水库大坝侵润线观测设备

水库大坝侵润线观测设备

作者：张剑 王东青 王世昭 李兴华 来源：《数字技术与应用》2011年第06期

摘要:土石坝原型观测中，电测水位计通常是进行坝体浸润线观测时必备的测量器具，具有便携、易操作和高灵敏度等特性，但由于其用途过于专业，而水利工作者通常又不太了解弱电，因而导致该器械在市场上很难购置，且价位畸高。本文通过记述自制电测水位计及原理，以期帮助广大水利工作者应对当该器械损坏时的尴尬，并对弱电知识有所了解。 关键词:电测水位计 三极管 蜂鸣器

中图分类号：TM02 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2011）06-0025-02

电测水位计是土石坝原型观测中，坝体浸润线观测的常用必备工具，由探头、提闸、探头短路报警器等构成；其核心部件是测水探头短路报警器，主要包括三极管、电容、电感（喇叭）、电池箱等电子元件。原理是利用三极管来放大探头遇水短接后的电信号；再通过电容、电感将放大的电信号调谐成正弦波也称交流信号；最后是将调谐好的交流信号经反馈回路引回三极管再放大，进而促使喇叭发声报警；即电工学中所谓的电谐振。 测水探头短路报警器电路接线图如下：

图一中的电子元件均可在电子市场上购置，也可以从废旧电话机上拆得。这里有三点需要作出说明：(1)本电路对三极管无过高要求，选购时低频的即可；但焊接电路时一定要注意：本电路是按NPN型三极管绘制，如实际中遇到的是PNP型，则需将电路中电源正负极对调。(2)为保证三极管有足够的启动电压，RC、RE。电阻不宜过大。(3)由于电路仅只要求喇叭发出声响，故对电容的选择也可不做过细要求，低频电容即可，对于初涉弱电领域的人员，最好选用无极性电容。

虽经前述简化，焊接一个如图一复杂的电路对非电专业人员而言仍非易事，故笔者据己之所学，与同仁重又制作了一个电路相对简单许多的电测水位报警器，现将接线图附上，以享读者。

图二即是笔者自制简易电路的电测水位报警器接线图，其中三极管为NPN型，标识为C1815；蜂鸣器的标识为HDY，必须注意的是蜂鸣器具有极性，需正向偏置使用；初次焊接可先试联，通过其是否发声以判断是否正向偏置。上述两种元件均可从电子市场上购得，总报价也相对便宜许多。但如果制作者取得的元件型号与前述不同， 则可能会出现三种情况： (1)三极管启动电压偏低致使蜂鸣器不能发声。可通过增加电池提高电源电压予以解决。

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(2)三极管放大比率偏低致使蜂鸣器发声不够嘹亮。可以将两个同类型三极管按图三所示，直接耦合成多灵顿复合三极管，藉以提高放大电流，促使蜂鸣器正常发声。

(3)蜂鸣器过于敏感，致使人耳无法区分真假报警声音，则可通过在蜂鸣器两端并联一个较小的电阻（一般为几百欧姆），如图三所示；抑或降低输入信号强度，也即增加测水探头两线之间距离予以解决。

电测水位报警器的接线制作问题已经解决，为方便广大同仁采选、焊接其他不同型号三极管，本人再赘述一下有关如何判别使用三极管的技巧（图四是本人采选用的三极管样图）： 取得一只三级管后，首先将数字式万用表设在R×100或R×1K档上。红表笔和黑表笔分别接触三极管的任意两个管脚，再用手指同时接触三极管剩下的一个管脚和红表笔或黑表笔所接触的管脚，反复测试，当万用表指针因手指与三极管管脚发生触碰而明显偏转时，可以判断：只有手指接触的管脚是基极B；只有表笔接触的是集电极C；剩下的一个即是发射极E。还需做出说明的是：此时如红表笔接触的是集电极时，则证明三极管是NPN型，红表笔如接触的是发射机，则证明三极管是PNP型；如果使用的是机械式万用表，因其内置电池反向，故对三极管类型的判别正好相反。其判别原理见图五。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文