CN110274666B - 河流流量用途adcp计量检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河流流量用途ADCP计量检定方法，分别对河流ADCP的测深性能、底跟踪性能、水跟踪性能、声性能、定向性能和纵横摇性能进行计量检定。本发明提供了一套完整可实现的河流流量用途ADCP计量检定方法，解决了目前缺乏河流流量用途ADCP计量检定方法的难题，可应用在河流型其它用途ADCP和300K以上海洋型ADCP的计量检定中。本发明解决了困扰我国当前水资源管理和水文监测行业的一个难题，为最严格水资源管理制度和水资源管理三条红线政策的执行提供了技术支撑。

Description

河流流量用途ADCP计量检定方法

技术领域

本发明属于水文仪器计量检定技术领域，涉及一种河流流量用途ADCP计量检定方法。

背景技术

河流流量用途ADCP(声学多普勒流速剖面仪)，或称走航式ADCP，能够测量河底形状、水流分层流速和方向、船速和方向等数据，基于这些数据通过模型计算即可得河流断面流量。和传统缆道测流方式相比，河流流量用途ADCP测量方式具有测量方便、快捷的优点。随着我国最严格水资源管理制度的推行和水资源管理三条红线政策的执行，此类仪器已在我国水资源管理、水文监测行业得到广泛应用，业内悉知，要测得精确地数据，仪器的检定尤为重要，但目前一直未能有针对河流流量用途ADCP的有效计量检定方法，这成为了困扰我国水资源管理和水文监测行业的一个难题。如本单位2008年发表的《水文用声学多普勒剖面流速仪的计量检定》中就提到，需对ADCP的多种参数进行检定，但尚未有正式的检定标准。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种可实行的河流流量用途ADCP计量检定方法，能够针对河流流量用途ADCP的测量精确性进行检定，同时考虑到了仪器衰减和河道实际环境，对ADCP换能器性能、纵横摇摆及定向性能进行检定。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种河流流量用途ADCP计量检定方法，包括如下步骤：

步骤1，对ADCP的测深性能进行计量检定：

在水槽环境下，把待测ADCP的测深换能器朝向检修槽挡水墙装载于检定车可升降悬挂测杆上，检定车移动不同的位置可以获得换能器阵面距离检修槽挡水墙的距离，作为标准水深；ADCP能够获得相应位置的水深，比较标准水深和ADCP测深探头获得的数值，完成对ADCP测深性能的计量检定；

步骤2，对ADCP的底跟踪性能进行计量检定：

(1)在水槽环境下，把ADCP固定于检定车测杆上，由检定车拖曳沿水槽长度方向的行车轨道运动，获取ADCP的底跟踪速度和检定车测速轮的标准速度，将ADCP的底跟踪速度和检定车测速轮的标准速度比较，完成对ADCP底跟踪性能中底跟踪速度性能的检测；

(2)在水槽环境下，检定车低速拖曳ADCP往返运动，记录ADCP往返方向的底跟踪速度的方向值，并计算往返方向的底跟踪速度方向的平均值，再计算往返方向的底跟踪速度方向平均值的差值，其差值与180度比较完成底跟踪速度方向的检测，从而完成对ADCP的底跟踪性能进行计量检定。

计算底跟踪速度的均值与标准速度的差值，得到底跟踪速度的误差，其中底跟踪速度V_B通过下式计算：

步骤3，对ADCP的水跟踪性能进行计量检定：

(1)在水槽曝气环境下，把ADCP固定于测量杆上，由检定车拖曳沿水槽长度方向运动，通过把ADCP的不同水层的水跟踪速度和检定车测速轮的标准速度比较，完成对ADCP水跟踪性能中的检测；

(2)在水槽曝气环境下，检定车低速拖曳ADCP往返运动，记录ADCP往返方向的水跟踪速度的方向值，并计算往返方向的水跟踪速度方向的平均值，再计算往返方向的水跟踪速度方向平均值的差值，其差值与180度比较完成水跟踪速度方向的检测，从而完成对ADCP的水跟踪性能进行计量检定；

步骤4，对ADCP的声性能进行计量检定：

在水槽环境下，把待测ADCP装载于检定车下可升降和俯仰的悬挂测杆上，通过调节ADCP位置使其对准远端的标准水听器，比较在不同距离环境下标准水听器测得的声强，确定ADCP声源级性能，完成声源级性能检测后，将ADCP左右旋转一定的角度来完成对声源开角性能的检测，也就是指向性检测；从而完成ADCP声性能的计量检定；

步骤5，对ADCP定向性能进行计量检定：

在陆上绝磁环境中，把ADCP固定于流向检定装置上，令ADCP转动不同的角度，带动ADCP处于不同方位；在每个检定方位记录ADCP输出的方向值和流向检定装置上的标准刻度值，将ADCP输出的方向值和流向检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP定向性能的计量检定；

步骤6，对ADCP纵横摇性能进行计量检定：

在陆上环境，把ADCP的1-3号换能器中轴线方向固定于摇摆检定装置上，令ADCP位于不同的倾角，将ADCP输出的纵揺倾角值和摇摆检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP纵摇性能的计量检定，把ADCP的2-4号换能器中轴线方向固定于摇摆检定装置上，令ADCP位于不同的倾角，将ADCP输出的横揺倾角值和摇摆检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP横摇性能的计量检定，从而完成ADCP纵横摇性能进行计量检定。

进一步的，所述步骤4中，当ADCP具有多个测量探头时，通过转动，把不同探头依次对准标准水听器，重复步骤4中测量步骤，完成每个探头换能器声性能的检测。

进一步的，所述步骤6中测量ADCP的1-3号换能器中轴线方向的倾角和2-4号换能器中轴线方向的倾角与标准倾角比较来完成ADCP纵横摇性能的检测。

进一步的，可升降悬挂测杆包括外轴、以及设置在外轴内的芯轴，外轴底部设置有蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机蜗杆与芯轴连接，输出轴与ADCP安装平台连接，ADCP安装平台用于安装ADCP。

进一步的，所述流向检定装置包括V型支座、旋转把手、活动转盘、指针、固定刻度盘、球头支脚、工作台、转盘轴承、芯轴，所述V型支座、旋转把手固定在活动转盘上，所述转盘轴承安装在固定刻度盘内部，所述活动转盘与转盘轴承外圈连接，所述指针连接在活动转盘上，所述球头支脚安装在固定刻度盘下方，所述球头支脚设置在工作台上，所述芯轴固定在固定刻度盘上。

进一步的，所述摇摆检定装置包括工作台、台面垫板、限位挡板、HV系列横立两用高精度分度盘、连架杆、压块、连接角板、三维海流计夹具，所述台面垫板设置在工作台上，所述HV系列横立两用高精度分度盘通过压块及紧固件固定在台面垫板上，所述限位挡板为两组、分别固定在高精度分度盘两侧，所述高精度分度盘通过连接角板过渡转接到三维海流计夹具，所述连接角板包括两个相互垂直的连接面，其一与高精度分度盘连接，另一连接面与三维海流计夹具连接，所述连架杆固定在三维海流计夹具顶部，用于辅助支撑三维海流计。

进一步的，所述HV系列横立两用高精度分度盘工作台设置有1°～360°刻线，采用主副分度盘分级刻度,包括刻度值为1′的刻度环和最小分辨值为10"的游标环，且具有刹紧和分度蜗杆脱落机构。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明提供了一套完整可实现的河流流量用途ADCP计量检定方法，解决了目前缺乏河流流量用途ADCP计量检定方法的难题，可应用在河流型其它用途ADCP和300K以上海洋型ADCP的计量检定中。本发明解决了困扰我国当前水资源管理和水文监测行业的一个难题，为最严格水资源管理制度和水资源管理三条红线政策的执行提供了技术支撑。

附图说明

图1为ADCP检定水槽环境整体示意图。

图2为ADCP水跟踪和底跟踪性能检测示意图。

图3为河流型ADCP水跟踪测量示意图。

图4为声性能检定图。

图5为悬挂杆结构示意图。

图6为测流仪器流向性能检测仪的总装结构正面示意图。

图7是图6的总装结构侧面示意图。

图8是图6的总装结构俯视示意图。

图9为固定刻度盘分度刻划线的局部放大图。

图10为活动转盘及其读数缺口放大示意图。

图11为透明指针及其读数指针沟槽放大示意图。

图12为水文测流仪器倾角性能检测仪的总装结构正面示意图。

图13为图12的侧面示意图，为了显示清楚已去除台灯。

图14为HV系列横立两用高精度分度盘沟槽面结构图。

图15为连接角板结构正面示意图。

图16为连接角板顶视上表面夹具孔位分布示意图。

图17为三维水文测流仪器夹具结构正视示意图。

图18为三维水文测流仪器夹具结构俯视示意图。

图19为ADCP6项检定示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

河流流量用途ADCP在河道测流时，要连续实时进行三项独立参数的测量，即①所经路径的河底地形，②搭载其船只的速度和方向，③其所经过河段各水流分层的速度和方向。行业内习惯把上述三项测量称为ADCP的测深、底跟踪和水跟踪，只要测出这三项参数，通过模型公式计算即可得出河流断面流量。

因此本发明需计量检定ADCP的测深、底跟踪和水跟踪性能，另外，考虑ADCP长期使用后换能器性能可能存在衰减，和实际河道测流时，搭载ADCP的船只还存在摇摆的情况，本发明还增加了对ADCP换能器声性能的检测，以及对ADCP纵横摇摆性能和定向性能的检测，通过如图19所示的6项检定完整实现对ADCP性能的整体计量检定。

具体的说，本发明提供的河流流量用途ADCP计量检定方法包括如下步骤：

步骤1，对ADCP的测深性能进行计量检定：

在水槽5环境下，检定车1下固定有可升降的悬挂杆3，把待测ADCP4的换能器面朝向检修槽挡水墙8装载于可升降悬挂杆上。检定车底部的操作平台7用于装卸和观察检测仪器。如图1所示，检定车1移动不同的位置可以获得换能器阵面距离检修槽挡水墙的距离，作为标准水深；ADCP4也可以获得相应位置的水深，比较标准水深和ADCP4测深探头获得的数值，完成对ADCP4测深性能的计量检定。ADCP的测深量程一般都在20米以上，这样水槽里的水深需要大于20米，建设这种水槽成本较高，且不易实现。为解决该问题，本发明通过比较标准水深值和ADCP探头测深获得的水深值，完成对ADCP测深性能的计量检定，无需建设过深的水槽，节约资源。对于具有多个测量探头的ADCP，通过转动，把不同探头依次对准基测深准平面(检修槽挡水墙)，重复上述测量步骤，来完成每个探头测深性能的计量检定。ADCP的水槽测试环境大致如图1所示。

具体的说，悬挂杆3的结构如图5所示，包括外轴302、以及设置在外轴内的芯轴301，外轴与芯轴同轴设置。外轴底部设置有蜗轮蜗杆减速机305，蜗轮蜗杆减速机蜗杆与芯轴连接，涡轮输出轴与ADCP安装平台306连接，ADCP安装平台306用于安装ADCP4。通过外轴、芯轴、蜗轮蜗杆减速机设置，悬挂杆底部的ADCP可同时完成升降、俯仰、旋转复合动作，因此可设置在不同的高度，朝向不同的方向。外轴302中上部还设置有安装架303和测杆把手304，ADCP安装平台306上还可进一步安装同步水听器308。

步骤2，对ADCP的底跟踪性能进行计量检定：

(1)在水槽环境下，把ADCP固定于检定车测杆上，由检定车拖曳沿水槽长度方向的行车轨道2运动，获取ADCP的底跟踪速度和检定车测速轮的标准速度，将ADCP的底跟踪速度和检定车测速轮的标准速度比较，完成对ADCP底跟踪性能中底跟踪速度性能的检测，底跟踪的测深性能检定方法参见ADCP测深性能检定方法；

(2)在水槽环境下，检定车低速拖曳ADCP往返运动，记录ADCP往返方向的底跟踪速度的方向值，并计算往返方向的底跟踪速度方向的平均值，再计算往返方向的底跟踪速度方向平均值的差值，其差值与180度比较完成底跟踪速度方向的检测。综上所述，完成对ADCP的底跟踪性能进行计量检定。

如图2所示。

底跟踪检测数据的处理与误差计算，先将测得底跟踪x方向和y方向的速度数据，按(1)式计算检定车前进方向的速度V_B。计算该速度的均值和方差。

底跟踪速度的均值与测速速度的差值称底跟踪速度的误差，本例采用WHR600-1型ADCP进行试验，经多次检定测得的数据详见下表1：

表1 WHR600-1ADCP底跟踪与水跟踪测试数据及误差

由上表可见，测速轮速度较准确稳定，最大绝对差1.9毫米，说明整个检定车速度准确稳定，达到一级检定水槽标准。底跟踪速度误差和水跟踪速度误差均较小，说明被捡设备此两项性能指标合格。

步骤3，对ADCP的水跟踪性能进行计量检定：

(1)如图3所示，在水槽环境下，把ADCP固定于测量杆上，由检定车带着沿水槽长度方向运动，通过把ADCP的不同水层的水跟踪速度和检定车测速轮的标准速度比较，来完成对ADCP水跟踪性能中水跟踪速度性能的检测。水跟踪数据与底跟踪数据处理方式基本相同，不同的是水跟踪需要计算每层的平均速度，本例水跟踪计算结果也列在上表1中。

(2)在水槽曝气环境下，检定车低速拖曳ADCP往返运动，记录ADCP往返方向的水跟踪速度的方向值，并计算往返方向的水跟踪速度方向的平均值，再计算往返方向的水跟踪速度方向平均值的差值，其差值与180度比较完成水跟踪速度方向的检测。综上所述，完成对ADCP的水跟踪性能进行计量检定。

步骤4，对ADCP的声性能进行计量检定：

如图1所示，在水槽环境下，检定车下固定可升降和俯仰的悬挂测杆3，把待测ADCP装载于该悬挂测杆上，通过调节ADCP位置使其对准远端的挂在听测杆上的标准水听器6，比较在不同距离环境下标准水听器测得的声强，确定ADCP声源级性能，完成声源级性能检测后，将ADCP左右旋转一定的角度来完成对声源开角性能的检测，也就是指向性检测；从而完成ADCP声性能的计量检定。对于具有多个测量探头的ADCP，通过转动，把不同探头依次对准标准水听器，重复上述测量步骤，来完成每个探头换能器声源级和指向性性能的检测。

本例多次检定测得的数据详见下表2：

表2 WHR600-1ADCP声源级与指向性测试数据

由上表可以看出，仪器的声源级基本稳定，开角变化不大相对固定从而说明仪器的声性能稳定较好。

步骤5，对ADCP定向性能进行计量检定，在陆上绝磁环境中，把ADCP固定于流向检定装置上，令ADCP转动不同的角度，带动ADCP处于不同方位；在每个检定方位记录ADCP输出的方向值和流向检定装置上的标准刻度值，将ADCP输出的方向值和流向检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP定向性能的计量检定。

作为改进，本发明提供了一种新型的流向检定装置，如图6-11所示，包括V型块1、旋转把手2、活动转盘4、十字槽盘头螺钉5、指针6、固定刻度盘7、PASF球头支脚8、木质工作台9、转盘轴承10、连接板11、芯轴12。其中，V型块1(共2件)不分左、右固定在连接板11上(组成双V型支座)、转盘轴承10安装在固定刻度盘7内部，旋转把手2(共2件)固定在活动转盘4上，PASF球头支脚8(共3件)固定在固定刻度盘7下部，PASF球头支脚配合水准泡在定向性能检测前先用于调整检测仪的水平。木质工作台9采用橡木制造设置筋板、质地厚重平稳，起到坚固的基础支撑作用。水准泡或磁性罗盘13固定在芯轴12顶面位置，固定刻度盘7上部刻有角度分度线及NESW方向标，需配合活动转盘4的缺口及指针6完成读数。被测仪器3安装在2件V型块1的上方，通过扳动旋转把手2向规定方向旋转，读出固定刻度盘7上刻划角度值，并记录被测仪器3传感器示值，完成检测任务。

由图6所示，转盘轴承10通过紧配合方式预压入固定刻度盘7内部台阶并用3只螺钉固紧，活动转盘4以固定刻度盘7内部台阶为导向，带动转盘轴承10的外圈做旋转运动，转盘轴承10内外圈及保持架采用硬铝绝磁材料制造，内部滚珠为铜质滚珠。磁性罗盘13固定在芯轴12顶面，位于本流向检测仪转心处，可完成精确调整NS方向的作用。芯轴12外圆不同台阶加工出不同的尺寸公差，确保既能起到旋转导向且不会卡阻活动转盘4的作用。

由图8所示，本检测仪初始状态需用磁罗盘校准到正北方向，通过手持活动转盘4，调整2件V型块1及连接板一起相对旋转，确保被测仪器3尾部初始位置与固定刻度盘7的角度NESW方向标的N级重合。

由图9、图8所示，固定刻度盘7分度刻划线每5°刻一次数字位，每1°刻一条长划线，在两条长划线中间刻一条中等长度划线代表0.5°，每0.5°内更进一步刻划2条短划线，每小格代表10′，也是分辨力。0°(或360°)、90°、180°、270°四处分别刻NESW字母,长划线、中等长度划线、短划线等各条刻线的尺寸设计均便于检测者观读。

由图10所示，活动转盘4上设计出读数缺口，通过此缺口来判读活动转盘4所处在固定刻度盘7上角度刻划线位，完成读数，为便于读数增加由图11所示的部件6指针及其指针沟槽放大示意图。指针6采用有机玻璃材质，零件表面抛光，不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷，呈透明状，以便读数，由图11左部所示，指针6下部设计有刻划沟槽，此沟槽内涂有红色油漆，读数时醒目。

本流向检测仪首先需要进行安装，安装时流向检测仪应水平安装，安装时应采用水平测量仪器进行检测调整。在流向检测仪周围2～3米的距离内不应存放铁质及磁性材料，以免影响测量精度。操作人员的身上也需将铁质物品取出，放置在安全距离以外。借助罗盘校准流向检测仪的刻度盘，使0°对准地磁N极，180°对准地磁S极。

安装完成后，可进行检测任务，检测仪器时，将被测仪器3水下探测部件水平置于本流向检测仪的专用的双V型支座1上，使其轴线通过流向检测仪刻度盘的轴心，才能进入仪器的检测工作。使被测仪器处于正常工作状态，通过旋转把手2转动活动转盘4，使被测仪器的尾部对准刻度盘的0°位置，待被测仪器显示值稳定后读取流向值，记入检定记录表。然后将活动转盘4顺时针转动30°。使被测仪器3尾部对准固定刻度盘7的30°位置，进行30°点的检定。每转动30°一个检定点，依次进行检定。

使用本流向检测仪检测方向时，要求活动转盘4每次顺时针(正转)、逆时针(反转)30°，各检定360°一周。(检测点的疏密程度应该按照被测仪器的要求确定)。检定工作由两人进行，一人操作读数，一人监督记录。判读要求精确到10′。检定规则和计算方法如下：

(1)同一检定点正、反转读数差应符合被测仪器定向精度标定要求，可判为合格。

(2)各检定点的定向示值误差计算公式

Δθ_i＝θ_i-θ_0i (1)

式中：Δθ_i——i检定点的定向示值误差，(°)；

θ_i——i检定点本检测仪流向读数值，(°)；

θ_0i——i检定点的被测仪器实际流向读数值，(°)。

注意：使用本流向检测仪应该考虑并确定当地的磁偏角数据。

本检测仪应保持外观清洁，特别对刻度线及透明指针必须保持干净。使用过程最好确定固定人员进行检测操作。如若发现两转盘之间转动时有明显卡阻现象，可以将活动盘垂直提起，在清洁平面轴承后，加少量润滑脂，再将活动盘复位，即可恢复正常工作。

步骤6，对ADCP纵横摇性能进行计量检定，在陆上环境，把ADCP的1-3号换能器中轴线方向固定于摇摆检定装置上，令ADCP位于不同的倾角，将ADCP输出的纵揺倾角值和摇摆检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP纵摇性能的计量检定，把ADCP的2-4号换能器中轴线方向固定于摇摆检定装置上，令ADCP位于不同的倾角，将ADCP输出的横揺倾角值和摇摆检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP横摇性能的计量检定，从而完成ADCP纵横摇性能进行计量检定。

作为改进，本发明中的摇摆检定装置采用了一种新型的水文测流仪器倾角性能检测仪，如图12-18所示，包括工作台1，台面垫板2，限位挡板3，HV系列横立两用高精度分度盘4，连架杆5，连架杆处M10六角头螺栓6,夹具耳板处M8六角头螺栓7及其配套的平垫圈8,台灯9,限位挡板处M8六角头螺栓10及其配套的标准型弹性垫圈11、联接台面垫板用M12内六角平圆头螺钉12及其配套的特大垫圈13、六角螺母14，压块15,联接压块用M12内六角圆柱头螺钉16及其配套的标准型弹性垫圈17,连接角板18,三维海流计夹具19,三维海流计20,联接海流计夹具用M10六角头螺栓21及其配套的标准型弹性垫圈22、平垫圈23,分度盘与角板联接用M12的T形槽用螺栓24及其配套的弹性垫圈25、平垫圈26、六角螺母27，固定分度盘用M16六角头细牙螺栓28及其配套的弹性垫圈29、平垫圈30。其中，HV系列横立两用高精度分度盘4通过压块15及紧固件16、17、28、29、30固定在台面垫板2上，压块15(共2件)上部设沉头孔呈L型，上部深入沟槽内贴紧分度盘后，下面与分度盘间留有1毫米间隙，确保接触挤压面积最大。工作台1为木质结构，上表面平整。限位挡板3(共2组，为倒置的V形，形成用于对分度盘进行限位的斜面)分左、右固定在高精度分度盘4两侧，其固定孔位采用不对称方式布置，各自反置安装后可扩大本水文测流仪器倾角性能检测仪测量的倾斜幅度。HV系列横立两用高精度分度盘4，其工作台有1°～360°刻线，采用主副分度盘分级刻度，有刻度值为1′的刻度环和最小分辨值为10"的游标环。回转工作台具有刹紧和分度蜗杆脱落机构。台灯9起到仪器检测时补光作用。

如图13所示，HV系列横立两用高精度分度盘4固定在台面垫板2上，台面垫板2再通过紧固件固定在工作台1上，分度盘4通过连接角板18过渡转接到三维海流计夹具19及三维海流计20，其间涉及到的关键零件连接角板18要求其两工作面垂直度及上表面的平面度均达0.03mm,确保本检测仪分度盘安装完毕后，将分度盘转动到0位时，用圆水泡或框式水平仪检查连接角板上平面的水平度，确保在30′以内。

如图14所示，连接角板18通过图14中六道长沟槽用M12的T形槽用螺栓24及其配套的弹性垫圈25、平垫圈26、六角螺母27进行联接，图示沟槽状态为本检测仪初始0位状态。使用前先把HV系列横立两用高精度分度盘置于标准平板上，沟槽位置由图14状态旋转60°使一对沟槽处于水平状态，把百分表置于标准平板上，检测两沟槽水平度，依次旋转60°，对三组沟槽的水平面均进行检测，结果显示其水平度均为0.02mm，表明沟槽的相对位置和此高精度分度盘的蜗杆涡轮传动精度均合格。

如图15所示，连接角板中6个连接过孔为直径13mm，比M12的T形槽用螺栓公称直径大1㎜，确保连接角板18上平面调水平时留有微调余地，连接角板18采用整体精密焊接，零件表面镀硬铬，增设两侧筋板起支撑加固作用。

如图16所示，连接角板上设有3组孔位(分度圆分别为Ф136.78、Ф180、Ф191)分别用于连接不同仪器的接口使用，通用性强。由图16可知，连接角板通过4个圆孔与夹具连接，三维海流计夹具19上部采用开口结构，并设计两组耳板用于夹紧被测仪器，其中部两头直径比中间直径小1㎜，确保被测仪器可靠装进夹具体。

本倾角性能检测仪安装前先修正桌面，然后将桌面垫板安装在工作桌上，采用框式水平仪检测，确保桌面垫板上平面的水平度后，在此基础上再安装分度盘，分度盘安装完毕后，将分度盘转动到0刻度，再用圆水泡或框式水平仪检测连接角板上平面的水平度，确保在30′以内，说明倾角性能检测仪已经完成水平安装。

安装完成后，可进行检测任务，检测仪器时，将三维海流计20框架部件水平置于本倾角检测仪的专用的三维海流计夹具19上，确保海流计20轴线处于铅垂状态后锁紧两组耳板，才能进入仪器的检测工作。使被测仪器处于正常工作状态，通过分度盘4的旋转把手转动分度盘的活动转盘，使分度盘4的指针置与工作台刻线0位、刻度环0置于游标环刻线0位，待被测仪器显示值稳定后读取流向值，记入检定记录表。然后通过分度盘4的旋转把手顺时针转动到刻度环1位置于游标环刻线0位，进行1°点的检定。刻度环每转动1°为一个检定点，依次进行检定；也可以按照被测仪器的相关要求确定每次的检测点的度数。

使用本倾角检测仪检测水文测流仪器倾角时，要求分度盘的活动转盘顺时针(正转)、逆时针(反转)各检定±45°。检定工作由两人进行，一人操作读数，一人监督、记录。判读精度要求小于等于10"。

(1)同一检定点正、反转读数差应符合被测仪器倾角精度标定要求，可判为合格。

(2)各检定点的倾角示值误差计算公式

Δγ_i＝γ_i-γ_0i (1)

式中：Δγ_i——i检定点的倾角示值误差，(°)；

γ_i——i检定点本检测仪倾角读数值，(°)；

γ_0i——i检定点的被测仪器实际倾角读数值，(°)。

本水文测流仪器倾角性能检测仪应保持外观清洁，特别对刻度线及指针必须保持干净。操作使用最好确定固定人员进行检测。倾角仪的倾角范围：-45°～+45°，检测时，按分度盘说明书的要求调整分度盘，使得手摇分度盘到1、2、3、4整数位，转盘正好对准在角度线上，方便读数；光线较差时可打开台灯，增强光源；需要时，两侧限位挡板可以同时换位安装，可略微扩大检测的倾角范围。

本海流仪器倾角性能检测仪具备标定校核水文测流仪器倾角测量精度，可完成水文测流仪器倾角性能的检测任务。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种河流流量用途ADCP计量检定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对ADCP的测深性能进行计量检定：

在水槽环境下，把待测ADCP的测深换能器朝向检修槽挡水墙装载于检定车可升降悬挂测杆上，检定车移动不同的位置可以获得换能器阵面距离检修槽挡水墙的距离，作为标准水深；ADCP也可以获得相应位置的水深，比较标准水深和ADCP测深探头获得的数值，完成对ADCP测深性能的计量检定；

步骤2，对ADCP的底跟踪性能进行计量检定：

(1)在水槽环境下，把ADCP固定于检定车测杆上，由检定车拖曳沿水槽长度方向的行车轨道运动，获取ADCP的底跟踪速度和检定车测速轮的标准速度，将ADCP的底跟踪速度和检定车测速轮的标准速度比较，完成对ADCP底跟踪性能中底跟踪速度性能的检测，底跟踪的测深性能检定方法参见ADCP测深性能检定方法；

(2)在水槽环境下，检定车低速拖曳ADCP往返运动，记录ADCP往返方向的底跟踪速度的方向值，并计算往返方向的底跟踪速度方向的平均值，再计算往返方向的底跟踪速度方向平均值的差值，其差值与180度比较完成底跟踪速度方向的检测，从而完成对ADCP的底跟踪性能进行计量检定；

计算底跟踪速度的均值与标准速度的差值，得到底跟踪速度的误差，其中底跟踪速度V_B通过下式计算：

其中，x为检定车前进方向上的底跟踪速度，y为垂直于检定车前进方向上的底跟踪速度；

步骤3，对ADCP的水跟踪性能进行计量检定：

(1)在水槽曝气环境下，把ADCP固定于测量杆上，由检定车拖曳沿水槽长度方向运动，通过把ADCP的不同水层的水跟踪速度和检定车测速轮的标准速度比较，完成对ADCP水跟踪速度的检测；

(2)在水槽环境下，检定车低速拖曳ADCP往返运动，记录ADCP往返方向的水跟踪速度的方向值，并计算往返方向的水跟踪速度方向的平均值，再计算往返方向的水跟踪速度方向平均值的差值，其差值与180度比较完成水跟踪速度方向的检测，从而完成对ADCP的水跟踪性能进行计量检定；

步骤4，对ADCP的声性能进行计量检定：

在水槽环境下，把待测ADCP装载于检定车下可升降和俯仰的悬挂测杆上，通过调节ADCP位置使其对准远端的标准水听器，比较在不同距离环境下标准水听器测得的声强，确定ADCP声源级性能，完成声源级性能检测后，将ADCP左右旋转一定的角度来完成对声源开角性能的检测，也就是指向性检测；从而完成ADCP声性能的计量检定；

步骤5，对ADCP定向性能进行计量检定：

在陆上绝磁环境中，把ADCP固定于流向检定装置上，令ADCP转动不同的角度，带动ADCP处于不同方位；在每个检定方位记录ADCP输出的方向值和流向检定装置上的标准刻度值，将ADCP输出的方向值和流向检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP定向性能的计量检定；

步骤6，对ADCP纵横摇性能进行计量检定：

在陆上环境，把ADCP的1-3号换能器中轴线方向固定于摇摆检定装置上，令ADCP位于不同的倾角，将ADCP输出的纵揺倾角值和摇摆检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP纵摇性能的计量检定，把ADCP的2-4号换能器中轴线方向固定于摇摆检定装置上，令ADCP位于不同的倾角，将ADCP输出的横揺倾角值和摇摆检定装置上的标准刻度值进行比较，完成对ADCP横摇性能的计量检定，从而完成ADCP纵横摇性能进行计量检定。

2.根据权利要求1所述的河流流量用途ADCP计量检定方法，其特征在于，所述步骤4中，当ADCP具有多个测量探头时，通过转动，把不同探头依次对准标准水听器，重复步骤4中测量步骤，完成每个探头换能器声性能的检测。

3.根据权利要求1所述的河流流量用途ADCP计量检定方法，其特征在于，所述步骤6中测量ADCP的1-3号换能器中轴线方向的倾角和2-4号换能器中轴线方向的倾角与标准倾角比较来完成ADCP纵横摇性能的检测。

4.根据权利要求1所述的河流流量用途ADCP计量检定方法，其特征在于，所述可升降悬挂测杆包括外轴、以及设置在外轴内的芯轴，外轴底部设置有蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机蜗杆与芯轴连接，输出轴与ADCP安装平台连接，ADCP安装平台用于安装ADCP。

5.根据权利要求1所述的河流流量用途ADCP计量检定方法，其特征在于，所述流向检定装置包括V型支座、旋转把手、活动转盘、指针、固定刻度盘、球头支脚、工作台、转盘轴承、芯轴，所述V型支座、旋转把手固定在活动转盘上，所述转盘轴承安装在固定刻度盘内部，所述活动转盘与转盘轴承外圈连接，所述指针连接在活动转盘上，所述球头支脚安装在固定刻度盘下方，所述球头支脚设置在工作台上，所述芯轴固定在固定刻度盘上。

6.根据权利要求1所述的河流流量用途ADCP计量检定方法，其特征在于，所述摇摆检定装置包括工作台、台面垫板、限位挡板、HV系列横立两用高精度分度盘、连架杆、压块、连接角板、三维海流计夹具，所述台面垫板设置在工作台上，所述HV系列横立两用高精度分度盘通过压块及紧固件固定在台面垫板上，所述限位挡板为两组、分别固定在高精度分度盘两侧，所述高精度分度盘通过连接角板过渡转接到三维海流计夹具，所述连接角板包括两个相互垂直的连接面，其一与高精度分度盘连接，另一连接面与三维海流计夹具连接，所述连架杆固定在三维海流计夹具顶部，用于辅助支撑三维海流计。

7.根据权利要求6所述的河流流量用途ADCP计量检定方法，其特征在于，所述HV系列横立两用高精度分度盘工作台设置有1°～360°刻线，采用主副分度盘分级刻度,包括刻度值为1′的刻度环和最小分辨值为10"的游标环，且具有刹紧和分度蜗杆脱落机构。

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