При проведении комплексных гидрологических исследований используются приборы для измерения скорости водного потока. Приборы, измеряющие скорость течения различных водных потоков, как в реках, каналах, так и трубопроводах могут иметь огромное количество моделей, которые различаются по устройству, по своим конструктивным особенностям и другим характеристикам.
На сегодняшний день в гидрометрической практике известны принципиально различные методы определения скорости течения водных потоков.
Все многообразие методов классифицируют следующим образом:
1. Метод, основанный на подсчёте и регистрации числа оборотов лопастного винта или ротора. Приборы, принцип действия которых основан на этом методе наиболее распространены. К таким приборам относят гидрометрические вертушки. При проведении измерения скорости регистрируется общее количество оборотов ротора и учитывается длительность проведения этого измерения.
Скорость течения определяют по специальному тарировочному графику по числу оборотов в секунду. При помощи гидрометрических вертушек, как правило, определяют местную скорость течения в отдельных точках потока или среднюю поверхностную скорость потока.
ТОП-5 Спидометры на Android – обзор лучших приложений
2. Метод, основанный на регистрации скорости плывущего тела. Это так называемый поплавочный метод, для которого применяются глубинные поплавки, поплавки-интеграторы, а так же гидрометрические штанги и шесты. Для измерения скорости потока применяются различные поплавки, которые запускают как на поверхности потока, так и на требуемой глубине.
При этом, скорость течения равняется скорости движения поплавка. Скорость движения поплавка определяют в зависимости от времени, за которое поплавок проходит определенное расстояние. Однако, при поплавочных измерениях значение скорости течения получается осредненным для участка потока по траектории движения поплавка.
3. Метод, использующий регистрацию скоростного напора. При измерении скорости потока данным методом характерно использование гидрометрических трубок различных конструкций. Впервые, такую гидрометрическую трубку предложил А. Пито в 1732 г. Скорость течения определяют путем введения гидрометрической трубки в поток отверстием навстречу течению.
Скорость течения определяется исходя из скоростного напора, который измеряется по высоте подъема уровня воды непосредственно в трубке. Гидрометрические трубки, также как и гидрометрические вертушки, позволяют получить информацию о местной скорости потока в его отдельных точках.
4. Метод, основанный на измерении силового воздействия потока. Это так называемый метод водных флюгеров. Здесь, для измерения скорости потока применяются приборы, обладающие чувствительным элементом, т.е. специальный «водный» тензодатчик, который способен измерить силовое воздействие потока.
Подобные приборы используются, как правило, при проведении научно-исследовательских работ в целях измерения и непрерывной регистрации значений скоростей потоков в отдельных точках. Приборы с датчиками позволяют измерять пульсацию скоростей.
ПОЛЕЗНАЯ ПРОГА на АНДРОЙД(СПИДОМЕТР И СЧЕТЧИК пробега на андройд смартфон)
5. Метод, использующий принцип теплообмена. Здесь, для измерения скорости потока применяются приборы, которые в качестве рабочего органа имеют нагретый элемент, который и вводится непосредственно в поток. Скорость течения потока определяют в зависимости от скорости охлаждения чувствительного элемента прибора. Как правило, такие приборы используются в лабораторных условиях для измерения скорости потока с непрерывной записью.
6. Метод, основанный на измерении объема воды, вошедшей внутрь прибора за отведенное время наблюдения. Это, в первую очередь, батометры-тахиметры, предложенные В.Г. Глушковым в 1932 г. Батометр-тахиметр вводится в поток входным отвестием навстречу течению и выдерживается в потоке определенное время; после этого прибор вынимают и замеряют объем воды, вошедший в прибор.
При этом, скорость определяют по специальному тарировочному графику в зависимости от объема воды, вошедшего внутрь прибора за единицу времени. Данный способ применяется редко, однако, это единственный способ измерения малых скоростей течения потока.
7. Метод ионного паводка. В поток воды вводят электролит, как правило, раствор поваренной соли, а ниже точки введения электролита производят непрерывную запись концентрации NaCl в потоке. График хода концентрации напоминает, по своей форме, гидрограф паводка (отсюда и название).
Метод аналогичен методу регистрации скорости плывущего тела (поплавка), поскольку в данном случае плывущим телом является «солевое облако». Метод не получил широкого применения, однако в сложных условиях измерения скорости течения горных рек, таких, как, например, каменистое дно или повышенная турбулентность, при использовании данного метода достигается наивысшая точность измерений.
8. Метод, использующий ультразвуковые колебания. При распространении ультразвука в движущейся среде, такой, как вода, скорость ультразвуковых колебаний относительно неподвижной системы координат равняется векторной сумме скорости ультразвука и скорости самой среды. В настоящее время ультразвуковой метод используется при измерении скорости течения различных жидкостей, включая загрязненные, агрессивные и кристаллизующиеся, только в закрытых трубопроводах. В гидрометрии такой метод не распространен.
9. Методы, в основание которых положено использование электромагнитной индукции в индукционных катушках. Суть метода заключается в следующем: известно, что в проводнике, который движется в магнитном поле, возникают токи, называемые токами М. Фарадея, которые были открыты в 1831 г. Тот же эффект наблюдается при прохождении через магнитную катушку потока воды. Таким образом, измеряя силу тока, можно определить скорость потока.
10. Методы, в основание которых положен эффект Доплера. Суть эффекта, открытого Кристианом Доплером в 1842 г., состоит в использовании изменения частоты и длины отраженных от частиц потока волн, которые регистрируются приёмником, вызванного движением их источника, т.е. потока воды.
- › Гидрология
- … Батометры
- … Буры ледовые
- … Дночерпатели
- … Рейки мерные
- … Штанги гидрометрические
- … Микровертушки
- … Эхолоты
- … Прочие
- › Метеорология
- … Анемометры
- … Анеморумбометры
- … Барометры
- … Будки метеорологические
- … Буры почвенные
- … Датчики ветра
- … Мерзлотомеры
- … Метеомачты
- … Метеостанции
- … Термометры гидрометеорологические
- … Осадкомеры
- … Психрометры
- … Регистраторы
- … Термогигрометры
- › Комплектующие и запчасти
- › Изделия, снятые с производства
Источник: www.xn--80aicmxhn.xn--p1ai
Чем замерить скорость лодки
Приборы для измерений скорости, лаги
Лаги измеряют в большинстве случаев скорость судна относительно воды. Только лагом, работающим на принципе Допплера, можно измерять скорость судна относительно грунта. Приборы показывают скорость судна в узлах, т. е. в морских милях в час. Некоторые приборы отградуированы в километрах в час. Часто лаг показывает также пройденное расстояние в морских милях или километрах.
Простые лаги, иногда называемые спидометрами, состоят из регистрирующего прибора (индикатора) и соответствующего датчика, который чаще всего выполняется в виде небольшого винта-вертушки, приводимого во вращение встречным потоком воды (рис. 194).
При каждом обороте встроенный магнит посылает электрический импульс в электронную схему, которая выдает пройденное расстояние на цифровом счетчике. Для определения скорости хода импульсы интегрируются, усиливаются и указываются на индикаторе. Эти приборы потребляют мало тока и часто питаются даже от сухих батарей.
Датчик устанавливают в подводной части яхты, вблизи ДП в передней трети корпуса яхты. Если это невозможно, то ставят два датчика, которые свободны от завихрений. В зависимости от обводов корпуса яхты на вертушку лага могут действовать различные потоки, искажающие результаты измерения. Поэтому у этих приборов предусматривается возможность корректирования показаний индикатора.
Винт, или вертушка, лага — чувствительная деталь. Морские водоросли и животные (креветки) могут вывести ее из строя. Поэтому вертушку монтируют так, чтобы можно было ее вынимать без подъема яхты на берег. Иногда подводная часть датчика оснащается клапаном, который позволяет снимать вертушку на плаву. При другом методе измерения скорости используется датчик давления.
Сопротивлением воды движению яхты, которое зависит от скорости, штифт щупа вдавливается назад. Он соединен с регулируемым электрическим сопротивлением, которое в зависимости от давления воды передает индикатору различные значения (рис. 195). Как и вертушка, этот датчик имеет защиту от грязи и морских водорослей.
Рис. 194. Классический электромеханический лег с вертушкой.
Рис. 195. Схема лага, основанная на измерении сопротивления воды движению яхты, 1-датчик; 2 -преобразователь; 3 — индикатор скорости.
Спидометр со шупом особенно рекомендуется для установки на яхтах, в соответствии с чем настроен и диапазон показаний этого прибора. Датчик весьма чувствителен уже при небольшой скорости и фиксирует разность скоростей примерно 0,1 уз, что делает его незаменимым при настройке парусов.
У электромагнитного лага датчика нет. В измерительном щупе (рис. 196) находится катушка, которая, питаясь переменным током, создает в воде магнитное поле, расположенное перпендикулярно к направлению хода. Если щуп движется в воде,; то имеющиеся там носители зарядов (ионы) отклоняются относительно направления движения.
На двух электродах, укрепленных в боковых стенках обтекателя, вследствие этого возникает напряжение, пропорциональное скорости относительно воды. В предварительном усилителе создается разность напряжений, которая управляет серводвигателем. Серводвигатель вращается до устранения разности между напряжением измерительного щупа и напряжением компенсации. Положение управляемого сервопотенциометра показывает скорость. Одновременно интегратор Миллера управляет электромагнитным выключателем, который дает импульсы; на индикатор для вычисления и указания пройденного расстояния.
Электромагнитный лаг изготовляется на основе дорогостоящей электроники. Однако его преимуществом является высокая точность измерения скорости +0,15 уз. Лаг Допплера измеряет скорость судна относительно грунта при определенной глубине. Датчик прибора является вибратором, который излучает ультразвуковые волны назад и вперед под определенным углом к поверхности воды вниз.
Волны отражаются от морского дна (при больших глубинах- от слоя воды). Поскольку судно движется, происходит сдвиг частоты при приеме: в то время как исходный сигнал вибратора постоянный, частота принятого отраженного сигнала увеличивается с возрастанием скорости яхты. Частоту приема и передачи сравнивают одну с другой и в подключенной электронике преобразуют в скорость или расстояние, которые можно считывать с прибора по шкале или на индикаторе.
Рис. 196. Конструкция измерительного щупа электромагнитного лага 1-система электромагнитов; 2- электроды.
Если звуковой луч отразился от дна, получают представление о действительном направлении движения и скорости судна относительно морского дна. В районах с большими глубинами, где измерения ведут относительно слоя воды на определенной глубине, этот метод по точности измерения превосходит все другие, так как поверхностные течения не сказываются на показаниях прибора.
Лаг Допплера не имеет подвижных механических частей под водой. Поэтому он мало чувствителен к возможным механическим влияниям снаружи. Передающая частота лага Допплера лежит в диапазоне от 100 до 2,4 мГц.
Яхтенные лаги работают часто на более высоких частотах, так как при низкой частоте передачи требуется установка деталей больших габаритов, которые сложно разместить в подводной части корпуса яхты.
Рис. 197. Принцип лага Допплера: вибратор излучает ультразвуковые волны, направленные вперед и назад. Из сравнения частоты приема и передачи можно измерить двойное смещение и тем самым скорость судна.
для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.
Источник: www.matrixplus.ru
Измерение расхода рек
Использование водоемов в хозяйственных и научных целях часто нуждается в постоянном мониторинге.
С этой целью измеряется расход реки, то есть количество воды, прошедшее через сечение русла за определенный промежуток времени. Его часто путают со схожим параметром: стоком рек. Если расход реки измеряется в секунду, то сток может быть измерен за день, неделю, месяц или год, а иногда и за более долгий период.
Расход воды в реке – один из наиболее часто применяющихся параметров в областях, связанных с ведением водного хозяйства, водоснабжения предприятий и населенных пунктов, канализацией, водоотведением и пр. Также данное понятие широко используется при исследовании переноса вод океаническими течениями.
Может показаться, что измерить эти параметры не составляет труда и в теории это действительно так. На практике же применяется множество методик и специализированное оборудование.
- Гидрометрические вертушки применяются для определения скорости потока воды, в то время как поперечное сечение русла реки измеряется простыми промерами. Этот метод называют «скорость-площадь», он очень популярен ввиду своей дешевизны;
- Скорость воды также можно измерить при помощи доплеровских профилографов;
- На реках с медленным течением используются поплавки;
- На различных гидротехнических сооружениях можно встретить не только профилографы, но и гидрометрические лотки и водосливы.
Стоит уточнить, что фактические замеры не делаются постоянно. Несколько раз в году специалисты отправляются на полевые работы, в остальное время для измерения расхода воды на любой день используется расчетный метод.
Суть его в том, что между результатами полевых измерений и уровнем реки на ближайшем гидрологическом посту строятся графические связи (т.н. кривые расхода). С помощью данных вычислений легко рассчитать расход на каждую дату, зная уровень воды.
На основе данных об ежедневных расходах воды путём осреднения находят среднемесячные, среднегодовые, среднемноголетние расходы воды, а также средние расходы за любой интервал времени (например, за сезон, за половодье, паводок и т.д.). На основе данных об усреднённых расходах воды рассчитывают и другие характеристики водного стока реки.
Все это позволяет контролировать такие вещи, как заболачивание территории, осушительные мелиорации, промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение, строительство населенных пунктов.
Особое значение измерение речного стока имеет в той местности, где имеется сильный недостаток воды.
Если Вам необходимо купить оборудование для того, чтобы выполнить измерение расхода реки и скорости течения – в нашем каталоге можно найти примеры качественного оборудования по разумным ценам. А наши специалисты с удовольствием проконсультируют Вас по любому вопросу.
Приборы для измерение расхода реки и скорости течения
ADCP профилограф (или акустический доплеровский измеритель течений) – это устройство, излучающее звуковые импульсы высокой частоты, которые отражаются от разного рода частиц и пузырьков воздуха и воспринимаются сенсорами профилографа. При движении прибора учитывается доплеровское смещение у принимаемого сигнала. Таким образом можно определить скорость и направление течения воды в русле на разных горизонтах.
Профилографы оснащаются четырьмя ультразвуковыми излучателями, расположенными немного под углом. Зачем это делается? Дело в том, что звук может проникать достаточно глубоко в жидкость и отражаться от разных горизонтов (уровней водного потока с различными свойствами). Это дает возможность мониторить водоток на больших глубинах, соответственно ADCP имеет смысл использовать на больших реках.
Часто ADCP монтируют на буйковые станции или специальные лодки-тримараны, иногда с радиоуправлением. Изделие устанавливается вертикально, чтобы охватить наибольшее количество горизонтов при измерении.
Это высокоточное и надежное средство, способное транслировать данные на средства визуализации.
Более бюджетным и распространенным вариантом измерительного оборудования является гидрологическая вертушка. Основой метода является подсчет количества оборотов ротора, соотносящийся с продолжительностью погружения устройства под воду.
Скорость определяют по тарировочному графику в зависимости от числа оборотов в секунду. При помощи вертушек обычно измеряют течение в отдельных точках рек или каналов, хотя в некоторых случаях их можно использовать для интеграционного определения скорости на различных водных горизонтах или на каком-то одном, например, на поверхностном.
Для этого типа приборов важными являются три характеристики: компонентность, инерционность и чувствительность.
Компонентность определяет способность вертушки измерять поток, направленный под углом к лопастям. Поскольку на это могут повлиять самые различные факторы, эволюция гидрометрических вертушек породила множество форм лопастных винтов.
Однако стоит понимать, что попытки компенсировать недостаток в показателе компонентности всегда оказывают негативное влияние на инерционность и чувствительность прибора, поэтому итоговый вариант всегда будет компромиссом между их оптимальным соотношением.
Измерение расхода реки. Приборы и производители в нашем каталоге
В каталоге нашего сайта представлены изделия как именитых зарубежных производителей гидрологического оборудования, так и отечественные разработки.
Подразделение компании Teledyne, RD Instruments – это флагман гидрологии, способный предложить самое технологичное и высокоточное оборудование для гидрологического мониторинга.