自制測流纜道信號收發器

趙長軍，趙 威，于發強，王小瑩

（吉林省水文水資源局松原分局，吉林 松原 138000）

纜道測流是我國大多水文站采用的一種測流方式。在天然河道的最高水位以上，安裝一套架空索路，利用電力或人力控制架空索路的循環運行。通過不同的運行距離，設置不同測流垂線，達到測取全斷面流量的目的。

隨著科學技術的發展，纜道的起點據計數和水深計數現已完全實現了電子化，動力系統采用交流變頻調速，信號收發系統也采用了高頻無線電發射接收系統。然而，在動力運行系統中，由于交流變頻調速技術的廣泛應用，由變頻電路產生的高次諧波，對信號系統的高頻發射接收電路產生了嚴重干擾。當測流纜道運行時，操控人員無法接受到測流信號，測流無法進行。收發系統使用鎖相環技術，雖然能有效地解決這一問題，但是技術上過于復雜，一出現故障，測站人員不便于維修。本文介紹一種簡單信號收發系統，可有效解決抗干擾問題。

1 水下直流脈沖發射源

如圖1所示，在測流鉛魚上安裝兩只4.5V密封水下電池筒，分別按正反方向連接在循環索路和鉛魚上。圖中的電阻R是為了防止電池瞬間短路而設置的。

當要測量斷面流量時，有3個信號需要發出，即水面信號、河底信號和流速儀信號。傳輸信號依靠索路和大地一線一地法。在動力系統的驅動下，鉛魚入水測流時，安裝在鉛魚尾部的泡沫浮質和浮質側面的永久磁鐵以B點為軸向上浮起，經過水面開關G2，使水面開關G2吸合，電源E2送出一個直流脈沖即為水面信號。測流鉛魚繼續下放到河底時，底部托盤頂回永久磁鐵，使G1吸合，送出直流脈沖，即為河底信號。鉛魚提起時，托盤依靠自重自行脫落。需要測速時，將鉛魚提起到測點位置，隨著流速儀開關KS的間斷吸合，電源E1送出連續反方向直流脈沖，單位時間內的脈沖數量就是測點流速。

2 脈沖信號的接收原理

脈沖接收電路的電原理圖如圖2所示。該電路是由穩壓源7805集成塊產生的5V電源供電。測流信號從循環索上引出，在操作室內接收。當鉛魚運行到測流垂線水面時，水的浮力將永久磁鐵W浮起（見圖1），水面開關G2吸合，電源E2送出4.5V直流脈沖至索路。在操作室內從索路引出直流脈沖到可變電阻R7（見圖2），通過正確調整可變電阻R7的值，在正脈沖來時，使可控硅3CT1處于導通狀態。這時晶體管BG1，BG2組成的互補電路振蕩器開始振蕩，喇叭L1發出震蕩的響聲，收到水面信號。當測流鉛魚繼續下放到河底時，托盤頂起水面浮質的另一端，河底開關G1吸合，電源E2通過索路又送出一個正脈沖，觸發可控硅3CT1導通，重復以上過程，喇叭L1發聲，收到河底信號。當測流鉛魚提到測點深位置時；由于河道流速存在，流速儀開關KS間斷導通，電源E1發出一系列的反向脈沖。負脈沖通過二極管D1和電阻R6到晶體管BG5的基極，使晶體管BG5截止。由晶體管BG3，BG4組成的互補振蕩器開始振蕩，喇叭L2發出響聲，收到流速儀信號。二極管D1和電阻R6是為保護晶體管BG3設置的，如果沒有D1，R6，從索路上傳過來的正脈沖，會使BG3深度飽和導通而燒壞BG3。正常工作空載時，晶體管BG3處于飽和狀態，振蕩器停止振蕩，只有當負脈沖使BG3處于截止狀態時，振蕩器才開始震蕩，喇叭發聲。

3 安裝與調試

取一塊100mm×30mm厚1mm的線路板，固定在鉛魚尾翼上，按圖1所示接好線路，將干簧管G1，G2焊接在線路板上。再取一塊厚3mm長120mm寬30mm的樹指板，在中間鉆一小孔，以B點為軸固定在干簧管一側，找一塊永久磁鐵和泡沫浮質，固定在一端。按圖1所示位置，調整好G1和G2間距，使之接觸水面時浮子浮起G2吸合。鉛魚落地時托盤頂起樹指板的另一端，浮質放下，G1吸合，反復運作幾次。兩只密封水下電池筒，在鉛魚尾端找一個合適位置固定好。

按圖2線路連接好各元件，通過電位器R7給可控硅A的觸發電極加上0.7V左右的觸發電壓，使可控硅處于導通狀態。然后，調整電阻R1，使晶體管BG1，BG2工作在放大區。此時，振蕩器處于震蕩狀態，喇叭發出每秒400周左右的頻率信號，即為流速儀信號。再斷開晶體管BG5的集電極，調整電阻R5，使BG3，BG4也工作在放大區，振蕩器開始震蕩，喇叭L2發出每秒500周左右的頻率信號，以示和流速儀信號響聲的區別。如果兩響聲聽起來區別不明顯，可減小C2或增大R4的阻值，以提高震蕩頻率，然后再把已斷開的晶體管集電極重新接好。

調試完成后，在室外埋一根地線，就可以進行正常測流了。在測流之前，先用萬用表測量一下循環索路的對地電阻，如果阻值小于300Ω，應該考慮絞車和循環索對地絕緣，否則信號不能工作。

實踐證明，該信號系統故障率很低，易于自制，抗干擾能力強，該信號系統在吉林省扶余水文站使用多年，取得了良好的效果。