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无线传输在水文现代化与新技术中的应用

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:在图2.120中,将水下电池筒取消,将流速仪接线柱和绝缘导线相连,导线连到绝缘子以上部分的钢丝绳。图2.120“无线”测流构成是典型的这类安装方式,水下电源是一直流电源。流速仪计数器主要用有线和使用水下直流电源的“无线”方式。

无线传输在水文现代化与新技术中的应用

1.“无线”传输工作原理

这种“无线”传输,并不是真正的没有导线连线,而是在我国水文测验中为了解决在水下工作的水文仪器,如流速仪、水面河底信号发生器、采样器等信号的传输,采用的特殊方法。它不需要专门的通信导线,而是采用已有金属缆索和水体作为两根“导线”,传输多种信号。

应用的金属缆索是悬挂下水水文仪器的悬索(钢丝绳),就是缆道、船用或桥测绞车的钢丝绳。悬挂流速仪等水文仪器并一直与仪器连接。另一导线是水体,就是测验处的水流水体。在河边水下安一金属极板,和在水中工作的水文仪器金属外壳以及测流铅鱼体通过水体构成一导电通路。在岸上将金属悬索和水下极板引线接入岸上信号接收器。“无线”测流构成示意图如图2.120所示。以用转子式流速仪测流为例,说明“无线”测流的基本原理。图中的点划线是连接导线。还有水面信号、河底信号发生器,图中未加标注。

图2.120 “无线”测流构成示意图

1—钢丝绳;2—绝缘子;3—流速仪绝缘接线拄;4—铅鱼;5—水下电池筒;6—水下极板;7—信号接收器

2.安装要求

流速仪固定安装在铅鱼固定杆上,要保证流速仪身架外壳与铅鱼完全导通。流速仪的信号引出接线柱和水下电池筒(或水下信号发生器)一端相连,此连接线和两端接线柱的连接处,用绝缘层(胶布)包裹,使它们尽量和水体绝缘。悬索钢丝绳经过一绝缘子悬吊测流铅鱼,使得钢丝绳和铅鱼绝缘。将水下电池筒或水下信号发生器的另一端用导线连接到绝缘子以上的钢丝绳,在水下电池筒或水下信号发生器的接线柱处也要用绝缘胶布包裹绝缘。

在岸边水下安装金属水下极板,极板面积大一些较好,应有较好的耐腐蚀性能,用导线连接到岸上接收器。

3.工作过程

水下电池筒内装有干电池作为直流电源,它的一端通过钢丝绳传到岸上接收器。另一端经过流速仪的接线柱接到流速仪内信号产生机构(一个“开关”)的一端,当流速仪产生信号时(“开关”导通),经过流速仪外壳和铅鱼,再经过水体到岸边的水下极板,构成一水体通路,再由水下极板连到岸上接收器。由此,构成信号传输回路

这样的信号传输和一般的导线连接完全不同,它将受很多方面影响。悬索钢丝绳必然要进入水体,通过水体,钢丝绳和流速仪、铅鱼、水下极板、电下电池筒引线都以一定的水电阻而导通。通过上述两条回路传回岸上的信号在传输过程中不断因水体通路被衰减。为了避雷,缆道的悬索钢丝绳的岸上部分基本都以较低的接地电阻接地,使通过钢丝绳传输的信号更是大为衰减。但是,总有一部分信号可以传到岸上接收器的输入端,如能符合接收器要求,就能收到信号。(www.xing528.com)

由于缆道情况复杂,各处水文条件也不一样,每一处缆道的信号传输都会有不同,要处理的信号也不是流速仪一种,因此,产生了多种“无线”传输方式。

4.“无线”传输应用方式

(1)无水下电源(水下信号发生器)方式。在图2.120中,将水下电池筒取消,将流速仪接线柱和绝缘导线相连,导线连到绝缘子以上部分的钢丝绳。如果此部分钢丝绳可以保证不会入水的话,可以应用在条件较好的中小缆道上,这种方式可以稳定地用于流速仪测流。

(2)直流水下电源方式。图2.120“无线”测流构成是典型的这类安装方式,水下电源是一直流电源。可以用于一般的缆道、船测和桥测。利用直流信号的正、负极性,可以在传输流速仪信号以外,再传输水面、河底信号。

应用水下电池筒的直流水下电源,使用比较广泛,船测和中小缆道的应用很好,使用历史也很久。但在流速大,水深河宽的缆道站,直流信号的传输衰减很快,传回的信号很弱,在较强的干扰下,难以正常工作。较先进的缆道要同时传输流速仪信号、水面河底信号,还要控制泥沙采样器,有时还要控制超声测深等仪器。直流水下信号源不能满足这些要求。

(3)交流水下信号源方式。在水下测流铅鱼上安装交流水下信号发生器,在流速仪信号、水面河底信号等的控制下产生不同的交流振荡信号,传到岸上交流信号接收器。其信号传输原理如图2.120所示:水下电池筒由交流水下信号发生器代替,信号发生器内带有直流电源。交流信号发生器有多路信号输入,如流速仪信号、水面信号、河底信号等,输出是与输入信号对应的不同交流信号脉冲。

一般的输出交流信号有两种类型:一类是交流脉冲;另一类是数据编码调制信号。交流脉冲是一个频率固定的脉冲信号,不同频率代表不同信号。

如果流速仪信号、水面信号、河底信号的产生(相应触点导通)使水下交流信号发生器中的交流振荡器产生相应的f1、f2、f3振荡,发出不同频率的交流脉冲。水上的接收器从接收到的交流脉冲的频率可以分出各类信号。

数据编码调制信号的处理方式比较复杂。首先规定某一频率的脉冲为“1”和“0”,如“1”为1180 Hz,“0”为980 Hz,然后将各种信号用二进制(1和0)编码,由数字来代表信号类型。将流速仪等各种开关信号送到编码器按预定二进制码制编码,再送到调制器中调制成与“1”、“0”对应的交流频率,然后送入“无线”传输回路中传输。岸上接收器接收到调制信号后解调出原信号编码,判断出信号内容。应用数编码调制信号可以传输三个以上的信号,抗干扰性也优于其他方式的信号传输,控制水下仪器的性能也更好些。使用不同频率的交流脉冲传输方法难以传输三个以上信号。

应用交流水下信号源方式比水下直流信号源要复杂得多,应用数据编码调制信号传输的设备更复杂一些。从设计制造上并没有太大困难。但是,其可靠性会随着复杂性的增加而降低。水中传输对可靠性影响很大。

交流水下信号发生器在缆道上应用较多,数据编码调制信号应用很少。流速仪计数器主要用有线和使用水下直流电源的“无线”方式。

不同的信号传输方式对水上接收控制器有不同要求,设计通用的水上接收控制器要尽量考虑各种信号传输方式。

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