趙長軍，趙 威，于發(fā)強，王小瑩

（吉林省水文水資源局松原分局，吉林 松原 138000）

纜道測流是我國大多水文站采用的一種測流方式。在天然河道的最高水位以上，安裝一套架空索路，利用電力或人力控制架空索路的循環(huán)運行。通過不同的運行距離，設(shè)置不同測流垂線，達到測取全斷面流量的目的。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，纜道的起點據(jù)計數(shù)和水深計數(shù)現(xiàn)已完全實現(xiàn)了電子化，動力系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，信號收發(fā)系統(tǒng)也采用了高頻無線電發(fā)射接收系統(tǒng)。然而，在動力運行系統(tǒng)中，由于交流變頻調(diào)速技術(shù)的廣泛應(yīng)用，由變頻電路產(chǎn)生的高次諧波，對信號系統(tǒng)的高頻發(fā)射接收電路產(chǎn)生了嚴重干擾。當測流纜道運行時，操控人員無法接受到測流信號，測流無法進行。收發(fā)系統(tǒng)使用鎖相環(huán)技術(shù)，雖然能有效地解決這一問題，但是技術(shù)上過于復(fù)雜，一出現(xiàn)故障，測站人員不便于維修。本文介紹一種簡單信號收發(fā)系統(tǒng)，可有效解決抗干擾問題。

1 水下直流脈沖發(fā)射源

如圖1所示，在測流鉛魚上安裝兩只4.5V密封水下電池筒，分別按正反方向連接在循環(huán)索路和鉛魚上。圖中的電阻R是為了防止電池瞬間短路而設(shè)置的。

當要測量斷面流量時，有3個信號需要發(fā)出，即水面信號、河底信號和流速儀信號。傳輸信號依靠索路和大地一線一地法。在動力系統(tǒng)的驅(qū)動下，鉛魚入水測流時，安裝在鉛魚尾部的泡沫浮質(zhì)和浮質(zhì)側(cè)面的永久磁鐵以B點為軸向上浮起，經(jīng)過水面開關(guān)G2，使水面開關(guān)G2吸合，電源E2送出一個直流脈沖即為水面信號。測流鉛魚繼續(xù)下放到河底時，底部托盤頂回永久磁鐵，使G1吸合，送出直流脈沖，即為河底信號。鉛魚提起時，托盤依靠自重自行脫落。需要測速時，將鉛魚提起到測點位置，隨著流速儀開關(guān)KS的間斷吸合，電源E1送出連續(xù)反方向直流脈沖，單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)量就是測點流速。

2 脈沖信號的接收原理

脈沖接收電路的電原理圖如圖2所示。該電路是由穩(wěn)壓源7805集成塊產(chǎn)生的5V電源供電。測流信號從循環(huán)索上引出，在操作室內(nèi)接收。當鉛魚運行到測流垂線水面時，水的浮力將永久磁鐵W浮起（見圖1），水面開關(guān)G2吸合，電源E2送出4.5V直流脈沖至索路。在操作室內(nèi)從索路引出直流脈沖到可變電阻R7（見圖2），通過正確調(diào)整可變電阻R7的值，在正脈沖來時，使可控硅3CT1處于導(dǎo)通狀態(tài)。這時晶體管BG1，BG2組成的互補電路振蕩器開始振蕩，喇叭L1發(fā)出震蕩的響聲，收到水面信號。當測流鉛魚繼續(xù)下放到河底時，托盤頂起水面浮質(zhì)的另一端，河底開關(guān)G1吸合，電源E2通過索路又送出一個正脈沖，觸發(fā)可控硅3CT1導(dǎo)通，重復(fù)以上過程，喇叭L1發(fā)聲，收到河底信號。當測流鉛魚提到測點深位置時；由于河道流速存在，流速儀開關(guān)KS間斷導(dǎo)通，電源E1發(fā)出一系列的反向脈沖。負脈沖通過二極管D1和電阻R6到晶體管BG5的基極，使晶體管BG5截止。由晶體管BG3，BG4組成的互補振蕩器開始振蕩，喇叭L2發(fā)出響聲，收到流速儀信號。二極管D1和電阻R6是為保護晶體管BG3設(shè)置的，如果沒有D1，R6，從索路上傳過來的正脈沖，會使BG3深度飽和導(dǎo)通而燒壞BG3。正常工作空載時，晶體管BG3處于飽和狀態(tài)，振蕩器停止振蕩，只有當負脈沖使BG3處于截止狀態(tài)時，振蕩器才開始震蕩，喇叭發(fā)聲。

3 安裝與調(diào)試

取一塊100mm×30mm厚1mm的線路板，固定在鉛魚尾翼上，按圖1所示接好線路，將干簧管G1，G2焊接在線路板上。再取一塊厚3mm長120mm寬30mm的樹指板，在中間鉆一小孔，以B點為軸固定在干簧管一側(cè)，找一塊永久磁鐵和泡沫浮質(zhì)，固定在一端。按圖1所示位置，調(diào)整好G1和G2間距，使之接觸水面時浮子浮起G2吸合。鉛魚落地時托盤頂起樹指板的另一端，浮質(zhì)放下，G1吸合，反復(fù)運作幾次。兩只密封水下電池筒，在鉛魚尾端找一個合適位置固定好。

按圖2線路連接好各元件，通過電位器R7給可控硅A的觸發(fā)電極加上0.7V左右的觸發(fā)電壓，使可控硅處于導(dǎo)通狀態(tài)。然后，調(diào)整電阻R1，使晶體管BG1，BG2工作在放大區(qū)。此時，振蕩器處于震蕩狀態(tài)，喇叭發(fā)出每秒400周左右的頻率信號，即為流速儀信號。再斷開晶體管BG5的集電極，調(diào)整電阻R5，使BG3，BG4也工作在放大區(qū)，振蕩器開始震蕩，喇叭L2發(fā)出每秒500周左右的頻率信號，以示和流速儀信號響聲的區(qū)別。如果兩響聲聽起來區(qū)別不明顯，可減小C2或增大R4的阻值，以提高震蕩頻率，然后再把已斷開的晶體管集電極重新接好。

調(diào)試完成后，在室外埋一根地線，就可以進行正常測流了。在測流之前，先用萬用表測量一下循環(huán)索路的對地電阻，如果阻值小于300Ω，應(yīng)該考慮絞車和循環(huán)索對地絕緣，否則信號不能工作。

實踐證明，該信號系統(tǒng)故障率很低，易于自制，抗干擾能力強，該信號系統(tǒng)在吉林省扶余水文站使用多年，取得了良好的效果。