流速传感器、流速流向测定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种流速传感器、流速流向测定装置及方法。第一流水构件内径大于和空心管的内径，使得较大断面的液体流经较小直径的空心管，将液体流速进行放大，从而使得感应器能较为准确的测出液体流速信号。流速流向测定装置使用姿态传感器及多个流速传感器，分别采集方位信号与流速信号，处理后得到液体的流向参数和流速参数。应用于地下水测速领域，解决了现有的测速设备实用性低和对环境污染大的问题。

Flow velocity sensor, flow velocity direction measuring device and method

The invention provides a flow velocity sensor, a flow velocity direction measuring device and a method thereof. The first water component and a hollow pipe diameter greater than the inner diameter of the hollow section, made more fluid through a smaller diameter pipe, the liquid flow rate of amplification, so that the sensor can measure the liquid velocity signal accurately. The flow velocity and direction measurement device uses attitude sensors and a plurality of flow velocity sensors to acquire azimuth signals and flow velocity signals, and then obtains the flow direction parameters and flow velocity parameters of the liquid. The utility model is applied to the field of ground water speed measurement, and solves the problems of low practicability and environmental pollution of the existing speed measuring equipment.

【技术实现步骤摘要】
流速传感器、流速流向测定装置及方法
本专利技术涉及水文地质参数监测领域，具体而言，涉及一种流速传感器、流速流向测定装置及方法。
技术介绍
地下水钻孔空间较为狭小，一般钻孔直径63mm-159mm或更小，地下水流速极为缓慢，如孔隙含水层地下水渗透流速为数米/天(0.01mm/s)或更低。现有的水流水速测量装置主要有旋桨式测速仪、多普勒测速仪、超声波流速仪、成像技术流速仪、放射性伽马仪等。由于地下水钻孔空间狭小，旋浆式流速仪直径大于10cm，难以满足钻孔空间的使用需求；超声波流速仪和多普勒流速仪一般要求流速大于20cm/s，而地下水流速极为缓慢，不能满足地下水渗透流速测量要求；成像技术流速仪利用水中悬浮颗粒成像，进行图像识别并测定地下水流速，但地下水一般极为干净，很少有可以达到成像的悬浮颗粒，实用性受到极大的影响；采用放射性物质示踪方法的伽马仪测定地下水渗透流速，常用的示踪剂为放射性I131(半衰期8.3天)作为示踪剂，对人体安全和地下水污染极大，并由此产生一系列环境问题，目前国家明令禁止任何使用放射性同位素示踪方法。因此，目前没有一种兼具实用性和环保性的地下水流速流向测量仪器。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种流速传感器、流速流向测定装置及方法，以提供一种兼具实用性和环保性的地下水流速流向测量仪器及方法。第一方面，提供一种流速传感器，流速传感器包括用于流经液体的空心管，空心管两端分别为第一端和第二端；第一端设置有第一流水构件，第二端设置有第二流水构件，第一流水构件的内径大于空心管内径；流速传感器还包括数据输出单元、可在第一端和第二端之间移动的活动件、用于采集活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，数据输出单元分别与第一感应器和第二感应器耦合,数据输出单元用于输出活动件位移时间参数。在本专利技术较佳的实施例中，第一端设置有用于限制活动件移出空心管腔体的第一限位件，第二端设置有用于限制活动件移出空心管腔体的第二限位件。在本专利技术较佳的实施例中，活动件为磁性材质，第一端设置有用于使活动件复位的第一电磁铁和/或第二端设置有用于使活动件复位的第二电磁铁。在本专利技术较佳的实施例中，空心管第一端和第二端之间设置有第三电磁铁，在第三电磁铁靠近第一端的一侧设置有第三感应器，在第三电磁铁靠近第二端的一侧设置有第四感应器，第三感应器和第四感应器分别与数据输出单元耦合。在本专利技术较佳的实施例中，空心管为透明材质，第一感应器、第二感应器、第三感应器以及第四感应器均为光电传感器。第二方面，提供一种流速流向测定装置，包括数据采集模块、处理器以及人机交互模块；人机交互模块包括输出设备和输入设备，输出设备、输入设备均与处理器耦合；数据采集模块包括姿态传感器以及多个流速传感器。流速传感器包括用于流经液体的空心管，空心管两端分别为第一端和第二端；第一端设置有第一流水构件，第二端设置有第二流水构件，第一流水构件的内径大于空心管内径；流速传感器还包括数据输出单元、可在第一端和第二端之间移动的活动件、用于采集活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，数据输出单元分别与第一感应器和第二感应器耦合,数据输出单元用于输出活动件位移时间参数。流速传感器和姿态传感器分别与处理器耦合。在本专利技术较佳的实施例中，多个流速传感器中至少一个流速传感器与至少另一个流速传感器之间设置有夹角。第三方面，提供一种流速流向测定装置，包括数据采集模块、处理器以及人机交互模块；人机交互模块包括输出设备和输入设备，输出设备、输入设备均与处理器耦合；数据采集模块包括姿态传感器以及多个流速传感器。流速传感器包括用于流经液体的空心管，空心管两端分别为第一端和第二端；第一端设置有第一流水构件，第二端设置有第二流水构件，第一流水构件的内径大于空心管内径；流速传感器还包括数据输出单元、可在第一端和第二端之间移动的活动件、用于采集活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，数据输出单元分别与第一感应器和第二感应器耦合,数据输出单元用于输出活动件位移时间参数。第一端设置有用于限制活动件移出空心管腔体的第一限位件，第二端设置有用于限制活动件移出空心管腔体的第二限位件。活动件为磁性材质，第一端设置有用于使活动件复位的第一电磁铁和/或第二端设置有用于使活动件复位的第二电磁铁。空心管第一端和第二端之间设置有第三电磁铁，在第三电磁铁靠近第一端的一侧设置有第三感应器，在第三电磁铁靠近第二端的一侧设置有第四感应器，第三感应器和第四感应器分别与数据输出单元耦合。上述流速传感器和姿态传感器分别与处理器耦合。在本专利技术较佳的实施例中，多个流速传感器中至少一个流速传感器与至少另一个流速传感器之间设置有夹角。第四方面，一种流速流向测定方法，涉及上述流速流向测定装置，方法包括：数据采集模块采集位移时间参数信号和方位信号，流速传感器经由数据输出单元将采集到的位移时间参数信号传输至处理器，姿态传感器经由数据输出单元将采集到的方位信号传输至处理器；处理器根据位移时间参数信号和方位信号计算出流速参数和流向参数；处理器控制人机交互模块输出流速参数和流向参数。相较于现有技术，本专利技术提供一种流速传感器、流速流向测定装置及方法。第一流水构件内径大于空心管内径，使得较大断面的液体流经较小直径的空心管，将液体流速进行放大，从而使得感应器能较为准确的测出液体流速信号。流速流向测定装置使用姿态传感器及多个流速传感器，分别采集方位信号与流速信号，处理后得到液体的流向参数和流速参数。应用于地下水测速领域，解决了现有的测速设备实用性低和对环境污染大的问题。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的一种流速传感器的结构示意图。图2为本专利技术第一实施例提供的另一种流速传感器的结构示意图。图3为本专利技术第一实施例提供的再一种流速传感器的结构示意图。图4为本专利技术第一实施例提供的流速传感器中第一感应器、第二感应器与数据输出单元的连接结构框图。图5为本专利技术第二实施例提供的一种流速传感器的结构示意图。图6为本专利技术第二实施例提供的流速传感器中第一感应器、第二感应器、第三感应器、第四感应器与数据输出单元的连接结构框图。图7为本专利技术第三实施例提供的一种流速流向测定装置的结构框图。图8为本专利技术第三实施例提供的一种流速流向测定装置中流速传感器的相对位置关系示意图。图9为本专利技术第三实施例提供的另一种流速流向测定装置中流速传感器的相对位置关系示意图。图10为本专利技术第三实施例提供的再一种流速流向测定装置中流速传感器的相对位置关系示意图。图11为本专利技术第四实施例提供的流速流向测定方法的流程图。图标：100-流速传感器；110-空心管；102-第一端；104-第二端；106-第一流水构件；108-第二流水构件；112-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流速传感器，其特征在于，所述流速传感器包括用于流经液体的空心管，所述空心管两端分别为第一端和第二端；所述第一端设置有第一流水构件，所述第二端设置有第二流水构件，所述第一流水构件的内径大于所述空心管内径；所述流速传感器还包括数据输出单元、可在所述第一端和所述第二端之间移动的活动件、用于采集所述活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，所述数据输出单元分别与所述第一感应器和第二感应器耦合,所述数据输出单元用于输出所述活动件位移时间参数。

【技术特征摘要】
1.一种流速传感器，其特征在于，所述流速传感器包括用于流经液体的空心管，所述空心管两端分别为第一端和第二端；所述第一端设置有第一流水构件，所述第二端设置有第二流水构件，所述第一流水构件的内径大于所述空心管内径；所述流速传感器还包括数据输出单元、可在所述第一端和所述第二端之间移动的活动件、用于采集所述活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，所述数据输出单元分别与所述第一感应器和第二感应器耦合,所述数据输出单元用于输出所述活动件位移时间参数。2.根据权利要求1所述的流速传感器，其特征在于，所述第一端设置有用于限制所述活动件移出所述空心管腔体的第一限位件，所述第二端设置有用于限制所述活动件移出所述空心管腔体的第二限位件。3.根据权利要求2所述的流速传感器，其特征在于，所述活动件为磁性材质，所述第一端设置有用于使所述活动件复位的第一电磁铁和/或所述第二端设置有用于使所述活动件复位的第二电磁铁。4.根据权利要求3所述的流速传感器，其特征在于，所述空心管第一端和第二端之间设置有第三电磁铁，在所述第三电磁铁靠近所述第一端的一侧设置有第三感应器，在所述第三电磁铁靠近所述第二端的一侧设置有第四感应器，所述第三感应器和所述第四感应器分别与所述数据输出单元耦合。5.根据权利要求4所述的流速传感器，其特征在于，所述空心管为透明材质，所述第一感应器、所述第二感应器、所述第三感应器以及所述第四感应器均为光电传感器。6.一种流速流向测定装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42