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水利部南京水利水文自动化研究所姚永熙水文测验仪器一、水位雨量监测仪器二、流速流量监测仪器三、泥沙蒸发墒情水质监测仪器一、水位雨量监测仪器水位监测仪器水位监测仪器分类（1）水尺。（2）水位测针、悬锤式水位计。接触水面测量。（3）浮子式水位计。（4）压力式水位计。可分为投入式和气泡式两类。（5）超声波水位计。可分为气介质和液介质两类。（6）微波(雷达)水位计。利用微波在水面的反射测量水位.（7）激光水位计。（8）电子水尺。触点或位置（磁致伸缩水位计）感应式水位测量装置。水尺、水位测针、悬锤式水位计、浮子式水位计、压力式水位计、液介式超声水位计、电子水尺、磁致伸缩水位计、属接触式测量方式。气介式超声水位计、微波（雷达）水位计、激光水位计属非接触式测量。振弦式水位计一般不用于水文测验。直接接触水面测量水位测针——用于实验室和小的堰槽法流量计中的水位测量悬锤式水位计——用于地下水位测量。国外常用于水位测井内的水位测量，国内没有这样使用。手动游标读数式水位测针（量程40cm)手动数字显示式水位测针针尖形状直针式钩针式实验室用水位测针产品国外水位井内应用的悬锤式水位计测量地下水位的悬锤式水位计重量：1.4~11.5kg（水位埋深15~500m）9种规格；测尺：长度15~500m，复塑钢尺；水位测锤：不锈钢，单触点（和锤体构成通路），直径14.1mm；水位指示：灯光、音响；电源：6VDC；（刻度）准确度：±1cm/100m；可选配温度传感器；典型国外产品重量：3.5-15㎏（对应地下水位埋深30-200m）；测尺：复塑钢尺，刻度1㎜，可选长度30～200m；水位测锤：不锈钢、直径22mm、双触点；水位指示：音响、电压指针偏转；电源：DC9V；一种国内产品标准钢巻尺准确度Ⅰ级Δ＝(0.1+0.1L)mmⅡ级Δ＝(0.3+0.2L)mmL以m为单位固态存储记录浮子式水位计——浮子式日记水位计记录纸划线记录，自记周期：一日。——浮子式长期自记水位计固态存储记录或记录纸划线记录，自记周期大于一月。——浮子式遥测（编码）水位计浮子式遥测（编码）水位计由浮子感应系统和编码器组成。用于遥测和固态存储记录。WFH-2型全量机械编码水位计浮子传感结构简单机械编码触点输出测量范围:0-4095cm浮子直径:15cm编码码制:Graycode格雷码准确度:±0.3%FS制造厂家：水利部南京水利水文自动化研究所XK34-132-00181998年5月28日由水利部机械局委托南京水利水文自动化研究所鉴定通过水位编码器的分类1）按编码方式分类——全量型编码器——将水位数字的全量转换成一组编码，并以全量码输出，接收器将这一组全量码转换成水位数字。增量编码器——将水位的升降变化转换成相应的脉冲输出，接收器判别脉冲的性质以决定水位的升降变化，在原水位上加上此变化，得到当前水位。“半全量编码”方式。2）按编码的码制分类——增量型和全量型的编码码制都有多种类型。水利部的遥测水位计标准推荐使用两种全量编码方式：格雷码（CrayCode）和二—十进制编码——BCD码（BinaryCodedDecimal）。3）按编码信号的产生方式分类——可分为机械接触信号和光电信号两个主要类别。全量水位编码器的作用全量水位编码器的作用是将水位轮的旋转角度、位置转换成代表相应水位的数字信号或模拟信号。基本上是一组代表数字量的开关状态或电信号。水位轮的旋转传递到编码器的输入轴，编码器的输入轴每转一圈代表的水位变化和输入轴的信号分度完全对应。编码器将其轴的角度转动变化转换成数字量输出。这类编码器称为轴角编码器。浮子感应系统和编码器组成浮子式遥测水位计。编码器可以是专门制造的，也可以使用工业上的通用编码器。它的内部有一组信号发生机构，基本是通断开关信号，或光电脉冲信号。浮子式地下水位计水位量程：0-15米（可订购其它量程）适用井径：5cm数据存储器：32K传输方式：GSM/电话/电台—中心站工作时间：1节电池工作10年直接接笔记本现场显示+数据采集处理7参数地下水环境测量系统水位+温度+电导率+盐度+pH值+氧化还原电位+溶解氧电池供电：大于2年（每天数传一次）球形平衡锤浮子水位轮斜井倾角≥25度a图（一）双斜井水位观测结构示意图牵引环平衡铁球钢索球型浮子牵引环滚动式球型浮子滚动式球型平衡锤图（二）球型浮子及平衡锤结构示意气室气室气室气室斜井式水位计压力式水位计投入式压力水位计·直接感压式（压力传感器投入水中测量）气泡式压力水位计间接感压式（压力传感器在岸上引压测量）——恒流式气泡水位计——非恒流式气泡水位计感压元件：压阻式压力传感器陶瓷电容压力传感器陶瓷电阻压力传感器振弦式压力水位计压力式水位计的原理1换算成测量点以上水柱高度h时,用P总减P气，或者应用补偿方式自动减掉P气,得到P静。P静=hγ式中：P静—测点的静水压强(g/cm2)；h—测点水深，即测点至水面距离(cm)；γ—水体容重(g/cm3)。推算得测点水深：h=P静/γ。推算出对应的水位值。水体容重γ一般以1g/cm3计算，但要精确测量时，需要考虑进行温度、盐度、含沙量等密度修正。水温从4℃变化到45℃，密度从1变化到约0.99g/cm3。对水位误差的影响应该加以考虑。P气h(P静)水体的水面是暴露在大气中的自由水面，水面上承受着大气压力。所以水下测点测到的总压强“P总”是测量点以上水柱高度h形成的静水压强“P静”加上水体表面的大气压强“P气”之和。P总=P气+P静。Hp压力传感器P总压力式地下水位计的原理2固态压阻式压力传感器在硅基片上集成一组电阻，组成惠斯登全电桥。电桥基片受到压力，产生形变，电桥失去平衡，输出一个对应于压力大小的电信号。陶瓷电容压力传感器用陶瓷电容稳定的压力电容关系测量压力。陶瓷电阻压力传感器在感压陶瓷片上粘结电阻组成全电桥。可以使用通气电缆自动减掉大气压强。电缆内部的通气管将大气压力引入压力传感器的背水面，使得压力传感器的迎水面只测得测点静水压强。如果不用通气电缆，就要单独测量大气压强P气，再从传感器测得的总压强中减去P气，得到测点静水压强。国际标准还提到振弦式、测压膜盒等测压器件的应用。P气通气电缆P总=p气+p静h国产遥测压力水位计基本形式主要技术要求1.测量范围：5m,10m,20m,40m2.分辨率：1cm3.误差：10m±2cm4.消浪能力：20s中段均值：5.温度：0--40℃-10--45℃6.显示：16×2带背景光字符液晶显示站号、上限水位、全水位、水位变幅、7.输出：格雷码或RS4858.电源：DC12V国外压力式（地下）水位计地下水水位和温度自动记录仪水位范围10，20，50和100米水位精度±0.05%全量程分辨率0.2，0.4，1和2厘米，对应4个量程外形尺寸直径22、18毫米，长度90毫米采样频率0.5秒到99小时内存2×24000个数据电池寿命8到10年温度范围－20到80摄氏度精度±0.1摄氏度分辨率0.01摄氏度读数装置RS-232线缆，有COM和USB端口可选。读数线缆DDC（光缆），通过DDC可以把Diver的数据传输到井口，而无须再提出仪器。读数线缆最长到300米。数据传输可采用数据终端系统来完成。GPRS通信方式水位、水温、电导率三参数自动测量记录仪一体化压力式水位计的结构压力水位计内部结构用石墨电极测量电导率的压力水位计一体化地下水自动监测装置（国产）上层为GPRS环状天线；中层为数据采集、存储、远传部分；下层为水位传感器接口部分，可以接入浮子、压力式传感器。设备采用“水文监测通信规约”工作模式，可以每6小时采集、存储、上传一次数据。在装置的外表面安装有太阳能电池，给内置锂电池充电，内置锂电池可以供整套设备连续工作90天。传感器：陶瓷电容压力传感器工作方式:自报、应答式水位量程:0-10米、25米、40米、70米任选水位误差:±1cm（10米量程）信号输出：RS485稳定性:0.1%FS/年传感器尺寸:Φ42*110mm防护等级：IP68供电电压：DC.12V工作温度:-10℃-50℃通气电缆的安装注意事项1）通气电缆的弯曲应是圆弧状的，弯曲半径不宜小于20cm。2）通气电缆在地面上的部分要保证只向下倾斜，不能发生上下起伏。3）地面上过长的通气电缆不能盘起来挂在墙上或放在地下、桌上。正确的方法是剪去多余部分。4）通气电缆末端的电信号线接入主机后，通气管的末端端口要有很短一段向下弯曲，防止灰尘、异物、水滴落入管口。5）只需要在传感器到最高水位以上这一部分使用通气电缆，在水面以上部分可以用一般的信号电缆与通气电缆中的电信号线接通就可以了。不使用通气电缆的压力式地下水位计的安装这类仪器都是一体化的，水位测量仪器是一整体，悬吊在测井中最低地下水位以下。安装方法和使用通气电缆的传感器安装方法基本相同。大气压需要使用专门的气压计（Baro）测量。在单站上的安装方式见图。图中是悬挂在测井中，如果需要也可以放在地面上、站房内，地下水埋深不是很大时不影响测量误差。气泡式水位计工作原理气泡式压力水位计工作时要通过吹气管向水中吹放气泡，因而被称为气泡式水位计。气泡式水位计的吹气管管口固定在最低水位下，另一端接入岸上仪器的吹气管腔（气包）。此吹气管腔联接有高压气瓶或气泵。其引压原理基于：在一个密封的气体容器内，各点压强相等。也就是说：如果气水分界处正好在管口，而气体又不流动，或基本不流动（只冒气泡），那么吹气管出口处的气体压强和该点的静水压强相等，又和整个吹气管腔内的压强相等。压力传感器测得吹气管腔内的压强就是出气口处的静水压强值，即可换算得到该测点位置对应的水位。可采用两种工作形式：一种是仪器的自动调压恒流装置保证气体流量小而稳定，间断地冒气泡。这时可以认为气体压强等于出气口的静水压强，称之为恒流式气泡水位计。另一种方式是测量时启动气泵，使气体压强超过出气口的静水压强，打通气管，然后气泵停止工作，出气口的出气很快停止，此时管内压强等于静水压强，仪器快速自动测出此压强。这种方式称为非恒流式气泡水位计。WQC-1型气泡式水位计（非恒流式）主要技术指标电源：10—16VDC;电流：50mA24hr.avg;泵动电源：2.3AmpMax静态电流：30mA;接口：RS—485,RS—232,标准并口，SDI—12;水位变幅：0-15m，0-30m；精度：0.1%；分辨率：0.1mm；吹洗压力:2.5kg/cm2；使用环境：20~60oC/95%RH无凝露气泡水位计（非恒流式）一种恒流式气泡水位计A．水位测量范围：0～15m；B．水位分辨力：1cm；C．水位变率：0～40cm/min；D．水位准确度：10m水位变幅内95%测点允许误差为±2cm，99%测点的允许误差为±3cm；E．水位记录：内存≥128kb；记录周期6min（可选）；F．数据传输：RS232口，有线无线传输；G．气源：氮气，具有恒压恒流装置；H．耗气量：5ml/min；I．电源：12VDC±10%，；．J．工作环境：气温－10～＋50℃，湿度93%RH（40℃时）；K．水流环境：流速0～3m/s；含沙量0～10kg/m3；波浪高度0～10cm；影响压力水位计水位测量准确性的因素——传感器因素（陶瓷电容传感器优于固态压阻式及陶瓷电阻式）（1）压力传感器的零点漂移对水位测量的影响（2）压力传感器的灵敏度漂移对水位测量的影响（3）压力传感器的线性、温度漂移对测量的影响——环境因素（4）大气压力变化对水位测量的影响（5）波浪对水位测量的影响（6）流速对水位测量的影响。（7）含沙量对压力水位计测量精度的影响（8）水体含盐度变化对水位测量精度的影响超声波水位计－－液介式超声波水位计－－气介式超声波水位计安装在空气或水中的超声换能器，将超声脉冲波定向朝水面发射。此声波束到达水面后被反射回来，被换能器接收。根据声波的传播速度C和传播历时t，可以计算出换能器离水面的距离H。H=Ct/2换