CN102706410B - 浮筒式地下水埋深速率仪及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮筒式地下水埋深速率仪及其测试方法，包括了滤水管、浮筒、磁敏式地下水埋深速率传感器等。本发明能任何时刻连续不间断进行测试，实时无线输出测点处地下水埋深及其变化速率数据，具有量程大、精度高、自动、可靠等特点，为检测地下水位变化速率提供了仪器设备。

Description

浮筒式地下水埋深速率仪及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种地下水埋深速率仪及其测试方法，具体的说是一种浮筒式地下水埋深速率仪及其测试方法。

背景技术

目前，还没有专门测试地下水埋深速率的仪器，只有检测地下水埋深的装置，该些装置是定期采用测绳来量测地下水埋深的，由于量测不连续，又人工读数，所以无法测试出任何时段地下水埋深变化的速率。

发明内容

针对现有量测地下水埋深速率仪器设备的不足，提出了一种浮筒式地下水埋深速率仪及其测试方法，它能连续不间断进行测试，实时无线输出测点处地下水埋深及其变化速率数据。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

浮筒式地下水埋深速率仪，其特征在于：包括有滤水管、磁敏式地下水埋深速率传感器、浮筒，所述的滤水管铅直埋置于地面内，磁敏式地下水埋深速率传感器设于滤水管的上方并位于地面以上，磁敏式地下水埋深速率传感器上罩有罩壳，所述的滤水管为上端开口、下端有底板的圆管形状，滤水管的底板与侧壁上有均匀分布通透的滤水孔，滤水管内渗入有地下水，位于滤水管内的水面上漂浮着浮筒，浮筒的顶面中心系有不锈钢丝；所述的磁敏式地下水埋深速率传感器包括有底座，底座上罩有机壳，底座的底面中心有拉线嘴，一根始端系有挂环的拉线钢丝经拉线嘴进入机壳内，机壳内设有机架、疏丝器、拉线盘、盘簧、主轴、齿轮组，所述的主轴活动置于机架相对的两个壁上，拉线盘、盘簧与齿轮组共主轴，疏丝器位于拉线嘴与拉线盘之间，拉线钢丝通过疏丝器并排缠绕于拉线盘上，所述的齿轮组包括有多个从动齿轮分别由大至小相互啮合，与主动齿轮相啮合的棘轮为齿轮组的最大从动齿轮，齿轮组的最小从动齿轮为调制轮，所述调制轮包括有轮盘，轮盘的一侧盘面中部设有齿轮，另一侧盘面边缘处安置有多块磁铁，所述的轮盘与齿轮同心且在中心处有通透的轴孔，所述的调制轮的轮盘的盘面上安装有磁铁的一侧还设有一个电路板，电路板上并排安置有磁敏元件a与磁敏元件b，所述的机架、电路板均竖直固定于底座顶面；所述的不锈钢丝的上端与拉线钢丝的挂环连接，所述的磁敏式地下水埋深速率传感器的电缆通过罩壳上的电缆固定头引出。

所述的底座为圆形底座。

所述的齿轮组包括有五个从动齿轮。

所述的调制轮的轮盘为圆盘形状，轮盘的一侧的盘面边缘处等距安置有三块磁铁，所述的磁铁与电路板上的磁敏元件a与磁敏元件b有1.0㎜的间隙。

浮筒式地下水埋深速率仪的测试方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：

（1）在地下水埋深测试点上架设钻机，铅直钻孔达设计深度，清除钻孔内的渣土后，把滤水管插入钻孔，将管口与地面平齐；

（2）按地下水埋深高度量取系浮筒的不锈钢丝长度，并把该不锈钢丝与磁敏式地下水埋深速率传感器的挂环连接；

（3）把所述的浮筒放入滤水管内，在滤水管管口上安置磁敏式地下水埋深速率传感器，再罩上罩壳；

（4）在测试点附近架设控制柜、发射天线、光伏板和避雷器，并把磁敏式位移传感器的电缆与控制柜联接；

（5）待地下水渗进滤水管内后，便能进行地下水埋深速率的测试。

本发明中浮筒式地下水埋深速率仪基于以下工作原理：

1.浮筒式地下水埋深速率仪的工作原理：在铅直滤水管内的地下水水面上漂浮着浮筒，该浮筒系着的不锈钢丝与磁敏式地下水埋深速率传感器的拉线钢丝的挂环连接。当地下水的埋深h在单位时间t内发生变化，浮筒的位置也随即发生变化，则牵动了磁敏式地下水埋深速率传感器的拉线钢丝，由磁敏式地下水埋深速率传感器输出在单位时间t内地下水埋深h的数据，即测试出该时段地下水的埋深速率v=h/t。

2.磁敏式地下水埋深速率传感器的工作原理：因地下水埋深的变化，拉线钢丝拉动拉线盘，经主轴、齿轮组变速传动调制轮，由调制轮上安置的磁铁块切换两个并排磁敏元件的磁力线。由于所述的拉线钢丝拉出或缩进的长度与调制轮切换磁敏元件上磁力线的次数成正比，所以磁敏元件能输出拉线钢丝进出长度的传感信号，即能输出地下水埋深的传感信号；采用控制电路来识别调制轮磁铁块切换两个磁敏元件上磁力线先后次序，便能获得拉线钢丝行走方向的信号，即获得地下水埋深是涨是降的传感信号。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明能任何时刻连续不间断进行测试，实时无线输出测点处地下水埋深及其变化速率数据，具有量程大、精度高、自动、可靠等特点，为检测地下水位变化速率提供了仪器设备。

附图说明

图1本发明的浮筒式地下水埋深速率仪正剖视结构示意图。

图2A为本发明的磁敏式地下水埋深速率传感器正剖视结构示意图。

图2B为本发明的磁敏式地下水埋深速率传感器侧剖视结构示意图。

图2C为本发明的磁敏式地下水埋深速率传感器俯剖视结构示意图。

图2D为本发明的磁敏式地下水埋深速率传感器仰视结构示意图。

图3A为本发明的调制盘正视结构示意图。

图3B为本发明的调制盘俯视结构示意图。

图3C为本发明的调制盘仰视结构示意图。

图中标号：1地面、2地下水、3浮筒式地下水埋深速率仪、4滤水管、5滤水孔、6浮筒、7不锈钢丝、8罩壳、9电缆固定头；11磁敏式地下水埋深速率传感器、12挂环、13拉线钢丝、14拉线嘴、15疏丝器、16拉线盘、17盘簧、18齿轮组、19主轴、20机架、21电路板、22磁敏元件a、23磁敏元件b、24机壳、25底座、26电缆插座；31调制轮、32.轮盘、33齿轮、34轴孔、35磁铁。

具体实施方式

参见图1，浮筒式地下水埋深速率仪，包括有滤水管4、磁敏式地下水埋深速率传感器11、浮筒6，滤水管4铅直埋置于地面1内，磁敏式地下水埋深速率传感器11设于滤水管4的上方并位于地面1以上，磁敏式地下水埋深速率传感器11上罩有罩壳8，滤水管4为上端开口、下端有底板的圆管形状，滤水管4的底板与侧壁上有均匀分布通透的滤水孔5，滤水管4内渗入有地下水2，位于滤水管4内的水面上漂浮着浮筒6，浮筒6的顶面中心系有不锈钢丝7；参见图2A、图2B、图2C和图2D及图3A、图3B和图3C，磁敏式地下水埋深速率传感器11包括有圆形的底座25，底座25上罩有机壳24，机壳24的一侧设有一个电缆插座26，底座25的底面中心有拉线嘴14，一根始端系有挂环12的拉线钢丝13经拉线嘴14进入机壳24内，机壳24内设有机架20、疏丝器15、拉线盘16、盘簧17、主轴19、齿轮组18，主轴19活动置于机架20相对的两个壁上，拉线盘16、盘簧17与齿轮组18共主轴19，疏丝器15位于拉线嘴14与拉线盘16之间，拉线钢丝13通过疏丝器15并排缠绕于拉线盘16上，齿轮组18包括有五个从动齿轮分别由大至小相互啮合，与主动齿轮相啮合的棘轮为齿轮组的最大从动齿轮，齿轮组的最小从动齿轮为调制轮31，调制轮31包括有轮盘32，轮盘32为圆盘形状，轮盘32的一侧盘面中部设有齿轮33，另一侧盘面边缘处等距安置有三块磁铁35，轮盘32与齿轮33同心且在中心处有通透的轴孔34，调制轮31的轮盘32的盘面上安装有磁铁35的一侧还设有一个电路板21，电路板21上并排安置有磁敏元件22与磁敏元件23，机架20、电路板21均竖直固定于底座25顶面；不锈钢丝7的上端与拉线钢丝13的挂环12连接，磁敏式地下水埋深速率传感器11的电缆通过罩壳8上的电缆固定头9引出。

磁铁35与电路板21上的磁敏元件22与磁敏元件23有1.0㎜的间隙。

浮筒式地下水埋深速率仪3的测试方法，依次按以下步骤进行：

（1）在地下水埋深测试点上架设钻机，铅直钻孔达设计深度，清除钻孔内的渣土后，把滤水管4插入钻孔，将管口与地面1平齐；

（2）按地下水2埋深高度量取系浮筒6的不锈钢丝7长度，并把该不锈钢丝7与磁敏式地下水埋深速率传感器11的挂环12连接；

（3）把所述的浮筒6放入滤水管4内，在滤水管4管口上安置磁敏式地下水埋深速率传感器11，再罩上罩壳8；

（4）在测试点附近架设控制柜、发射天线、光伏板和避雷器，并把磁敏式位移传感器11的电缆与控制柜联接；

（5）待地下水2渗进滤水管4内后，便能进行地下水2埋深速率的测试。

在所述的浮筒式地下水埋深速率仪附近安置有控制柜，该控制柜上安置有发射天线、光伏板和避雷器。

地面1是被测试的对象；地下水2是地面1内埋深的水；浮筒式地下水埋深速率仪3的作用是测试地下水埋深的速率；滤水管4的作用是聚集地下水2；滤水孔5的作用是只让水进入滤水管4内；浮筒6的作用是地下水2埋深的传感；不锈钢丝7的作用是把浮筒6与磁敏式地下水埋深速率传感器11的拉线钢丝13的挂钩12连接；罩壳8的作用是保护磁敏式地下水埋深速率传感器11；电缆固定头9的作用是固定引出的电缆；磁敏式地下水埋深速率传感器11的作用是测试地下水2埋深的速率；挂环12的作用是连接浮筒6的不锈钢丝7；拉线钢丝13的作用是传递浮筒6的位置，带动拉线盘16；拉线嘴14的作用是从机壳23内引出拉线钢丝13；疏丝器15的作用是让拉线钢丝13并排不重叠缠绕于拉线盘16，以确保测试精度；拉线盘16的作用是缠绕拉线钢丝13；盘簧17的作用是平衡浮筒6重量；齿轮组18的作用是使调制轮31变快转动速度；主轴19的作用是固定拉线盘16、盘簧17及齿轮组18的主动齿轮；机架20的作用是活动安置主轴19和从动齿轮；电路板21的作用是安置磁敏元件22、磁敏元件23、控制与定时电路及连接导线等；磁敏元件22与磁敏元件23的作用是传感调制轮31的转动圈数及方向；机壳24的作用是保护疏丝器15、拉线盘16等内部器件；底座25的作用是固定机架20、电路板21安置机壳24；插座26的作用是引出电缆线。调制轮31的作用是切换磁敏元件22与磁敏元件23上的磁力线；轮盘32的作用是安置齿轮33和三块磁铁块35；齿轮33的作用是由齿轮组18传动调制轮31；轴孔34的作用是活动置于销轴，并绕销轴转动；磁铁块35的作用是给磁敏元件22与磁敏元件23提供磁场信号。所述控制柜的作用是功能控制，以及数据的采集、储存和无线发送；发射天线的作用是向中转站发送测试数据；光伏板的作用是提供电源；避雷器的作用是防止雷击。

浮筒式地下水埋深速率仪的性能：量程：0～2000㎜；分辨率：0.01㎜；精度：±0.02㎜；速率：5.0㎜/s。

Claims (4)

1.一种浮筒式地下水埋深速率仪的测试方法，其特征在于：所述的浮筒式地下水埋深速率仪包括有滤水管、磁敏式地下水埋深速率传感器、浮筒，所述的滤水管铅直埋置于地面内，磁敏式地下水埋深速率传感器设于滤水管的上方并位于地面以上，磁敏式地下水埋深速率传感器上罩有罩壳，所述的滤水管为上端开口、下端有底板的圆管形状，滤水管的底板与侧壁上有均匀分布通透的滤水孔，滤水管内渗入有地下水，位于滤水管内的水面上漂浮着浮筒，浮筒的顶面中心系有不锈钢丝；所述的磁敏式地下水埋深速率传感器包括有底座，底座上罩有机壳，底座的底面中心有拉线嘴，一根始端系有挂环的拉线钢丝经拉线嘴进入机壳内，机壳内设有机架、疏丝器、拉线盘、盘簧、主轴、齿轮组，所述的主轴活动置于机架相对的两个壁上，拉线盘、盘簧与齿轮组共主轴，疏丝器位于拉线嘴与拉线盘之间，拉线钢丝通过疏丝器并排缠绕于拉线盘上，所述的齿轮组包括有多个从动齿轮分别由大至小相互啮合，与主动齿轮相啮合的棘轮为齿轮组的最大从动齿轮，齿轮组的最小从动齿轮为调制轮，所述调制轮包括有轮盘，轮盘的一侧盘面中部设有齿轮，另一侧盘面边缘处安置有多块磁铁，所述的轮盘与齿轮同心且在中心处有通透的轴孔，所述的调制轮的轮盘的盘面上安装有磁铁的一侧还设有一个电路板，电路板上并排安置有磁敏元件a与磁敏元件b，所述的机架、电路板均竖直固定于底座顶面；所述的不锈钢丝的上端与拉线钢丝的挂环连接，所述的磁敏式地下水埋深速率传感器的电缆通过罩壳上的电缆固定头引出；

上述浮筒式地下水埋深速率仪的测试方法，依次按以下步骤进行：

（1）在地下水埋深测试点上架设钻机，铅直钻孔达设计深度，清除钻孔内的渣土后，把滤水管插入钻孔，将管口与地面平齐；

（2）按地下水埋深高度量取系浮筒的不锈钢丝长度，并把该不锈钢丝与磁敏式地下水埋深速率传感器的挂环连接；

（3）把所述的浮筒放入滤水管内，在滤水管管口上安置磁敏式地下水埋深速率传感器，再罩上罩壳；

（4）在测试点附近架设控制柜、发射天线、光伏板和避雷器，并把磁敏式地下水埋深速率传感器的电缆与控制柜联接；

（5）待地下水渗进滤水管内后，便能进行地下水埋深速率的测试。

2.根据权利要求1所述的浮筒式地下水埋深速率仪的测试方法，其特征在于：所述的底座为圆形底座。

3.根据权利要求1所述的浮筒式地下水埋深速率仪的测试方法，其特征在于：所述的齿轮组包括有五个从动齿轮。

4.根据权利要求1所述的浮筒式地下水埋深速率仪的测试方法，其特征在于：所述的调制轮的轮盘为圆盘形状，轮盘的一侧的盘面边缘处等距安置有三块磁铁，所述的磁铁与电路板上的磁敏元件a与磁敏元件b有1.0㎜的间隙。

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