课件3B、水文监测仪器(流速流量)
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流速测量PPT精选文档
Rw
Rf a'b'un a'b'un I2wRf
特点：电路简单，敏感元件易老化，
稳定性差，很少用于流速测量
恒流式工作原理12图
❖恒温型热线风速仪
如果在热线工作过程中，始终保持热线的温度不
变，则可通过测得流经热线的电流值来确定流体的速
度。
Iw2
a'' b''una''
(Rw Rf RwRf
Iw 2R w(a'b'un)(TwTf)
aF
bFdn1
a' b'
10
d
vn
I T→v 恒流型
I→v T
恒温型
11
❖恒流型热线风速仪
如果在热线工作过程中，人为地用一恒值电流对 热线加热，由于流体对热线对流冷却，且冷却能力随 着流速的增大而加强。当流速呈稳态时，则可根据热
线电阻值的大小确定流体的速度。
气体的可压缩性程度对于动压的影响很小，一般情 况下可忽略。
❖ 国标中规定：测压管的使用上限流体马赫数 M<0.25时流速，测量下限流速在总压孔的 雷诺数Re>200。上限或下限的规定都是为 了避免造成过大的测量误差。
21
❖ 测压差的方法
利用总压管、静压管，分别测量流体 的总压和静压，以确定流体速度
翼型机械式风速仪
杯型机械式风速、风向仪5
注意事项
❖ 测压前需调零
❖ 测定时必须将叶轮风速仪全部置于气流中
❖ 气流方向应垂直于叶轮的平面
❖ 待气流推动叶轮转动20～30秒后再启动开关 开始测量
❖ 测定完毕应将指针回零
❖ 读得风速值后还应在仪器所附的校正曲线上 查得实际的风速值
流量测量仪表ppt课件
管将差压信号传递给差压变送器，转换成4～
20mA.DC标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内
的瞬时和累积流量。
孔板图形
节流装置的取压方式
节流装置的取压方式，孔板有5种，喷嘴只有角接取压和径
距取压两种。
1、角接取压 上、下游侧取压孔轴心线与孔板（喷嘴）前后
端面的间距各等于取压直径的一半，因而取压孔穿透处与孔
① 孔板装反，入口阻力减小，相对压差降低，仪
表指示偏低
② 标准节流元件是在流体的紊流工况下工作的。
因为节流装置的流量系数是在典型的紊流流速下取
得的。
③ 节流孔板安装要求一般直管段板前（10）D，
板后（5）D。如果条件具备板前直管段最好（30-50）
D。
④在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板
灌隔离液的差压流量计，在启动前，即在打开孔板取压
阀之前，必须先将平衡阀门切断，一防止隔离液冲走。在
停用时，必须首先切断取压阀门，然后方可打开平衡阀门，
使仪表处于平衡状态。
温度压力补偿
压差式流量计在使用中的测量误差往往来自被测介质中工作状态
的变动、节流装置安装不正确、孔板入口边缘的磨损、节流装置内
差压变送器因零位误差，，指示为2%，则流量的指示误差是
多少？
因为流量和差压的平方根成正比，所以差压为2%时，流量为
Q=√0.02=14.14%
所以流量很小时，由于压差表的误差而引起的流量指示误差
会很大，所以一般规定流量表应在其刻度的30%以上。同时，
应该对差压式流量计进行小信号切除，一般切除5%左右。
玻璃转子流量计
20mA.DC标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内
的瞬时和累积流量。
孔板图形
节流装置的取压方式
节流装置的取压方式，孔板有5种，喷嘴只有角接取压和径
距取压两种。
1、角接取压 上、下游侧取压孔轴心线与孔板（喷嘴）前后
端面的间距各等于取压直径的一半，因而取压孔穿透处与孔
① 孔板装反，入口阻力减小，相对压差降低，仪
表指示偏低
② 标准节流元件是在流体的紊流工况下工作的。
因为节流装置的流量系数是在典型的紊流流速下取
得的。
③ 节流孔板安装要求一般直管段板前（10）D，
板后（5）D。如果条件具备板前直管段最好（30-50）
D。
④在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板
灌隔离液的差压流量计，在启动前，即在打开孔板取压
阀之前，必须先将平衡阀门切断，一防止隔离液冲走。在
停用时，必须首先切断取压阀门，然后方可打开平衡阀门，
使仪表处于平衡状态。
温度压力补偿
压差式流量计在使用中的测量误差往往来自被测介质中工作状态
的变动、节流装置安装不正确、孔板入口边缘的磨损、节流装置内
差压变送器因零位误差，，指示为2%，则流量的指示误差是
多少？
因为流量和差压的平方根成正比，所以差压为2%时，流量为
Q=√0.02=14.14%
所以流量很小时，由于压差表的误差而引起的流量指示误差
会很大，所以一般规定流量表应在其刻度的30%以上。同时，
应该对差压式流量计进行小信号切除，一般切除5%左右。
玻璃转子流量计
河流流速流量的测定ppt课件
河流流速流量的测定
❖ 流速（m/s）：水质点单位时间内通过的距 离.
❖ 河流平均流速出现于水深的6/10处。 ❖ 流量(m3/s)：在单位时间内通过河道过水断
面的总水量。
1
流量的测定方法
❖ 一、流速面积法 ❖ 用流速仪测定水流速度，并由流速与断面面
积的乘积来推求流量的方法。
2
❖ 断面测量
3
测速垂线数如何确定
断面流速的测定
❖ 流速计算 ❖ 岸边流速： ❖ 岸边或死水部分平均流速，等
于自岸边或死水边起第一条测 速垂线的平均流速乘以流速系 数a。A值在缓坡时为0.7，陡 坡时为0.9，死水边时为0.6。 ❖ V0=a•V1 ❖ 中间部分流速 ❖ Vn=（1/2）•（Vn-1+ Vn+1）
❖ 断面面积计算 ❖ 岸边—按三角形计算 ❖ 中间部分—按梯形计算
6
❖ 水深测量
测深锤
7
流速仪测流速
8
N
❖ 流速与流速仪的转数之间的函数关系：
❖ V=K +C ❖ K和C是仪器出厂时已经确定的系数。 ❖ N—流速仪在测速历时T时间内的总转数。 ❖ T—测速历时
9
实验具体操作过程
❖ 1.首先确定断面宽度，以此确定需要布设多 少条测速垂线。
❖ 2.从断面一侧确定起点，量出第一条测速垂 线到起点的距离。做好垂线标记。
4
垂线水深
方法名称
0.6h
2点法
0.2h, 0.8h
1m<H<3m
3点法
0.2h, 0.6h,0.8h
H>3m
5点法
水面，0.2h, 0.6h,0.8h，水底
一点法：v=v0.6
二点法：v=（v0.2+v0.6）/2
❖ 流速（m/s）：水质点单位时间内通过的距 离.
❖ 河流平均流速出现于水深的6/10处。 ❖ 流量(m3/s)：在单位时间内通过河道过水断
面的总水量。
1
流量的测定方法
❖ 一、流速面积法 ❖ 用流速仪测定水流速度，并由流速与断面面
积的乘积来推求流量的方法。
2
❖ 断面测量
3
测速垂线数如何确定
断面流速的测定
❖ 流速计算 ❖ 岸边流速： ❖ 岸边或死水部分平均流速，等
于自岸边或死水边起第一条测 速垂线的平均流速乘以流速系 数a。A值在缓坡时为0.7，陡 坡时为0.9，死水边时为0.6。 ❖ V0=a•V1 ❖ 中间部分流速 ❖ Vn=（1/2）•（Vn-1+ Vn+1）
❖ 断面面积计算 ❖ 岸边—按三角形计算 ❖ 中间部分—按梯形计算
6
❖ 水深测量
测深锤
7
流速仪测流速
8
N
❖ 流速与流速仪的转数之间的函数关系：
❖ V=K +C ❖ K和C是仪器出厂时已经确定的系数。 ❖ N—流速仪在测速历时T时间内的总转数。 ❖ T—测速历时
9
实验具体操作过程
❖ 1.首先确定断面宽度，以此确定需要布设多 少条测速垂线。
❖ 2.从断面一侧确定起点，量出第一条测速垂 线到起点的距离。做好垂线标记。
4
垂线水深
方法名称
0.6h
2点法
0.2h, 0.8h
1m<H<3m
3点法
0.2h, 0.6h,0.8h
H>3m
5点法
水面，0.2h, 0.6h,0.8h，水底
一点法：v=v0.6
二点法：v=（v0.2+v0.6）/2
流速与流量测量PPT课件
3
第一节 流速测量
一．机械法测量流速 二．散热率法测量流速 三. 动压法
4
一．机械法测量流速
1．种类：翼式、杯式
翼式
适用范围杯：式 以前：风速范围为15—20m/s以内，只能测量流速的 平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指示。 目前：测速范围为0.25—30m/s，并且可测量流速的 瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。
P 0Pj 1 2v2(1) 可压缩性修正系数
M2 2kM4绝热 指 数
4 24 马赫数
•在通风空调工程中，气体流速一般低于40m/s， 空气温度为20℃，常温下音速为343m/s，
M V 0.12 （1+ε）=1.0034
C
所以气体的可压缩性程度对于动压的影响很小，
一般情况下可忽略。
14
• 国标中规定：测压管的使用上限流体马 赫数M<0.25，测量下限流速在全压孔的 Re>200。上限或下限的规定都是为了避 免造成过大的测量误差。
21
继续看吧
（2）T形毕托管：迎 着流体的开口端测 量流体的总压，背 着流体的开口端测 量流体的静压。一 般用于测量含尘浓 度较高的空气流速， 速度校正系数一般 为 0.83—0.87 。 例 如测量烟气流速。
22
四．激光多普勒测速技术
激光多普勒测速仪是利用随流体运动的 微粒散射光的多普勒效应来获得速度信 息，静止的激光光源发射的激光照射到 随流体运动的粒子上，同时粒子又将接 收到的光波向外散射，当静止的光接收 器接收散射光时，光接收器所收到的散 射光频率fs与静止光源的光波频率f0之 差与运动粒子的速度成正比。这个差值 就叫多普勒频率。
表二达．方式
qm—质量流量 qw—重量流量 qv—体积流量
第一节 流速测量
一．机械法测量流速 二．散热率法测量流速 三. 动压法
4
一．机械法测量流速
1．种类：翼式、杯式
翼式
适用范围杯：式 以前：风速范围为15—20m/s以内，只能测量流速的 平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指示。 目前：测速范围为0.25—30m/s，并且可测量流速的 瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。
P 0Pj 1 2v2(1) 可压缩性修正系数
M2 2kM4绝热 指 数
4 24 马赫数
•在通风空调工程中，气体流速一般低于40m/s， 空气温度为20℃，常温下音速为343m/s，
M V 0.12 （1+ε）=1.0034
C
所以气体的可压缩性程度对于动压的影响很小，
一般情况下可忽略。
14
• 国标中规定：测压管的使用上限流体马 赫数M<0.25，测量下限流速在全压孔的 Re>200。上限或下限的规定都是为了避 免造成过大的测量误差。
21
继续看吧
（2）T形毕托管：迎 着流体的开口端测 量流体的总压，背 着流体的开口端测 量流体的静压。一 般用于测量含尘浓 度较高的空气流速， 速度校正系数一般 为 0.83—0.87 。 例 如测量烟气流速。
22
四．激光多普勒测速技术
激光多普勒测速仪是利用随流体运动的 微粒散射光的多普勒效应来获得速度信 息，静止的激光光源发射的激光照射到 随流体运动的粒子上，同时粒子又将接 收到的光波向外散射，当静止的光接收 器接收散射光时，光接收器所收到的散 射光频率fs与静止光源的光波频率f0之 差与运动粒子的速度成正比。这个差值 就叫多普勒频率。
表二达．方式
qm—质量流量 qw—重量流量 qv—体积流量
二流速流量监测仪器
——磁场只产生在仪器附近，测得的流速被 认为是 仪器所在处的点流速。
——仪器没有可动部件，不受水中杂质影响。 ——水的电导会影响测速准确性。
h
9
某国外电磁流速仪技术指标
• 流速范围： 0.000～2.5m/s
• • 测流历时： 2,5,10,15,20,30,40,60s • • 精 度： 1% • • 零 飘：± 2.0mm/s • • 输 出： RS 232 C
• E．工作温度：0~45º
• H．数据通信：RS232、RS422。
• I．电源：8~18VDC，220VAC。
h
8
电磁式点流速仪
利用电磁原理测量点流速。这类仪器在水中产 生一个人工磁场，水流流过此磁场，相当于电导 体切割磁力线，将在水流两侧产生感应电动势。 测量此电动势后可以计算出水流的平均流速。 特点：
h
12
转子式流速仪等水下水文仪器 的信号传输方式
• 有线传输 • “无线”传输 • 无线电波传输
h
13
水深测量仪器设备
• 测深测具－测深杆和测深锤（测绳） • 测深铅鱼－ • 回声测深仪－手持式超声波超深仪
船用超声波测深仪 缆道超声波测深仪 多波束超声测深系统
h
14
ADCP主要技术指标
1200 kHz
h
7
多普勒点流速 • 国外典型产品技术性能：
仪性能
• A．测速范围：±0.3、±1、±3、 ±7m/s。
•B ． 测 速 准 确 度 ： ±0.05%±0.1cm/s。
• 国内有过这类产品，其Байду номын сангаас 能如下：
• C．测量点与发射换能器距离：5、 10、15cm。
•
A ． 测 速 范 围 ： 0.01~5m/s ， • 只测平行于仪器轴线方向
——仪器没有可动部件，不受水中杂质影响。 ——水的电导会影响测速准确性。
h
9
某国外电磁流速仪技术指标
• 流速范围： 0.000～2.5m/s
• • 测流历时： 2,5,10,15,20,30,40,60s • • 精 度： 1% • • 零 飘：± 2.0mm/s • • 输 出： RS 232 C
• E．工作温度：0~45º
• H．数据通信：RS232、RS422。
• I．电源：8~18VDC，220VAC。
h
8
电磁式点流速仪
利用电磁原理测量点流速。这类仪器在水中产 生一个人工磁场，水流流过此磁场，相当于电导 体切割磁力线，将在水流两侧产生感应电动势。 测量此电动势后可以计算出水流的平均流速。 特点：
h
12
转子式流速仪等水下水文仪器 的信号传输方式
• 有线传输 • “无线”传输 • 无线电波传输
h
13
水深测量仪器设备
• 测深测具－测深杆和测深锤（测绳） • 测深铅鱼－ • 回声测深仪－手持式超声波超深仪
船用超声波测深仪 缆道超声波测深仪 多波束超声测深系统
h
14
ADCP主要技术指标
1200 kHz
h
7
多普勒点流速 • 国外典型产品技术性能：
仪性能
• A．测速范围：±0.3、±1、±3、 ±7m/s。
•B ． 测 速 准 确 度 ： ±0.05%±0.1cm/s。
• 国内有过这类产品，其Байду номын сангаас 能如下：
• C．测量点与发射换能器距离：5、 10、15cm。
•
A ． 测 速 范 围 ： 0.01~5m/s ， • 只测平行于仪器轴线方向
水文测验仪器
• 特点和应用—— 激光水位计具有量程大，准确性好的优 点。 但它对反射面要求较高，使它不能普遍应用。
激光发射到水面后，很容易被水体吸收，反射信号很弱， 可能测不到水位。 有些仪器明确要求在水面上设一反射物 体，增强激光反射信号。此反射体可以是漂浮在水面上的任 何固体。 但要使它固定地漂浮在仪器下方的水面上就极其 困难了。 微波水位计不存在这个问题 。所以激光水位计难 以应用在一般测站。
气泡式水位计工作原理
• 气泡式压力水位计是压力式水位计的一种，工作过程中要通过 吹气管向水中吹放气泡，因而被称为气泡式水位计。
• 气泡式水位计有一根吹气管，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。将压力传 感器的感压口置于吹气的管腔内，测得的压强就是出气口的静水 压强值，即可换算得到该测点位置对应的水位。
• r——水体容重，g/cm3。
• 推算得测点水深： H = p/r • 测点水位 ： HW ＝ H0 + p/r • 式中：H0——测点的绝对高程； • HW——测点对应的水位。
• 当水体容重已知时，只要用压力传感器精确测量出测点的 静水压强值，就可推算出对应的水位值。
• 实际应用时，在水下测得的是水上大气压强加上测点静水 压强的和。需要自动消除或减去单独测得的大气压强。
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）） • （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
激光发射到水面后，很容易被水体吸收，反射信号很弱， 可能测不到水位。 有些仪器明确要求在水面上设一反射物 体，增强激光反射信号。此反射体可以是漂浮在水面上的任 何固体。 但要使它固定地漂浮在仪器下方的水面上就极其 困难了。 微波水位计不存在这个问题 。所以激光水位计难 以应用在一般测站。
气泡式水位计工作原理
• 气泡式压力水位计是压力式水位计的一种，工作过程中要通过 吹气管向水中吹放气泡，因而被称为气泡式水位计。
• 气泡式水位计有一根吹气管，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。将压力传 感器的感压口置于吹气的管腔内，测得的压强就是出气口的静水 压强值，即可换算得到该测点位置对应的水位。
• r——水体容重，g/cm3。
• 推算得测点水深： H = p/r • 测点水位 ： HW ＝ H0 + p/r • 式中：H0——测点的绝对高程； • HW——测点对应的水位。
• 当水体容重已知时，只要用压力传感器精确测量出测点的 静水压强值，就可推算出对应的水位值。
• 实际应用时，在水下测得的是水上大气压强加上测点静水 压强的和。需要自动消除或减去单独测得的大气压强。
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）） • （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
水文测验的基本知识 ppt课件
水文测验的基本知识
流速与转速的关系式
a N b
T
式中： v——水流速度，m/s； N——旋转器在T秒内的总转数；
T——测速历时（不少于100s），s； a,b——常数，可通过对仪器的检定求得。
水文测验的基本知识
2、测速垂线和测点的选择 测深垂线中选择若干条同时兼作测速垂线 。 测速垂线数目，根据河宽、水深来确定。
一、名词解释：水位 二、水位、流速观测设备和方法 三、日平均水位和日平均流量的推求 四、断面流量计算步骤 五、使水位～流量关系不稳定的因素有哪些，
各自对水位～流量关系曲线有何影响？
水文测验的基本知识
§3—4 泥沙的测算
❖ 悬移质：随水流悬浮前进的小而轻的颗粒， 也称悬沙。
❖推移质：在水流作用下沿河底滚动、跳跃或 滑动前进的重而粗的颗粒，也称底沙。
3、部分面积的计算 ➢ 岸边部分按三角形计算； ➢ 中间部分按梯形计算。 4、部分流量计算
qi i fi
断面流量： Q qi
水文测验的基本知识
三、水位流量关系 （一）稳定的水位流量关系曲线
水文测验的基本知识
水位～流量关系曲线外延 外延方法： （1）面积流速相乘法 （2）水力学公式（曼宁公式）延长法
水文测验的基本知识
测点数目和位置一览表
测点数目
一点 二点 三点 五点
测点位置 （相对水深）
0.6 0.2、0.8 0.2、0.6、0.8 0.0、0.2、 0.6、0.8、1.0
适应水深 （m） <1.5 1.5~2.0 2.0~3.0 >3.0
水文测验的基本知识
3、测点流速的测定 测速时，将流速仪顺次放在每条测速垂线
计算公式
vm＝v0.6 vm＝1/2（v0.2＋v0.8） vm＝1/3（v0.2＋ v0.6＋v0.8） vm＝1/10（v0.0＋3v0.2＋
流速与转速的关系式
a N b
T
式中： v——水流速度，m/s； N——旋转器在T秒内的总转数；
T——测速历时（不少于100s），s； a,b——常数，可通过对仪器的检定求得。
水文测验的基本知识
2、测速垂线和测点的选择 测深垂线中选择若干条同时兼作测速垂线 。 测速垂线数目，根据河宽、水深来确定。
一、名词解释：水位 二、水位、流速观测设备和方法 三、日平均水位和日平均流量的推求 四、断面流量计算步骤 五、使水位～流量关系不稳定的因素有哪些，
各自对水位～流量关系曲线有何影响？
水文测验的基本知识
§3—4 泥沙的测算
❖ 悬移质：随水流悬浮前进的小而轻的颗粒， 也称悬沙。
❖推移质：在水流作用下沿河底滚动、跳跃或 滑动前进的重而粗的颗粒，也称底沙。
3、部分面积的计算 ➢ 岸边部分按三角形计算； ➢ 中间部分按梯形计算。 4、部分流量计算
qi i fi
断面流量： Q qi
水文测验的基本知识
三、水位流量关系 （一）稳定的水位流量关系曲线
水文测验的基本知识
水位～流量关系曲线外延 外延方法： （1）面积流速相乘法 （2）水力学公式（曼宁公式）延长法
水文测验的基本知识
测点数目和位置一览表
测点数目
一点 二点 三点 五点
测点位置 （相对水深）
0.6 0.2、0.8 0.2、0.6、0.8 0.0、0.2、 0.6、0.8、1.0
适应水深 （m） <1.5 1.5~2.0 2.0~3.0 >3.0
水文测验的基本知识
3、测点流速的测定 测速时，将流速仪顺次放在每条测速垂线
计算公式
vm＝v0.6 vm＝1/2（v0.2＋v0.8） vm＝1/3（v0.2＋ v0.6＋v0.8） vm＝1/10（v0.0＋3v0.2＋
流速流量测定课件
流速流量测定课件
• 流速流量测定基础知识 • 流速流量测定方法 • 流速流量测定仪器设备 • 流速流量测定实验技术 • 流速流量测定案例分析 • 流速流量测定发展趋势与展望
01
流速流量测定基础知识
流速的定义及分类
流速的定义
流速是指流体在单位时间内流过 的距离，通常用速度矢量表示， 即流速=距离/时间。
3
误差分析
对实验结果进行误差分析，评估实验结果的可靠 性和精度。
05
流速流量测定案例分析
河流流速流量测定案例
测量原理
01
基于流体动力学原理，通过测量河流流速和过水断面面积，计
算出流量。
测量设备
02
流速仪、面积测量设备（如声呐测深仪）、数据采集器等。
测量方法
03
在河流断面选取若干个测点，测量每个测点的流速和深度，计
算每个测点的流速流量，取平均值即为整个断面的流量。
工业管道流速流量测定案例
测量原理
基于伯努利方程，通过测量管道内流体速度和压差，计算出流量 。
测量设备
压力传感器、流量计、数据采集器等。
测量方法
在管道上安装压力传感器和流量计，实时监测流体速度和压差，计 算流量并输出数据。
气象风速流量测定案例
测量原理
中的压差。
测量流速
在管道或渠道的上下游设置测 量点，使用流速测量仪器测量
流体的流速。
数据采集与处理
记录测量数据，通过计算公式 得出流量数据，对数据进行处
理和分析。
数据处理与分析方法
1 2
数据处理
对采集到的压差和流速数据进行处理，计算出流 量数据。
结果分析
根据实验结果，分析流体的流动状态、流量变化 趋势、影响因素等。
• 流速流量测定基础知识 • 流速流量测定方法 • 流速流量测定仪器设备 • 流速流量测定实验技术 • 流速流量测定案例分析 • 流速流量测定发展趋势与展望
01
流速流量测定基础知识
流速的定义及分类
流速的定义
流速是指流体在单位时间内流过 的距离，通常用速度矢量表示， 即流速=距离/时间。
3
误差分析
对实验结果进行误差分析，评估实验结果的可靠 性和精度。
05
流速流量测定案例分析
河流流速流量测定案例
测量原理
01
基于流体动力学原理，通过测量河流流速和过水断面面积，计
算出流量。
测量设备
02
流速仪、面积测量设备（如声呐测深仪）、数据采集器等。
测量方法
03
在河流断面选取若干个测点，测量每个测点的流速和深度，计
算每个测点的流速流量，取平均值即为整个断面的流量。
工业管道流速流量测定案例
测量原理
基于伯努利方程，通过测量管道内流体速度和压差，计算出流量 。
测量设备
压力传感器、流量计、数据采集器等。
测量方法
在管道上安装压力传感器和流量计，实时监测流体速度和压差，计 算流量并输出数据。
气象风速流量测定案例
测量原理
中的压差。
测量流速
在管道或渠道的上下游设置测 量点，使用流速测量仪器测量
流体的流速。
数据采集与处理
记录测量数据，通过计算公式 得出流量数据，对数据进行处
理和分析。
数据处理与分析方法
1 2
数据处理
对采集到的压差和流速数据进行处理，计算出流 量数据。
结果分析
根据实验结果，分析流体的流动状态、流量变化 趋势、影响因素等。
课件3A水文监测仪器(水位降水)
P气
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 。
h
P总=p气+p静 通气 电缆
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,40m 2.分 辨 率：1cm 3.误 差：10m±2cm 4.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RS485 8.电 源 ：DC12V
Ⅱ级Δ＝(0.3+0.2L)mm L以m为单位
标准钢巻尺准确度Ⅰ级Δ＝(0.1+0.1L)mm
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。
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 ：2.3Amp Max 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 ：20~60 o C/95%RH 无凝露
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。
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 。
h
P总=p气+p静 通气 电缆
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,40m 2.分 辨 率：1cm 3.误 差：10m±2cm 4.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RS485 8.电 源 ：DC12V
Ⅱ级Δ＝(0.3+0.2L)mm L以m为单位
标准钢巻尺准确度Ⅰ级Δ＝(0.1+0.1L)mm
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。
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 ：2.3Amp Max 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 ：20~60 o C/95%RH 无凝露
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。
流速仪测流方法简述PPT学习教案
1.精测法： 精测法是在断面上用较多的垂线，在垂线上用较多的测点，而且测点流速要 用消除脉动影响的测量方法。用以研究各级水位下测流断面的水流规律， 为精简测流工作提供依据。
2.常测法： 常测法是在保证一定精度的前提下，在较少的垂线、测点上测速的一种方法。
此法一般以精测资料为依据，经过精简分析，精度达到要求时，即可作为 经常性的测流方法。 3.简测法： 在保证一定精度的前提下，经过精简分析，用尽可能少的垂线、测点测速的方 法叫简测法。在水流平缓，断面稳定的渠道上可选用单线法。
将流速仪放在测速垂线的测点上，记录流速仪旋转器总转数和测速 历时，带入下式计算点流速： V=Kn+C V——点流速，m/s； K、C——常数，可通过对仪器的检定求得； n——流速仪转速，n=N/T，N为旋转器总转数，T为测速历时s。
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（一）基本方法：
流速仪测流，在不同情况或要求下，可采用不同的方法。其基本方法，根 据精度及操作繁简的差别分为精测法、常测法和简测法。
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4、部分流量的计算：
由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部分流量,即 qi=ViAi 式中,qi、vi、Ai分别为第i个部分的流量、平均流速和断面积。 5、断面流量及其他水力要素的计算：
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完
第13页/共14页
第5页/共14页
水深一般用测深杆、测深锤或测深铅鱼等直接测量。超声波回声测声仪也可施测 水深,它是利用超声波具有定向反射的特性,根据声波在水中的传播速度和超声波 从发射到回收往返所经过的时间计算出水深,具有精度好、工效高、适应性强、 劳动强度小,且不易受天气、潮涉和流速大小限制等优点。
（二）流速测量：
2.常测法： 常测法是在保证一定精度的前提下，在较少的垂线、测点上测速的一种方法。
此法一般以精测资料为依据，经过精简分析，精度达到要求时，即可作为 经常性的测流方法。 3.简测法： 在保证一定精度的前提下，经过精简分析，用尽可能少的垂线、测点测速的方 法叫简测法。在水流平缓，断面稳定的渠道上可选用单线法。
将流速仪放在测速垂线的测点上，记录流速仪旋转器总转数和测速 历时，带入下式计算点流速： V=Kn+C V——点流速，m/s； K、C——常数，可通过对仪器的检定求得； n——流速仪转速，n=N/T，N为旋转器总转数，T为测速历时s。
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（一）基本方法：
流速仪测流，在不同情况或要求下，可采用不同的方法。其基本方法，根 据精度及操作繁简的差别分为精测法、常测法和简测法。
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4、部分流量的计算：
由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部分流量,即 qi=ViAi 式中,qi、vi、Ai分别为第i个部分的流量、平均流速和断面积。 5、断面流量及其他水力要素的计算：
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完
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水深一般用测深杆、测深锤或测深铅鱼等直接测量。超声波回声测声仪也可施测 水深,它是利用超声波具有定向反射的特性,根据声波在水中的传播速度和超声波 从发射到回收往返所经过的时间计算出水深,具有精度好、工效高、适应性强、 劳动强度小,且不易受天气、潮涉和流速大小限制等优点。
（二）流速测量：
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国外较完善的 缆道
美国测流吊箱
国外手摇缆道
国外手摇铅鱼测流缆道
美国桥测绞车
——手推桥测绞车：手摇 或电动 ——桥测板：手持和手摇
美国巡测车
常用的这种巡测车用越野汽车改造而成。 尾部装有升降灵活的电动驱 动升降设备，以悬吊各种型号的铅鱼进行测深测速。 桥测车可在桥上测验 ，也可拖带巡测船下站测验
±7m/s。 B．测速准确度：±0.5%左右。 C．测量点与发射换能器距离：5、 10、15cm。 D．使用最小水深：2cm（用于只 测单向流速）、6cm和12cm E．声波频率：>5MHZ。 F．工作环境：-5~45℃ 。 G ．数据贮存：固态存贮六个月 以上（10分钟一次）。 H．数据通信：RS232、RS422。 I．电源：8~18VDC，220VAC。
I1 发射的频率为 f0 的辐射波经两 次多普勒频移后被 I2 所接收。 I2 接 收到的反射波的频率为f，则多普勒 频移fD为 V
f D f f0 f0 C
应用多普勒原理 测速示意图
cos 1 cos 2
式中：C——辐射波的传播速度 θ 1θ 2——分别为 V 和 I1A 、 I2A 连 接线的夹角 仪器固定后，C、θ 1θ 2、f0均为 常数，于是可得
船用超声波测深仪 缆道超声波测深仪 多波束超声测深系统
手持式超声波超深仪
在水面以下向河底发射超声波， 接收河底 的反射波。按照发射接收间的时间间隔和超 声波在水中的传播速度计算出水深。 一般技术性能 ： 静水测深范围：0.4~99.99m 测深误差： ±0.5% ~2cm 盲区：＜40 cm 适应流速：≤5m／S
量： 0.5kg
流速流量测量设备
水文测船 水文缆道 水文巡测车 水文测桥 涉水测流
缆道自动测流综合控制系统
缆道测流系统 主要技术指标 1 绞车控制： 性能 1）驱动电机：三相交流电机
．系统的主要功能： (1) 自动半自动测流； (2) 手动测流功能；
ADCP 走航测得的断面流速分布图
ADCP船侧安装
美国地调局 USGS
ADCP安装在无动力小双体船上
美国地调局 USGS
三体船 ADCP
OceanScience Gruop RiverBoat
ADCP
内置 数传电台 和电池 舵槽
利用缆道进行ADCP流量测量
ADCP无线电遥控作业
美国地调局 USGS
流速面积法（河流流量测验规范、声学多普勒流量
测验规范、水文测船测验规范、水文缆道测验规范、 动船法测流）
水位~流量关系法《水工建筑物与堰槽测流规范》
பைடு நூலகம்（原水工建筑物测流规范、堰槽测流规范、比降－
面积法测流规范）
示踪剂法（国内基本不应用） 容积法（可用于潮汐影响河段）
示踪剂法简介
示踪剂法也被称为稀释法。其原理是： 将某种物质（示踪剂）连续均匀、或一次性将一定 量的示踪剂突然注入水流中，在水流下游测量水中 该示踪剂的含量，或测量该示踪剂含量的变化过程。 从而推算流量。 应用方法：一次投入法、连续投入法。 应用的示踪剂：放射性示踪剂－测量放射性射线、粒子 化学示踪剂－氯化钠、碘、锂、锰盐 荧光示踪剂－
水温修正范围：1℃~30℃
测深方式：单次、自动重复 电源：DC 6、12V 工作温度：0℃~45℃ 使用频率：单频，小于200k
纸记录式
数字式
船用超声测 深仪
旁侧扫描声纳
旁侧扫描 声纳用 “拖鱼”
一种缆道超声测深仪
测 量 范 围: 0.8米～40米 超 声 波 频 率: 100 kHz 精 度: ±1%±0.1m
适用 最大 流速: 5 m/s
最大含沙量: 30 kg/m3
输 入 灵 敏 度: ≥30 mv 或输入 信号线与极板间等效电阻大于 5Ω 信号 传输 方式: 一线一地无专 用导线传输
GeoSwathSwath Bathymetry 多波速测深仪
制造厂家： GEOACOUSTICS公司
测量剖面流速的流速仪及流量测量
仪。仪器使用旋桨、旋杯式转子感应流速，测量转 子的转速，计算水流速度。 声学点流速仪——应用声学多普勒原理测量仪器所 在点的水流速度。 电磁点流速仪——应用电磁测速原理测量点流速 电波流速仪——应用电磁波的多普勒测速原理测量 水面点流速 光学流速仪——由望远镜和旋转镜头为主要组成的 测量水面高流速的一种频闪装置。 激光流速仪——应用光学多普勒原理测量点流速
2）行车速度：0～2m/s 3 ） 限位控制：河底信号停车控
几种国产巡测（桥测）车
一个美国水文站
吊 箱 缆 道 、 水 位 井 、 和 一 组 水 尺 这 是 一 个 测 验 设 施 较 全 的 测 站 ， 有
国外涉水测流
新型手持涉水测量装置由专用测深杆，小型流速仪和数 据采集器组成，测深、测宽、测速数据直接记录在手持的数 据采集器上，仪器可自动计算出全断面流量。测量数据可传 输给计算机 。
ADCP主要技术指标
1200 kHz 标准 盲区 （米） 工作 最小单元长（米） 模式 (Mode 1) 最小剖面深（米） 最大剖面深（米） 流速量程（米/秒） 浅水 工作 模式 (Mode 11) 盲区 （米） 最小单元长（米） 0 0.25 0.8 20 600 kHz 0.25 0.5 1.8 75 300 kHz 1.0 1.0 3.5 180
二、流速流量监测仪器
——流速测量仪器设备 ——流量测量仪器设备
流速仪器分类
测量点流速的流速仪 测量剖面流速的流速仪
－转子式流速仪 －声学多普勒剖面流速仪 －声学点流速仪 －声学时差法流速仪 －电波流速仪 －扫描式电波流速仪 －电磁点流速仪 －电磁流速仪 －光学流速仪（激光流速 仪）
按流量测量方法的原理分类
制， 测点定位自动停车控制。 2 缆道测距 光电增量编码传感器 (3) 人工录入数据功能； 1 ） 起点距测验（带缆道弧度修 (4) 测次流量报表计算功能； 正） (5)断面流速分布图生成 计数显示、分辨力：0.1m (6) 断面测量动态跟踪示图 2） 缆道测深（入水深） 功能； 计数显示、分辨力：0.01m (7) 缆道泥沙采样器控制信 3。 水文流速测算 号发生功能； 适应范围：各种转子式流速仪 ； (8) 流量报表 Email 传输功 适应信号：交流音频信号或直流 信号； 能； 显示参数：当前流速仪K值、历时 T、信号数N、流速V；
电磁式点流速仪原理图
电磁点流速仪
电磁点流速仪
测速区域：约直径120mm
某国外电磁流速仪技术指标
流速范围： 0.000～2.5m/s
• 测流历时： 2,5,10,15,20,30,40,60s • 精 度： 1%
• 零 飘：± 2.0mm/s
• 输 出： RS 232 C • 环境温度：－ 5℃～+60℃ • 探头材料：环氧树脂 • 重
A．测速范围：±0.3、±1、±3、
国内有过这类产品，其性能
如下： A．测速范围：0.01~5m/s， 只测平行于仪器轴线方向的 流速。 B ．流速测量精度：均方差 ≤1.5%。 C．最小适用水深：≥2cm。 D．电源：6V或12V。 E．工作温度：0~45º
V C / f0 cos1 cos2 f D Kf D
由此可知，流速 V 与 fD 呈线性关 系。这是反射式多普勒测速的基本 公式。实际使用时，将水中的悬浮 物或小气泡作为反射体，测得其运 动速度，也就认为测得了流速。
多普勒点流速仪（ADV)
多普勒点流速 仪性能
国外产品技术性能：
"Dumas" current meter
Price type AA current meter
声学点流速仪
利用多普勒原理测量点流速。仪器的传感器发 射超声波，接收仪器前方或下方一固定点处的反 射波，测出其多普勒频移，计算流速。 特点： ——这类仪器没有可动部件，可以长期安装在水 中，自动测记点流速。 ——可以测出流速的方向。 ——可以测出垂直于断面的流速分量。
电磁式点流速仪
利用电磁感应原理测量点流速。这类仪器在水 中产生一个人工磁场，水流流过此磁场，相当于 电导体切割磁力线，将在水流两侧产生感应电动 势。测量此电动势后可以计算出水流的平均流速。 特点： ——磁场只产生在仪器附近，测得的流速被 认为是 仪器所在处的点流速。 ——仪器没有可动部件，不受水中杂质影响。 ——水的电导会影响测速准确性。
流速面积法测量流量
按测量流速的方法和仪器的不同， 可以分为： 1。测量点流速的流速面积法。 使用各种点流速仪 2。测量剖面流速的流速面积法。 使用剖面流速仪，主要是声学流速仪。 3。测量表面流速的流速面积法。 使用电波流速仪、浮标。
测量点流速的流速仪
转子式流速仪——应用最普遍，也是最准确的流速
±3.0~±20.0 ±3.0~±20.0 ±5.0~±20.0 0 0.01 0.25 0.1 ---
最小剖面深（米）
最大剖面深（米） 流速量程（米/秒）
0.3
4.0 ±1.0
0.7
8.0 ±1.0
----
应用相控阵技术的河流ADCP
制造商认为，应用相控阵技术的ADCP可达到以下技术性能： 平面相控阵换能器由2592个压电陶瓷单元组成。频率：600kHz 测速范围：±5m/s，或±20m/s； 测速准确度：±0.3%±2mm/s；单元数：自动选择，最多200 剖面范围：0.4～40m； 河底跟踪速度范围：±9.5m/s； 河底跟踪速度准确度：±0.3%±2mm/s； 水深测量范围：70m(15℃、淡水)； 水深测量准确度：1%； 温度测量范围：－5℃～＋45℃； 温度测量准确度：±0.4℃； 倾斜度测量范围：±15°； 倾斜度测量误差：±0.5℃； 方位测量范围：0～359.99°； 方位测量误差：±2°。