CN101858769A - 称重式水位计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种称重式水位计，包括两栖同轴、测量两栖同轴浮力的传感装置以及机箱，还包括一靠桩，机箱设置在靠桩的上端，在机箱内设置有第一磁钢，在靠桩的下端设置有一横梁，在横梁上设置有第四磁钢，在机箱下端设置有一轴孔，两栖同轴穿过轴孔且与轴孔的孔壁不接触，两栖同轴的上端设置在机箱内且与机箱底部相接触，在两栖同轴与机箱接触面上设置有传感装置的力传感器，在两栖同轴的上端和下端分别设置有第二磁钢和第三磁钢，四块磁钢同轴设置且轴线垂直于水平面。本发明测量整机固定方便容易，两栖同轴上端与机箱接触，受到重力、浮力以及支撑力的共同作用，无摩擦力，通过四块磁钢轴向进行定位，避免两栖同轴晃动，水位测试精度高。

Description

称重式水位计

技术领域

本发明称重式水位计属水文气象测验领域，尤其是一种用靠桩支撑机箱、机壳，又兼备基本站与专用站功能的智能化测量装置。

背景技术

用于自动化监测的水位计通常有浮子式、压力式、气泡式和超声波等类型，它们是单一的基本站或某种专用站，经济制约站网合理密度、水文资料的内容和精度滞后经济发展需求。中国20世纪60年代就提出水位自记，又幅员辽阔和全球气候变化的影响，明显的增加了对先进经济测站需求的迫切性。虽然这些传感器都有各自的特点，但是也都有各自的缺陷，例如浮子式水位计在使用中要防止水井淤积，压力式水位计不稳定，气泡式水位计要避免气管打折，出气端被泥沙淤积，超声波水位计受温度影响，精度不高。最近提出的差力式磁悬浮水位计、平衡式磁悬浮水位计则通过隔离套试图减少各磁场的相互影响，但实际操作过程中很难将磁场完全分割，从而导致平衡装置的失灵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种易于布置且测量精度较高的称重式水位计。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种称重式水位计，包括用于水位测量的两栖同轴、测量两栖同轴浮力的传感装置以及机箱，其特征在于：还包括一靠桩，所述的机箱设置在靠桩的上端，在所述的机箱内设置有第一磁钢，在所述的靠桩的下端设置有一横梁，在横梁上设置有第四磁钢，在所述的机箱下端设置有一轴孔，所述的两栖同轴穿过所述的轴孔且与轴孔的孔壁不接触，两栖同轴的上端设置在机箱内且与机箱底部相接触，在所述的两栖同轴与机箱接触面上设置有传感装置的力传感器，在所述的两栖同轴的上端和下端分别设置有第二磁钢和第三磁钢，所述的第一磁钢、第二磁钢、第三磁钢和第四磁钢同轴设置且轴线垂直于水平面。

所述的第一磁钢和第二磁钢的磁极方向相反，所说的第三磁钢和第四磁钢的磁极方向相反，且第一磁钢和第二磁钢之间的磁力与第三磁钢和第四磁钢之间的磁力相等。

所述的第三磁钢设置在两栖同轴内底部，在所述的两栖同轴的上端为一连接杆，所述的第二磁钢设置在连接杆的上端，该连接杆的上端设置在机箱内。

在所述的两栖同轴内设置有填料。

本发明目的：变水位测量相对易行、可靠，缓解站网越密、精度越高、代价越大的技术现状，把测站和各个项目照一个有机整体的处理方法，以适应效率的需要加速自记水位普及进程。

本发明靠桩是打入地下垂直水面用以承载整机及其它用途的支柱；两栖同轴上端两栖同轴上端设置有一连接杆，穿过所述的轴孔且与轴孔的孔壁不接触，所述的第二磁钢与连接杆的上端相连，设置在机箱内，其与机箱的接触面为机箱的底面，在垂向方向上不接触，所以两栖同轴与机箱之间在垂直方向上无摩擦力，只有压力和支撑力。所以两栖同轴受到的浮力则直接作用在机箱上，并通过测试机箱上反作用力来测浮力，通过单一力测量来达到精确测量水位的目的。并通过第一磁钢、第二磁钢、第三磁钢和第四磁钢的相互作用，保证两栖同轴在水晃动时，两栖同轴的轴线始终垂直水平面，起到轴向定位的作用，测量的浮力不受水波动的影响，测试更为精确。与现有技术相比，本发明的优点是：

1、测量整机固定方便容易，只要将本发明的靠桩打入水下，即可固定整个测量机器；两栖同轴上端与机箱接触，受到重力、浮力以及支撑力的共同作用，无摩擦力，通过四块磁钢轴向进行定位，避免两栖同轴晃动，水位测试精度高。

2、本发明在两栖同轴内设置填料，利用不同比重的填料改变两栖同轴的整体密度，以便于调试不同测量范围的初始值，同时起到一定的稳定作用。

3、视测验项目为有机整体，一站多能、经济的提升站网密度和精度。

4、称重式水位计为非能量转入换取信息的自动测量，抗环境干扰强，可以是“无人测站”。

5、“野外机箱无源温度自动调节”技术的组合不仅是本发明长年屹立野外工作的保障性条件，对一切野外作业的仪器设备的保护全都适用而有普遍价值，关键是温度自动调节又并不额外耗能，如电。

附图说明：

图1是本发明剖面结构示意图。

图2是两栖同轴的受力图。

图中：

1、靠桩，2、螺帽，3、桩锥，4、横梁，5、连接杆，6、浮壳，7、水尺，8、调微螺杆，9、第一磁钢，10、第二磁钢，11、第三磁钢，12、第四磁钢，13、水封件，14、填料，15、两栖同轴，16、紧固螺钉，17、力传感器，18、水温测量，19、水酸碱度(PH)测量，20、气温测量，21、风速测量，22、雨量测量，23、(单片)微机，24、不间断电源，25、(输入)接口，26、(输出)接口，27、(机箱)箱体，28、显示屏，29、(机箱)门，30、水位。

具体实施方式：

本发明具体实施方式之一见：附图说明中图1。

靠桩1由桩柱和桩锥3构成，在桩柱里预埋螺帽2，在桩锥3上设横梁4，并采用横销水平固定，横梁4以上或下延至桩锥3的桩柱内部预埋穿线管供水温测量18与水酸碱度(PH)测量19走线。

浮壳8借助连接杆5与(预埋)螺帽2被垂直的与靠桩1的桩柱结为一体，浮壳8的上方是被水平紧固的(机箱)箱体27，桩柱的正对面是借紧固螺钉16被垂直固定在浮壳8上的固定水尺7。

浮力测量由调微螺杆8、第一磁钢9，第二磁钢10，第三磁钢11，第四磁钢12、连接杆5，两栖同轴15，浮壳8，填料14，水密封13等组成，调微螺杆8旋入第一磁钢9，连接杆5旋入第二磁钢10，连接杆5的下端经水封料13密封与两栖同轴15连接、填料14填充在两栖同轴内，在两栖同轴的内部底端固定连接第三磁钢11，在横梁4上固定连接第四磁钢12，第一磁钢9、第二磁钢10、第三磁钢11和第四磁钢12同轴设置且轴线垂直于水平面，力传感器17设置在第二块磁钢10与机箱接触的面上，测量两栖同轴作用在机箱接触面上的作用力。

水温测量18与水酸碱度(PH)测量19设在水下30桩柱上并经穿线管将信号引入机箱；气温测量20与风速测量21及雨量测量22置(机箱)箱体27外信号引入机箱；

(单片)微机系统由(单片)微机23和不间断电源24及(输入)(输出)接口25、26构成。(机箱)箱体27除专备(光学放大)显示屏28降低不间断电源24负担外还特地采用“野外机箱的无源温度自动调节”技术。

当两栖同轴侵入水中时，当两对磁钢的磁力抵消时，两栖同轴受到重力G、水的浮力F和机箱底部向上的支持力N。如图2所示，重力G包括两栖同轴、连接杆、第二块磁钢等物体重力的和，机箱底部的支持力N与传感器测得的力是一对相互作用力，大小相等，方向相反。通过传感器测量重力与浮力的差将其转换为水位，从而实现水位的测量，测量值为连续的变量，不存在摩擦力的影响，同时精度高。当水位上升时，水对两栖同轴的浮力会增加，机箱底部向上的支持力N变小，即传感器测得的力变小，反之则增大。

Claims (4)

1.一种称重式水位计，包括用于水位测量的两栖同轴、测量两栖同轴浮力的传感装置以及机箱，其特征在于：还包括一靠桩，所述的机箱设置在靠桩的上端，在所述的机箱内设置有第一磁钢，在所述的靠桩的下端设置有一横梁，在横梁上设置有第四磁钢，在所述的机箱下端设置有一轴孔，所述的两栖同轴穿过所述的轴孔且与轴孔的孔壁不接触，两栖同轴的上端设置在机箱内且与机箱底部相接触，在所述的两栖同轴与机箱接触面上设置有传感装置的力传感器，在所述的两栖同轴的上端和下端分别设置有第二磁钢和第三磁钢，所述的第一磁钢、第二磁钢、第三磁钢和第四磁钢同轴设置且轴线垂直于水平面。

2.根据权利要求1所述的称重式水位计，其特征在于：所述的第一磁钢和第二磁钢的磁极方向相反，所说的第三磁钢和第四磁钢的磁极方向相反，且第一磁钢和第二磁钢之间的磁力与第三磁钢和第四磁钢之间的磁力相等。

3.根据权利要求1或2所述的称重式水位计，其特征在于：所述的第三磁钢设置在两栖同轴内底部，在所述的两栖同轴的上端为一连接杆，所述的第二磁钢设置在连接杆的上端，该连接杆的上端设置在机箱内。

4.根据权利要求3所述的称重式水位计，其特征在于：在所述的两栖同轴内设置有填料。

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