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1、港口及航道工程模型试验 第八章 量测技术 港航工程模型测量的主要物理量： 水位、流速、波浪、压力、拉力以及含沙量等 非物理量。 一、量测系统框图 量测系统模拟系统和数字系统（信号还原和 失真度差别）。 第一节 概述 图8-1 近代量测系统 第一节 概述 各类传感器-将非电物理理转换为电量，故也称变换 量，有电阻式、电容式、电磁式、光电式，还有超生波、 激光等。 第一节 概述 静态、动态特性输入信号时间变化划分； 1 静态特性 （1）精确度 准确度与实际值的偏离；精密度所测数值 重复一致程度。 （2）灵敏度输出信号变化量/输入信号变化量 （3）线性度 （4）稳定性 （5）零点飘移 （6）滞后性
2、第一节 概述 二 量测系统特性 2 动态特性 （1）传递函数输出/输入（信号比） （2）动态参量时间常数，阻尼率，固有频率 （3）自振频率大于被测物理量410倍 第一节 概述 二 量测系统特性 对量测系统传感器要求： （1）具有足够灵敏度和线形度 （2）较好的动态特性 （3）工作稳定，零漂小（放水防潮） （4）避免传感器尺度对流场干扰 第一节 概述 二 量测系统特性 第二节 电阻应变测量 电阻应变系统主要由三部分组成： （1）电阻应变片 （2）电阻应变仪 （3）记录仪 优点：精度高（12），频响好，有现成机片应用， 使用（算）简单等； 缺点：只能测量局部（而不是全域）应变，受温度、湿 度等影响
3、大。 第二节 电阻应变测量 一、工作原理，构造与分类 丝绕式应变片箔式和半导体式应变片 第二节 电阻应变测量 一、工作原理，构造与分类 第二节 电阻应变测量 二 应变片的选用与粘贴 n1 应变片的选用 n2 应变片的粘贴工艺 分为静态、动态和超动态电阻应变仪。 第二节 电阻应变测量 三 电阻应变仪 第三节 压力测量 n1 液柱平衡法（测压管） n2 重力平衡法 n3 弹性变形法 一 应变片式压力传感器（P206） 二 压电式压力传感器单晶硅膜片（P207） 三 测力传感器 筒形、柱形、环形和梁形等。 第四节 水位和波面测量 n一 测 针 n二 跟踪式自动水位仪 n三 液阻式水位仪两电极 n四
4、钽丝电容浪高仪一电极 n五 波周期和波长的测量两台浪高仪 n L=TL/t 第五节 流速和流量测量 测速方法： n接触式毕托管、旋浆式、电磁式、热膜式、电阻 片式和超声式 n非接触式激光测速和流场显示测速 n一、毕托管流速仪 h=v2/2g 第五节 流速和流量测量 二、旋浆流速仪 主要分： n计数法：v=kf+c n周期法：v=（t1+t2）k+c n 优点：低流速、非恒定流，节省测流时间。 式中： v 测点流速（m/s）； k 旋浆系数，由旋浆结构性能而定，率定求得； f =n/t,旋转频率， t 为计测时间，n为t 时段内的转数； t1遮盖第一次的时间； t2 遮盖第二次的时间。 n三、电
5、磁流速仪（法拉第定律） n四、流向的测量 n 1、流动显示法； n 2、量测分速度法； n 3、用舵叶跟踪流向。 第五节 流速和流量测量 第五节 流速和流量测量 五 流量测量 n1 量水堰（三角、矩形） n2 文杜里管流量计 n3 电磁式流量计 n4 超声式流量计 第六节 含沙量和地形测量 一 含沙量测量 1、烘干法 2、比重瓶法 3、光电测沙法 二 冲於地形测量 1、接触式：（1）电阻式（2）光电式 2、非接触式（3）超声波地形仪（4）跟踪式地形仪 第七节 测量数据的采集与记录 一 测量数据的显示 二 动态测量记录器 三 光线示波器 四 微机系统自动控制、数据采集和处理 五 遥控船模 回转角
6、速度； t时间； 舵角。 第八节 流场显示技术 一 概述 二 显示方法 （1）壁面示踪法 （2）丝线法 （3）直接注入示踪法 （4）化学反应示踪法 （5）光学法 三 显示装置原理 四 示踪剂 五 流谱及图数处理 第八节 流场显示技术 明沟出流消能型式 盖板出流消能型式 第八节 流场显示技术 阀门后突扩体型流场显示 第八节 流场显示技术 阀门后突扩体型压力显示 港口及航道工程模型试验 第九章 试验数据的处理 直接测量：如速度，压力 间接测量：如加速度 测量数据：确定性非确定性（明确的数学关系 式描述的数据）。 第一节 概 述 第一节 概 述 相对误差： 系统误差仪器精度和环境影响； 随机误差偶然
7、、无规律误差； 粗大误差错误。 第二节 试验数据的误差分析 一 统计特征值 1 平均值：算术平均值，几何平均值 2 离差： （1）标准误差均方差，各误差平方和的平均值的平方 根； （2）平均误差残差的绝对值的算术平均值； （3）概率误差将误差绝对值按大小排列的中间数； （4）离散系数标准差或平均差与算术平均数之比。 假定系统误差不存在，或消除，或可忽略。 1 对称性 2 两头小，中间大，单峰性 3 有界性 4 随机误差平均值趋于零 正态分布 第二节 试验数据的误差分析 二、随机误差的特性及分布（有规律性） 高斯误定律 误差曲线 误差分布函数 置信概率 置信区间 第二节 试验数据的误差分析 二、
8、随机误差的特性及分布（有规律性） 第二节 试验数据的误差分析 三 间接测量误差的估计 复合量的误差传递公式。 误差传递公式 第三节 试验数据的统计检验 一 异常数据的发现与剔除 二 系统误差的检验与消除 三 统计分布形式的检验 第四节 经验公式的拟合 一 一元线性回归 1 散点图与回归线 2 一元线性方程的求法 3 回归方程的检验（相关系数检验法，F检验） 4 利用回归方程进行预报 二 一元非线性回归 1 指数回归 2 幂函数回归 3 对数曲线 4 双曲线 三 多元线性回归 四 多项式回归 五 试验数据的优化回归 第四节 经验公式的拟合 第五节 随机数据处理概述 一 动态信号数据的类型和描述 1、时间域手描述：均值、均方值、均方差值、概率密度、概 率分布、自相关函数、互相关函数 2、频域描述：自功率谱密度（自谱）、互功率谱密度函数（ 互谱），谱相关函数、传递函数 二 随机信号的时域描述 （一） 幅值分析 1、统计值 2、幅值概率密度函数 （二） 相关函数分析 第五节 随机数据处理概述 三 频谱分析 四 随机数据的获得和预处理 n水位测量：测针读数，测压灌读数，压力传感器； n流速测量：率定，k,c值，测量次数，误差或错误； n波浪测量：最大和平均值，时间过程； n压力测量：最大和平均值，时间过程； n泡水，回流、船模航迹
