基于模型試驗量測技術(shù)分析與研究

摘要：本文首先分析研究了水利工程模型試驗概況、水利工程模型試驗量測技術(shù)和儀器設(shè)備以及水利工程模型試驗量測技術(shù)的發(fā)展，然后提出了處理工程技術(shù)難題所采取的手段和方法，本文是一些自己的觀點，望能為同行提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：量測技術(shù)； 儀器設(shè)備； 水工模型試驗；

前言

為適應(yīng)水利事業(yè)的發(fā)展形勢， 從事水利工程模型試驗量測技術(shù)的工程技術(shù)人員和研究工作者從深度和廣度兩個方面開展了大量的工作， 通過多種測試技術(shù)的集成和整合解決復(fù)雜的工程技術(shù)難題， 并緊密結(jié)合實際研究開發(fā)新儀器和新技術(shù)， 為水利工程建設(shè)、水利工程管理和基礎(chǔ)研究等提供新技術(shù)、新儀器、新設(shè)備和先進(jìn)的自動化管理系統(tǒng)， 為我國水利、水電、水運(yùn)事業(yè)的重大基礎(chǔ)研究、高技術(shù)發(fā)展和社會公益研究提供可靠的科學(xué)依據(jù)， 為我國國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐，本文在此談了談自己的一些看法。

一、模型試驗概況分析

我國大多數(shù)河流因種種原因尚缺乏完全徹底的治理， 山區(qū)河流水情復(fù)雜， 平原河道河勢不穩(wěn)， 沖淤變化劇烈， 水流含沙量較大。因此，全面規(guī)劃、綜合治理、合理開發(fā)、統(tǒng)一管理是現(xiàn)代水利工程的重要研究內(nèi)容， 大量的實際工程與理論問題急需進(jìn)行專題研究。例如， 航道整治與河流水資源綜合開發(fā)利用的關(guān)系、不同類型河道整治原則、整治技術(shù)參數(shù)與方案措施的確定、各類整治建筑物的繞流、沖刷及其穩(wěn)定性、新型整治工程技術(shù)的開發(fā)、河口海岸防洪與水土資源綜合開發(fā)利用、海岸風(fēng)暴潮災(zāi)害防治對策等課題都迫切需要進(jìn)行科學(xué)研究。

二、模型試驗量測技術(shù)和儀器設(shè)備分析

1、模型試驗基礎(chǔ)設(shè)施和專用設(shè)備有試驗廳、供水系統(tǒng)、供電與接地系統(tǒng)、生潮系統(tǒng)、生波系統(tǒng)、波浪水槽和水池等。

2、模型試驗流速測量的儀器設(shè)備主要有： 畢托管流速儀、旋漿流速儀（ 電阻式旋漿傳感器、電感式旋漿傳感器、光電式旋漿傳感器、光電式旋漿流速儀、LGY—Ⅱ型智能流速儀、L GY—Ⅲ型多功能智能流速儀等） 、旋槳流速流向儀（ 旋漿式流速流向儀、CSY—Ⅲ型流速流向儀） 、熱阻式流速儀（ 熱阻式流速儀、熱線流速儀） 、電磁流速儀（ VM- 801HA 型電磁流速儀、P- EM S電磁流速儀、F LO- M AT E2000型電磁流速儀） 、聲學(xué)多普勒流速儀、激光流速儀、粒子圖像測速系統(tǒng)（ VDMS 流場實時測量系統(tǒng)、POW-ERVIEW立體PIV系統(tǒng)） 等。

3、模型試驗流量測量的儀器設(shè)備主要有： 量水堰（ 三角堰、矩形堰、復(fù)式堰） 、壓差式流量計（ 文杜里水計、LGB 型標(biāo)準(zhǔn)孔板管道流量計、托巴管流量計） 、V錐流量計、浮子流量計、電磁流量計（IFM型系列和 K300型系列電磁流量計、LDG 型電磁流量計、LD 型系列電磁流量計、E- mad E 型電磁流量計） 、渦輪流量計、渦街流量計、超聲波流量計（ 1010系列時差式超聲波流量計、ZCL- 1系列智能超聲波流量計、Sp- 2系列智能超聲波流量計、TDS- 100型超聲波流量計、ADF M聲學(xué)多普勒流量計） 、其它流量計（ 容積式水量計、T SK

檔板式流量計、水量計時器、DSJ 系列電腦水量計） 等。

4、模型試驗水位與波高測量的儀器設(shè)備主要有： 水位測針、水位儀（ 跟蹤式水位儀、探測式水位儀、振動式水位儀、光柵式水位儀） 、波高儀和波高測量系統(tǒng)（ 電阻式波高儀、電容式波高儀、計算機(jī)波高測量系統(tǒng)） 、水位計（ 壓力式水位計、WYG-Ⅱ型水位采集系統(tǒng)、WL 400壓力式水位計、超聲水位計、AWM S16 型超 聲水 位 測量 系統(tǒng)、其它水位計 ）等。

5、模型試驗含沙量和泥沙顆粒級配測量的儀器設(shè)備主要有： 含沙量測量（ 烘干稱重法、比重瓶法、光電測沙儀、CYS—Ⅲ型智能測沙顆分儀、紅外光電測沙儀、同位素測沙儀、激光測沙儀、其它測沙儀） 、泥沙顆粒級配測量（ 光電顆分儀、聲波震動式粒度儀、離心沉降式顆分儀、激光粒度儀、LS—CWM 型激光粒度儀、Mastersizer 2000激光粒度分析儀）等。

6、模型試驗壓力測量的儀器和傳感器主要有： 壓力傳感器（ 應(yīng)變片式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、總力傳感器） 、計算機(jī)壓力測量系統(tǒng)、應(yīng)力應(yīng)變測量（ 動態(tài)電阻應(yīng)變儀、鋼弦應(yīng)變儀） 、六分量測量等。

7、模型試驗地形測量的儀器設(shè)備主要有： 光電式地形儀、電阻式地形儀、超聲波地形儀、跟蹤式地形、超聲地形自動測量系統(tǒng)、其他地形測量儀等。

8、模型試驗測量誤差與數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要有： 測量誤差及其發(fā)展（ 測量的概念、測量的發(fā)展） 、測量誤差的基本概念（ 誤差的定義、誤差產(chǎn)生的原因、誤差的分類） 、測量準(zhǔn)確度的質(zhì)量概述、數(shù)理統(tǒng)計基本理論（ 基本概念、隨機(jī)變量及其分布、統(tǒng)計分布的特征值） 、常見誤差分布（ 正態(tài)分布、其他常見誤差分布、常用的統(tǒng)計量分布） 等。

9、計算機(jī)在模型測試中的應(yīng)用技術(shù)主要有：計算機(jī)接口技術(shù)（ 計算機(jī)接口功能、常用接口、串行通信接口技術(shù)） 、計算機(jī)測試系統(tǒng)信號的輸入（ 輸入通道含義、輸入通道的結(jié)構(gòu)類型、信號調(diào)節(jié)） 、信號拾取和放大（ 信號拾取方法、模擬信號放大、信號的隔離和濾波） 、數(shù)字量的輸入（ 開關(guān)量的輸入、脈沖量的輸入） 、模/ 數(shù)（ A/ D） 轉(zhuǎn)換技術(shù)（ 模擬與數(shù)字信號特點、模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換過程、模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換原理、模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口） 、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計（ 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)） 、計算機(jī)控制系統(tǒng)（ 計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件、計算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件） 、模型試驗智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)（ 試驗數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、共用接口系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、共用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分析研究應(yīng)用系統(tǒng)） 等。

三、結(jié)語

沒有先進(jìn)的量測儀器、量測技術(shù)和試驗設(shè)備， 科學(xué)技術(shù)工作就不可能有新的發(fā)現(xiàn)和突破。我國“863計劃”的第一建議人、中國科學(xué)院王大衍院士， 在他就加強(qiáng)量測儀器和設(shè)備的研究向中國科學(xué)院的報告中指出， 諾貝爾獎獲得者中有70 %以上是與量測儀器、量測技術(shù)和研究設(shè)備的發(fā)展密切關(guān)聯(lián)的。水利事業(yè)也是如此， 不管是興利還是除害， 也不管是水利工程建設(shè)還是管理， 都越來越需要水利量測技術(shù)和儀器設(shè)備的創(chuàng)新與發(fā)展來支撐。隨著水利事業(yè)的發(fā)展， 大型水利工程日益增多，在建和待建的大型水利工程由于工程本身的重要性和復(fù)雜化， 需要解決的技術(shù)難題越來越多。解決生產(chǎn)中重大技術(shù)難題的重要手段之一是物理模型試驗。而在一些重要的模型試驗中， 如果沒有先進(jìn)的量測儀器和量測技術(shù)以及這些量測技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)作， 就不可能得到高質(zhì)量的研究成果， 水利工程模型試驗量測技術(shù)已成為不可或缺的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡守允， 劉兆衡， 張曉紅， 等. 水利工程模型試驗量測技術(shù)[M ] .北京： 海洋出版社， 2008

[2] 蔡守允， 朱其俊， 張曉紅， 等. 變坡水槽智能化控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[ J]. 水利水電技術(shù)， 2007

[3] 蔡守允， 馬啟南， 朱其俊， 等. 農(nóng)村水資源自動化測量系統(tǒng)研究[J]. 水利水電科技進(jìn)展， 2007

[4] 蔡守允， 李恩寶. 應(yīng)用于水利工程物理模型試驗的旋漿流速儀[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督， 2008

[5] 蔡守允， 楊大明. 水利工程模型試驗的計算機(jī)波高測量系統(tǒng)[J]. 水利水電科技進(jìn)展， 2007