用于水库大坝渗流流量测量的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了用于水库大坝渗流流量测量的装置，包括现场测量单元和室内接收单元；现场测量单元包括流量测量装置和传输电路；流量测量装置包括三角形测流堰、隔渣筒、浮子，导杆、导向环和差动变压器；三角形测流堰嵌入渗流明渠挡水堰中与浮子连接，浮子和导杆固接，导杆与可移动衔铁连接；差动变压器包括副边绕组、原边线圈绕组和可移动衔铁，耦合系数随着衔铁上下移动而跟着改变的装置；可移动衔铁位于副边绕组和原边线圈绕组之间，随浮子升降而上下移动。本实用新型专利技术浮子作为检测液位的装置工作十分可靠，它不受渗流堰渠底淤泥的影响，也不受天气温度的影响。差动变压器灵敏耐用、精度高，它被广泛用于测量工业生产过程中的距离和位移等物理量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种流量的测量装置，特别是涉及一种水库大坝渗流流量的测量传输装置。
技术介绍
在我国数量众多的中小型水库中，大多数都是在上世纪五十 七十年代用土、石 料筑成的。由于土石坝体自身的密实程度有限，大坝总存在不同程度的渗漏。当水库上游 水位变化时，从坝体渗漏出来的水流量也会跟着变化。 一座运行多年的水库，其坝体内部渐 趋均匀和稳定，所以这种渗流量随上游水位变化的规律也趋于稳定。因此，渗流的大小就成 为衡量该水库大坝是否安全运行的重要指标，根据国家水库土石坝安全监测规范，水库管 理者每天必须观测大坝渗流流量并汇成报表，形成历史档案，以此对水库工程运行情况进 行综合分析。 目前渗流量的自动检测主要有采用节流装置如三角形薄壁堰、梯形堰等堰式测流 板和采用巴歇尔槽的槽式测流器，这些装置都是依靠测量液位高度来间接测量流量的。根 据水力学原理，流过堰口或槽口的流量与堰口水头高度满足一定的单值关系，所以只需测 出堰口的水头高度，就可以计算出大坝的渗流量。目前测量液位的传感器产品主要有压阻 式、超声波式、磁致伸縮式可供选择。后两种产品价格很高，对于大范围推广应用尚有难度， 而前一种产品只有在量程比较大如3米以上的情况下才能保证较好的测量精度，而在小量 程时精度则不够理想。由于水库渗流明渠中的水深通常不到1米，这时如果用压阻式液位 传感器去测量将会存在较大误差；另一方面，渗流明渠都在野外，测量装置必须经受风雨、 日晒、雷电等严酷环境。压阻式液位传感器由于自身结构的缘故，在遭受感应雷击后损坏的 几率是比较大的，这使得装置后期维护的成本风险增加
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种成本低、耐用性好和精度 高的水库大坝渗流流量的测量传输装置。 本技术采用了在工业生产过程中广泛用来测量位移和距离的差动变压器，具 有灵敏度高、精度好的特点，通过差动变压器与浮子、杠杆、磁芯等机械零件和铁心线圈部 件配合，耐用性好，即使受到感应雷击也不会损坏，减少了装置后期维护工作量，为节省成 本奠定了好的基础。 本技术的目的通过如下技术方案实现 —种用于水库大坝渗流流量测量的装置，包括现场测量单元和室内接收单元；所 述现场测量单元包括流量测量装置和传输电路；所述流量测量装置包括三角形测流堰、隔 渣筒、浮子，导杆、导向环和差动变压器；所述三角形测流堰嵌入渗流明渠挡水堰中与浮子 连接，浮子和导杆固接，导杆与可移动衔铁连接； 所述差动变压器包括；副边绕组、原边线圈绕组和可移动衔铁，是一个耦合系数随着衔铁上下移动而跟着改变的装置；原边线圈绕组有两个匝数相同的绕组，同相连接；副 边绕组有两个匝数相同的绕组，反相连接形成差动接法；副边绕组和原边线圈绕组都绕制 在磁芯上；与磁芯材质相同的可移动衔铁位于副边绕组和原边线圈绕组之间，随浮子升降 而上下移动； 所述传输电路包括正弦波发生器、功率放大器、位移信号相敏整流器、滤波器、调 零和调幅电路、模/数转换器、第一微处理器、渗流量液晶显示屏、RS-485总线逻辑电路和 DC-DC电源变换器；所述原边线圈绕组通过功率放大器与正弦波发生器连接；两个副边绕 组反向串联后与信号相敏整流器连接，相敏整流器的输出与滤波器相接，滤波器的输出与 调零和调幅电路连接；DC-DC电源变换器的输入接外部电源总线；模/数转换器的一端与调 零和调幅电路相连接，另一端与第一微处理器相连；渗流量液晶显示屏和RS-485总线逻辑 电路都与微处理器相连接； 室内单元包括液晶显示器、第二微处理器、直流稳压电源和第二 RS-485总线逻辑 电路；所述直流稳压电源+24V经外部总线给现场单元供电，第二微处理器分别与液晶显示 器和第二 RS-485总线逻辑电路连接。 为进一步实现本技术目的，所述导杆穿过导向环与可移动衔铁连接。 所述浮子和导向环位于隔渣筒内，导向环和隔渣筒都固定在堰渠的侧壁上。 所述现场测量单元被密封于防水铝盒中。 所述第一微处理器和第二微处理器选用AT89C51型微处理器。 本技术具有如下的优点和积极效果 (1)浮子作为检测液位的装置工作十分可靠，它不受渗流堰渠底淤泥的影B向，也不 受天气温度的影响。(2)浮子材料为塑料或不锈钢，长期使用不锈蚀不损坏。 (3)差动变压器灵敏耐用、精度高，它被广泛用于测量工业生产过程中的距离和位 移等物理量。 (4)现场和室内单元设计有RS-485总线逻辑电路，可以将大坝渗流量信号传输到 管理中心进行显示和存贮，形成历史数据档案，管理人员可据此来分析水库大坝运行情况。附图说明图1是水库大坝渗流流量的测量传输装置的测量装置结构示意图。 图2是传输电路框图。 图3是传输电路电气原理图。 图4是室内接收单元电气原理图。具体实施方式 为进一步了解本技术，以下结合附图对本技术做进一步说明。 如图1所示，一种用于水库大坝渗流流量测量的装置，由现场测量单元和室内接 收单元组成。现场测量单元包括流量测量装置9和传输电路。流量测量装置包括三角形测 流堰1、隔渣筒2、浮子3，导杆4、导向环5和差动变压器9 ;传输电路包括正弦波发生器12、 功率放大器10、位移信号相敏整流器11、滤波器13、调零和调幅电路16、模/数转换器17、第一微处理器14、渗流量液晶显示屏15、RS-485总线逻辑电路18、DC-DC电源变换器19以 及电气线路板。 三角形测流堰1嵌入渗流明渠挡水堰中，浮子3和导杆4固接，导杆4穿过导向环 5与差动变压器可移动衔铁6连接。浮子3和导向环5位于隔渣筒2内，导向环5和隔渣筒 2都固定在堰渠的侧壁上。差动变压器9包括可移动衔铁6、副边绕组7和原边线圈绕组8， 是一个耦合系数随着衔铁上下移动而跟着改变的装置。原边线圈绕组8有两个匝数相同的 绕组，同相连接；副边绕组7也有两个匝数相同的绕组，反相连接形成差动接法；副边绕组 7和原边线圈绕组8都绕制在磁芯上。可移动衔铁6位于副边绕组7和原边线圈绕组8之 间，可移动衔铁6与磁芯材质相同，随浮子升降而上下移动，使可移动衔铁6与磁芯的气隙 改变，进而改变差动变压器的耦合系数，致使动变压器副边绕组7输出电压发生改变，从而 将液位的变化检测出来。原边线圈绕组8通过功率放大器10与正弦波发生器12连接，功 率放大器10与正弦波发生器12构成正弦波驱动电路；两个副边绕组反向串联后与信号相 敏整流器11连接，相敏整流器11的输出与滤波器13相接，滤波器13的输出与调零和调幅 电路16连接，并在取样电阻上获得与液位高度成比例的电压信号。DC-DC电源变换器19的 输入接外部电源总线20，其输出是+5V电压，给集成电路等各用电部分提供直流电源。模/ 数转换器17的一端与调零和调幅电路16相连接，另一端与第一微处理器14相连。渗流量 液晶显示屏15和RS-485总线逻辑电路18都与微处理器相连接；现场测量单元被密封于防 水铝盒中。 如图3所示，差动变压器9是按电磁感应原理工作的，必须给原边绕组提供幅度和 频率都要十分稳定的正弦波激励信号，这一任务是由差动变压器集成电路芯片NE5520 21 完成的。在该集成电路芯片21包含了正弦波发生器12、功率放大器10和位移信号相敏整 流器11。图3中第十电容C10用来调整正弦本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于水库大坝渗流流量测量的装置，包括现场测量单元和室内接收单元；所述现场测量单元包括流量测量装置和传输电路；其特征在于：所述流量测量装置包括三角形测流堰、隔渣筒、浮子，导杆、导向环和差动变压器；所述三角形测流堰嵌入渗流明渠挡水堰中与浮子连接，浮子和导杆固接，导杆与可移动衔铁连接；所述差动变压器包括；副边绕组、原边线圈绕组和可移动衔铁，是一个耦合系数随着衔铁上下移动而跟着改变的装置；原边线圈绕组有两个匝数相同的绕组，同相连接；副边绕组有两个匝数相同的绕组，反相连接形成差动接法；副边绕组和原边线圈绕组都绕制在磁芯上；与磁芯材质相同的可移动衔铁位于副边绕组和原边线圈绕组之间，随浮子升降而上下移动；所述传输电路包括正弦波发生器、功率放大器、位移信号相敏整流器、滤波器、调零和调幅电路、模／数转换器、第一微处理器、渗流量液晶显示屏、ＲＳ－４８５总线逻辑电路和ＤＣ－ＤＣ电源变换器；所述原边线圈绕组通过功率放大器与正弦波发生器连接；两个副边绕组反向串联后与信号相敏整流器连接，相敏整流器的输出与滤波器相接，滤波器的输出与调零和调幅电路连接；ＤＣ－ＤＣ电源变换器的输入接外部电源总线；模／数转换器的一端与调零和调幅电路相连接，另一端与第一微处理器相连；渗流量液晶显示屏和ＲＳ－４８５总线逻辑电路都与微处理器相连接；室内单元包括液晶显示器、第二微处理器、直流稳压电源和第二ＲＳ－４８５总线逻辑电路；所述直流稳压电源＋２４Ｖ经外部总线给现场单元供电，第二微处理器分别与液晶显示器和第二ＲＳ－４８５总线逻辑电路连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡兴刚，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]