自制測(cè)流纜道信號(hào)收發(fā)器

趙長(zhǎng)軍，趙 威，于發(fā)強(qiáng)，王小瑩

（吉林省水文水資源局松原分局，吉林 松原 138000）

纜道測(cè)流是我國(guó)大多水文站采用的一種測(cè)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(yùn)行。通過(guò)不同的運(yùn)行距離，設(shè)置不同測(cè)流垂線(xiàn)，達(dá)到測(cè)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(diǎn)據(jù)計(jì)數(shù)和水深計(jì)數(shù)現(xiàn)已完全實(shí)現(xiàn)了電子化，動(dòng)力系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，信號(hào)收發(fā)系統(tǒng)也采用了高頻無(wú)線(xiàn)電發(fā)射接收系統(tǒng)。然而，在動(dòng)力運(yùn)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(duì)信號(hào)系統(tǒng)的高頻發(fā)射接收電路產(chǎn)生了嚴(yán)重干擾。當(dāng)測(cè)流纜道運(yùn)行時(shí)，操控人員無(wú)法接受到測(cè)流信號(hào)，測(cè)流無(wú)法進(jìn)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(wèn)題，但是技術(shù)上過(guò)于復(fù)雜，一出現(xiàn)故障，測(cè)站人員不便于維修。本文介紹一種簡(jiǎn)單信號(hào)收發(fā)系統(tǒng)，可有效解決抗干擾問(wèn)題。

1 水下直流脈沖發(fā)射源

如圖1所示，在測(cè)流鉛魚(yú)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(yú)上。圖中的電阻R是為了防止電池瞬間短路而設(shè)置的。

當(dāng)要測(cè)量斷面流量時(shí)，有3個(gè)信號(hào)需要發(fā)出，即水面信號(hào)、河底信號(hào)和流速儀信號(hào)。傳輸信號(hào)依靠索路和大地一線(xiàn)一地法。在動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，鉛魚(yú)入水測(cè)流時(shí)，安裝在鉛魚(yú)尾部的泡沫浮質(zhì)和浮質(zhì)側(cè)面的永久磁鐵以B點(diǎn)為軸向上浮起，經(jīng)過(guò)水面開(kāi)關(guān)G2，使水面開(kāi)關(guān)G2吸合，電源E2送出一個(gè)直流脈沖即為水面信號(hào)。測(cè)流鉛魚(yú)繼續(xù)下放到河底時(shí)，底部托盤(pán)頂回永久磁鐵，使G1吸合，送出直流脈沖，即為河底信號(hào)。鉛魚(yú)提起時(shí)，托盤(pán)依靠自重自行脫落。需要測(cè)速時(shí)，將鉛魚(yú)提起到測(cè)點(diǎn)位置，隨著流速儀開(kāi)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(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)量就是測(cè)點(diǎn)流速。

2 脈沖信號(hào)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(cè)流信號(hào)從循環(huán)索上引出，在操作室內(nèi)接收。當(dāng)鉛魚(yú)運(yùn)行到測(cè)流垂線(xiàn)水面時(shí)，水的浮力將永久磁鐵W浮起（見(jiàn)圖1），水面開(kāi)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(jiàn)圖2），通過(guò)正確調(diào)整可變電阻R7的值，在正脈沖來(lái)時(shí)，使可控硅3CT1處于導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)晶體管BG1，BG2組成的互補(bǔ)電路振蕩器開(kāi)始振蕩，喇叭L1發(fā)出震蕩的響聲，收到水面信號(hào)。當(dāng)測(cè)流鉛魚(yú)繼續(xù)下放到河底時(shí)，托盤(pán)頂起水面浮質(zhì)的另一端，河底開(kāi)關(guān)G1吸合，電源E2通過(guò)索路又送出一個(gè)正脈沖，觸發(fā)可控硅3CT1導(dǎo)通，重復(fù)以上過(guò)程，喇叭L1發(fā)聲，收到河底信號(hào)。當(dāng)測(cè)流鉛魚(yú)提到測(cè)點(diǎn)深位置時(shí)；由于河道流速存在，流速儀開(kāi)關(guān)KS間斷導(dǎo)通，電源E1發(fā)出一系列的反向脈沖。負(fù)脈沖通過(guò)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(bǔ)振蕩器開(kāi)始振蕩，喇叭L2發(fā)出響聲，收到流速儀信號(hào)。二極管D1和電阻R6是為保護(hù)晶體管BG3設(shè)置的，如果沒(méi)有D1，R6，從索路上傳過(guò)來(lái)的正脈沖，會(huì)使BG3深度飽和導(dǎo)通而燒壞BG3。正常工作空載時(shí)，晶體管BG3處于飽和狀態(tài)，振蕩器停止振蕩，只有當(dāng)負(fù)脈沖使BG3處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，振蕩器才開(kāi)始震蕩，喇叭發(fā)聲。

3 安裝與調(diào)試

取一塊100mm×30mm厚1mm的線(xiàn)路板，固定在鉛魚(yú)尾翼上，按圖1所示接好線(xiàn)路，將干簧管G1，G2焊接在線(xiàn)路板上。再取一塊厚3mm長(zhǎng)120mm寬30mm的樹(shù)指板，在中間鉆一小孔，以B點(diǎn)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(shí)浮子浮起G2吸合。鉛魚(yú)落地時(shí)托盤(pán)頂起樹(shù)指板的另一端，浮質(zhì)放下，G1吸合，反復(fù)運(yùn)作幾次。兩只密封水下電池筒，在鉛魚(yú)尾端找一個(gè)合適位置固定好。

按圖2線(xiàn)路連接好各元件，通過(guò)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(shí)，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(hào)，即為流速儀信號(hào)。再斷開(kāi)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(kāi)始震蕩，喇叭L2發(fā)出每秒500周左右的頻率信號(hào)，以示和流速儀信號(hào)響聲的區(qū)別。如果兩響聲聽(tīng)起來(lái)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(kāi)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(xiàn)，就可以進(jìn)行正常測(cè)流了。在測(cè)流之前，先用萬(wàn)用表測(cè)量一下循環(huán)索路的對(duì)地電阻，如果阻值小于300Ω，應(yīng)該考慮絞車(chē)和循環(huán)索對(duì)地絕緣，否則信號(hào)不能工作。

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