水流流速流向传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种水流流速流向传感器，属于传感器技术领域，包括万向板，万向板一侧边固连转向轴，转向轴上部与机架底座转动连接；机架底座上方设有支撑架，转向轴上端依次套装第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮左端及第二凸轮右端分别通过水平伸缩元件与支撑架相连；中空的万向板内设有水轮，与水轮同轴固定的齿轮与杠杆末端单齿啮合，杠杆的中部铰接在万向板上、另一端与传导轴铰接，传导轴顶部贯穿机架底座通过垂直伸缩元件与支撑架相连；水平伸缩元件及垂直伸缩元件上均设有与接收器相连的应变光栅。水流冲击万向板及水轮转动，通过水平伸缩元件上应变光栅的应变差，测量水流流向，通过垂直伸缩元件上应变光栅感应的应变变化频率，测量流速。

Flow velocity flow sensor

The utility model provides a flow flow flow direction sensor, which belongs to the field of sensor technology, including a universal plate, a steering shaft attached to one side of a universal plate, and a rotating connection between the upper part of the steering shaft and the chassis base; a support frame above the base of the frame and a first cam and a second cam in turn and the first cam left in turn. The end and the right end of the two cam are connected to the support frame by the horizontal expansion element respectively. The hollow universal plate is equipped with a water wheel, the gear is fixed with the water wheel, and the gear is meshed with the single tooth at the end of the lever. The middle of the lever is hinged on the universal plate, the other end is articulated with the conduction axis, and the top of the transmission shaft runs through the frame base through the vertical expansion element. The horizontal telescopic element and the vertical telescopic element are provided with a strain grating connected with the receiver. The flow is impacted by the universal plate and the water wheel, and the flow direction is measured by the strain difference of the strain grating on the horizontal expansion element, and the velocity is measured by the strain change frequency induced by the strain grating on the vertical expansion element.

【技术实现步骤摘要】
水流流速流向传感器
本技术属于传感器
，更具体地说，是涉及一种水流流速流向传感器。
技术介绍
海上结构在长期使用过程中，始终不断遭受海洋洋流的冲刷、海洋波浪冲击以及海洋生物滋生等因素的影响，从而出现海上结构基础动力软化、材料侵蚀老化现象，导致海上结构构件及整体抗力的衰减，影响结构的安全度和耐久度。因此，长期监测海洋洋流情况，对掌握海上结构物的性能演变，评价结构的工作状态，针对性进行合理的养修，避免各种安全事故发生，确保海上结构物的安全和提高使用年限具有重要意义，而水流流向是影响海洋施工平台安全的主要因素之一，对海洋水流流向监测将为海上结构物的正常使用提供安全保障。流速流向测量是水文工作的重要内容，涉及防洪安全与管理、水资源开发与利用等多个方面。传统流速流向测量仪器存在着信号易受干扰、测量误差大、电路复杂且故障率高的缺点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种水流流速流向传感器，以解决现有技术中存在的传统流速流向测量仪器存在信号易受干扰、测量误差大、电路复杂且故障率高的技术问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种水流流速流向传感器，包括用于感应水流流向的万向板，所述万向板的一侧边固连转向轴，所述转向轴的上部设置于机架底座上，所述转向轴相对所述机架底座转动连接；所述机架底座的上方设有支撑架，所述转向轴的上端依次套装第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮左端及第二凸轮右端分别设有导向机构，所述导向机构通过水平伸缩元件与支撑架相连；所述万向板为中空壳体，所述万向板内设有用于感应水流流速的水轮，所述水轮与齿轮同轴固定，所述齿轮与杠杆的末端单齿啮合，所述杠杆的中部铰接在所述万向板上，所述杠杆的另一端与所述传导轴铰接，所述传导轴贯穿所述机架底座，所述传导轴顶部通过垂直伸缩元件与所述支撑架相连；所述水平伸缩元件及所述垂直伸缩元件上均设有与接收器相连的应变光栅。进一步的，所述万向板的一侧水平设有文丘里管，所述文丘里管的大径端对应设置在转向轴一侧，所述文丘里管的开口设置在大径端、且开口朝向万向板外侧，所述水轮的轮缘上间隔设有若干个水槽，所述文丘里管的小径端朝向水槽设置。进一步地，所述转向轴为管状，所述传导轴设置在转向轴内，所述传导轴的上端延伸至转向轴外部，所述转向轴顶部设有用于对传导轴限位的限位块。进一步地，所述水平伸缩元件及所述垂直伸缩元件均为应变弹簧，所述应变光栅设置在应变弹簧上能够产生应变的直线段，所述应变弹簧的一端与支撑架相连，所述应变弹簧的另一端与传导轴上端、导向机构相连。进一步地，所述支撑架为π形框架，所述支撑架包括第一立柱、第二立柱和横梁，所述第一立柱和第二立柱对称设置于所述转向轴两侧，所述横梁与所述第一立柱及第二立柱的上端固连，所述第一立柱和第二立柱的下端设置于所述机架底座上，所述第一立柱和第二立柱分别与所述导向机构配合；所述横梁上方设有延伸架，所述传导轴上端穿过横梁中部的通孔与应变弹簧相连。进一步地，所述导向机构包括矩形框和导向轴，所述第一凸轮和第二凸轮设置在矩形框内，所述导向轴设置在所述矩形框的左右两端；所述第一立柱和第二立柱均包括用于与所述应变弹簧连接的外支柱和用于与所述导向轴配合的内支柱，所述内支柱上设有用于与所述导向轴配合的导向孔；所述第一凸轮的左侧导向轴穿过内支柱与所述应变弹簧相连，所述第二凸轮的右侧导向轴穿过内支柱与所述应变弹簧相连。进一步地，所述第一凸轮和第二凸轮为偏心轮。进一步地，所述第一立柱的外支柱和内支柱的下端通过第一下边框相连，所述第二立柱的外支柱和内支柱的下端通过第二下边框相连，所述第一下边框和第二下边框均与机架底座相连。进一步地，所述转向轴上设有垫环，所述垫环分别设置第一凸轮与机架底座之间、第一凸轮与第二凸轮之间；所述转向轴与所述机架底座之间设有轴承。进一步地，所述机架底座四周设有圆柱状机架护罩，所述机架护罩设置于支撑架外侧；所述机架护罩的顶部设有顶盖，所述顶盖中部设有用于与应变光栅相连的光纤通过的过孔。本技术提供的水流流速流向传感器的有益效果在于：与现有技术相比，本技术水流流速流向传感器利用水流的冲击力使万向板由初始位置转动至与水流方向一致，万向板的旋转带动转向轴及第一凸轮、第二凸轮转动，转向轴转动角度不同引起两侧水平伸缩元件及其应变光栅的位移差，利用应变光栅测量水平伸缩元件的应变差间接测量水流流向，实现对水流方向360°的监测；水流冲击水轮转动，与水轮同轴固定的齿轮驱动杠杆周期摆动，通过传导轴的周期上下起伏运动的快慢来感知水轮的转速，传导轴的位移周期变化频率一一对应水流流速。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的水流流速流向传感器去掉机架护罩及顶盖的主视图；图2为本技术实施例提供的水流流速流向传感器的左视图；图3为图2中去掉机架护罩及顶盖的结构图；图4为图1的立体图；其中，图中各附图标记：1-文丘里管，2-连接件，3-第一凸轮，4-垫圈，5-导向轴，6-传导轴，7-顶轴，8-第二凸轮，9-调节钉，10-限位块，11-转向轴，12-横梁，13-支撑架，14-机架底座，15-第一轴承，16-齿轮，17-水轮，18-杠杆，19-万向板，20-第二轴承，21-机架护罩，22-顶盖，23-水平伸缩元件，24-垂直伸缩元件，25-水槽，26-第一立柱，27-第二立柱，28-外支柱，29-内支柱，30-延伸架，31-矩形框；32-应变光栅，33-光纤，34-接收器。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。请一并参阅图1及图4，现对本技术提供的水流流速流向传感器进行说明。所述水流流速流向传感器，包括用于感应水流流向的万向板19，所述万向板19的一侧边固连转向轴11，所述转向轴11的上部设置于机架底座14上，所述转向轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水流流速流向传感器，其特征在于：包括用于感应水流流向的万向板，所述万向板的一侧边固连转向轴，所述转向轴的上部设置于机架底座上，所述转向轴相对所述机架底座转动连接；所述机架底座的上方设有支撑架，所述转向轴的上端依次套装第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮左端及第二凸轮右端分别设有导向机构，所述导向机构通过水平伸缩元件与支撑架相连；所述万向板为中空壳体，所述万向板内设有用于感应水流流速的水轮，所述水轮与齿轮同轴固定，所述齿轮与杠杆的末端单齿啮合，所述杠杆的中部铰接在所述万向板上，所述杠杆的另一端与传导轴铰接，所述传导轴贯穿所述机架底座，所述传导轴顶部通过垂直伸缩元件与所述支撑架相连；所述水平伸缩元件及所述垂直伸缩元件上均设有与接收器相连的应变光栅。

【技术特征摘要】
1.水流流速流向传感器，其特征在于：包括用于感应水流流向的万向板，所述万向板的一侧边固连转向轴，所述转向轴的上部设置于机架底座上，所述转向轴相对所述机架底座转动连接；所述机架底座的上方设有支撑架，所述转向轴的上端依次套装第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮左端及第二凸轮右端分别设有导向机构，所述导向机构通过水平伸缩元件与支撑架相连；所述万向板为中空壳体，所述万向板内设有用于感应水流流速的水轮，所述水轮与齿轮同轴固定，所述齿轮与杠杆的末端单齿啮合，所述杠杆的中部铰接在所述万向板上，所述杠杆的另一端与传导轴铰接，所述传导轴贯穿所述机架底座，所述传导轴顶部通过垂直伸缩元件与所述支撑架相连；所述水平伸缩元件及所述垂直伸缩元件上均设有与接收器相连的应变光栅。2.如权利要求1所述的水流流速流向传感器，其特征在于：所述万向板的一侧水平设有文丘里管，所述文丘里管的大径端对应设置在转向轴一侧，所述文丘里管的开口设置在大径端、且开口朝向万向板外侧，所述水轮的轮缘上间隔设有若干个水槽，所述文丘里管的小径端朝向水槽设置。3.如权利要求1所述的水流流速流向传感器，其特征在于：所述转向轴为管状，所述传导轴设置在转向轴内，所述传导轴的上端延伸至转向轴外部，所述转向轴顶部设有用于对传导轴限位的限位块。4.如权利要求1所述的水流流速流向传感器，其特征在于：所述水平伸缩元件及所述垂直伸缩元件均为应变弹簧，所述应变光栅设置在应变弹簧上能够产生应变的直线段，所述应变弹簧的一端与支撑架相连，所述应变弹簧的另一端与传导轴上端、导向机构相连。5.如权利要求4所述的水流流速流向传感器，其特征在于：所述支...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢沛瑶，胡军海，杨绍红，刘凯，钟志鑫，叶勇，甘鹭，江君垚，罗志峰，吕琦，鲁晓倩，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，无锡地铁集团有限公司，中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13