直读氏海流计实验报告

1、本科生专业技能拓展训练项目实验报告实验名称：直读式海流计的工作原理及结构报告撰写者姓名：实验小组成员：实验日期： 2010/12/8报告日期： 2010/12/201、实验目的：1）掌握直读式海流计的工作原理;2）了解直读式海流计的基本结构。2、直读式海流计的结构SLC9-2直读式海流计主要由水下探测器、水上显示器、传输电缆等部分组成，如图1 所示。水下探测器和水上显示器之间用一根三芯轻便负重电缆连接，100 m电缆在空气中仅 重6 kg。电缆中有增加强度的钢丝，所以强度较高，可以直接承吊水下探测器。在水下探 测器中，流速传感器采用旋浆与磁敏器件组成。旋浆在水流的冲击下转动，旋浆的转速正 比于

2、被测流速。经仪器内部率定，就能测出实际流速值。旋浆的转动通过磁性耦合，使防 水密封机身内的干簧管产生相应的动作。尾舵用于感受流向，使机身在水中的形态稳定， 保持与水流方向一致。在防水密封的不锈钢机壳内，装有发送测量讯号的传感器及变换电 路。仪器的旋浆具有良好的流入角特性和倾斜特性。3、直读式海流计的工作原理仪器的工作原理如附图所示。水上显示器主要由单片机、液晶显示器及电源组成。单片机是仪器的核心，用于定时 控制、测量、记忆、数据处理、显示驱动及打印驱动。单片机通过控制晶体管T2的导通 来控制电缆芯线3 （相对于地）的电位。电缆芯线1接地。芯线2用于传输测量讯号。在测流状态下T2不导通，电缆芯线

3、3的电位为0，PNP型晶体管T1由R3提供的偏压而导 通。在旋浆（见附图1的）上嵌有两小块磁铁（见附图1的），在密封机壳内的相 应位置装有干簧管G （见图1的）当旋浆转动时，磁铁块与干簧管的距离时远时近，从 而使干簧管G时通时断而产生电流脉冲，其频率正比于流速。流速为0. 033. 5 m/ s时， 相应的脉冲频率为017. 5 Hz。流速脉冲经电缆芯线2传到水上显示器。因R1的存在，电 流脉冲变为电压脉冲。在快测档，每次10 s的脉冲微分计数为350，艮四50 cm/ s。在正常档， 每次测速用i50M经单片机讦算后，显示平均流速。该仪器流速测量范围为6.63二330应， 启动流速小于0.

4、03 m/ s。在测速状态下，V - F变换器因无电源而不工作。在流向测量状态时T 2导通，电缆芯线3的电位为电源正（约+ 6 V）。在此条件下，电阻 R3和R4的比例使晶体管T 1所得的偏压不足而不导通。这时，尽管旋浆和干簧管仍在照 常动作，但不会产生流速脉冲电流。而电缆芯线3的正电位使一个+5 V输出的精密恒压源 工作，该恒压源向流向传感器供电，使流向传感器动作，输出讯号。同时，V - F变换器因 获得工作电源而开始正常工作。流向传感器把机身方向和地磁子午线的夹角变为电压讯号， 经电缆芯线2传到水上显示器。相应于量程0360，讯号的频率为1i 440 Hz。流向传 感器采用国家海洋局海洋技

5、术研究所研制的YLS -2型电位计罗盘，这种罗盘体积小，精度 高。它与双垂直尾翼和水平尾翼配合测出流向值。由于仪器采用了较好的隔磁措施，使整 机的流向精度小于4。每次流向测量状态只保持1. 2 s。为了延长电池的使用寿命，所用 单片机及接口集成线路都是CMOS型，并尽可能按间歇方式工作。水下探测器和水上显示 器共用一组6 V直流工作电压。水下探测器的工作状态由单片机通过三芯电缆1、2、3控 制，由流速和流向传感器采集的信号经过A/ D转换后，通过三芯电缆送至单片机进行数据 处理，然后送显示器、打印机和存贮器。该仪器的记忆功能，仅限于每小时的整点数据， 只能记忆48个数据。该仪器不配任何外部设备

6、即可满意地按液晶显示数字直读方式工作，又能配合打印机工 作，还有能与任何微机系统连接的RS-232接口，既能给出当时直读的测量数据，又能倒出 存贮的测量数据。测量系统采用低功耗单片机对测量数据进行处理，整机以低功耗运行， 每次测量结束有音响提示。中国海洋大学在该仪器基础上，开发出SLC9-2A型直读式海流计，可测流速、流向和 温度，其记忆功能扩大到1 500个测量数据。4、宣读式海流计的安装顺序通过我们自己拆装的过程，我们掌握了海流计的基本结构，从而能更合理的拆装。在海 流计零件全部拆卸的情况下，组装顺序如下：机身内部，首先将电路板安装在装有流向传 感器的塑料板上，将干簧管放入相应位置并把电线

7、接到电路板中，然后将机身内部的三根 电线（包括流向传感器的线）通过传输电缆接到水上显示器。将机身安装好后，再安装导 流罩和前端带有讯号发送器的旋浆。注意旋浆（讯号发送器）两端与保护罩上小槽的吻合 性。5、直读式海流计的使用及维护1）SLC9-2型直读式海流计的水上显示器侧面有一个DUMP开关，用于控制是否倒出记忆 的数据。进行测量时，此开关应在OFF档，否则仪器会在进行一次测量后进入循环倒出数 据的状态，而不再进行测量。2）仪器中的集成电路芯片在正常使用中几乎不会发生损坏，但却不能受潮。在野外实地操 作时要防止水滴溅到水上指示器的插头、插座、开关及液晶显示器上。在下雨或有风浪的 条件下使用，宜

8、把水上显示器装在透明塑料袋中。3）水上显示器的电缆插头，在取下时要握住插头的金属壳而不要握住电缆，以防把电缆线 从焊接处拉脱。电缆插头取下后，要用塑料膜包封，以防仪器受潮。4）要选用高质量防漏电池，使用结束，取出电池，以防电池簧片锈蚀。若电池簧片生锈或 弹力不足，可将其拆下，布丢锈和整形处理若电池电力不足会导致仪器不能正常工作, 特别是流向工作不正常，因此，要及时更换电池。5）旋浆的轴承处加少许油可减少轴的磨损。但油不可加得太多，也不可弄到电缆上。6）要防止电缆受到挤压或与粗糙表面摩擦，若电缆未入水部分受损，应立即保护受损处不 要受潮，然后涂上硅橡胶类（软性不收缩）的粘合剂，待其固化后方可继续

9、使用。7）在测表层以下流速且流速较大时，水流很容易把很长一段信号传输电缆冲入水中，使电 缆紊乱而被损坏，以致仪器不能正常工作。在这种情况下，建议把电缆套在手摇绞车的牵 引钢丝绳上。具体方法是，在电缆每隔1 m左右固定一个圆环（如钥匙圈），再把圆环穿入 绞车钢丝绳内即可，这样能有效地保护电缆，保证仪器正常工作。8）每次使用结束，必须用淡水把水下探测器冲洗干净，擦干后再在仪器金属外壳上涂上一 层机油，这样能有效地防止机壳生锈。6、设备型号、详细配置、主要技术参数说明设布型号洋细配置1、术下主机1台2、数握终端1台3、波明书1份虫电缆的、40.即、100米不等L电缰支架1个主技术参数说莲mm分 1一5%起或1流速3cm/s愤向浏嫩葩围X疝准确度St4C电缆箕度30-100rir 拣拉 tmkg牌帝用期31 IS、快部模式现市流W UK)仗嚣使用环境温度-IO-.+45T：环境相时 滉度不大于95柘忙存温度-USE尺寸和重量琐目杵称尺1。顽）重量（kg）水下主机5的X】辟K1*0敛掘终端230X130X42L电疆克架390X180X1067、存在问题探讨及感受1）通过我们的观察研究，发现旋浆保护罩上前面的横栏会影响水流，但是这是个固定 旋浆必不可少的装置，我建议在这个地方替换为更细、强度更高的材料，可以或多或少地 提高测