1.2.5.1 Đặc trưng kỹ thuật thiết bị:
Thiết bị đo dòng chảy cầm tay là sự kết hợp của đầu đo dòng Doppler 3900 với bộ hiển thị Display Unit 3315 cho phép đọc trực tiếp kết quả đo theo thời gian thực. Thiết bị có thể kết hợp với một số các đầu đo khác đưa ra nhiều thông số trực tiếp hữu ích
Hình 1.2.5.1.1. Thiết bịđo dòng chảy cầm tay vàđầuđo
Máy đo dòng chảy cầm tay thực chất là sự kết hợp giữa đầu đo dòng Doppler và bộ hiển thị DU 3315 (DU – Display Unit)
Cấu tạo của máy gồm
+ Đầu đọc dòng Doppler ( DCS -Doppler Current Sensor ) + Cáp tín hiệu ( gắn liền với DCS )
+ Bộ hiển thị trực tiếp DU 3315 + Cáp ngắn nối DU với DSU
+ Bộ lưu dữ liệu DSU 2990 ( tùy chọn )
1) Đầu đọc dòng Doppler:
DCS chính là một bộ phận của náy RCB 9 MkII, trong trường hợp sử dụng cho máy đo dòng chảy cầm tay, nó được chế tạo độc lập, gắn liền với một cáp dẫn tín hiệu và điện cấp cho đầu phất tín hiệu
Thiết bị này thường được sử dụng để đo dòng chảy ở cảng, dọc bãi biển, trên các dàn khoan dầu ngoài khơi...
Đầu đo này dụng nguyên lý luân chuyển Doppler để đo tốc độ dòng chảy: nó truyền các xung âm vào nước xung quanh, khi âm thanh truyền đi, các hạt nhỏ hay bong bóng khí trong nước sẽ phản hồi lại nột phần năng lượng đó. Các đầu đo sẽ thu thập các tán xạ đó trong khoảng cách 0,4 dến 2,2m, năng lượng này sẽ được dùng để tính các thay đổi về tần số (nguyên lý Doppler). Ngoài ra thiết bị có thêm một la bàn hiệu ứng Hall để đo hướng dòng. Độ nghiêng của phép đo được bù trừ bằng một đầu đo độ nghiêng điện phân
Thông số chính
+ Dải đo khả dụng: 0 – 300 cm/s + Độ phân giải: 0,1% dải đo
+ Sai số: ± 0,15 cm/s (tuyệt đối) hoặc ±1% số đọc (tương đối) + Hướng dòng: 0 - 3600 từ tính, độ phân giải 0,350
+ Nhiệt độ: -100C đến 430C, độ phân giải 0,050C. Sai số ±0,080C
Khoảng cách lắp đặt máy tối thiểu 0,5 m từ đáy và 0,75 m từ mặt nước.
30)Bộ hiển thị DU 3315
Đây là một bộ phận được thiết kế có thể đọc được 5 đầu đo theo thứ tự lần lượt, cho phép hiển thị số theo các đơn vị kỹ thuật
Hình 1.2.5.1.2. Các bộ phận của bộ hiển thị DU 3115
+ Dùng với các đầu đo thành các thiết bị xach tay (như trong trường hợp máy đo dòng cầm tay đang xét hay máy đo mực nước cầm tay), hiện số theo thời gian thực với đơn vị kỹ thuật (đã được tự động đổi theo các tham số cài trong máy DU 3315)
+ Lắp cố định và dùng điện lưới để cung cấp số liệu đến máy in, màn hình...dùng cho các trạm đo thủy - hải văn nhỏ
*Công tắc điều khiển: gồm 10 vị trí, từ vị trí số 2 đến 6 đánh
số các đầu đo nối vào. Vị trí thứ 7 để hiển thị điện áp pin trong máy. Vị trí thứ 8 để đặt khoảng thời gian cho tín hiệu đầu ra và thời gian trung bình. Các vị trí 9, 10 sử dụng khi nhập các hằng số kiểm chuẩn của đầu đo
*Cấu hình chân cắm: Gồm có 3 ổ cắm
+ Ổ thứ nhất có 10 chân là đầu vào của các kênh 1-5 + Ổ thứ 2 có 6 chân là đầu vào của kênh 1
+ Ổ thứ 3 là đầu tín hiệu ra gồm 10 chân
Thiết bị hoạt động ở dải nhiệt độ từ -40 đến 600C, dưới -150C thì màn tinh thể lỏng không hoạt động được
Trước khi sử dụng với đầu đo nào, thiết bị phải được lập trình với các thông số của đầu đo tương ứng. Cách thiết lập sơ lược như sau
+ Cắm Program pad (bàn phím lập trình đi kèm trong hộp máy) vào DU ở vị trí lỗ cắm bên hông máy (phải tháo đầu bịt ra bằng một tuốc-nơ-vít dẹt)
s+ Đặt công tắc điều khiển về kênh 1
+ Nhập thông số thiết bị tương ứng bằng phím trên Pad lập trình.(POS: Chuyển vị trí con trỏ, CHAR: lựa chọn chữ cái và số, SHIFT: chuyển đổi chữ thường-chữ hoa)
+ Đặt công tắc chuyển chế độ sang kênh khác và lặp lại các bước như trên. Lưu ý: Khi con trỏ ở vị trí cuối cùng của dòng trên, bấm phím CHAR sẽ xem được hầu hết các tham số thông dụng nhất
+ Nhập các hằng số trong bảng điều khiển ở vị trí Coeff A-B và Coeff C-D, chuyển vị trí công tắc sẽ tăng lên một đầu đo, các hằng số được nhập vào cho tất cả các kênh
+ Dùng phím CHAR để chuyển đổi thời gian khác nhau. Sau khi đặt khoảng thời gian xong, tắt máy rồi bật trở lại
1.2.5.2 Nguyên lý hoạt động
Đầu đo hoạt động theo nguyên lý luân chuyển Doppler, từ đầu đo có các nguồn phát các xung sóng siêu âm vào trong nước, các hạt nước hoặc bóng khí chuyển động trong môi trường nước sẽ phản xạ trở lại chùm sóng âm này. Trên đầu đo có thiết bị thu tín hiệu phản xạ lại. Thông qua sự chênh lệch của tần số sóng phát ra và sóng thu lại, theo công thức tính toán của Doppler sẽ tính được tốc độ dịch chuyển của các hạt nước, đó chính là tốc độ của dòng chảy
Hướng dòng chảy được kết hợp đo bằng la bàn Hall và được bù trừ độ nghiêng bằng đầu đo độ nghiêng điện phân
1.2.5.3 Thao tác sử dụng thiết bị
1) Tháo lắp thiết bị + Lắp tời vào mạn tàu
+ Lấy bộ hiện thị ra khỏi hộp, tháo các đầu bịt của các giắc cắm cáp trên thân máy. Chú ý cất các đầu bịt đó vào hộp tránh thất lạc
+ Lật phía sau bộ hiển thị, mở nắp hộp pin và kiểm tra. Phải chắc chắn là pin đã được lắp vào ổ pin trước khi sử dụng máy. Pin dùng cho bộ hiển thị là loại pin vuông 9V. Đưa pin vào ổ theo đúng cực và nhẹ nhàng đẩy phần dưới quả pin cho các cực phía trên ăn khớp nhau. Đậy nắp hộp pin trở lại
+ Lấy đầu đo trong thùng ra, nhẹ nhàng gỡ dây cáp và tháo các đầu bịt dây cáp, cất chúng vào hộp
+ Cắm đầu cáp vào giắc cắm ở vị trí INPUT ( CH 1-5 ), xoáy nắp kín nước ở dây cáp cho ăn khớp với ren trrên lỗ cắm
+ Trường hợp cần thiết phải lưu dữ liệu đo đạc ra DSU, ta kết nối bộ hiển thị với DSU như sau
- Tháo nắp bịt kín nước ở DSU và 2 đầu sợi cáp ngắn
- Dùng cáp ngắn đó nối DSU với vị trí OUTPUT trên bộ hiển thị + Treo khung máy vào cáp của tời
+ Tháo các ốc trên khung treo máy tại vị trí gắn các nửa vòng thép, đặt đầu đo vào sao cho lỗ phía dưới đầu đo lồng vào trục thép nằm ngang trên thân khung treo, rãnh phía trên trục máy ăn khớp với đai trên khung treo
+ Lắp các nửa vòng thép trở lại để cố định máy trên khung
+ Dùng 1 hoặc 2 lạt nhựa (trong toolbox) buộc cáp tín hiệu vào cán thép ở đoạn đầu để tránh cáp tín hiệu mắc kẹt vào các đồ khác trên mạn tàu
+ Treo cá chì vào ma-ní dưới khung máy
+ Một người nhẹ nhàng mang cả khung máy và cá chì thả xuống nước, khi thao tác chú ý cẩn thận không để va đập vào mạn tàu và không bị ngã khỏi mạn tàu (do cá chì khá nặng và dây cáp vướng víu). Một người từ từ xông tời thả máy xuống
Hình 1.2.5.3.1. Lắpđặt DCS vào khung treo cùng với cácđầuđo khác khi khảo sát
31)Đọc số liệu trên DU
+ Sau khi thả máy xong, trước khi bật công tắc DU lên vị trí Chanel 1-2, chờ cho các thông số đo hiển thị trên màn hình, kiểm tra xem các thông số đó đã phù hợp chưa (không ghi mà chỉ kiểm tra )
+ Thả máy xuống chạm đáy, đọc số đo mực nước trên bộ hiển thị của máy đo mực nước để biết độ sâu của thủy trực (gọi là H)
+ Nếu đo dòng chảy tại 3 vị trí trên thủy trực thì thả máy xuống các độ sâu 0,2H; 0,6H; 0,8H. Nếu đo tại 5 vị trí trên thủy trực thì đo thêm điểm mặt và đáy
+ Tại mỗi vị trí thả máy, xoay công tắc lên vị trí Chanel 1-2 và chờ cho số hiện trên màn hình nhảy 1 tới 2 lần mới bắt đầu ghi lại số liệu (để đạt ổn định ). Đọc 3 lần, ghi vào sổ
+ Khi đang kéo tời hoặc chưa cần ghi số liệu nên tắt DU để tiết kiệm pin (vì đầu DCS phát ra năng lượng sóng âm rất tốn điện)
32)Kết thúc đo - tháo máy
+ Khi kết thúc đo thì tháo DU, vớt máy lên tàu, dùng khăn khô sạch lau máy
+ Tháo máy ra khỏi khung: cắt các lạt nhựa, tháo các vòng bảo vệ và mang máy ra
+ Cuộn cáp thành cuộn, chú ý cuộn xuôi không làm xoắn cáp + Lắp đầu bịt cáp trở lại
+ Lau sạch đầu đo, cất vào thùng + Lắp các đầu bịt DU trở lại + Tháo pin ra khỏi ổ pin
Hình 1.2.5.3.2. Cách sử dụng DCS cùng với CTD senor đo dòng chảyở cácđộ sâu khác nhau và sử dụng thiết bịđểđo dòng chảy tại chân công trình
33)Giới thiệu một số hình thức sử dụng máy
Ngoài cách sử dụng máy đo trên thủy trực như trên, máy đo còn được dùng để đo thông số dòng chảy theo một số cách trong hình trên
DCS được ứng dụng kết hợp với một số đầu đo khác tạo thành một máy đo nhiều thông số hoặc lắp ở chân cầu cảng với mục đích cung cấp số liệu theo thời gian thực về dòng chảy giúp tránh được các nguy hiểm cho tàu và công trình trong trường hợp cập tàu khi tốcđộ dòng quá lớn
1.2.5.4 Xử lý số liệu
Các số liệu thô từ DSU được chuyển thành các số liệu kỹ thuật bằng phần mềm 5059
Trường hợp các số liệu trên bộ hiển thị được ghi sổ quan trắc thì được xử lí theo hướng dẫn trong tiêu chuẩn quan trắc lưu tốc và hướng dòng chảy