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第1章 绪论 1

1.1 河工模型试验概况 1

1.2 长江河工模型的发展过程 2

1.3 河工模型量测与控制技术概述 5

第2章 模型试验基础设施 7

2.1 试验场地与大厅 7

2.1.1 试验大厅 8

2.1.2 简易式工棚 8

2.1.3 泥沙分析室 9

2.2 供水系统 10

2.2.1 水泵房的设置 11

2.2.2 供配水管路 12

2.2.3 回水渠 13

2.2.4 蓄水池 13

2.3 供沙系统 13

2.3.1 搅拌池 13

2.3.2 沉沙池 14

2.3.3 机械式加沙设备 15

2.3.4 孔口箱加沙设备 15

2.3.5 循环管道加沙设备 16

2.3.6 螺杆泵变频调速加沙设备 16

2.3.7 脉宽调速轨道车加沙机设备 17

2.4 供电系统 17

2.5 接地系统 18

第3章 模型试验专用设备 20

3.1 水槽 20

3.1.1 固定水槽 21

3.1.2 活动水槽 21

3.1.3 波浪水槽与波浪水池 22

3.1.4 量测仪器检定专用水槽 24

3.1.5 水槽的供水、供沙系统 25

3.2 生潮系统 25

3.2.1 气压式潮水箱 25

3.2.2 可变溢流式 26

3.2.3 双向泵式 26

3.2.4 可变溢流和双向泵组合控制式 26

3.3 造波系统 27

3.3.1 造波机 27

3.3.2 造波系统的潮流模拟装置 29

3.4 生风系统 30

3.5 河工模型断面板排序系统 30

第4章 流量测量与控制 32

4.1 量水堰 32

4.2 差压式流量计 34

4.3 电磁流量计 34

4.4 涡轮流量计 37

4.5 水表流量计 37

4.6 超声波流量计 39

4.6.1 时差法测量原理 39

4.6.2 多普勒法测量原理（频差法） 40

4.6.3 超声波流量计的基本性能 40

4.7 流量的自动控制 41

第5章 水位测量与控制 44

5.1 水位测针 44

5.2 跟踪式水位仪 45

5.3 探测式水位仪 48

5.4 光栅式水位仪 49

5.5 压力式水位仪 50

5.6 超声波水位仪 51

5.7 电阻式波高仪 52

5.7.1 基本原理与电路分析 52

5.7.2 水流泡漩检测 53

5.8 电容式波高仪 55

5.9 水位自动测量与控制系统 58

5.9.1 水位自动测量系统 58

5.9.2 水位自动控制系统 59

第6章 流速与流向测量 60

6.1 毕托管流速仪 60

6.2 旋桨流速仪 61

6.2.1 电阻式旋桨流速仪 61

6.2.2 光电式旋桨流速仪 62

6.3 旋桨式流速流向仪 64

6.4 热线热膜流速仪 65

6.5 电磁流速仪 67

6.6 超声多普勒流速仪 67

6.7 激光流速仪 69

6.8 粒子图像流场测速系统 70

第7章 模型地形测量 74

7.1 电阻式地形仪 74

7.2 光电式地形仪 76

7.3 超声波地形仪 77

7.4 跟踪式地形仪 78

7.4.1 三维地形测量系统的组成 80

7.4.2 三维地形测量系统的主要性能 81

7.4.3 三维地形测量系统的人机界面 81

第8章 含沙量和颗粒级配的测量与控制 84

8.1 光电测沙仪 85

8.1.1 光电测沙仪的电路原理及结构 85

8.1.2 含沙量的测定 86

8.2 超声波测沙仪 87

8.2.1 反射式超声波测沙仪 87

8.2.2 衰减式超声波测沙仪 88

8.2.3 超声波浓度测量仪 88

8.2.4 综合液体浓度仪 89

8.3 电磁浓度计 90

8.4 光电颗粒分析仪 90

8.5 声波振筛式颗粒分析仪 91

8.5.1 声波振动式全自动筛分粒度仪 91

8.5.2 RPS型系列电动式音波筛分仪 92

8.6 离心沉降式颗分仪 93

8.6.1 测量原理 93

8.6.2 BT—1500离心沉降式粒度分布仪 94

8.6.3 CG—1离心沉降式粒度分布测定仪 95

8.7 激光粒度分析仪 95

8.7.1 仪器结构及工作原理 95

8.7.2 激光粒度分析的特性 95

8.7.3 MS—2000型激光衍射粒度分析仪 97

8.8 颗粒图像处理仪 99

8.8.1 仪器的组成与测量原理 100

8.8.2 性能与特点 101

8.8.3 BT—1600图像颗粒分析系统 101

8.8.4 Winner100动态颗粒图像分析仪 102

8.9 超声粒度分析仪 103

8.9.1 沉降式超声颗分仪 103

8.9.2 超声衰减粒度仪 103

8.10 颗粒级配的在线自动检测 104

8.11 含沙量的自动控制 105

8.11.1 均一浑水系统的含沙量自动控制系统 105

8.11.2 循环管道的含沙量自动控制系统 106

8.11.3 螺杆泵调速加沙控制系统 106

第9章 水温测量 108

9.1 静水温度测量 108

9.2 多点水流温度测量 108

9.2.1 温度传感器 108

9.2.2 计算机水流多点测温系统 110

第10章 电子测量及其在河工模型试验中的应用 113

10.1 电子测量方法及传感器 113

10.1.1 电子测量的内容与特点 113

10.1.2 测量方法及仪表的功能 114

10.1.3 测量仪表的基本性能 115

10.1.4 传感器 117

10.2 电子仪器常用的测量电路 119

10.2.1 电桥电路 119

10.2.2 RC正弦波振荡器 124

10.2.3 运算放大器 125

10.2.4 仪器放大器 126

10.2.5 信号的隔离与滤波电路 127

10.2.6 计数器测频与数码显示 130

10.3 虚拟仪器技术及应用 135

10.3.1 虚拟仪器用于自动化检测的背景 135

10.3.2 虚拟仪器的基本概念及特点 135

10.3.3 虚拟仪器的构成 136

10.3.4 虚拟仪器的分类 138

10.3.5 虚拟仪器的硬件系统 139

10.3.6 虚拟仪器的软件系统 139

10.3.7 在河工模型测控方面的应用实例 141

10.3.8 虚拟仪器的发展趋势 143

第11章 智能检测系统与数据融合 145

11.1 智能检测系统的基本结构 146

11.1.1 智能检测系统的硬件 146

11.1.2 智能检测系统的软件 147

11.2 分机连接与接口系统 147

11.2.1 分机的连接 147

11.2.2 接口系统 148

11.3 数据融合的原理与应用 149

11.3.1 数据融合的原理 149

11.3.2 数据融合的结构 149

11.3.3 数据融合系统的构成 151

11.3.4 数据融合的关键技术 153

11.3.5 数据融合系统的应用与存在问题 154

11.4 智能检测应用实例与展望 156

11.4.1 基于数据融合的温排水模型加热池温度测控系统 156

11.4.2 多传感器算术平均值与分批估计的数据融合方法 157

11.4.3 水温测量数据融合计算 158

11.4.4 Fuzzy+PID温度控制方法 159

11.4.5 智能检测系统发展展望 160

第12章 测量误差与数据处理简介 161

12.1 测量的概念 161

12.1.1 测量 161

12.1.2 测量结果 161

12.1.3 测量方法 161

12.2 误差的基本概念及其分类 162

12.2.1 讨论误差的意义 162

12.2.2 误差的基本概念 163

12.2.3 测量误差的主要来源 164

12.2.4 误差的性质及其分类 165

12.3 误差分析及处理 166

12.3.1 随机误差 166

12.3.2 疏失误差处理 169

12.3.3 系统误差 171

12.4 试验数据处理 174

12.4.1 有效数字的处理 174

12.4.2 等精度测量结果的数据处理 175

第13章 模型自动量测控制系统应用实例 178

13.1 长江葛洲坝工程泥沙模型量测控制系统 178

13.1.1 长江葛洲坝水利枢纽工程泥沙模型简介 178

13.1.2 测控系统简介及仪器设备配置 179

13.2 长江三峡水利枢纽工程坝区泥沙模型量测控制系统 180

13.2.1 长江三峡水利枢纽工程坝区泥沙模型简介 180

13.2.2 测控系统简介及仪器设备配置 181

13.3 三峡工程库尾泥沙模型量测控制系统 181

13.3.1 三峡工程库尾泥沙模型简介 181

13.3.2 测控系统简介及仪器设备配置 181

13.4 南水北调中线穿黄模型量测控制系统 182

13.4.1 南水北调中线穿黄模型简介 182

13.4.2 穿黄模型检测与控制自动化系统 183

13.4.3 系统试验控制效果 185

13.5 潮汐模型直流脉宽调速生潮控制系统的研制及应用 187

13.5.1 模型潮汐控制方案及生潮方式 187

13.5.2 直流脉宽调速系统的工作原理及其特点 188

13.5.3 生潮系统的控制软件 189

13.5.4 潮汐模型简介及生潮控制系统的应用 190

13.6 深圳河潮汐模型生潮设备与数据自动采集系统 190

13.6.1 深圳河潮汐模型试验简介 190

13.6.2 模型生潮控制系统 191

13.6.3 水位、流速、河床地形测量 193

13.7 河工模型温排水试验测控设备的研制与应用 194

13.7.1 温排水模型测控设备的系统组成及工作原理 194

13.7.2 软件的设计 196

13.7.3 模型试验应用及成果分析 197

13.8 长江防洪模型量测控制系统 198

13.8.1 量测控制系统的组成 199

13.8.2 流量自动控制系统 200

13.8.3 水位自动测量系统 201

13.8.4 水位自动控制系统 201

13.8.5 流速流态测量系统 202

13.8.6 加沙自动控制系统 204

13.8.7 动床模型地形自动测量系统 204

13.8.8 防洪模型影像监控系统 206

13.8.9 泥沙分析仪器 206

13.8.10 系统应用效果 207

13.9 基于变频调速的潮汐模拟系统设计与应用 208

13.9.1 深圳河口潮汐模型简介 208

13.9.2 变频调速潮汐模拟系统 208

13.9.3 生潮机械系统 208

13.9.4 自动控制系统 209

13.9.5 试验结果与分析 212

13.10 长江口综合整治模型量测控制系统的设计 213

13.10.1 长江口综合整治模型简介 213

13.10.2 量测控制系统的功能需求 213

13.10.3 系统的总体设计与构成 214

参考文献 218