LS68型江河水文測驗旋杯式流速儀

一、用途及使用說明  

  LS68型旋杯式流速儀是一種江河水文測驗儀器，用于測定一般河流、渠道、水庫、湖泊等過水斷面中預定測點的平均流速，從而確定該斷面的流速的測量范圍為0.2～3.5/m/s。

二、技術數據

 1、儀器的起轉速：            V₀≤0.08m/s

    2、檢定公式的均方差：        m≤±1.5%

    3、旋杯的回轉直徑：          f＝128mm

    4、每二次信號間旋杯的轉數：  5轉

三、儀器工作原理及流速測量和計算方法

    1、工作原理

    當水流作用到儀器的感應元件——旋杯時，由于左右二邊的杯子具有凹凸形狀的差異，因此壓力不等，其壓力差即形成了一轉動力矩，促使旋杯旋轉。水流的速度越快，旋杯的轉速也越快，它們之間存在著一定的函數關系，此關系是通過檢定水槽的實驗而確定的。每架儀器檢定的結果均附有檢定公式，其形式如下：

    V=bn+a（對應于原公式V＝Kn+C）

    式中V—流速（m/s）；

    n—旋杯轉率，等于旋杯總轉數“N”與相應的測速歷時“T”之比，即n＝N/T（1/S）；

    b —水力螺矩（對應于原標準的K），單位是（m）;

    a—儀器常數（對應于原標準的C），單位是（m/s）。

    b和a是表征儀器性能的系數，與旋杯的大小、形狀，旋軸的軸向間隙，頂針與頂窩的園弧及其光潔度，接觸絲的松緊度等因素有關。因此，對該部分的配合關系必須嚴格地遵照技術要求進行檢查和調整。

    2、流速的測量和計算方法

    用流速儀測量水流速度，實際上是測量在預定時間內旋杯被水流沖擊時所產生的轉數。旋杯的轉數系借助于儀器的接觸機構轉換為電脈沖信號，經由信號線傳遞到水面部分的計數設備讀出。旋杯每轉5轉，接觸機構接通電路一次，計數設備即接收到一個信號，測量者統計此信號數（乘以5即為旋杯的總轉數“N”）和相應的測速歷時“T”，據此，即可按上式計算水流速度。

四、儀器結構

本儀器按作用原理可分為：感應部件、傳訊盒部件及尾翼部件。

1、感應部件  為本儀器最重要的部分，它接受水流的能量并轉換為旋轉運動。其主要零件及作用為：

旋杯（1）由六個錐形杯子按一致方向固定在星狀的旋盤上組成。旋盤的中間有一孔，裝有旋軸（2），二者借旋盤固定帽（13）并緊，使其成一轉動體。

旋軸（2）為旋轉機構的中樞，上端插進偏心筒（14）之軸套座（19）內，與頂上的鋼珠（20）相接觸；具有螺紋的一段與齒輪（17）相嚙合，下端鑲有鋼質頂窩（11），堅硬而光滑的窩眼支承在頂針（5）的尖端上，構成一精密的支承系統。

頂針（5）上端呈錐體，針尖為十分光滑的球面，裝在頂頭（6）的中間，當調整好軸向間隙以后，用并帽（8）并緊使成一體。使用時安裝在軛架的下部孔中，頂住頂窩，支承著旋轉部分的全部負荷。頂頭的外緣套在旋軸下端的鐘形罩內，構成一迷宮，以防河水的侵入。工作完畢后，必須用汽油清洗干凈，注以儀器油（以防頂針生銹）放在儀器箱中，同時，拿出旋盤固定器（9）代替頂頭安裝在軛架下部的孔中，旋盤固定器的油室必須裝有棉花并加儀器油，以防頂窩生銹。

頂頭上部有一油室，在使用時應加滿儀器油，使頂針與頂窩在油浴中工作。這樣，既保證了儀器的靈敏度；同時又減少了頂針與頂窩的磨損，從而也增加了儀器的使用壽命。

2、傳訊盒部件  能把旋杯的轉數轉換為電脈沖信號的機構，其主要零件及作用為：

偏心筒（14）為傳訊機構的外殼，裝在軛架上端的孔中，用軛架頂螺絲固定。擰開上端頂蓋（23）可以調整旋軸的軸向間隙，取下側蓋（15），可以調整接觸絲（18）以及對內部進行清洗和加油。

齒輪（17）借齒輪軸螺絲（16）安裝在偏心筒內，底部墊以墊圈，使齒輪正好與旋軸的螺紋相嚙合。齒輪有20個齒，側面有四個等分的凸出爪子，旋軸（即旋杯）旋轉20轉，齒輪旋轉一周，

齒輪上的四個爪子即與上方的接觸絲（18）斷續地接觸四次。即旋杯每五轉，接觸絲與爪子接觸一次，電路即接通一次。因此，測量者聽見相鄰的二次信號，其間旋杯旋轉五轉。

接觸絲（18）為一富有彈性的合金絲，根部用固定螺絲（25）固定在接線螺絲（30）上；懸空端的彎曲部分在齒輪凸出爪子的上方，并與爪子斷續接觸。

傳導機構由接線螺絲及其上面的尼龍部分、緊壓螺帽（27）、絕緣墊圈（28）、小六角螺帽（29）以及壓線螺帽等組成，作為聯接電路及必要的絕緣之用。

3、尾翼部件  為儀器的平衡部分，可保證測流時迎合流向。由十字交叉的尾翼（35）和平衡錘（36）等所組成。在使用前應調整下翼槽中的平衡錘，使整個儀器在靜水中保持水平的平衡。

 五、儀器的安裝

    1、儀器的安裝

    （1）打開儀器箱，手握軛架，將儀器輕輕地提起。

    （2）卸下旋盤固定器，裝上頂頭一頂針，固緊軛架頂螺絲。

    （3）把儀器安裝在懸桿中間的孔中，并上緊懸桿螺絲。

    （4）懸桿的底孔裝上鉛魚，用固定螺絲固緊。

    （5）懸桿的上孔借助繩鉤聯掛在鋼絲繩的牛眼中，并上緊滾花螺帽。

（6）把儀器掛起，用平衡錘調整儀器的平衡，然后用三用扳手固緊。這一試驗應當在當地的靜水中進行。

（7）把雙股膠質線一端的兩線頭分別接到儀器的偏心筒和軛架的接線柱上，而另一端的兩線頭接計數器。

（8）轉動旋杯，再一次試驗計數設備能否正常工作。

（9）最后，對各部分的緊固螺絲、螺帽和聯接機構等的可靠性再作一次周密的檢查，證實正確無誤后，即可下水開始工作。