CN106405156B - 一种便携式流速仪检定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式流速仪检定装置，采用分体式结构设计，利用圆环形水槽（1）代替传统的直线明槽，与直线明槽相比，该圆环形水槽（1）结构简单，携带方便，可进行现场快速分解与组装，且该装置占地空间小，制作和维护成本低，可为流速仪（6）提供更丰富的检定条件，有效降低了其检定成本。

Description

一种便携式流速仪检定装置

技术领域

本发明涉及一种便携式流速仪检定装置，属于流速仪检定技术领域。

背景技术

我国是一个水资源丰富的国家，流速测量对于掌握水资源运动的自然规律、合理开发和利用水资源、防汛抗灾等都起着极其重要的作用。随着科学技术的不断发展，流速仪的技术水平也在不断的提高，出现了一大批先进的流速仪产品。其中，便携式转子流速仪凭借其结构简单，可靠性高，价格低廉，环境适应性强等优点而备受水文工作者青睐。

为了保证测流仪的准确性，根据国家行业标准(SL/T150-95)《直线明槽中转子式流速仪的检定方法》的规定，转子式流速仪需要定期进行检定。我国水利系统共建设了15个直线明渠水槽，目前尚有十余条检定水槽能基本维持正常运作。除潍坊、辽宁等少数水槽条件较好外，其余各水槽都不同程度上存在设备陈旧，技术落后，检定精度低等问题，给流速仪检定带来很大不便。现有直线明渠水槽长度约为130～180米，体积庞大，建造和维护成本较高，难以为测流仪的机动检定提供保障；又因水槽制动段长度有限，在制动过程中对动力系统损伤较严重，甚至出现安全事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用分体式结构设计，有利于实现流速仪机动检定，具有建造和维护成本低的便携式流速仪检定装置。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种便携式流速仪检定装置，包括圆环形水槽、轴承平台、图像采集支架、图像采集装置、流速仪、光电测速传感器、光电开关、起止挡光片、固定支架、第一电控行走装置、本地控制器、测速装置支架、两根传动支架、至少一片测速挡光片和至少两根挡光片固定杆；其中，本地控制器分别与图像采集装置、光电测速传感器、光电开关、第一电控行走装置相连接；圆环形水槽水平设置，固定支架的高度高于圆环形水槽的高度，固定支架底部设置在圆环形水槽的圆心位置，轴承平台设置于固定支架顶端，两根传动支架的长度彼此相等，传动支架的长度大于圆环形水槽的外径，两传动支架的其中一端分别与轴承平台的侧面相固定连接，且两根传动支架彼此共线，第一电控行走装置通过连接件与其中一根传动支架上远离轴承平台的一端相连接，第一电控行走装置在与圆环形水槽所设平面相平行的面上，以圆环形水槽的圆心为圆心、传动支架长为半径进行圆周运动，两根传动支架在第一电控行走装置驱动下、以轴承平台为轴心水平转动；流速仪通过连接件固定连接在其中一根传动支架上对应圆环形水槽的位置，两根传动支架以轴承平台为轴心水平转动过程中，流速仪始终位于圆环形水槽中；图像采集装置通过图像采集支架固定连接在其中一根传动支架上，且图像采集装置的图像采集方向指向流速仪的流速示值窗；各根挡光片固定杆彼此等跨度的竖直设置在圆环形水槽的外侧，且各根挡光片固定杆分别到圆环形水槽的圆心距离彼此相等，测速挡光片的数量为挡光片固定杆的根数减一，起止挡光片设置在其中一根挡光片固定杆的下半段上，且起止挡光片背向圆环形水槽圆心方向水平设置，各片测速挡光片分别设置在其余各根挡光片固定杆的上半段上，且各片测速挡光片分别背向圆环形水槽圆心方向水平设置；测速装置支架设置在另一根传动支架上、远离轴承平台的一端上，且测速装置支架位于所连端部的下方，光电测速传感器、光电开关分别设置在测速装置支架上面向圆环形水槽一侧的上、下位置，光电测速传感器的工作方向竖直向上，光电开关的工作方向竖直向下，且两根传动支架以轴承平台为轴心水平转动过程中，光电测速传感器和光电开关的移动轨迹位于各片测速挡光片与起止挡光片之间。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括与所述本地控制器相连接的第二电控行走装置，第二电控行走装置通过所述测速装置支架与所述另一根传动支架上远离轴承平台的一端相连接，且第二电控行走装置位于该传动支架的下方，所述光电测速传感器、光电开关分别设置在第二电控行走装置上面向圆环形水槽一侧的上、下位置，光电测速传感器的工作方向竖直向上，光电开关的工作方向竖直向下，且两根传动支架以轴承平台为轴心水平转动过程中，光电测速传感器和光电开关的移动轨迹位于各片测速挡光片与起止挡光片之间。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括两组支撑轮装置，各组支撑轮装置分别与所述传动支架一一对应，各组支撑轮装置分别包括支撑杆和支撑轮，支撑杆的高度加支撑轮的直径与固定支架的高度相适应，支撑杆的其中一端与对应支撑轮相连接，支撑杆的另一端与对应传动支架相连接、竖直位于对应传动支架的下方，且支撑杆另一端所连对应传动支架的位置，在竖直方向上投影于所述圆环形水槽内侧边所围区域中。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括总控制终端和网络通信模块，总控制终端通过网络通信模块与所述本地控制器相通信。

作为本发明的一种优选技术方案：所述固定支架为三脚固定架。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括设置在所述三脚固定架中各个脚底部的吸盘。

作为本发明的一种优选技术方案：所述图像采集装置为无线摄像机。

本发明所述一种便携式流速仪检定装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明设计的便携式流速仪检定装置，采用分体式结构设计，利用圆环形水槽代替传统的直线明槽，与直线明槽相比，该圆环形水槽结构简单，携带方便，可进行现场快速分解与组装，且该装置占地空间小，制作和维护成本低，可为流速仪提供更丰富的检定条件，有效降低了其检定成本；

（2）本发明所设计便携式流速仪检定装置中，因采用圆环形水槽作为检定环境，故在完成某个速度点上示值检定时，装置可在无动力状态下自由滑行至停止，无需对装置进行刹车制动，从而有效降低了动力系统的故障率及发生安全事故的概率；

（3）本发明所设计便携式流速仪检定装置，其检定范围为0.1～4.5米每秒，检定精度可达到0.01米每秒，温度范围为-20℃～50℃，具有较高的环境适应性，检定范围及检定精度均满足实际测量需求。

附图说明

图1是本发明所设计便携式流速仪检定装置的结构示意图；

图2是本发明所设计便携式流速仪检定装置中圆环形水槽与测速挡光片结构示意图；

图3是本发明所设计便携式流速仪检定装置的控制示意图；

图4是本发明所设计便携式流速仪检定装置的检定过程示意图。

其中，1. 圆环形水槽，2. 传动支架，3. 轴承平台，4. 图像采集支架，5. 图像采集装置，6. 流速仪，7. 挡光片固定杆，8. 测速挡光片，9. 光电测速传感器，10. 光电开关，11. 起止挡光片，12. 固定支架，13. 吸盘，14. 支撑轮装置，15. 第一电控行走装置，16. 本地控制器，17. 网络通信模块，18. 总控制终端，19. 测速装置支架，20. 支撑杆，21. 支撑轮，22. 第二电控行走装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明设计了一种便携式流速仪检定装置，在实际应用过程当中，具体包括圆环形水槽1、轴承平台3、图像采集支架4、图像采集装置5、流速仪6、光电测速传感器9、光电开关10、起止挡光片11、固定支架12、第一电控行走装置15、本地控制器16、测速装置支架19、第二电控行走装置22、总控制终端18、网络通信模块17、两根传动支架2、两组支撑轮装置14、至少一片测速挡光片8和至少两根挡光片固定杆7；其中，本地控制器16分别与图像采集装置5、光电测速传感器9、光电开关10、第一电控行走装置15、第二电控行走装置22相连接；圆环形水槽1水平设置，固定支架12的高度高于圆环形水槽1的高度，固定支架12底部设置在圆环形水槽1的圆心位置，轴承平台3设置于固定支架12顶端，两根传动支架2的长度彼此相等，传动支架2的长度大于圆环形水槽1的外径，两传动支架2的其中一端分别与轴承平台3的侧面相固定连接，且两根传动支架2彼此共线，第一电控行走装置15通过连接件与其中一根传动支架2上远离轴承平台3的一端相连接，第一电控行走装置15在与圆环形水槽1所设平面相平行的面上，以圆环形水槽1的圆心为圆心、传动支架2长为半径进行圆周运动，两根传动支架2在第一电控行走装置15驱动下、以轴承平台3为轴心水平转动；流速仪6通过连接件固定连接在其中一根传动支架2上对应圆环形水槽1的位置，两根传动支架2以轴承平台3为轴心水平转动过程中，流速仪6始终位于圆环形水槽1中；图像采集装置5通过图像采集支架4固定连接在其中一根传动支架2上，且图像采集装置5的图像采集方向指向流速仪6的流速示值窗；如图2所示，各根挡光片固定杆7彼此等跨度的竖直设置在圆环形水槽1的外侧，且各根挡光片固定杆7分别到圆环形水槽1的圆心距离彼此相等，测速挡光片8的数量为挡光片固定杆7的根数减一，起止挡光片11设置在其中一根挡光片固定杆7的下半段上，且起止挡光片11背向圆环形水槽1圆心方向水平设置，各片测速挡光片8分别设置在其余各根挡光片固定杆7的上半段上，且各片测速挡光片8分别背向圆环形水槽1圆心方向水平设置；第二电控行走装置22通过所述测速装置支架19与所述另一根传动支架2上远离轴承平台3的一端相连接，且第二电控行走装置22位于该传动支架2的下方，所述光电测速传感器9、光电开关10分别设置在第二电控行走装置22上面向圆环形水槽1一侧的上、下位置，光电测速传感器9的工作方向竖直向上，光电开关10的工作方向竖直向下，且两根传动支架2以轴承平台3为轴心水平转动过程中，光电测速传感器9和光电开关10的移动轨迹位于各片测速挡光片8与起止挡光片11之间；各组支撑轮装置14分别与所述传动支架2一一对应，各组支撑轮装置14分别包括支撑杆20和支撑轮21，支撑杆20的高度加支撑轮21的直径与固定支架12的高度相适应，支撑杆20的其中一端与对应支撑轮21相连接，支撑杆20的另一端与对应传动支架2相连接、竖直位于对应传动支架2的下方，且支撑杆20另一端所连对应传动支架2的位置，在竖直方向上投影于所述圆环形水槽1内侧边所围区域中；总控制终端18通过网络通信模块17与所述本地控制器16相通信；实际应用中，其中，固定支架12设计采用三脚固定架，三脚固定架中各个脚底部设计设置吸盘13，图像采集装置5设计采用无线摄像机，实际应用中，第一电控行走装置15与第二电控行走装置22可以具体采用电动自行车实现，并且，挡光片固定杆7的数量为20。

将上述本发明所设计便携式流速仪检定装置，应用到实际的流速仪测定过程中，如图3和图4所示，基于至少一种指定控制速度下，实现流速仪的检定，其中，各个指定控制速度下的检定，在圆环形水槽1中水面静止的情况下，分别执行如下操作执行。

推动第一电控行走装置15和第二电控行走装置22，使得两根传动支架2以轴承平台3为轴心水平转动，光电开关10经过起止挡光片11，使得光电开关10向本地控制器16发送起始信号，取消针对第一电控行走装置15和第二电控行走装置22的推动力；接着，本地控制器16根据起始信号，控制图像采集装置5工作，同时向第一电控行走装置15和第二电控行走装置22发出以指定控制速度进行移动的控制指令，第一电控行走装置15和第二电控行走装置22围绕所述圆环形水槽1移动一周，带动两根传动支架2以轴承平台3为轴心水平转动一周，转动一周后，当光电开关10再次经过起止挡光片11，使得光电开关10向本地控制器16发送终止信号，本地控制器16根据终止信号，控制图像采集装置5停止工作，同时向第一电控行走装置15和第二电控行走装置22发出停止控制指令，使得第一电控行走装置15和第二电控行走装置22逐渐减速直至停止；在本地控制器16向第一电控行走装置15和第二电控行走装置22发出移动控制指令下，第一电控行走装置15和第二电控行走装置22转动一周的过程中，第一电控行走装置15和第二电控行走装置22先是以加速度进行移动，然后速度趋于平稳，与此同时，连接在测速装置支架19上的光电测速传感器9依次经过各片测速挡光片8，与此同时，光电测速传感器9将所采集得到的信号发送至本地控制器16中，则本地控制器16会得到一组脉冲序列，且在第一电控行走装置15和第二电控行走装置22加速至趋于平稳速度的过程中，本地控制器16所得一组脉冲序列中相邻脉冲之间的时间间隔逐渐趋于相等，本地控制器16根据光电测速传感器9到圆环形水槽1圆心的距离，获得相邻脉冲之间的时间间隔相等时，所对应光电测速传感器9的移动速度，作为实测速度值，同时，在第一电控行走装置15和第二电控行走装置22先加速度，再趋于平稳速度的一周转动过程中，本地控制器16实时获得图像采集装置5针对流速仪6流速示值窗的图像，由于第一电控行走装置15和第二电控行走装置22先加速度，再趋于平稳速度，与之相对应，本地控制器16由图像采集装置5所采集图像中的数据同样呈现先加速，再趋于平稳速度，本地控制器16获得其中平稳速度，作为流速仪6所检测的速度值，最后，本地控制器16针对实测速度值与流速仪6所检测的速度值进行比较，获得流速仪6的检测误差，由此实现针对流速仪的检定。

本发明所设计便携式流速仪检定装置，在实际应用过程当中，基于上述结构设计与实际应用，采用分体式结构设计，利用圆环形水槽1代替传统的直线明槽，与直线明槽相比，该圆环形水槽1结构简单，携带方便，可进行现场快速分解与组装，且该装置占地空间小，制作和维护成本低，可为流速仪6提供更丰富的检定条件，有效降低了其检定成本；并且，因采用圆环形水槽1作为检定环境，故在完成某个速度点上示值检定时，装置可在无动力状态下自由滑行至停止，无需对装置进行刹车制动，从而有效降低了动力系统的故障率及发生安全事故的概率；不仅如此，实际应用中，本发明所设计便携式流速仪检定装置，其检定范围为0.1～4.5米每秒，检定精度可达到0.01米每秒，温度范围为-20℃～50℃，具有较高的环境适应性，检定范围及检定精度均满足实际测量需求。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种便携式流速仪检定装置，其特征在于：包括圆环形水槽（1）、轴承平台（3）、图像采集支架（4）、图像采集装置（5）、流速仪（6）、光电测速传感器（9）、光电开关（10）、起止挡光片（11）、固定支架（12）、第一电控行走装置（15）、本地控制器（16）、测速装置支架（19）、两根传动支架（2）、总控制终端（18）、网络通信模块（17）、至少一片测速挡光片（8）和至少两根挡光片固定杆（7）；其中，本地控制器（16）分别与图像采集装置（5）、光电测速传感器（9）、光电开关（10）、第一电控行走装置（15）相连接；圆环形水槽（1）水平设置，固定支架（12）的高度高于圆环形水槽（1）的高度，固定支架（12）底部设置在圆环形水槽（1）的圆心位置，轴承平台（3）设置于固定支架（12）顶端，两根传动支架（2）的长度彼此相等，传动支架（2）的长度大于圆环形水槽（1）的外径，两传动支架（2）的其中一端分别与轴承平台（3）的侧面相固定连接，且两根传动支架（2）彼此共线，第一电控行走装置（15）通过连接件与其中一根传动支架（2）上远离轴承平台（3）的一端相连接，第一电控行走装置（15）在与圆环形水槽（1）所设平面相平行的面上，以圆环形水槽（1）的圆心为圆心、传动支架（2）长为半径进行圆周运动，两根传动支架（2）在第一电控行走装置（15）驱动下、以轴承平台（3）为轴心水平转动；流速仪（6）通过连接件固定连接在其中一根传动支架（2）上对应圆环形水槽（1）的位置，两根传动支架（2）以轴承平台（3）为轴心水平转动过程中，流速仪（6）始终位于圆环形水槽（1）中；图像采集装置（5）通过图像采集支架（4）固定连接在其中一根传动支架（2）上，且图像采集装置（5）的图像采集方向指向流速仪（6）的流速示值窗；各根挡光片固定杆（7）彼此等跨度的竖直设置在圆环形水槽（1）的外侧，且各根挡光片固定杆（7）分别到圆环形水槽（1）的圆心距离彼此相等，测速挡光片（8）的数量为挡光片固定杆（7）的根数减一，起止挡光片（11）设置在其中一根挡光片固定杆（7）的下半段上，且起止挡光片（11）背向圆环形水槽（1）圆心方向水平设置，各片测速挡光片（8）分别设置在其余各根挡光片固定杆（7）的上半段上，且各片测速挡光片（8）分别背向圆环形水槽（1）圆心方向水平设置；测速装置支架（19）设置在另一根传动支架（2）上、远离轴承平台（3）的一端上，且测速装置支架（19）位于所连端部的下方，光电测速传感器（9）、光电开关（10）分别设置在测速装置支架（19）上面向圆环形水槽（1）一侧的上、下位置，光电测速传感器（9）的工作方向竖直向上，光电开关（10）的工作方向竖直向下，且两根传动支架（2）以轴承平台（3）为轴心水平转动过程中，光电测速传感器（9）和光电开关（10）的移动轨迹位于各片测速挡光片（8）与起止挡光片（11）之间；总控制终端（18）通过网络通信模块（17）与所述本地控制器（16）相通信；

还包括两组支撑轮装置（14），各组支撑轮装置（14）分别与所述传动支架（2）一一对应，各组支撑轮装置（14）分别包括支撑杆（20）和支撑轮（21），支撑杆（20）的高度加支撑轮（21）的直径与固定支架（12）的高度相适应，支撑杆（20）的其中一端与对应支撑轮（21）相连接，支撑杆（20）的另一端与对应传动支架（2）相连接、竖直位于对应传动支架（2）的下方，且支撑杆（20）另一端所连对应传动支架（2）的位置，在竖直方向上投影于所述圆环形水槽（1）内侧边所围区域中。

2.根据权利要求1所述一种便携式流速仪检定装置，其特征在于：还包括与所述本地控制器（16）相连接的第二电控行走装置（22），第二电控行走装置（22）通过所述测速装置支架（19）与所述另一根传动支架（2）上远离轴承平台（3）的一端相连接，且第二电控行走装置（22）位于该传动支架（2）的下方，所述光电测速传感器（9）、光电开关（10）分别设置在第二电控行走装置（22）上面向圆环形水槽（1）一侧的上、下位置，光电测速传感器（9）的工作方向竖直向上，光电开关（10）的工作方向竖直向下，且两根传动支架（2）以轴承平台（3）为轴心水平转动过程中，光电测速传感器（9）和光电开关（10）的移动轨迹位于各片测速挡光片（8）与起止挡光片（11）之间。

3.根据权利要求1所述一种便携式流速仪检定装置，其特征在于：所述固定支架（12）为三脚固定架。

4.根据权利要求3所述一种便携式流速仪检定装置，其特征在于：还包括设置在所述三脚固定架中各个脚底部的吸盘（13）。

5.根据权利要求1所述一种便携式流速仪检定装置，其特征在于：所述图像采集装置（5）为无线摄像机。

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