基于模型試驗量測技術分析與研究

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和儀器設備以及水利工程模型試驗量測技術的發展，然后提出了處理工程技術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。

關鍵詞：量測技術； 儀器設備； 水工模型試驗；

前言

為適應水利事業的發展形勢， 從事水利工程模型試驗量測技術的工程技術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， 通過多種測試技術的集成和整合解決復雜的工程技術難題， 并緊密結合實際研究開發新儀器和新技術， 為水利工程建設、水利工程管理和基礎研究等提供新技術、新儀器、新設備和先進的自動化管理系統， 為我國水利、水電、水運事業的重大基礎研究、高技術發展和社會公益研究提供可靠的科學依據， 為我國國民經濟的可持續發展提供強有力的支撐，本文在此談了談自己的一些看法。

一、模型試驗概況分析

我國大多數河流因種種原因尚缺乏完全徹底的治理， 山區河流水情復雜， 平原河道河勢不穩， 沖淤變化劇烈， 水流含沙量較大。因此，全面規劃、綜合治理、合理開發、統一管理是現代水利工程的重要研究內容， 大量的實際工程與理論問題急需進行專題研究。例如， 航道整治與河流水資源綜合開發利用的關系、不同類型河道整治原則、整治技術參數與方案措施的確定、各類整治建筑物的繞流、沖刷及其穩定性、新型整治工程技術的開發、河口海岸防洪與水土資源綜合開發利用、海岸風暴潮災害防治對策等課題都迫切需要進行科學研究。

二、模型試驗量測技術和儀器設備分析

1、模型試驗基礎設施和專用設備有試驗廳、供水系統、供電與接地系統、生潮系統、生波系統、波浪水槽和水池等。

2、模型試驗流速測量的儀器設備主要有： 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） 、聲學多普勒流速儀、激光流速儀、粒子圖像測速系統（ VDMS 流場實時測量系統、POW-ERVIEW立體PIV系統） 等。

3、模型試驗流量測量的儀器設備主要有： 量水堰（ 三角堰、矩形堰、復式堰） 、壓差式流量計（ 文杜里水計、LGB 型標準孔板管道流量計、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（ 電阻式波高儀、電容式波高儀、計算機波高測量系統） 、水位計（ 壓力式水位計、WYG-Ⅱ型水位采集系統、WL 400壓力式水位計、超聲水位計、AWM S16 型超 聲水 位 測量 系統、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（ 應變片式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、總力傳感器） 、計算機壓力測量系統、應力應變測量（ 動態電阻應變儀、鋼弦應變儀） 、六分量測量等。

7、模型試驗地形測量的儀器設備主要有： 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、其他地形測量儀等。

8、模型試驗測量誤差與數據處理技術主要有： 測量誤差及其發展（ 測量的概念、測量的發展） 、測量誤差的基本概念（ 誤差的定義、誤差產生的原因、誤差的分類） 、測量準確度的質量概述、數理統計基本理論（ 基本概念、隨機變量及其分布、統計分布的特征值） 、常見誤差分布（ 正態分布、其他常見誤差分布、常用的統計量分布） 等。

9、計算機在模型測試中的應用技術主要有：計算機接口技術（ 計算機接口功能、常用接口、串行通信接口技術） 、計算機測試系統信號的輸入（ 輸入通道含義、輸入通道的結構類型、信號調節） 、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） 、數字量的輸入（ 開關量的輸入、脈沖量的輸入） 、模/ 數（ A/ D） 轉換技術（ 模擬與數字信號特點、模/ 數轉換過程、模/ 數轉換原理、模/ 數轉換器及其與單片機的接口） 、數據采集系統設計（ 數據采集系統的結構、單片機數據采集系統） 、計算機控制系統（ 計算機控制系統的組成、計算機控制系統的硬件、計算機控制系統的軟件） 、模型試驗智能化、數字化、網絡化系統（ 試驗數據采集和控制系統、共用接口系統、網絡系統、共用數據庫系統、分析研究應用系統） 等。

三、結語

沒有先進的量測儀器、量測技術和試驗設備， 科學技術工作就不可能有新的發現和突破。我國“863計劃”的第一建議人、中國科學院王大衍院士， 在他就加強量測儀器和設備的研究向中國科學院的報告中指出， 諾貝爾獎獲得者中有70 %以上是與量測儀器、量測技術和研究設備的發展密切關聯的。水利事業也是如此， 不管是興利還是除害， 也不管是水利工程建設還是管理， 都越來越需要水利量測技術和儀器設備的創新與發展來支撐。隨著水利事業的發展， 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雜化， 需要解決的技術難題越來越多。解決生產中重大技術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， 如果沒有先進的量測儀器和量測技術以及這些量測技術的聯合運作， 就不可能得到高質量的研究成果， 水利工程模型試驗量測技術已成為不可或缺的技術手段。

參考文獻：

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