CN106771342A - 流速传感器、钻孔流速传感器、钻孔流速测定装置及方法 - Google Patents

流速传感器、钻孔流速传感器、钻孔流速测定装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种流速传感器、钻孔流速传感器、钻孔流速测定装置及方法，涉及水文地质勘测领域。流速传感器使得较大断面的液体流经较小直径的空心管，将液体流速进行放大，从而使得感应器能测得液体流速信号；流速传感器中的活动件等同液体密度，在流速传感器垂向放置时，不受重力影响。钻孔流速传感器利用水速放大构件将流速进行一次放大后，再经由流速传感器进行二次放大，使得缓慢流动的液体流速容易测量；钻孔流速传感器中至少一个流速传感器进水端与其他流速传感器反向，当应用于钻孔垂向水速测定时，可测量向上或向下水流。钻孔流速测定装置包括钻孔流速传感器。整体而言，本发明提供了兼具实用性和环保性的钻孔垂向地下水的测量仪器及方法。

Description

流速传感器、钻孔流速传感器、钻孔流速测定装置及方法
技术领域
本发明涉及水文地质参数监测领域，具体而言，涉及一种流速传感器、钻孔流速传感器、钻孔流速测定装置及方法。
背景技术
地下水钻孔空间较为狭小，一般钻孔直径63mm-159mm或更小，地下水流速极为缓慢，如孔隙含水层地下水渗透流速为数米/天(0.01mm/s)或更低。现有的水流水速测量装置主要有旋桨式测速仪、多普勒测速仪、超声波流速仪、成像技术流速仪、放射性伽马仪等。由于地下水钻孔空间狭小，旋浆式流速仪直径大于10cm，在钻孔地下水垂向流速测定方面难以满足要求；超声波流速仪和多普勒流速仪一般要求流速大于20cm/s，而地下水流速极为缓慢，不能满足地下水渗透流速测量要求；成像技术流速仪利用水中悬浮颗粒成像，进行图像识别并测定地下水流速，但地下水一般极为干净，很少有可以达到成像的悬浮颗粒，实用性受到极大的影响；采用放射性物质示踪方法的伽马仪测定地下水渗透流速，常用的示踪剂为放射性I131(半衰期8.3天)作为示踪剂，对人体安全和地下水污染极大，并由此产生一系列环境问题，国家明令禁止任何使用放射性同位素示踪方法。因此，目前没有一种兼具实用性和环保性的地下水垂向流速测量仪器。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种流速传感器、钻孔流速传感器、钻孔流速测定装置及方法，以提供一种兼具实用性和环保性的地下水垂向流速测量仪器及方法。
第一方面，流速传感器包括用于流经液体的空心管，空心管两端分别为第一端和第二端；第一端设置有第一流水构件，第二端设置有第二流水构件，第一流水构件的内径大于空心管内径；流速传感器还包括数据输出单元、可在第一端和第二端之间移动的活动件、用于采集活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，活动件密度与液体密度相同，数据输出单元分别与第一感应器和第二感应器耦合,数据输出单元用于输出活动件位移时间参数。
在本发明较佳的实施例中，第一端设置有用于限制活动件移出空心管腔体的第一限位件，第二端设置有用于限制活动件移出空心管腔体的第二限位件。
在本发明较佳的实施例中，活动件为磁性材质，第一端设置有用于使活动件复位的第一电磁铁和/或第二端设置有用于使活动件复位的第二电磁铁。
在本发明较佳的实施例中，空心管为透明材质，第一感应器、第二感应器均为光电传感器。
在本发明较佳的实施例中，活动件为铷磁铁制成。
第二方面，一种钻孔流速传感器，包括多个流速传感器，还包括壳体。流速传感器包括用于流经液体的空心管，空心管两端分别为第一端和第二端；第一端设置有第一流水构件，第二端设置有第二流水构件，第一流水构件的内径大于空心管内径；流速传感器还包括数据输出单元、可在第一端和第二端之间移动的活动件、用于采集活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，活动件密度与液体密度相同，数据输出单元分别与第一感应器和第二感应器耦合,数据输出单元用于输出活动件位移时间参数。壳体具有上盖和下盖。至少两个流速传感器平行设置于壳体内部，流速传感器的第一流水构件和第二流水构件穿出上盖和下盖，至少有两个流速传感器的第一进水构件的方向与其他流速传感器的第一进水构件的方向相反。
在本发明较佳的实施例中，上盖连接有用于放大液体流速的第一流速放大构件，下盖连接有用于放大液体流速的第二流速放大构件。在本发明较佳的实施例中，多个流速传感器置于同一平面，多个流速传感器中至少一个流速传感器与至少另一个流速传感器之间设置有夹角。
第三方面，提供一种钻孔流速测定装置，包括数据采集模块、处理器以及人机交互模块；人机交互模块包括输出设备和输入设备，输出设备、输入设备均与处理器耦合；数据采集模块包括钻孔流速传感器,包括多个流速传感器，还包括壳体。流速传感器包括用于流经液体的空心管，空心管两端分别为第一端和第二端；第一端设置有第一流水构件，第二端设置有第二流水构件，第一流水构件的内径大于空心管内径；流速传感器还包括数据输出单元、可在第一端和第二端之间移动的活动件、用于采集活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，活动件密度与液体密度相同，数据输出单元分别与第一感应器和第二感应器耦合,数据输出单元用于输出活动件位移时间参数。壳体具有上盖和下盖。至少两个流速传感器平行设置于壳体内部，流速传感器的第一流水构件和第二流水构件穿出上盖和下盖，至少有两个流速传感器的第一进水构件的方向与其他流速传感器的第一进水构件的方向相反。钻孔流速传感器中每个流速传感器分别与处理器耦合。
第四方面，提供一种钻孔流速测定装置，包括数据采集模块、处理器以及人机交互模块；人机交互模块包括输出设备和输入设备，输出设备、输入设备均与处理器耦合；数据采集模块包括钻孔流速传感器，包括多个流速传感器，还包括壳体。流速传感器包括用于流经液体的空心管，空心管两端分别为第一端和第二端；第一端设置有第一流水构件，第二端设置有第二流水构件，第一流水构件的内径大于空心管内径；流速传感器还包括数据输出单元、可在第一端和第二端之间移动的活动件、用于采集活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，活动件密度与液体密度相同，数据输出单元分别与第一感应器和第二感应器耦合,数据输出单元用于输出活动件位移时间参数。壳体具有上盖和下盖。至少两个流速传感器平行设置于壳体内部，流速传感器的第一流水构件和第二流水构件穿出上盖和下盖，至少有两个流速传感器的第一进水构件的方向与其他流速传感器的第一进水构件的方向相反，上盖连接有用于放大液体流速的第一流速放大构件，下盖连接有用于放大液体流速的第二流速放大构件。在本发明较佳的实施例中，多个流速传感器置于同一平面，多个流速传感器中至少一个流速传感器与至少另一个流速传感器之间设置有夹角。钻孔流速传感器中每个流速传感器分别与处理器耦合。
第五方面，一种钻孔流速测定方法，涉及上述流速流向测定装置，方法包括：数据采集模块采集位移时间参数信号和方位信号，流速传感器经由数据输出单元将采集到的位移时间参数信号传输至处理器，姿态传感器经由数据输出单元将采集到的方位信号传输至处理器；处理器根据位移时间参数信号和方位信号计算出流速参数和流向参数；处理器控制人机交互模块输出流速和流向参数。
相较于现有技术，本发明提供一种流速传感器、钻孔流速传感器、钻孔流速测定装置及方法。流速传感器使得较大断面的液体流经较小直径的空心管，将液体流速进行放大，从而使得感应器能测出液体流速信号；活动件密度与待测液体密度相同，不受重力影响，便于测量垂向液体流速。钻孔流速传感器利用水速放大构件将流速进行一次放大后，再经由流速传感器进行二次放大，使得缓慢流动的液体流速容易测量；且钻孔流速传感器中的至少一个流速传感器进水端与其他流速传感器反向，当应用于钻孔垂向水速测定时，可测得向上或者向下的水速，较为方便。钻孔流速测定装置包括钻孔流速传感器。整体而言，本发明提供了兼具实用性和环保性的钻孔垂向地下水的测量仪器及方法。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种流速传感器的结构示意图。
图2为本发明第一实施例提供的第一感应器、第二感应器与数据输出单元的连接结构框图。
图3为本发明第一实施例提供的一种钻孔流速传感器的结构示意图。
图4为本发明第一实施例提供的另一种钻孔流速传感器的结构示意图。
图5为本发明第二实施例提供的一种钻孔流速测定装置的结构示意图。
图6为本发明第二实施例提供的钻孔流速测定方法的流程图。
图标：100-流速传感器；102-空心管；104-活动件；106-第一限位件；108-第二限位件；110-第一感应器；112-第二感应器；114-第一流水构件；116-第二流水构件；118-第一电磁铁；120-第二电磁铁；122-第一端；124-第二端；126-数据输出单元；200-钻孔流速传感器；202-壳体；204-上盖；206-下盖；208-第一流速放大构件；210-第二流速放大构件；300-钻孔流速测定装置；402-存储器；403-存储处理器；405-网络模块；310-数据采集模块；320-处理器；330-人机交互模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一实施例
请参考图1，本发明实施例提供了一种流速传感器100，包括空心管102、活动件104、第一限位件106、第二限位件108、第一流水构件114、第二流水构件116、第一感应器110、第二感应器112、第一电磁铁118、第二电磁铁120以及数据输出单元126。
空心管102两端分别为第一端122和第二端124。令第一端122为液体流入端，则第一端122设置有第一流水构件114，第二端124设置有第二流水构件116。第一流水构件114包括通孔，该通孔直径即为第一流水构件114内径，第一流水构件114内径大于空心管102内径，使得较大截面的液体能通过较小孔径的空心管102，从而放大了液体流速，便于测量。第二流水构件116包括用于流经液体的通孔。
需要说明，第一流水构件114和第二流水构件116中，位于液体流入一端的第一流水构件114内径应大于空心管102内径，液体流出一端的第二流水构件116的内径可大于、小于或者等于空心管102内径。当第二流水构件116的内径大于空心管102内径时，液体也可从第二端124流入，第一端122流出。
空心管102内部设置有活动件104，该活动件104能随着液体的流动，相对空心管102的径向发生位移。活动件104的密度与液体密度相同，比如在常温下对地下水流速进行测量时，活动件104密度为1.0g/cm3左右，当流速传感器100竖直放置时，活动件104所受重力等于受到的浮力，则相当于仅受到水体流动所带来的推力，并与水体以相同速度发生位移。
为防止活动件104移出空心管102腔体，在空心管102第一端122设置有第一限位件106，在空心管102第二端124设置有第二限位件108。在一种实施方式中，第一限位件106为空心螺帽，该空心螺帽的内径小于空心管102内径，也小于活动件104直径，使得活动件104无法从第一端122移出；第二限位件108为空心螺帽，该空心螺帽的内径小于空心管102内径，也小于活动件104直径，使得活动件104无法从第二端124移出。除此之外，空心螺帽也可为其他结构，只要能限制活动件104移出空心管102，也不限制液体通过即可，如网状结构等。
空心管102长度为固定值，则活动件104随着液体移动的距离为固定值，若获得活动件104位移的时间，则可计算出空心管102内液体流动的速度。根据空心管102直径与用于流入液体的第一流水构件114或第二流水构件116内径之比，可计算出实际液体流动速度。
因此，应获得活动件104移动一定距离所耗费的时间，即采集位移时间参数。在空心管102外侧设置有第一感应器110和第二感应器112，分别采集活动件104通过第一感应器110对应的空心管102位置的时间以及活动件104通过第二感应器112对应的空心管102位置的时间。第一感应器110和第二感应器112间距离一定。在一种实施方式中，空心管102为玻璃、亚克力、塑料等透明材料制成，则第一感应器110、第二感应器112可为光电传感器。此外，第一感应器110和第二感应器112可以为红外传感器及其他传感器，这里感应器的种类及空心管102的材质均只是一种实施方式而已，并不对本发明的保护范围产生限定。
在实际的使用中，应恢复活动件104的位置，以防止活动件104位于第二端124而液体从第一端122流至第二端124时，无法测量液体流速的问题。为了方便使用，可使用磁性材料制作活动件104，优选的，该磁性材质为具有强磁性的铷磁铁，在空心管102外侧设置电磁铁，通过为电磁铁通电，使得活动件104移动到初始位置。
图1所示实施方式，在空心管102外侧同时设置第一电磁铁118和第二电磁铁120，第一电磁铁118靠近第一端122，第二电磁铁120靠近第二端124。当对第一电磁铁118和第二电磁铁120通电时，利用第一电磁铁118与活动件104之间的异极吸引力，以及第二电磁铁120与活动件104之间同极斥力，使得活动件104快而稳定地位移至靠近第一端122的第一电磁铁118处。为简化生产工艺，在保障活动件104能够位移至第一端122的基础上，可仅在第二端124设置有第二电磁铁120，当为第二电磁铁120通电时，利用第二电磁铁120与活动件104之间同极斥力，使得活动件104位移至靠近第一端122处。相应地，也可仅在第一端122设置第一电磁铁118，当为第一电磁铁118通电时，利用第一电磁铁118与活动件104之间的异极吸引力，使得活动件104位移至靠近第一端122的第一电磁铁118处。
需要说明，当第二流水构件116的内径大于空心管102内径，液体从第二端124流入，第一端122流出时，通过改变上述第一电磁铁118、第二电磁铁120的电流方向，即可改变电磁铁极性，使得活动件104复位至靠近第二端124的第二电磁铁120处。
请参考图2，设置数据输出单元126，用于输出第一感应器110、第二感应器112采集到的位移时间参数。数据输出单元126可为与第一感应器110、第二感应器112耦合的通讯接口，如485通讯接口、232通讯接口等，也可为与第一感应器110、第二感应器112耦合的通讯模块，如GSM模块、蓝牙模块、GPRS模块等。
实验表明，5mm内径中空管，活动件104(铷磁铁直径5mm，长度2.7mm)，在地下水渗流速度1m/天(0.01mm/s)，实际误差小于3％，足以满足地下水流速检测要求。
整体而言，本实施例提供的流速传感器100包括第二流水构件116、较大内径的第一流水构件114，还包括较小内径的空心管102，能够使原截面较大的液体于较小内径的空心管102内流动，放大液体流速；在空心管102内设置活动件104，该活动件104密度和液体密度相等，在测量垂向流速时，不受重力影响；利用第一感应器110和第二感应器112测定活动件104通过的时间，可计算出空心管102内液体流速，进而计算实际液体流速；活动件104由磁性材料制成，设置第一电磁铁118和/或第二电磁铁120，可便捷地复位活动件104，便于使用；设置数据输出单元126，可输出第一感应器110和第二感应器112采集到的活动件104的位移时间参数。应用于地下水流测速，该流速传感器100具有较好的实施效果。
第二实施例
请参考图3，本实施例提供一种钻孔流速传感器200，包括多个第一实施例中的流速传感器100，还包括壳体202、第一流速放大构件208以及第二流速放大构件210。
壳体202为柱状，如圆柱体、多棱柱等。壳体202具有上盖204和下盖206。两个流速传感器100设置于壳体202内部，并相互平行。一个流速传感器100的第一流水构件114穿出上盖204，第二流水构件116穿出下盖206，并与壳体202固定连接；另一个流速传感器100的第一流水构件114穿出下盖206，第二流水构件116穿出上盖204，并与壳体202固定连接。
在使用时，给流速传感器100中的电磁铁通电，使得两个流速传感器100中的活动件104均复位至靠近第一端122的位置；若流速传感器100第二进水构件大于空心管102内径，也可改变电磁铁中电流方向，使得两个流速传感器100中的活动件104均复位至靠近第二端124的位置。从而不论液体从壳体202的上盖204流入还是从壳体202的下盖206流入，流速传感器100均可测量液体流速。
在实际使用中，流速传感器100、钻孔流速传感器200一般用于地下水流测速。但地下水流速极为缓慢，如孔隙含水层地下水渗透流速为数米/天(0.01mm/s)或更低，因此，若仅通过第一进水构件或第二进水构件对水速进行放大，可能因为放大倍数不足而导致测量周期依然漫长或者测量精度不高等问题。因此，在上盖204连接有用于放大水速的第一流速放大构件208，下盖206边沿处设置有用于放大水速的第二流速放大构件210。
请参考图3和图4，第一水速放大构件为空心圆柱或者空心棱柱，与壳体202外侧壁固定连接或者与上盖204固定连接，且其中心通孔不遮挡第一进水构件和第二进水构件。当将该钻孔流速传感器200置于钻孔内进行流速测量，且水流从上盖204流入时，钻孔截面面积恒定，钻孔流速传感器200占据一定的钻孔过水断面面积，将使得水流加快速度从未被钻孔流速传感器200占据的位置流过。因而对水流速度进行了放大。
类似的，第二水速放大构件为空心圆柱或者空心棱柱，与壳体202外侧壁固定连接或者与下盖206固定连接，且其中心通孔不遮挡第一进水构件和第二进水构件。当将该钻孔流速传感器200置于钻孔内进行流速测量，且钻孔截面面积恒定时，钻孔流速传感器200占据一定的钻孔过水断面面积，将使得水流加快速度从未被钻孔流速传感器200占据的位置流过。因而对水流速度进行了放大。
以上就钻孔流速传感器200仅包括两个流速传感器100的情况进行详细说明，为了提升测量精度，可设置两个以上流速传感器100，至少有两个流速传感器100的第一进水构件的方向与其余流速传感器100的第一进水构件的方向相反。
整体而言，本实施例提供了一种钻孔流速传感器200，包括多个流速传感器100，还包括壳体202、第一流速放大构件208以及第二流速放大构件210。多个流速传感器100设置于壳体202内；壳体202包括上盖204和下盖206，上盖204处设置有用于放大液体流速的第一流速放大构件208，下盖206处设置有用于放大液体流速的第二流速放大构件210；使用多个流速传感器100，至少有两个流速传感器100的第一进水构件的方向与其余流速传感器100的第一进水构件的方向相反，因而可测量双向流速。在进行钻孔垂向地下水测速时，将该钻孔流速传感器200设置于已知孔径的钻孔内，可利用第一和第二流速放大构件210对流速进行一次放大，再利用流速传感器100进行第二次流速放大，从而使得流速测量能够较为快捷地测得；采用第一实施例中的流速传感器100，可测量垂直方向钻孔中的流速。
第三实施例
图5示出了一种钻孔流速测定装置300。钻孔流速测定装置300包括存储器402、存储处理器403和网络模块405，还包括包括数据采集模块310、处理器320以及人机交互模块330。
存储器402、存储处理器403、处理器320、网络模块405、数据采集模块310、人机交互模块330各元件之间直接或间接地电连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件之间可以通过一条或多条通讯总线或信号总线实现电连接。水速水向测定方法分别包括至少一个可以以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器402中的软件功能模块，例如钻孔流速测定装置300包括的软件功能模块或计算机程序。
存储器402可以存储各种软件程序以及模块，如本申请实施例提供的装置及方法对应的程序指令/模块。处理器320通过运行存储在存储器402中的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本申请第四实施例中的水速水向测定方法。存储器402可以包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
网络模块405用于接收以及发送网络信号。上述网络信号可包括无线信号或者有线信号。
数据采集模块310包括本发明第二实施例中提供的钻孔流速传感器200，钻孔流速传感器200中的每一个流速传感器100分别经由数据采集模块310与处理器320耦合。
人机交互模块330包括输出设备和输入设备，输出设备、所述输入设备均与处理器320耦合。耦合方式可以为无线连接或有线连接。输出设备可以提供一个与用户之间进行交互的界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。例如，可以显示流速信息。输出设备可以为装置本身的显示装置，如CRT、LED、ELD、电子纸以及电子墨水、PDP、LCD、TFT、OLED、SED等显示器，也可以为装置本身的语音播报设备，如扬声器等，此外，还可以为具有如蓝牙、WiFi、GPRS、GSM等硬件模块的移动终端等。输入设备可以为触摸屏、实体按键、进行语音输入的麦克风等，还可以为具有如蓝牙、WiFi、GPRS、GSM等硬件模块的移动终端等。输入设备主要用于进行对流速传感器100的复位进行操作，输出设备主要输出经处理器320处理后的液体流速和流向参数。
处理器320可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器320可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器320(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
处理器320包括多个模拟差分信号采集输入端口，一个数字信号采集端口，多个I/O输出端口。每个模拟差分信号采集端口分别与流速传感器100的感应器耦合，数字信号采集端口与姿态传感器耦合，I/O输出端口与输入设备、输出设备耦合。
此外，处理器320还可设置无线通信模块，如蓝牙、GPRS、GSM、WiFi等，实现与输入设备、输出设备的无线连接。
处理器320接收数据采集模块310发送的位移时间参数信号，并根据内置算法，计算位移时间参数信号对应的液体流速参数。
处理器320与人机交互模块330耦合，发送计算出的流速参数到输出设备并控制输出设备输出流速参数；接收输入设备输入的操作指令，并控制流速传感器100中电磁铁的电流通断和电流方向。
整体而言，本实施例提供了一种钻孔流速测定装置300，包括数据采集模块310、处理器320和人机交互模块330，数据采集模块310包括钻孔流速传感器200，钻孔流速传感器200包括采集位移时间参数的多个流速传感器100，人机交互模块330包括输入设备和输出设备，多个流速传感器100分别与处理器320耦合，输入设备、输出设备分别与处理器320耦合。数据采集模块310采集位移时间参数信号并传输至处理器320，处理器320对位移时间参数信号进行处理后，得到液体流速信号，并控制输出设备输出流速信号；输入设备传输复位信号至处理器320，处理器320控制流速传感器100中电磁铁的电流通断和方向，实现复位。涉及到第一实施例中的流速传感器100，可准确测量垂向液体流速。
第四实施例
请参考图6。本实施例提供一种钻孔流速测定方法。涉及第三实施例中的钻孔流速测定装置，包括：
步骤S510：数据采集模块采集位移时间参数信号，流速传感器经由数据输出单元将采集到的位移时间参数信号传输至处理器。
步骤S520：处理器根据位移时间参数信号计算出流速参数。
当一定流量流体通过不同的断面时，其流速会发生相应的变化，流速变化比率为通过断面面积成反比。地下水渗透流速较为缓慢(一般为0.01mm/s或更小)。
定义空心管内径为d，进水处流水构件内径为D，水流通过空心管流速(V)与通过进水口处的流水构件的流速(v)之比K＝V/v＝D2/d2，流速传感器流速放大K倍。采用不同内径进水构件或者空心管，改变放大倍数K，从而使得地下水垂直流速放大到足够的倍数。
钻孔流速测定装置位于钻孔中，占据一定的钻孔的过水断面面积。设钻孔直径为r，装置外径为Ri，因此通过钻孔与装置之间的垂向水流速度V与未放置装置垂向流速的V0之比k＝V/V0＝r2/(r2-Ri 2)，通过改变流速放大构件的外径Ri，达到改变装置占有的钻孔过水断面，调节钻孔测量时流速放大倍数，以适应不同钻孔口径和垂直流速的检测。
因此通过流速传感器的流速V为钻孔流速的K*k倍。
两感应器间距为L(mm)，采集到的位移时间参数信号为T(s)，那么空心管内水流速度V1＝L/T(mm/s)，钻孔流速为：
V2＝V1/(K*k)＝L/T/((D2/d2)*r2/(r2-Ri 2))。
步骤S530：处理器控制人机交互模块输出流速参数。
综上所述，本发明提供一种流速传感器100、钻孔流速传感器200、钻孔流速测定装置300及方法。流速传感器100使得较大断面的液体流经较小直径的空心管102，将液体流速进行放大，从而使得感应器能测出液体流速信号；流速传感器100中的活动件104等同液体密度，在流速传感器100垂向放置时，不受重力影响。钻孔流速传感器200利用水速放大构件将流速进行一次放大后，再经由流速传感器100进行二次放大，使得缓慢流动的液体流速容易测量；且钻孔流速传感器200中的至少一个流速传感器100进水端与其他流速传感器100反向，当应用于钻孔垂向水速测定时，可测得向上或者向下的水速，较为方便。钻孔流速测定装置300包括钻孔流速传感器200。整体而言，本发明提供了兼具实用性和环保性的钻孔垂向地下水的测量仪器及方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种流速传感器，其特征在于，所述流速传感器包括用于流经液体的空心管，所述空心管两端分别为第一端和第二端；所述第一端设置有第一流水构件，所述第二端设置有第二流水构件，所述第一流水构件的内径大于所述空心管内径；
所述流速传感器还包括数据输出单元、可在所述第一端和所述第二端之间移动的活动件、用于采集所述活动件位移时间参数的第一感应器和第二感应器，所述活动件密度与液体密度相同，所述数据输出单元分别与所述第一感应器和第二感应器耦合,所述数据输出单元用于输出所述活动件位移时间参数。
2.根据权利要求1所述的流速传感器，其特征在于，所述第一端设置有用于限制所述活动件移出所述空心管腔体的第一限位件，所述第二端设置有用于限制所述活动件移出所述空心管腔体的第二限位件。
3.根据权利要求2所述的流速传感器，其特征在于，所述活动件为磁性材质，所述第一端设置有用于使所述活动件复位的第一电磁铁和/或所述第二端设置有用于使所述活动件复位的第二电磁铁。
4.根据权利要求3所述的流速传感器，其特征在于，所述空心管为透明材质，所述第一感应器、所述第二感应器均为光电传感器。
5.根据权利要求4所述的流速传感器，其特征在于，所述活动件为铷磁铁制成。
6.一种钻孔流速传感器，其特征在于，包括多个权利要求1所述流速传感器，还包括壳体；所述壳体具有上盖和下盖；至少两个所述流速传感器平行设置于所述壳体内部，所述流速传感器的所述第一流水构件和所述第二流水构件穿出所述上盖和所述下盖，至少有两个所述流速传感器的所述第一进水构件的方向与其他所述流速传感器的所述第一进水构件的方向相反。
7.根据权利要求6所述的钻孔流速传感器，其特征在于，所述上盖连接有用于放大液体流速的第一流速放大构件，所述下盖连接有用于放大液体流速的第二流速放大构件。
8.一种钻孔流速测定装置，其特征在于，包括数据采集模块、处理器以及人机交互模块；
所述人机交互模块包括输出设备和输入设备，所述输出设备、所述输入设备均与所述处理器耦合；
所述数据采集模块包括权利要求6所述的钻孔流速传感器，所述钻孔流速传感器中每个所述流速传感器分别与所述处理器耦合。
9.一种钻孔流速测定装置，其特征在于，包括数据采集模块、处理器以及人机交互模块；
所述人机交互模块包括输出设备和输入设备，所述输出设备、所述输入设备均与所述处理器耦合；
所述数据采集模块包括权利要求7所述的钻孔流速传感器，所述钻孔流速传感器中每个所述流速传感器分别与所述处理器耦合。
10.一种钻孔流速测定装置，其特征在于，应用于权利要求8-9中任意一项所述的流速流向测定装置，所述方法包括：
数据采集模块采集位移时间参数信号，所述流速传感器经由所述数据输出单元将采集到的位移时间参数信号传输至所述处理器；
所述处理器根据所述位移时间参数信号计算出流速参数；
所述处理器控制所述人机交互模块输出所述流速参数。
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