本发明专利技术涉及一种水深流速自动测量装置，包括一侧杆，通过传动轮和机箱滑动连接，机箱内置电机，通过传动带控制传动轮的转动；测杆下端固定流速传感器，流速传感器下部粘结胶木板，胶木板厚度不大于2mm；两金属丝固定在胶木板上，两金属丝高度小于4mm，彼此相距10至20mm。本发明专利技术首次实现水深流速的自动连续测量，显著提高了流速测量的自动化程度、测量效率和定位精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于河工测量
，涉及一种水深流速自动测量装置。
技术介绍
在水工、河工、港工模型试验中，通常需要测量不同水深的流速。测点的位置随水深的不同而变化，而且垂线方向测量的点数也会因水深的不同而不同。例如，水深较浅时，采用一点法，此时只需要测量O. 6倍水深处的流速；水深较深时，需要采用多点法，如采用三点法，即测量O. 2,0. 6和O. 8倍水深处的流速，或采用五点法，即测量表面、O. 2,0. 6,0. 8倍水深处和水底处的流速。之前水深的测量和流速传感器的定位大多是由人工完成。借助于其它仪器如钢尺 测量出对应的水深，然后将流速传感器定位到对应的水深点，逐点测量记录各点的流速。整个过程繁琐复杂，十分耗时。尤其是对于大的试验模型来说，测点多达几百乃至数千点，逐点手动测量每个点的水深并调整好流速传感器的位置是一件十分浩繁的工作，需要花费大量的时间和人力。因此，河工、港工模型试验迫切需要一种能够自动完成水深的测量并自动按规定的测量法则将流速传感器定位到指定点完成流速采集的装置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种水深流速自动测量装置，实现水深流速的自动测量，显著提高流速测量效率、流速传感器定位控制的精度。为实现水深流速的自动同步测量，需要将水深传感器和流速传感器结合成一体。在完成水深测量之后，紧接着进行垂线各点流速的测量。与此同时，水深测量传感器体积尽可能小，从而保证不对流场产生扰动，以确保两者的测量互不影响。流速传感器可以选用现有型号，可以是常用的旋桨式流速传感器，也可以是其它类型的流速传感器。本专利技术采用两个细小的金属丝作为水深传感器，配合适当的电路测量两金属丝之间电阻，间接实现水深测量。两金属丝固定在胶木板上，彼此相距10至20mm。两金属丝高度小于4mm,胶木板厚度不大于2mm,水深传感器安装总高度不超过6_。胶木板宽度不超过流速传感器框梁的厚度。所加水深传感器体积很小，有效减小了对流场的扰动和附加的流速测量盲区。本专利技术的技术方案是 一种水深流速自动测量装置，包括一侧杆，通过传动轮和机箱滑动连接，机箱内置电机，通过传动带控制传动轮的转动； 测杆下端固定流速传感器，流速传感器下部粘结胶木板，胶木板厚度不大于2_ ;两金属丝固定在胶木板上，两金属丝高度小于4mm,彼此相距10至20mm。机箱内置测量电路和控制电路，两金属丝和机箱内的测量电路连接，通过测量两金属丝之间电阻来间接实现水深的测量；控制电路据测量的需要，控制测杆上下运动。所述的流速传感器可以为旋桨式、电磁式、热丝式、超声勒式流速传感器。所述的金属丝可以为不锈钢丝、铜丝、或经防锈处理的其它金属丝。_ 水深测量的原理当两金属丝位于水面上方时，两电极间的介质为空气，两金属丝间的电阻很高，此时桥路输出高电平VH，如图2所示。当两金属丝下移接触到水面时，由于水体的导电性比空气强得多，所以两金属丝间电阻急剧减小，输出电压快速下降到图中VL区。根据电压的这种突变特性，仪器可以判定两金属丝触及水面 并记录下当前的水面位置，随后装置控制测杆继续向下运动，两金属丝间的电阻会进一步减少，电路输出电压也会逐渐下降；当两金属丝接近床面时，床面固体介质的导电性与水体显著不同，会导致电压的再次突变。通常床面的电阻比水体的电阻要大得多，所以触及床面时两金属丝间的电阻会显著增加，导致电路输出电压明显上升，根据输出电压的这一变化特性即可判定两金属丝触及床面，装置记录当前位置并与水面位置相减，得到当前点的水深，从而完成垂线水深测量。完成水深测量后，本专利技术的水深流速自动测量装置可根据事先设定的测量法则，自动将固定在同一测杆的流速传感器提升到指定的水深处，完成对应点流速的采集。流速测量过程由下向上依次完成。本专利技术首次实现水深流速的自动连续测量，显著提高了流速测量的自动化程度、测量效率和定位精度，为实现多点流速的快速同步采集提供了有效地技术支撑。通过测量电阻间接实现水深测量，设计巧妙，最大限度减小了对水流的影响。附图说明图1，本专利技术水深流速自动测量装置结构示意图。其中，I-测杆，2-传动轮，3-机箱，4-电机，5-传动带，6-流速传感器，7-胶木板，8-金属丝。图2、不同水深的电压变化情况。具体实施例方式如图I所示，一种水深流速自动测量装置，包括一侧杆，通过传动轮轮和机箱滑动连接，机箱内置电机，通过传动带控制传动轮的转动； 测杆下端固定流速传感器，流速传感器下部粘结胶木板，胶木板厚度不大于2_ ;两金属丝固定在胶木板上，两金属丝高度小于4mm,彼此相距10至20mm。机箱内置测量电路和控制电路，两金属丝和机箱内的测量电路连接，通过测量两金属丝之间电阻来间接实现水深的测量；控制电路根据测量的需要，控制测杆上下运动。实施例一 流速传感器采用了光电旋桨式的结构，水流运动推动旋桨转动，旋桨转动的速度与流速成正比，所以测量出旋桨的转速就可以得到对应的流速。旋桨的桨叶的边缘侧镀有高反光材料，当镀亮的桨叶边缘旋转至光电侧头的底部时，将产生一个反射光脉冲信号，经测量电路转换成一个电脉冲信号，装置内的计数电路将记录规定时间内对应的脉冲数，并根据事先率定好的关系计算出对应的流速。其工作过程是本专利技术的水深流速自动测量装置开机后，控制测杆自动复位到零点，仪器处于待命状态。当开始测量时，装置控制电机转动，带动测杆向下运动，机箱内的测量电路随时记录测杆移动的距离。当两金属丝触及水面时，两金属丝间的电阻急剧下降使得桥路输出电压急剧下降，测量电路捕捉到电压下降信号后，立即记下当前位置，即水面的位置。随后测杆继续向下运动，当测量电极接近或接触床面时，两金属丝间电阻显著增加，桥路电压也随之显著上升，测量电路捕捉到电压信号的显著上升后，立即停止测杆的向下运动，记录当前床面的位置，并根据床面和水面位置计算出对应的水深。再根据系统设定的流速测量法则，对旋桨测头进行定位和进行流速的采集。例如，当测量法则选定为I点法时，装置自动将流速传感器定位到距水面O. 6倍水深处，自动根据事先设定的采样时间，对旋桨转动的圈数进行计数，共进行5次重复测量。计数完成后装置自动计算出对应流速并保存在装置内的存储器中。如果选定为3点法，则依次将流速传感器定位到距水面O. 8倍、O.6倍和O. 2倍水深处并采集和保存相应点的流速值。本专利技术装置可通过通信接口和计算机相连。当上位机需要读取数据时，上位机向装置发出呼叫和上传数据的命令，装置在接收到呼叫和上传数据指令后将测量数据传给上·位机。装置与上位机的通信方式可采用串口通信或网口通信方式。上位机可以通过通信方式直接控制本装置的工作和读取测量数据。为了便于系统的扩展，装置采用了点对多的通信模式，采用RS485 (或网络通信)接口，可以实现一台计算机对多台水深流速自动测量装置的控制，从而构成多路水深流速测量系统。同时为了便于系统扩展时的硬件连接，装置的电源接口和通信接口都采用了一进一出的模式，系统扩展非常方便。权利要求1.一种水深流速自动测量装置，包括侧杆(I )，通过传动轮(2)和机箱(3)滑动连接，机箱(3)内置电机(4)，通过传动带(5)控制传动轮(2)的转动； 测杆(I)下端固定流速传感器(6)，流速传感器下部粘结胶木板(7)，胶木板厚度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水深流速自动测量装置，包括侧杆（1），通过传动轮（2）和机箱（3）滑动连接，机箱（3）内置电机（4），通过传动带（5）控制传动轮（2）的转动；？测杆（1）下端固定流速传感器（6），流速传感器下部粘结胶木板（7），胶木板厚度不大于2mm；两金属丝（8）固定在胶木板（7）上，两金属丝高度小于4mm，彼此相距10至20mm；机箱（3）内置测量电路和控制电路，两金属丝和机箱内的测量电路连接，通过测量两金属丝之间电阻来间接实现水深的测量；控制电路据测量的需要，控制测杆上下运动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马志敏，胡文斌，许明，胡向阳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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