水位計、雨量計知識總結

1、水位計1水位計自動測定并記錄河流、湖泊和灌渠等水體的水位的儀器。按傳感器原理分浮 子式、跟蹤式、壓力式和反射式等。常用的水位計有浮子式水位計、氣泡壓力水位 計、超聲波水位計、雷達式水位計；（水位記錄方式主要有：記錄紙描述，數據顯示或打字記錄 ，穿孔紙帶，磁帶 和固體電路儲存等。水位計的精確度一般在 13厘米以內，中國制造的水位計的 記錄周期有1天、30天和90天等。走時誤差，機械鐘為2分/日，石英晶體鐘小于 5分/月。）浮子式水位計浮子式水位計：利用浮子跟蹤水位升降，以機械方式直接傳動記錄。用浮子 式水位計需有測井設備（包括進水管）。浮子式水位計信號輸出方式：格雷碼、R485 2-20mA模擬

2、量輸出使用范圍：適合岸坡穩(wěn)定、河床沖淤不大的低含沙河段。浮子式水位計在中 國應用較廣。/工作原理：浮子水位計以浮子感測水位變化，工作狀態(tài)下，浮子、平衡錘與懸索連接牢 周，懸索懸掛在水位輪的 V形槽中。平衡錘起拉緊懸索和平衡作用，調整浮子 的配重可以使浮子工作于正常吃水線上。在水位不變的情況下，浮子與平衡錘兩邊 的力是平衡的。當水位上升時，浮子產生向上浮力，使平衡錘拉動懸索帶動水位輪 作順時針方向旋轉，水位編碼器的顯示讀數增加；水位下降時，則浮子下沉，并拉 動懸索帶動水位輪逆時針方向旋轉，水位編碼器的顯示器讀數減小。儀器的水位輪測量圓周長為32厘米，且水位輪與編碼器為同軸聯接，水位輪 每轉一圈，

3、編碼器也轉一圈，輸出對應的 32組數字編碼。當水位上升或下降，編 碼器的軸就旋轉一定的角度，編碼器同步輸出一組對應的數字編碼（二進制循環(huán) 碼，又稱格雷碼）。不同量程的儀器使用不同長度的懸索能夠輸出1024至4096組不同的編碼，可以用于測量10至40米水位變幅。通過與儀器插座相聯接的多芯電纜線可將編碼信號傳輸給觀察室內的電顯示 器或計算機，用作觀測、記錄或進行數據處理；安裝有RS485數字通信接口（或4-20mQ的水位計，可以直接與通信機、計算機或相應儀表相聯接，組成為水文自 動測報系統。儀器的內置式RS48吸字通信接口（選裝），具備選址、選通功能，能以二 線制方式遠距離傳輸信息，在一對雙絞線

4、信號線上可以驅動或接收多臺水位（或閘 位）傳感器，實現遙測組網。注意事項：浮子式水位計多由絕對值編碼型水位傳感器、顯示器、傳感器支 架、浮子、懸索、平衡錘、RS485通信接口等部分組成，是獨立的水位觀測測量儀 器，又可以與電顯示器、閘門開度儀、閘門啟閉機控制系統連接，共同組成計算機 綜合顯示、控制系統（如船閘、水電站、抽水蓄能電站、農業(yè)灌溉系統，給排水系 統等）；配置RS485通信接口的水位儀，可直接與通信機、計算機聯網使用組成水 文自動測報系統、水情衛(wèi)星遙測系統；配置存貯記錄單元的儀器可廣泛用于水文 站。氣泡壓力式水位計壓力式水位計：根據壓力與水深成正比關系的靜水壓力原理，運用壓敏元件 作傳

5、感器的水位汁。當傳感器固定在水下某一測點時，該測點以上水柱壓力高度加 上該點高程，即可間接地測出水位。工作原理：是測量水壓力，推算水位。具特點是不需建靜水測井，可以將傳 感器固定在河底，用引壓管消除大氣壓力，從而直接測得水位。壓力式水位計分類：一類為氣泡型，在引壓管中不斷輸氣，用自動調節(jié)的壓 力天平將水壓力轉換成機械轉角量，從而帶動記錄機構。另一類為電測型，它應用 固態(tài)壓阻器件作傳感器，可直接將水壓力轉變成電壓模量或頻率量輸出，用導線傳 輸至岸上進行處理和記錄。適用范圍：該儀器適用于不便建測井的地區(qū)。對于環(huán)境的適應性要比超聲波 水位計強。氣泡式水位計：將一根上端裝有壓力傳感器和氣源的管子插入水

6、中，以恒定 流向管子里通入少量空氣或惰性氣體，壓力傳感器即可測出管內氣體壓力，此值與 管子末端以上水頭成正比，通過記錄系統轉換成水位。適用范圍：該儀器的壓力傳感器不直接與水體接觸，可不建測井，特別適用 水體污染嚴重和腐蝕性強的工業(yè)廢水等場合。國外應用氣泡式水位計較普遍。氣泡式水位計信號輸出方式： SDI-12, RS232 RS485氣泡式壓力水位計是壓力式水位計的一種。氣泡式水位計的造價比壓阻式壓 力水位計高，也較復雜。（但它和流速儀中被測水體完全沒有“電氣”上的聯系， 只有一根氣管進人水中，從而可以避免很多干擾、影響，構成了它自己的使用特 點。）氣泡式水位計的工作原理與壓阻式壓力水位計相同

7、，通過測量固定水下點的 靜水壓強測量水位。但側量靜水壓力的方法不一樣。壓阻式壓力水位計是將壓力傳 感器直接安放在水下測點進行測壓，再將信號傳回岸上進行處理。而氣泡式水位計 是將壓力傳感器安裝在岸上儀器內部，通過一根吹氣管將吹氣管口的靜水壓強引人 岸上儀器進行側量。氣泡式水位計有一根吹氣管進人水中，吹氣管口固定在水下某 一側點處，吹氣管另一端接入岸上儀器的吹氣管腔 （氣包）。此吹氣管腔聯接有高壓 氣瓶或氣泵。具引壓原理基于在一個密封的氣體容器內，各點壓強相等。也就是說：如果氣水分界處正好在管口，而氣體又不流動，或基本不流動（只冒氣泡），那么吹氣管出口處的氣體壓強和該點的靜水壓強相等，又和整個吹氣

8、管腔內的壓強相 等。將壓力傳感器的感壓口置于吹氣的管腔內，這樣壓力傳感器就可直接感應到出 氣口的靜水壓強值，即可換算得到該測點位置對應的水位。（要使吹氣管出口處的氣體壓強和該點的靜水壓強相等，可采用兩種方法： 一種是儀器內部裝有自動調壓恒流裝置，自動適應靜水壓力的變化，只是慢慢均勻 地放出氣體，一般是一分鐘冒數十個氣泡。這時可以認為氣體壓強等于出氣口的靜 水壓強，這種方式稱之為恒流式氣泡水位計。另一種方式是平時儀器不工作，要側 量時儀器啟動氣泵，使氣體壓強超過出氣口的靜水壓強，然后氣泵停止工作，出氣 口的出氣很快停止，表示管內壓強等于靜水壓強，儀器快速自動測出此壓力。這種 方式稱為非恒流式氣泡

9、水位計。）超聲波水位計聲波式水位計：是反射式水位計的一種，應用聲波遇不同介面反射的原理來 測定水位。分為氣介式和水介式兩類。氣介式以空氣為聲波的傳播介質，換能器置 于水面上方，由水面反射聲波，根據回波時間可計算并顯示出水位。儀器不接觸水 體，完全擺脫水中泥沙，流速沖擊和水草等不利因素的影響。水介式是將換能器安 裝在河底，向水面發(fā)射聲波。聲波在水介質中傳播速度高，距離大，也不需要建測 井。兩種水位計均可用電纜傳輸至室內顯示或儲存記錄。超聲波水位計適用于江河、湖泊、水庫、河口、渠道、船閘及各種水工建筑 物處水位測量。因此可用作水位數據采集系統和水文自動測報系統的傳感器。特 點：非接觸測量，不受水體

10、污染，不破壞水流結構；不需建造測井，節(jié)省 土建投資；無觸點開關元器件；法蘭或螺紋連接，安裝方便；無機械磨損，穩(wěn)定耐 用；供電電源和輸出信號使用同一根兩芯線纜；自動溫度補償和壓力校正；液晶顯 示，調試檢修方便；適用范圍：容易受風浪的影響，尤其是閘下水位，水流急，浪涌大，所以閘 下不宜安裝超聲波水位計，水面泡沫多時也不宜用超聲波水位計?？梢該Q做壓力式 水位計，如果有測井，浮子式水位計也可以。超聲波水位計信號傳輸： RS-232、RS-48S TTL電平、4-20mA模式輸出、并行口輸出、電流環(huán)輸出；雷達水位計雷達水位計采用雷達波測量到水面的距離，實際上是一臺雷達測距儀。雷達 波測量不受溫度、濕度、

11、風速、降雨等環(huán)境因素影響。雷達水位計以非接觸方式測 量水位，亦不受水體影響，是水位測量最理想的設備。雷達波的測距精度為毫米級，水位計通過內部波浪濾波功能，實測水位精度可達1至3厘米，量程范圍最大可達70米（雷達探頭到水面的距離）。雷達水位計都有一個發(fā)射雷達波的大線，俗稱“探頭”。從外觀上看，探頭的形狀有喇叭型、錐形、平面型。發(fā)射波束 的形狀都為喇叭型（上圖的紅色部分）。雷達水位計電路部分位于探頭上部，與探 頭封裝為一個整體，總長度約20-50厘米不等，有電源線和數據線引出，但大都 沒有顯示和記錄功能，必須接到 RTUE數據采集器才能看到水位數據。雷達水位計信號傳輸：RS-232、RS-48S

12、4-20mA模式輸出；適用范圍：河流水位，明渠水位自動監(jiān)測水庫壩前，壩下尾水水位監(jiān)測調壓塔（井）水位監(jiān)測潮位自動監(jiān)測系統，城市供水，排污水位監(jiān)測系統安裝時注意事項：1、選擇安裝地點時，應避免漂浮物的影響。雷達波會把漂浮物誤認為水面， 測量結果是探頭到漂浮物的距離。2、選擇安裝位置時，要保證雷達波全部覆蓋到水面。應避免低水時、河床淤 積、主槽擺動等導致雷達波覆蓋到地面。雷達波無法識別水面和地面，測到地面 時，依然報告水位數據。如果雷達波覆蓋到地面和水面的交界部分，則會無序顯示 水面和岸邊的高度數據。3、探頭安裝要盡量保持水平。當高度超過 10米時，探頭水平偏差3度， 引入的水位誤差達15毫米。2

13、雨量計雨量計（rainfall recorder）：用來測量一段時間內某地區(qū)的降水量的儀器（降雪量的測量則需要使用雪量計）。常見的有虹吸式和翻斗式兩種。（1994年12月18日，中國首臺光學雨量計問世。）大部分的雨量計都是以毫米作為測量單位，有時候測量結果也會以英寸或厘 米作為單位。雨量計的讀數可以用手工讀出（簡易雨量計）或者使用自動讀數（自動雨量 計），而觀測的頻率則可以根據采集單位的要求而變化。大多數情況下收集的雨水在觀測后就不再保留，但也有少數氣象站會保留作 為污染程度或其他測試的樣本。雨量計不適用的兩種情況：一、風力過大一一測量結果偏小；二、溫度接近 冰點一一雨水結冰，堵塞漏斗。雨量計

14、的安裝：在遠離建筑物和樹木的空地上，以最大程度地減小觀測誤 差。雨量計的種類：常見的有虹吸式雨量計、稱重式雨量計、翻斗式雨量計、固 態(tài)存儲雨量器、簡易雨量計、數字雨量計等等。國內主要生產廠家：徐州偉思水務科技有限公司（徐州偉思信息系統工程研 究所）、濰坊大禹水文科技有限公司、南京江瀚信息工程有限公司（河海大學水文 水利自動化研究所）、南京水文水利自動化研究所注：該類儀器設備生產需具有中國工業(yè)產品生產許可證。2.1虹吸式雨量計虹吸式雨量計能連續(xù)記錄液體降水量和降水時數，從降水記錄上還可以了解降水強度虹吸式雨量計由承水器、浮子室、自記鐘和外殼所組成。雨水由最上端的承 水口進入承水器，經下部的漏斗匯集，導至浮子室。浮子室是由一個