CN103267513B - 微触式浑水水下地形仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微触式浑水水下地形仪，包括水平运动执行机构A和上下运动执行机构B，其特征在于带有高分辨率位移检测器（1）的上下运动执行机构B，以滑动的方式设置在带有水平位移检测器（2）的水平运动执行机构A上，可变重测量探头（3）通过轻质测量探杆（4）设置在上下运动执行机构上B，在测量杆的另一端连接微触传感器（5）；所述的高分辨率位移检测器（1）、微触传感器（5）和水平位移检测器（2）均与控制系统电连接。其优越性在于即适合各种电导率不均匀模型沙，又适合清水、低含沙量水流、高含沙量水流水下地形测试；即可以用于水下、干滩，又可以在动、静床模型上使用。其测量精度≤0.5mm；接触压力可以进行调节（5—15g）；触摸屏操作、PLC自动控制。

Description

微触式浑水水下地形仪

一、技术领域

本发明涉及水下地形测试仪，具体为高含沙量的水流水下地形测试仪。

二、背景技术

目前在干滩地形测量时常采用人工方式进行，其测量工作量大、时间周期长、效率低、而且还存在人工测量误差的情况。采用激光、超声波等光学方式测量虽然能进行水下地形测量，但由于其具有的高灵敏度的特性，因此只能在清水或特定含沙量情况下使用，不能用于高含沙水下地形的测量。

三、发明内容

本发明的目的在于克服所述原有地形测量仪存在的缺陷，提供一种微触式浑水水下地形仪。

为实现所述目的，本发明采用了如下的技术方案。

微触式浑水水下地形仪包括水平运动执行机构A和上下运动执行机构B，具体的结构是带有高分辨率位移检测器的上下运动执行机构B，以滑动的方式设置在带有水平位移检测器的水平运动执行机构A上，可变重测量探头通过轻质测量探杆设置在上下运动执行机构上，在测量杆的另一端连接微触传感器；所述的高分辨率位移检测器、微触传感器和平位移检测器均与控制系统电连接。

上述可变重测量探头与轻质测量探杆之间活动连接。

上述水平运动执行机构A具体结构是：在测量仪桥架的两端，固定水平运动执行电机及轴连接的主动轮和被动轮，在连接两轮之间的传动带上设置滑动连接的上下运动执行机构；在主动轮上还设置水平位移检测器；在两轮附近设置限位开关；电机、水平位移检测器、限位开关均与控制系统电连接。

上述上下运动执行机构B具体结构是：支撑架固定在滑动底座上，在支撑架的上下两端，固定上下运动执行电机及轴连接的主动轮和被动轮；在连接两轮的传动带上设置带轻质测量探杆的移动支架；在轻质测量探杆的一端设置微触传感器；在被动轮上设置高分辨位移检测器；在移动支架的受限位置固定限位开关。微触传感器、高分辨位移检测器、限位开关、电机均与控制系统电连接。

本发明的优越性在于即适合各种电导率不均匀模型沙，又适合清水、低含沙量水流、高含沙量水流水下地形测试；即可以用于水下、干滩，又可以在动、静床模型上使用。其测量精度≤0.5mm；接触压力可以进行调节（5—15g）；触摸屏操作、PLC自动控制。

四、附图说明

附图1是本发明水平运动执行机构结构示意图。

附图2是本发明上下运动执行机构结构示意图。

五、具体实施方式

本发明的具体结构请参见附图1或者附图2。微触式浑水水下地形仪包括水平运动执行机构A、上下运动执行机构B，具体的结构是带有高分辨率位移检测器1的上下运动执行机构B，以滑动的方式设置在带有水平位移检测器2的水平运动执行机构A上，可变重测量探头3通过轻质测量探杆4设置在上下运动执行机构上B，在测量杆的另一端连接微触传感器5；所述的高分辨率位移检测器1、微触传感器5和水平位移检测器2均与控制系统电连接。

该地形仪的控制系统在水平运动的方向上分手动和自动两种方式。自动状态下，系统依据事先设定好的若干水平位移测量数据，进行若干个水下地形断面的自动检测。在手动运状态下，每一个水平位移数据都要进行一次输入后再进行水下地形断面的自动检测。具体的动态过程是在控制系统控制下，水平运动执行机构A带动上下运动执行机构B到达到某一设定点后，轻质测量探杆4及固定在一端的可变重测量探头3，在上下运动执行机构B的带动下进行下向下运动，同时高分辨率位移检测器1对向下位移进行检测并送至控制系统。当可变重测量探头3接触到测量地形界面时产生微小压力位移，微触传感器5检测到该微小压力位移时向控制系统发出指令，则运动停止。控制系统记录向下位移值并换算成地形数据显示、存储在人机界面，同时轻质测量探杆4在控制系统控制下，向上运动至零点等待下一次测量。

由于测量探头3是可变的，即探头3与轻质测量探杆4之间采用活动连接的方式设置的，根据测量水域的含沙量（密度）的大小，其探头是可以随意进行调换，以保证在不同的水质状态下进行测量。在被测量水域中，水的密度与探头密度相同情况下，测量探头既使做上下的位移，也不会产生相应的压力。一旦探头接触到测量地形界面时，才会产生微小压力位移，微触传感器5就能够检测到该微小压力并向控制系统发出指令，则运动停止。控制系统记录向下位移值并换算成地形数据。这正是激光、超声波等光学方式测量所不可能实现的。

所述的水平运动执行机构A具体结构是：在测量仪桥架6的两端，固定水平运动执行电机7及轴连接的主动轮和被动轮，在连接两轮之间的传动带上设置滑动底座；在主动轮上还设置水平位移检测器2；在两轮附近设置限位开关8A和8B；电机7、水平位移检测器2、限位开关8均与控制系统电连接。该地形仪是通过测量仪桥6架设置在待测水域上边，在工作状态时，控制系统根据人们预先向系统内设置的位移参数，将上下运动执行机构B水平移动至某一设定点上再进行该点地形测量。当位移到达起始位置或者终点位置（两轮附近），接触到限位开关8A或者8B，开关及时向系统发出指令进行干涉，在起始位置，位移机构不能后退，在终点位置位移机构不能前进。具体位移的距离是多少则由水平位移检测器2进行检测。

所述上下运动执行机构B的具体结构是：支撑架10固定在滑动底座9上，在支撑架10上下两端，固定上下运动执行电机11及轴连接的主动轮和被动轮；在连接两轮的传动带上固定带轻质测量探杆4的移动支架12；在轻质测量探杆4的一端设置微触传感器5；在被动轮上设置高分辨位移检测器1；在移动支架12两端的受限位置，固定限位开关8C和8D。其中微触传感器5、高分辨位移检测器1、限位开关8C和8D、电机11均与控制系统电连接。该地形仪工作时，由水平运动执行机构将所述的由滑动底底座9带动的上下运动执行机构送至待测点位，并由水平位移检测器2记录下水平位移的数据。控制系统再对上下位移执行机构发出指令，电机11转动并带动移动支架12及轻质测量探杆4进行地形高低的测量，当可变重测量探头3接触到测量地形界面时产生微小压力位移，微触传感器5检测到该微小压力位移并传递给控制系统，控制系统记录向下位移值并换算成地形数据显示并存储在人机界面，同时轻质测量探杆4在控制系统控制下，向上运动至零点等待下一次测量。

Claims (4)

1.微触式浑水水下地形仪，包括水平运动执行机构(A)和上下运动执行机构(B)，其特征在于带有高分辨率位移检测器（1）的上下运动执行机构(B)，以滑动的方式设置在带有水平位移检测器（2）的水平运动执行机构(A)上，可变重测量探头（3）通过轻质测量探杆（4）的一端设置在上下运动执行机构(B)上，在测量探杆的另一端连接微触传感器（5）；所述的高分辨率位移检测器（1）、微触传感器（5）和水平位移检测器（2）均与控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的微触式浑水水下地形仪，其特征在于可变重测量探头（3）与轻质测量探杆（4）之间可拆卸连接。

3.根据权利要求1或2所述的微触式浑水水下地形仪，其特征在于水平运动执行机构(A)的具体结构是：在测量仪桥架（6）的两端，固定水平运动执行电机（7）及轴连接的主动轮和被动轮，在连接两轮之间的传动带上固定滑动底座（9）；在主动轮上还设置水平位移检测器（2）；在滑动底座（9）受限位置即主动轮和被动轮附近设置限位开关(8A)和（8B）；电机（7）、水平位移检测器（2）、限位开关（8A）、（8B）均与控制系统电连接。

4.根据权利要求1或2所述的微触式浑水水下地形仪，其特征在于上下运动执行机构（B）的具体结构是：支撑架（10）固定在滑动底座（9）上，在支撑架（10）上下两端，固定上下运动执行电机（11）及轴连接的主动轮和被动轮；在连接两轮的传动带上固定带轻质测量探杆（4）的移动支架（12）；在轻质测量探杆（4）的一端设置微触传感器（5）；在被动轮上设置高分辨位移检测器（1）；在移动支架（12）两端的受限位置，固定限位开关（8C）和（8D）；其中微触传感器（5）、高分辨位移检测器（1）、限位开关（8C）和（8D）、电机（11）均与控制系统电连接。