本发明专利技术公开了一种水管流速测距仪测量装置，包括底座，竖直滑竿，水平测距仪，竖直电机，电源，控制电路，导线，控制线；竖直滑竿垂直固定在底座上，电源与控制电路固定在底座表面，水平测距仪通过水平电机固定在竖直滑竿上，水平电机可沿竖直滑竿上下移动，水平测距仪、竖直电机通过导线与电源相连，水平测距仪、竖直电机通过控制线与控制电路相连。本发明专利技术的测量装置，通过激光测距仪与步进电机得到精准的空间位移测量结果，可以得到水管流体的精准空间运动轨迹，结合运动学分析方法，可以得到精准的流体运动流速，整个装置简单、实用、成本低，具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种水管流速测距仪测量装置及测量方法
[0001]本专利技术涉及一种水管流速测距仪测量装置及出水管流速流量测量方法。
技术介绍
[0002]管道内流体的流动需要一定的驱动力，这个驱动力通常通过液体的压差产生，假设流体的密度ρ，重力加速度g，管道出水口面积S，管道出水口与管道液面高度差L，则管道出水口流体驱动力大小为ρ*g*L*S，此时对应管道出水口流体的流速是V0。如果能通过实验测量V0的大小，则通过事先测定管道出水口面积S，可以得到管道出水口的流体流量大小。水管出水流出的流体在空间中的运动可以分解为两个相互垂直的维度方向，一个是水平方向位移X，一个是竖直方向位移H。
[0003]X＝v0t sinα
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(1)
[0004][0005][0006]表达式1、2中，水平方向与竖直方向的位移X、H等量可以通过测量得到，α为出水管与竖直方向的夹角(一般出水管夹角取值为90度)，g是重力加速度，V0是出水管在出水口处流体的流速，t是水流流出出水口后在空间中某点对应的时间，水流刚出出水口时t＝0，联立表达式1、2，可以求出管道出水口流体的流速V0与某点对应的时间t，再通过表达式3，可以求出某点对应的流体的流速V
t
的大小，流速V
t
的方向为此点轨迹的切线方向。
[0007]上述理论证明，通过水管出水口流体的空间运动轨迹可以得到速度的大小，借助近年来快速发展的图像采集技术或测距技术，流体的空间运动轨迹可以方便得到，再通过事先测量得到的水管横截面积S，可以实现管道流量的快速、便捷测量，但在水管出水口流体的空间运动轨迹测量的过程中，要同时测量水平与竖直两个方向上的运动，对测量精度的要求比较高，如何实现精准的位置或位移坐标，一直是提高流速测量的关键难题。
技术实现思路
[0008]本专利技术主要是解决现有技术所存在的技术问题，利用与水平出水管垂直的测距仪，只需要通过测距仪测量水平方向的位移坐标变化，就可以实现水管出水口流速的精准测量。
[0009]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种水管流速测距仪测量装置，包括底座，竖直滑竿，水平测距仪，竖直电机，电源，控制电路，导线，控制线；竖直滑竿垂直固定在底座上，电源与控制电路固定在底座表面，水平测距仪通过水平电机固定在竖直滑竿上，水平电机可沿竖直滑竿上下移动，水平测距仪、竖直电机通过导线与电源相连，水平测距仪、竖直电机通过控制线与控制电路相连。
[0010]优选的，底座为铸铁底座。
[0011]优选的，竖直滑竿为双杆金属导轨。
[0012]优选的，水平测距仪为激光测距仪，水平测距仪的测距方向与竖直滑竿垂直。
[0013]优选的，竖直电机为步进电机。
[0014]本专利技术还公开了一种出水管流速流量测量方法，依赖上述的水管流速测距仪测量装置实现，其步骤包括：
[0015](1)水管流速测距仪的底座放置于出水管的右上方，竖直滑竿与出水管垂直放置在同一个平面内，且竖直滑竿垂直于出水管，将步进电机的起始位置设在出水管的等高位置，通过水平测距仪测得出水管的管口出水到测距仪的初始水平距离S0；
[0016](2)步进电机竖直下降距离L1，根据L1＝gt
12
/2，g＝9.80665m/s2，计算得到下降距离L1所需的时间t1，通过水平测距仪3测得出水管的管口出水到测距仪的水平距离S1，得到对应流速V1＝(S0
‑
S1)/t1；
[0017](3)步进电机竖直下降距离L2，根据L2＝gt
22
/2，g＝9.80665m/s2，计算得到下降距离L2所需的时间t2，通过水平测距仪3测得出水管的管口出水到测距仪的水平距离S2，得到对应流速V2＝(S0
‑
S2)/t2；其中L1和L2都是从步进电机的初始位置开始计算；
[0018](4)最终计算得到平均流速V0＝(V1+V2)/2；
[0019](5)通过事先测定的出水管的出水口面积S，可以得到管道出水口的流体流量大小为V0*S。
[0020]本专利技术的有益效果是：本专利技术的测量装置，通过激光测距仪与步进电机得到精准的空间位移测量结果，可以得到水管流体的精准空间运动轨迹，结合运动学分析方法，可以得到精准的流体运动流速，整个装置简单、实用、成本低，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0024]实施例1
[0025]如图1所示，本专利技术的水管流速测距仪测量装置，包括底座1，竖直滑竿2，水平测距仪3，竖直电机4，电源5，控制电路6，出水管7，导线8，控制线9。竖直滑竿2垂直固定在底座1上，电源5与控制电路6固定在底座1表面，水平测距仪3通过水平电机4固定在竖直滑竿2上，水平测距仪3、竖直电机4通过导线8与电源5相连，水平测距仪3、竖直电机4通过控制线9与控制电路6相连。
[0026]其中，底座1为铸铁底座，底座的安装位置在出水管7的右上方；
[0027]其中，竖直滑竿2为双杆金属导轨，并与出水管7垂直放置在同一个竖直平面内；竖
直滑竿2采用亿博特传动科技的1204型滑台模组，有效行程长100mm，重复定位精度高于0.1mm。
[0028]其中，水平测距仪3为深达威高精度激光测距仪，50米测距，精度
±
2mm，水平测距仪3的测距方向与水平滑竿2垂直且与出水管7在同一个平面内；
[0029]其中，竖直电机7为42直线丝杆步进电机，步距角精度为1.8
°±
5％。
[0030]实施例2
[0031]出水管流速流量测量方法，其步骤包括：
[0032](1)水管流速测距仪的底座放置于出水管的右上方，竖直滑竿与出水管垂直放置在同一个平面内，且竖直滑竿垂直于出水管，将步进电机7的起始位置设在水平出水管7的等高位置，通过水平测距仪3测得初始水平距离S0＝20.593m；
[0033](2)步进电机7竖直下降距离L1(L1＝gt
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/2，其中，g＝9.80665m/s2，t1＝0.05s)，即L1＝2.452cm通过水平测距仪3测得初始水平距离S1＝20.580m，得到对应流速V1＝(S0
‑
S1)/0.05＝26cm/s；
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水管流速测距仪测量装置，包括底座，竖直滑竿，水平测距仪，竖直电机，电源，控制电路，导线，控制线；竖直滑竿垂直固定在底座上，电源与控制电路固定在底座表面，水平测距仪通过水平电机固定在竖直滑竿上，水平电机可沿竖直滑竿上下移动，水平测距仪、竖直电机通过导线与电源相连，水平测距仪、竖直电机通过控制线与控制电路相连。2.根据权利要求1所述的出水管流速测距仪，其特征在于：底座为铸铁底座。3.根据权利要求1所述的出水管流速测距仪，其特征在于：竖直滑竿为双杆金属导轨。4.根据权利要求1所述的出水管流速测距仪，其特征在于：水平测距仪为激光测距仪，水平测距仪的测距方向与竖直滑竿垂直。5.根据权利要求1中所述的出水管流速测距仪，其特征在于：竖直电机为步进电机。6.一种出水管流速流量测量方法，依赖权利要求1
‑
5中任一项所述的出水管流速测距仪实现，其步骤包括：(1)水管流速测距仪的底座放置于出水管的右上方，竖直滑竿与出水管垂直放...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪小林，张开骁，
申请(专利权)人：济南冠鼎信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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