致  谢 - 40 -

参考文献 - 41 - 

第一章 绪论

1.1 课题背景及其意义

随着我国经济社会的发展，对水文信息不断提出新的要求，水文观测内容不断增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出越来越高的要求；现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展和普及，为水流流速的测定提供了理想的平台。因此越来越多的水文站把基于MCU作为水流流速测定的新手段。而随着水利自动化技术不断发展，水利系统的自动化水平逐步提高。水流流速测定是水文传感器技术与采集、存储、传输、处理技术的集成。而本次设计所涉及的水流流速的改造设计只是流速测定的一部分。

其中流速测量在水文知识中具有重要地位。流速测量在很多行业中都是一项很重要的工作。大到水利枢纽工程的测量，以及防洪抗旱等决策的制定，小到企业生产，家居生活。比如船舶的安全航行对水的流速依赖很大。流速测量的准确与否很多时候能决定一个企业的效益甚至关系到国民财产安全。现今对各种液体流速进行测量的主要手段是基于流速仪进行测量。流速仪的种类很多，有机械、电测、和超声三种类型。流速仪是测量液体流量的仪器，既然是仪器就存在测量精度不准确的问题。根据国家行业标准（SL/T150-95）《直线明槽中转子式流速仪的检定方法》的规定，“流速仪的检定采用在横断面均匀一致，静水的直线水槽中，以各种稳定的速度牵引流速仪，测定牵引车的速度和流速仪转子转速，从这两组数据中，建立一个或几个方程式并指出其使用范围。”

流速仪检定系统就是用来对流速仪进行检定的系统，以确定流速仪的精确度是否合格。国内目前有8家单位具有流速仪检定系统，这8家检定单位的检测系统设计时间都已较长，部分参数与功能在严格意义上已不能满足当前的检测要求，需压更新改造。随着计算机技术的发展，特别是嵌入式技术的发展，许多仪器设备都想数字化方向发展。数字化设备不但测量效果比传统测量效果更精确，更为重要的是工作效率比传统方式更高。在流速仪检定系统计算水平和智能化水平普遍不高，技术比较落后的大背景下。将计算机或嵌入式技术应用到流速仪检定系统中来已成为一种需求和趋势。本课题研究的非接触微波雷达测量流速技术对水情复杂，水流急，含沙量大，水中有大量漂浮物，一般流速仪无法下水的情况下，显示了其特殊的优越性。因此，微波雷达测量流速技术的研究和实用化，对海洋科学其它领域的研究和国民经济的发展具有重要意义[5-6]。

1.2 国内外发展状况

国内外发展现状：

在我国，由于早期在科学技术与电子技术等方面比较落后，对流速仪的研究起步相对较晚，研制的流速仪功能相对单一；相对而言，国外的技术先进，起步较早，功能齐全。近年来，随着先进的测速设备的引进及电子科学的进步和发展，国内流速仪研究加快，已研制出了多种流速仪。下面是国内外目前较具代表性的几种流速仪的研究情况。

（1）.涡街流速仪研究：涡街流速仪是20世纪70年代发展起来的一种新型流速仪和流量测量仪表，它是利用流体震荡原理来测量流速或流量的。

涡街流速仪随着检测技术的发展而发展，即随着检测技术从最初的热敏式，应变式，应力式，超声波式发展到电容式。现在涡街流速仪中应采用应力检测法来检测漩涡的频率。目前已开始使用电容式（以差动电源为检测元件）逐步取代了最初的应力式（以雅典晶体位检测元件）等类型的涡街流速仪，这是技术等级上的提高。近年来，英国研制出一种涡街流速仪，它是测量漩涡尾流通过时间，并使用相关法来实现流量测量，由于采用的信息是漩涡的移动时间，因此漩涡发生体的几何形状和它的参数对测量结果的影响相对较小，它展示了涡街流速仪的另一个发展方向。