、性能特点、应用范围、操作使用、运行维护，包括近几年兴起的高新技术——虚拟仪器技术、智能检测系统与数据融合技术在河工模型中的应用及实例。《河工模型量测与控制技术》还简要介绍了长江河工模型试验及量测技术的发展过程、测量误差分析与测量数据处理方法。

随着河流泥沙研究中的模型试验包括研究泥沙运动基本规律的特性测试、水槽试验和研究河床演变与河道整治的河工模型试验等的不断发展，其相关的量测控制技术也得到了很大的发展，特别是近20～30年来更是取得了长足的进步。在我国，规模宏大的河工模型试验大厅不断地兴建，试验设施和测试技术以及量测控制系统越来越先进，河工模型试验取得了丰硕成果，推动了我国水利科研的相关领域在经济社会的可持续发展。

河工模型试验量测与控制技术作为水利水电科学技术的一个分支，所包含的内容十分广泛，涉及多种学科和技术的应用，包括声、光、电磁、力学、机械以及计算机、通信和视频可视化等近代发展起来的高新技术。《河工模型量测与控制技术》一书全面系统地反映了与河工模型试验量测技术有关的各个方面，本书从基础设施、专用设备、量测仪器、测试技术、数据采集、自动控制等方面作了翔实的介绍，体现了理论与实践结合、普及与提高并重的特点。2100433B

作　者：吴新生 著出 版 社：中国水利水电出版社ISBN：9787508472904出版时间：2010-03-01版　次：1页　数：220装　帧：平装开　本：16开所属分类：图书 > 工程 > 水利水电工程

序

前言

第1章 绪论

1.1 河工模型试验概况

1.2 长江河工模型的发展过程

1.3 河工模型量测与控制技术概述

第2章 模型试验基础设施

2.1 试验场地与大厅

2.1.1 试验大厅

2.1.2 简易式工棚

2.1.3 泥沙分析室

2.2 供水系统

2.2.1 水泵房的设置

2.2.2 供配水管路

2.2.3 回水渠

2.2.4 蓄水池

2.3 供沙系统

2.3.1 搅拌池

2.3.2 沉沙池

2.3.3 机械式加沙设备

2.3.4 孔口箱加沙设备

2.3.5 循环管道加沙设备

2.3.6 螺杆泵变频调速加沙设备

2.3.7 脉宽调速轨道车加沙机设备

2.4 供电系统

2.5 接地系统

第3章 模型试验专用设备

3.1 水槽

3.1.1 固定水槽

3.1.2 活动水槽

3.1.3 波浪水槽与波浪水池

3.1.4 量测仪器检定专用水槽

3.1.5 水槽的供水、供沙系统

3.2 生潮系统

3.2.1 气压式潮水箱

3.2.2 可变溢流式

3.2.3 双向泵式

3.2.4 可变溢流和双向泵组合控制式

3.3 造波系统

3.3.1 造波机

3.3.2 造波系统的潮流模拟装置

3.4 生风系统

3.5 河工模型断面板排序系统

第4章 流量测量与控制

4.1 量水堰

4.2 差压式流量计

4.3 电磁流量计

4.4 涡轮流量计

4.5 水表流量计

4.6 超声波流量计

4.6.1 时差法测量原理

4.6.2 多普勒法测量原理（频差法）

4.6.3 超声波流量计的基本性能

4.7 流量的自动控制

第5章 水位测量与控制

5.1 水位测针

5.2 跟踪式水位仪

5.3 探测式水位仪

5.4 光栅式水位仪

5.5 压力式水位仪

5.6 超声波水位仪

5.7 电阻式波高仪

5.7.1 基本原理与电路分析

5.7.2 水流泡漩检测

5.8 电容式波高仪

5.9 ZK位自动测量与控制系统

5.9.1 水位自动测量系统

5.9.2 水位自动控制系统

第6章 流速与流向测量

6.1 毕托管流速仪

6.2 旋桨流速仪

6.2.1 电阻式旋桨流速仪

6.2.2 光电式旋桨流速仪

6.3 旋桨式流速流向仪

6.4 热线热膜流速仪

6.5 电磁流速仪

6.6 超声多普勒流速仪

6.7 激光流速仪

6.8 粒子图像流场测速系统

第7章 模型地形测量

7.1 电阻式地形仪

7.2 光电式地形仪

7.3 超声波地形仪

7.4 跟踪式地形仪

7.4.1 三维地形测量系统的组成

7.4.2 三维地形测量系统的主要性能

7.4.3 三维地形测量系统的人机界面

第8章 含沙量和颗粒级配的测量与控制

8.1 光电测沙仪

8.1.1 光电测沙仪的电路原理及结构

8.1.2 含沙量的测定

8.2 超声波测沙仪

8.2.1 反射式超声波测沙仪

8.2.2 衰减式超声波测沙仪

8.2.3 超声波浓度测量仪

8.2.4 综合液体浓度仪

8.3 电磁浓度计

8.4 光电颗粒分析仪

8.5 声波振筛式颗粒分析仪

8.5.1 声波振动式全自动筛分粒度仪

8.5.2 RPs型系列电动式音波筛分仪

8.6 离心沉降式颗分仪

8.6.1 测量原理

8.6.2 BT—1500离心沉降式粒度分布仪

8.6.3 CG—1离心沉降式粒度分布测定仪

8.7 激光粒度分析仪

8.7.1 仪器结构及工作原理

8.7.2 激光粒度分析的特性

8.7.3 MS—2000型激光衍射粒度分析仪

8.8 颗粒图像处理仪

8.8.1 仪器的组成与测量原理

8.8.2 性能与特点

8.8.3 BT—1600图像颗粒分析系统

8.8.4 Winner100动态颗粒图像分析仪

8.9 超声粒度分析仪

8.9.1 沉降式超声颗分仪

8.9.2 超声衰减粒度仪

8.10 颗粒级配的在线自动检测

8.11 含沙量的自动控制

8.11.1 均一浑水系统的含沙量自动控制系统

8.11.2 循环管道的含沙量自动控制系统

8.11.3 螺杆泵调速加沙控制系统

第9章 水温测量

9.1 静水温度测量

9.2 多点水流温度测量

9.2.1 温度传感器

9.2.2 计算机水流多点测温系统

第10章 电子测量及其在河工模型试验中的应用

10.1 电子测量方法及传感器

10.1.1 电子测量的内容与特点

10.1.2 测量方法及仪表的功能

10.1.3 测量仪表的基本性能

10.1.4 传感器

10.2 电子仪器常用的测量电路

10.2.1 电桥电路

10.2.2 RC正弦波振荡器

10.2.3 运算放大器

10.2.4 仪器放大器

10.2.5 信号的隔离与滤波电路

……

10.3 虚拟仪器技术及应用

第11章 智能检测系统与数据融合

11.1 智能检测系统的基本结构

11.2 分机连接与接口系统

11.3 数据融合的原理与应用

11.4 智能检测应用实例与展望

第12章 测量误差与数据处理简介

12.1 测量的概念

12.2 误差的基本概念及其分类

12.3 误差分析及处理

12.4 试验数据处理

第13章 模型自动量测控制系统应用实例

13.1 长江葛洲坝工程泥沙模型量测控制系统

13.2 长江三峡水利枢纽工程坝区泥沙模型量测控制系统

13.3 三峡工程库尾泥沙模型量测控制系统

13.4 南水北调中线穿黄模型量测控制系统

13.5 潮汐模型直流脉宽调速生潮控制系统的研制及应用

13.6 深圳河潮汐模型生潮设备与数据自动采集系统

13.7 河工模型温排水试验测控设备的研制与应用

13.8 长江防洪模型量测控制系统

13.9 基于变频调速的潮汐模拟系统设计与应用

13.10 长江口综合整治模型量测控制系统的设计

参考文献

《机械量测与分析》先进制造技术与应用前沿。

（1）水面量测( water level measurement)：对水体自由表面位置的测定。水面量测是水工、河工、港工试验中重要量测项目之一，主要用于量测水位和波浪。

水位量测往往要与基准面的高程相联系，对量测仪器的准确度和长期稳定性有较高的要求。常用的仪器有测针和自动跟踪水位计等。

波浪量测是通过测定水面波动的过程，从而推算出波高、波周期、波谱特性等参数。由于水面波动较快，故对量测仪器的动态特性有一定要求。波浪的量测可采用各种形式的波高仪。

现代的水工试验，不论是水位还是波浪的量测，都采用电脑对水面量测的数据进行集中采集和数据处理。

（2）流速量测( flow velocity measurement)：对水质点运动速度的数值大小及方向的测定。流速量测是水流实验中重要的量测内容之一。

在恒定流中，一般进行时均流速的量测；而在非恒定流中，则要量测流速随时间的变化过程。对变化缓慢的非恒定流（例如潮流）可用间隔一定时间量测一短时段内时均流速的办法来反映流速变化过程：对于脉动流速（不论在恒定流或是非恒定流中）的量测，都要测得流速随时间变化的动态过程，并分析出流速脉动的频率和强度等。

严格说来，为了描述流体的流动要进行三维流速量测。但不少试验可忽略某一方向的流速，简化为二维的流速量测。在某些管道流、明渠流中甚至可简化为一维流速量测。

（3）流量量测（实验室）( flow measurement in lab: discharge measurement in lab)：对单位时间内通过某一过水断面的流体体积的测定。测定流量的仪表称为流量计。目前实验室内常用的有压差类、堰槽类、转子类、电磁类、超声类等几种类型。

（4）水温量测( water temperature measurement)：使用温度计对水体温度场的测定。在与热力因素有关的水力学试验中，水温是主要的量测项目之一。

（5）掺气浓度量测( air concentration measurement) ：对水气二相流中空气浓度的测定。为了研究掺气水流运动规律，有必要测定水流断面平均含气浓度及点时均含气浓度和脉动含气浓度。测量方法有多种，如水面线估量法、光学法、取样法、同位素法、电学法等，常用的有取样浓度仪、y射线浓度仪、电阻浓度仪及针形点掺气浓度仪4种。

（6）压强量测(pressure measurement)：对流体作用于单位面积上的法向力的测定，压强通常分为相对压强和绝对压强。前者是测点水压强与大气压强之差：后者是包括大气压强在内的总压强。测定压强的仪表称为压力计，按其作用原理可分为液柱式压力计、机械式压力计和电测压力传感器等。

净空变形量测，又称净空位移量测、收敛量测。指用收敛计测量开挖后隧道周边轮廓向其内侧发生的相对位移。收敛量测已成为研究隧道施工的安全性、支护效果、支护施工时机、支护方法等的简便而有效的基本施工管理量测方法，是围岩监控量测的必测项目之一。测线的布置与被测断面的形状和尺寸、围岩条件及开挖方式有关。当断面较大日围岩软弱时，测线布置略多。

学科：坑探工程

词目：净空变形量测

英文：convergence measure2100433B