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第1章 绪论1

1.1 河工模型试验概况1

1.2 长江河工模型的发展过程2

1.3 河工模型量测与控制技术概述5

第2章 模型试验基础设施7

2.1 试验场地与大厅7

2.1.1 试验大厅8

2.1.2 简易式工棚8

2.1.3 泥沙分析室9

2.2 供水系统10

2.2.1 水泵房的设置11

2.2.2 供配水管路12

2.2.3 回水渠13

2.2.4 蓄水池13

2.3 供沙系统13

2.3.1 搅拌池13

2.3.2 沉沙池14

2.3.3 机械式加沙设备15

2.3.4 孔口箱加沙设备15

2.3.5 循环管道加沙设备16

2.3.6 螺杆泵变频调速加沙设备16

2.3.7 脉宽调速轨道车加沙机设备17

2.4 供电系统17

2.5 接地系统18

第3章 模型试验专用设备20

3.1 水槽20

3.1.1 固定水槽21

3.1.2 活动水槽21

3.1.3 波浪水槽与波浪水池22

3.1.4 量测仪器检定专用水槽24

3.1.5 水槽的供水、供沙系统25

3.2 生潮系统25

3.2.1 气压式潮水箱25

3.2.2 可变溢流式26

3.2.3 双向泵式26

3.2.4 可变溢流和双向泵组合控制式26

3.3 造波系统27

3.3.1 造波机27

3.3.2 造波系统的潮流模拟装置29

3.4 生风系统30

3.5 河工模型断面板排序系统30

第4章 流量测量与控制32

4.1 量水堰32

4.2 差压式流量计34

4.3 电磁流量计34

4.4 涡轮流量计37

4.5 水表流量计37

4.6 超声波流量计39

4.6.1 时差法测量原理39

4.6.2 多普勒法测量原理（频差法）40

4.6.3 超声波流量计的基本性能40

4.7 流量的自动控制41

第5章 水位测量与控制44

5.1 水位测针44

5.2 跟踪式水位仪45

5.3 探测式水位仪48

5.4 光栅式水位仪49

5.5 压力式水位仪50

5.6 超声波水位仪51

5.7 电阻式波高仪52

5.7.1 基本原理与电路分析52

5.7.2 水流泡漩检测53

5.8 电容式波高仪55

5.9 水位自动测量与控制系统58

5.9.1 水位自动测量系统58

5.9.2 水位自动控制系统59

第6章 流速与流向测量60

6.1 毕托管流速仪60

6.2 旋桨流速仪61

6.2.1 电阻式旋桨流速仪61

6.2.2 光电式旋桨流速仪62

6.3 旋桨式流速流向仪64

6.4 热线热膜流速仪65

6.5 电磁流速仪67

6.6 超声多普勒流速仪67

6.7 激光流速仪69

6.8 粒子图像流场测速系统70

第7章 模型地形测量74

7.1 电阻式地形仪74

7.2 光电式地形仪76

7.3 超声波地形仪77

7.4 跟踪式地形仪78

7.4.1 三维地形测量系统的组成80

7.4.2 三维地形测量系统的主要性能81

7.4.3 三维地形测量系统的人机界面81

第8章 含沙量和颗粒级配的测量与控制84

8.1 光电测沙仪85

8.1.1 光电测沙仪的电路原理及结构85

8.1.2 含沙量的测定86

8.2 超声波测沙仪87

8.2.1 反射式超声波测沙仪87

8.2.2 衰减式超声波测沙仪88

8.2.3 超声波浓度测量仪88

8.2.4 综合液体浓度仪89

8.3 电磁浓度计90

8.4 光电颗粒分析仪90

8.5 声波振筛式颗粒分析仪91

8.5.1 声波振动式全自动筛分粒度仪91

8.5.2 RPS型系列电动式音波筛分仪92

8.6 离心沉降式颗分仪93

8.6.1 测量原理93

8.6.2 BT—1500离心沉降式粒度分布仪94

8.6.3 CG—1离心沉降式粒度分布测定仪95

8.7 激光粒度分析仪95

8.7.1 仪器结构及工作原理95

8.7.2 激光粒度分析的特性95

8.7.3 MS—2000型激光衍射粒度分析仪97

8.8 颗粒图像处理仪99

8.8.1 仪器的组成与测量原理100

8.8.2 性能与特点101

8.8.3 BT—1600图像颗粒分析系统101

8.8.4 Winner100动态颗粒图像分析仪102

8.9 超声粒度分析仪103

8.9.1 沉降式超声颗分仪103

8.9.2 超声衰减粒度仪103

8.10 颗粒级配的在线自动检测104

8.11 含沙量的自动控制105

8.11.1 均一浑水系统的含沙量自动控制系统105

8.11.2 循环管道的含沙量自动控制系统106

8.11.3 螺杆泵调速加沙控制系统106

第9章 水温测量108

9.1 静水温度测量108

9.2 多点水流温度测量108

9.2.1 温度传感器108

9.2.2 计算机水流多点测温系统110

第10章 电子测量及其在河工模型试验中的应用113

10.1 电子测量方法及传感器113

10.1.1 电子测量的内容与特点113

10.1.2 测量方法及仪表的功能114

10.1.3 测量仪表的基本性能115

10.1.4 传感器117

10.2 电子仪器常用的测量电路119

10.2.1 电桥电路119

10.2.2 RC正弦波振荡器124

10.2.3 运算放大器125

10.2.4 仪器放大器126

10.2.5 信号的隔离与滤波电路127

10.2.6 计数器测频与数码显示130

10.3 虚拟仪器技术及应用135

10.3.1 虚拟仪器用于自动化检测的背景135

10.3.2 虚拟仪器的基本概念及特点135

10.3.3 虚拟仪器的构成136

10.3.4 虚拟仪器的分类138

10.3.5 虚拟仪器的硬件系统139

10.3.6 虚拟仪器的软件系统139

10.3.7 在河工模型测控方面的应用实例141

10.3.8 虚拟仪器的发展趋势143

第11章 智能检测系统与数据融合145

11.1 智能检测系统的基本结构146

11.1.1 智能检测系统的硬件146

11.1.2 智能检测系统的软件147

11.2 分机连接与接口系统147

11.2.1 分机的连接147

11.2.2 接口系统148

11.3 数据融合的原理与应用149

11.3.1 数据融合的原理149

11.3.2 数据融合的结构149

11.3.3 数据融合系统的构成151

11.3.4 数据融合的关键技术153

11.3.5 数据融合系统的应用与存在问题154

11.4 智能检测应用实例与展望156

11.4.1 基于数据融合的温排水模型加热池温度测控系统156

11.4.2 多传感器算术平均值与分批估计的数据融合方法157

11.4.3 水温测量数据融合计算158

11.4.4 Fuzzy+PID温度控制方法159

11.4.5 智能检测系统发展展望160

第12章 测量误差与数据处理简介161

12.1 测量的概念161

12.1.1 测量161

12.1.2 测量结果161

12.1.3 测量方法161

12.2 误差的基本概念及其分类162

12.2.1 讨论误差的意义162

12.2.2 误差的基本概念163

12.2.3 测量误差的主要来源164

12.2.4 误差的性质及其分类165

12.3 误差分析及处理166

12.3.1 随机误差166

12.3.2 疏失误差处理169

12.3.3 系统误差171

12.4 试验数据处理174

12.4.1 有效数字的处理174

12.4.2 等精度测量结果的数据处理175

第13章 模型自动量测控制系统应用实例178

13.1 长江葛洲坝工程泥沙模型量测控制系统178

13.1.1 长江葛洲坝水利枢纽工程泥沙模型简介178

13.1.2 测控系统简介及仪器设备配置179

13.2 长江三峡水利枢纽工程坝区泥沙模型量测控制系统180

13.2.1 长江三峡水利枢纽工程坝区泥沙模型简介180

13.2.2 测控系统简介及仪器设备配置181

13.3 三峡工程库尾泥沙模型量测控制系统181

13.3.1 三峡工程库尾泥沙模型简介181

13.3.2 测控系统简介及仪器设备配置181

13.4 南水北调中线穿黄模型量测控制系统182

13.4.1 南水北调中线穿黄模型简介182

13.4.2 穿黄模型检测与控制自动化系统183

13.4.3 系统试验控制效果185

13.5 潮汐模型直流脉宽调速生潮控制系统的研制及应用187

13.5.1 模型潮汐控制方案及生潮方式187

13.5.2 直流脉宽调速系统的工作原理及其特点188

13.5.3 生潮系统的控制软件189

13.5.4 潮汐模型简介及生潮控制系统的应用190

13.6 深圳河潮汐模型生潮设备与数据自动采集系统190

13.6.1 深圳河潮汐模型试验简介190

13.6.2 模型生潮控制系统191

13.6.3 水位、流速、河床地形测量193

13.7 河工模型温排水试验测控设备的研制与应用194

13.7.1 温排水模型测控设备的系统组成及工作原理194

13.7.2 软件的设计196

13.7.3 模型试验应用及成果分析197

13.8 长江防洪模型量测控制系统198

13.8.1 量测控制系统的组成199

13.8.2 流量自动控制系统200

13.8.3 水位自动测量系统201

13.8.4 水位自动控制系统201

13.8.5 流速流态测量系统202

13.8.6 加沙自动控制系统204

13.8.7 动床模型地形自动测量系统204

13.8.8 防洪模型影像监控系统206

13.8.9 泥沙分析仪器206

13.8.10 系统应用效果207

13.9 基于变频调速的潮汐模拟系统设计与应用208

13.9.1 深圳河口潮汐模型简介208

13.9.2 变频调速潮汐模拟系统208

13.9.3 生潮机械系统208

13.9.4 自动控制系统209

13.9.5 试验结果与分析212

13.10 长江口综合整治模型量测控制系统的设计213

13.10.1 长江口综合整治模型简介213

13.10.2 量测控制系统的功能需求213

13.10.3 系统的总体设计与构成214

参考文献218