一种渗流和管涌试验中水流流速测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种渗流和管涌试验中水流流速测量装置，包括磁路装置、电势差测量装置，磁路装置由直流电源、电流计、电阻箱和带缺口的通电螺线环串联而成；电势差测量装置由电压表和一对金属电极板串联相接。本实用新型专利技术结构合理，通过调节电阻箱的电阻大小，改变电流从而控制通电螺线环所产生的均匀磁场强度的大小，以满足测量不同流速的要求。通过该实用新型专利技术专利中实验装置可以用于实验室土的渗透实验中，测量方便而且测量精度较高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种渗流和管涌试验中水流流速测量装置，具体地说是涉及一种水流速度变化较大的流速测量装置。
技术介绍
在土的渗流和管涌试验中，各个阶段水在土样中的流动速度是该实验的一项重要内容，目前试验中对于水的流动速度的测量主要是通过定时称量渗流量。基于渗流量和管径面积计算出水的平均流速。在此前提下，设计试验装置和试验方法寻求精确测量水的平均流速对于土的渗透试验具有较高的经济价值和实用价值。
技术实现思路
技术目的：本技术的目的在于提供一种用于精确测量水流速度变化较大的流速的装置。为了实现上述技术目的，本技术采用以下技术方案：一种渗流和管涌试验中水流流速测量装置，包括磁路装置、电势差测量装置和矩形玻璃槽；所述磁路装置包括依次串接的直流电源、电流表、电阻箱和螺线环，其中，所述螺线环具有一段缺口；所述矩形玻璃槽卡设在所述螺线环的缺口处，并且使得缺口处的磁感应线垂直穿过矩形玻璃槽的底面；所述电势差测量装置包括电压表和一对电极板，其中，所述矩形玻璃槽的槽壁两侧对称固定所述一对电极板，固定好后的一对电极板分别与所述电压表串接；所述矩形玻璃槽的槽口两端分别连接进水口和出水口。所述矩形槽的槽宽不大于0.5cm。所述电极板的厚度不大于1mm。所述电极板的长度值b小于螺线环的宽度值a。所述磁路装置、电势差测量装置和矩形玻璃的外部设置有防水外罩或防水外层。本技术的有益效果是：上述装置通过调节电阻箱的电阻大小，改变电流从而控制金属螺线管所产生的均匀磁场的大小，以满足测量不同流速的精度要求。同时，玻璃凹槽的宽度应取得较小，确保电势差可以在较短时间内稳定在一个可测量的数值以及沿玻璃凹槽宽度方向的电场（由金属电极板之间的电势差所引起的电场）为均匀电场，使测量精度在可接受范围内。另外，金属电极板的厚度应尽可能小，减小其对水流速度测量的不利影响。金属电极板的长度也要求小于通电螺线环的缠绕直径，确保两电极板之间的磁场是均匀磁场而不致产生误差。这样，通过观察水流速度的大小，调节适当的磁场强度，测定两电极电势差，实现大小流速情况下精确测量水流流速的目的。附图说明图1是本技术一种渗流和管涌试验中水流流速测量装置的结构示意图；图2是矩形槽和一对金属电极板的连接示意图；图3为通电螺线环缺口处的局部放大示意图；其中，1为直流电源；2为电流表；3为电阻箱；4为通电螺线环；5为电压表；6为一对金属电极板；7为矩形玻璃槽；a为通电螺线环的宽度值；b为金属电极板的长度值。具体实施方式下面将结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述，但是本专利技术的保护范围不局限于实施例。本实施例的渗流和管涌试验中水流流速测量装置，包括磁路装置、电势差测量装置。磁路装置是由直流电源1、电流表2、电阻箱3和带缺口的螺线环4串联而成；电势差测量装置由电压表5和一对金属电极板6串联相接。本实施例的直流电源1、电阻箱3、带缺口的通电螺线环4、电流表2、电压表5、一对金属电极板6和矩形玻璃槽7均组装成一个整体。本实施例在装置内设置一矩形玻璃槽7，矩形玻璃槽7一端连接进水口，另一端连接出水口，进水口、出水口和矩形玻璃槽7平齐于同一高度。本实施例的矩形玻璃槽7内侧两壁各放置一片较薄的、与电压表相接的金属电极板6。本实施例的矩形玻璃槽7上、下卡在与电阻箱3、直流电源1串联的带缺口的通电螺线环4的缺口处，并要求缺口处的磁感应线能垂直射入矩形玻璃槽7底面。本技术装置的使用方法以及工作原理描述如下：（1）通过观察水流速度的大小，调节电阻箱3，改变电流从而调节通电螺线环4所产生的均匀磁场的大小，通过电流表示数计算出该磁场强度大小B。（2）矩形玻璃槽7的水中带电离子由于在磁场中运动而受到洛伦兹力作用，因而向两侧金属电极板6汇聚，使两极板间产生电势差和电场，并且随着带电离子在极板上的积累，电势差和电场会逐渐增大直至水中带电离子所受的电场力和洛伦兹力平衡，此时电势差稳定，通过电压表可测量出两极板的电势差U和计算出电场强度E=U/d（d为两极板的距离）。（3）由水中带电离子所受的电场力和洛伦兹力平衡qvB=qE，计算出水中带电离子的速度，即水的流速。本装置与水接触，因为涉及电气设备，应做好防水处理，分隔连接材料应优先选取防水效果较好的材质。同时，矩形玻璃槽7的宽度应取得较小，确保电势差可以在较短时间内稳定在一个可测量的数值以及沿矩形玻璃槽7宽度方向的电场（由金属电极板6之间的电势差所引起的电场）为均匀电场，使测量精度在可接受范围内。优选的，矩形玻璃槽的槽宽不大于0.5mm。另外，金属电极板6的厚度应尽可能小，减小其对水流速度测量的不利影响。优选的金属电极板6的厚度不大于1mm。金属电极板6的长度值b也要求小于通电螺线环4的宽度值a，确保两电极板6之间的磁场是均匀磁场而不致产生误差。如上，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本专利技术，但其不得解释为对本专利技术自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本专利技术的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。本技术中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渗流和管涌试验中水流流速测量装置，其特征在于，包括磁路装置、电势差测量装置和矩形玻璃槽；所述磁路装置包括依次串接的直流电源、电流表、电阻箱和通电螺线环，其中，所述通电螺线环具有一段缺口；所述矩形玻璃槽卡设在所述通电螺线环的缺口处，并且使得缺口处的磁感应线垂直穿过矩形玻璃槽的底面；所述电势差测量装置包括电压表和一对电极板，其中，所述矩形玻璃槽的槽壁两侧对称固定所述一对电极板，固定好后的一对电极板分别与所述电压表串接；所述矩形玻璃槽的槽口两端分别连接进水口和出水口。

【技术特征摘要】
1.一种渗流和管涌试验中水流流速测量装置，其特征在于，包括磁路装置、电势差测量装置和矩形玻璃槽；所述磁路装置包括依次串接的直流电源、电流表、电阻箱和通电螺线环，其中，所述通电螺线环具有一段缺口；所述矩形玻璃槽卡设在所述通电螺线环的缺口处，并且使得缺口处的磁感应线垂直穿过矩形玻璃槽的底面；所述电势差测量装置包括电压表和一对电极板，其中，所述矩形玻璃槽的槽壁两侧对称固定所述一对电极板，固定好后的一对电极板分别与所述电压表串接；所述矩形玻璃槽的槽口两端分别连接进水口和出水口。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓东，朱有华，张协力，袁佳怡，周维理，梁莉莉，许红星，陈亮，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32