CN107462292A - 一种应用于水下的自动扫描流速测量装置 - Google Patents

一种应用于水下的自动扫描流速测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，包括机架和传动罩，机架上设有传感器本体，传动罩内设有旋转传动机构，传感器本体连接旋转传动机构，旋转传动机构包括电机、减速机、主动轴和从动轴，从动轴连接于传感器本体的左侧，主动轴连接于传感器本体的右侧，主动轴上设有走线组件，主动轴连接减速机，减速机连接电机，传感器本体和机架的连接处设有密封组件。该装置结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高，很好地解决了水下流速的自动扫描测量问题。

Description

一种应用于水下的自动扫描流速测量装置
技术领域
本发明涉及一种应用于水下的自动扫描流速测量装置。
背景技术
传统的ADCP一般采用岸边固定安装，水平发射声波的方式获取一维的流速剖面数据，此流速数据称之为指标流速。指标流速对整个河道断面平均流速的代表性较差，并且当水位发生变化时，指标流速与断面平均流速的关系将发生根本性变化，必须重新率定二者关系才能保证测流系统的数据可用性，这将导致人力物力的大量消耗，且无法保证所测得流量数据的实时准确有效性。此外，由于洪水、淤积等原因可能造成河床形状的变化，而河床形状变化将直接导致测流系统得出的断面流量数据准确性下降，传统的测流系统无法实时得知断面情况，只有重新对河床进行人工断面扫描才能对断面数据进行修改完善，耗时耗力。
基于相控阵扫描技术开发的二维流速ADCP产品，利用ADCP传感器装置与超声波测距仪和声学多普勒流速剖面仪相结合的设计，使传统的一维流速剖面数据扩展为二维扫描流速数据，并采用流体动力学计算模型进行河道流量的计算拟合从而得到更准确的流量数据，解决了现有测量系统无法保证测得流量数据的实时准确有效性等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，该装置结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高，很好地解决了水下流速的自动扫描测量问题。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，包括机架和传动罩，机架上设有传感器本体，传动罩内设有旋转传动机构，传感器本体连接旋转传动机构，旋转传动机构包括电机、减速机、主动轴和从动轴，从动轴连接于传感器本体的左侧，主动轴连接于传感器本体的右侧，主动轴上设有走线组件，主动轴连接减速机，减速机连接电机，传感器本体和机架的连接处设有密封组件。该装置本身固定安装在水下，当需要进行二维扫描流速测量时，通过设置电机带动减速机运动，电机为步进电机，减速机为直角行星减速机，在减速机的作用下，增大了主动轴的输出扭矩，从而带动传感器本体进行旋转运动，传感器本体在一定角度范围内旋转，实现河流断面二维流速扫描功能，不同于以前单一的一维流速剖面数据，传感器本体可以扫描获取到河道截面上的相关数据，并采用流体动力学计算模型进行河道流量的计算拟合从而得到更准确的流量数据，解决了现有测量系统无法保证测得流量数据的实时准确有效性等问题。
进一步，机架包括主动轴安装座和从动轴安装座，主动轴安装座呈L型，主动轴安装座上设有主动轴安装通槽、环形防水槽和第一安装座孔，主动轴安装通槽内设有轴承座，轴承座内设有深沟球轴承，深沟球轴承与主动轴相匹配，第一安装座孔通过螺钉连接传动罩，环形防水槽内设有防水密封圈，从动轴安装座的上部设有主动轴安装通槽，从动轴安装座的下部设有第二安装座孔，主动轴安装通槽与从动轴相匹配，第二安装座孔通过螺钉连接主动轴安装座。通过设置主动轴安装座和从动轴安装座，使传感器本体很好地安装于主动轴安装座和从动轴安装座，实现相应的旋转功能。环形防水槽设置于主动轴安装通槽的外部，通过设置防水密封圈，使外部的水不会进入到主动轴安装通槽内，起到很好地防水效果，使主动轴安装通槽内的相关零部件可以正常的工作。
进一步，电机连接有驱动器，驱动器设置于主动轴安装座上。
进一步，传感器本体包括传感器上罩、传感器下罩、换能器、PCB元器件和数据采集器，传感器上罩与传感器下罩相匹配，传感器上罩上设有传感器盖，换能器、PCB元器件和数据采集器设置于传感器上罩和传感器下罩内，PCB元器件上设有屏蔽罩。传感器本体的外壳由传感器上罩和传感器下罩组成，方便拆卸和安装，传感器盖设置有两个，方便进行流速测量。通过设置屏蔽罩，减少传感器上罩和传感器下罩对检测工作的影响。
进一步，走线组件包括导电滑环、电线、防水接头和弱电快速接头，导电滑环套于主动轴上，导电滑环连接电线，电线的一端连接防水接头，防水接头连接到岸上电柜，电线的另一端连接弱电快速接头，弱电快速接头连接PCB元器件。通过设置防水接头，防止外部的水进入到传动罩内，影响其内部的正常工作。通过设置导电滑环和弱电快速接头，方便进行检测工作。
进一步，密封组件包括固定套、静态密封圈和双层密封圈，固定套设置于主动轴上，静态密封圈位于传感器上罩内，双层密封圈位于主动轴安装通槽内，双层密封圈包括防水密封圈和防泥沙密封圈，防泥沙密封圈设置于固定套上，防水密封圈套于主动轴上。通过设置静态密封圈，防止水从传感器本体和主动轴安装座的连接缝隙中进入到传感器本体内；通过设置双层密封圈，防泥沙密封圈主要用于防泥沙，防水密封圈用于主密封，防止水进入到主动轴安装座内。
进一步，主动轴安装座上设有减速机座，减速机座固定安装减速机。
进一步，电机的底部设有编码器，编码器连接有断电自锁开关。
进一步，传动罩内设有第一漏水检测传感器，传感器本体内设有第二漏水检测传感器。通过分别第一漏水检测传感器和第二漏水检测传感器，可有效地检测出传动罩和传感器本体内是否有水进入，并做出相关的应急工作。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，该装置结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高，很好地解决了水下流速的自动扫描测量问题。
该装置本身固定安装在水下，当需要进行二维扫描流速测量时，通过设置电机带动减速机运动，电机为步进电机，减速机为直角行星减速机，在减速机的作用下，增大了主动轴的输出扭矩，从而带动传感器本体进行旋转运动，传感器本体在一定角度范围内旋转，实现河流断面二维流速扫描功能，不同于以前单一的一维流速剖面数据，传感器本体可以扫描获取到河道截面上的相关数据，并采用流体动力学计算模型进行河道流量的计算拟合从而得到更准确的流量数据，解决了现有测量系统无法保证测得流量数据的实时准确有效性等问题。
通过设置主动轴安装座和从动轴安装座，使传感器本体很好地安装于主动轴安装座和从动轴安装座，实现相应的旋转功能。环形防水槽设置于主动轴安装通槽的外部，通过设置防水密封圈，使外部的水不会进入到主动轴安装通槽内，起到很好地防水效果，使主动轴安装通槽内的相关零部件可以正常的工作。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中一种应用于水下的自动扫描流速测量装置的结构示意图；
图2为本发明中主动轴安装座的结构示意图；
图3为本发明中传动罩的结构示意图；
图4为本发明中从动轴安装座的结构示意图；
图5为本发明中传感器上罩的结构示意图；
图6为本发明中一种应用于水下的自动扫描流速测量装置的工作原理图。
图中：1-机架；2-传动罩；3-传感器本体；4-旋转传动机构；5-电机；6-减速机；7-主动轴；8-从动轴；9-主动轴安装座；10-从动轴安装座；11-主动轴安装通槽；12-环形防水槽；13-第一安装座孔；14-主动轴安装通槽；15-第二安装座孔；16-轴承座；17-深沟球轴承；18-防水密封圈；19-驱动器；20-传感器上罩；21-传感器下罩；22-PCB元器件；23-数据采集器；24-传感器盖；25-屏蔽罩；26-导电滑环；27-电线轮；28-防水接头；29-弱电快速接头；30-岸上电柜；31-固定套；32-静态密封圈；33-防水密封圈；34-防泥沙密封圈；35-减速机座；36-编码器；37-断电自锁开关；38-第一漏水检测传感器；39-第二漏水检测传感器；40-换能器。
具体实施方式
如图1至图5所示，一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，包括机架和传动罩，机架上设有传感器本体，传动罩内设有旋转传动机构，传感器本体连接旋转传动机构，旋转传动机构包括电机、减速机、主动轴和从动轴，从动轴连接于传感器本体的左侧，主动轴连接于传感器本体的右侧，主动轴上设有走线组件，主动轴连接减速机，减速机连接电机，传感器本体和机架的连接处设有密封组件。该装置本身固定安装在水下，当需要进行二维扫描流速测量时，通过设置电机带动减速机运动，电机为步进电机，减速机为直角行星减速机，在减速机的作用下，增大了主动轴的输出扭矩，从而带动传感器本体进行旋转运动，传感器本体在一定角度范围内旋转，实现河流断面二维流速扫描功能，不同于以前单一的一维流速剖面数据，传感器本体可以扫描获取到河道截面上的相关数据，并采用流体动力学计算模型进行河道流量的计算拟合从而得到更准确的流量数据，解决了现有测量系统无法保证测得流量数据的实时准确有效性等问题。
机架包括主动轴安装座和从动轴安装座，主动轴安装座呈L型，主动轴安装座上设有主动轴安装通槽、环形防水槽和第一安装座孔，主动轴安装通槽内设有轴承座，轴承座内设有深沟球轴承，深沟球轴承与主动轴相匹配，第一安装座孔通过螺钉连接传动罩，环形防水槽内设有防水密封圈，从动轴安装座的上部设有主动轴安装通槽，从动轴安装座的下部设有第二安装座孔，主动轴安装通槽与从动轴相匹配，第二安装座孔通过螺钉连接主动轴安装座。通过设置主动轴安装座和从动轴安装座，使传感器本体很好地安装于主动轴安装座和从动轴安装座，实现相应的旋转功能。环形防水槽设置于主动轴安装通槽的外部，通过设置防水密封圈，使外部的水不会进入到主动轴安装通槽内，起到很好地防水效果，使主动轴安装通槽内的相关零部件可以正常的工作。
电机连接有驱动器，驱动器设置于主动轴安装座上。
传感器本体包括传感器上罩、传感器下罩、换能器、PCB元器件和数据采集器，传感器上罩与传感器下罩相匹配，传感器上罩上设有传感器盖，换能器、PCB元器件和数据采集器设置于传感器上罩和传感器下罩内，PCB元器件上设有屏蔽罩。传感器本体的外壳由传感器上罩和传感器下罩组成，方便拆卸和安装，传感器盖设置有两个，方便进行流速测量。通过设置屏蔽罩，减少传感器上罩和传感器下罩对检测工作的影响。
走线组件包括导电滑环、电线、防水接头和弱电快速接头，导电滑环套于主动轴上，导电滑环连接电线，电线的一端连接防水接头，防水接头连接到岸上电柜，电线的另一端连接弱电快速接头，弱电快速接头连接PCB元器件。通过设置防水接头，防止外部的水进入到传动罩内，影响其内部的正常工作。通过设置导电滑环和弱电快速接头，方便进行检测工作。
密封组件包括固定套、静态密封圈和双层密封圈，固定套设置于主动轴上，静态密封圈位于传感器上罩内，双层密封圈位于主动轴安装通槽内，双层密封圈包括防水密封圈和防泥沙密封圈，防泥沙密封圈设置于固定套上，防水密封圈套于主动轴上。通过设置静态密封圈，防止水从传感器本体和主动轴安装座的连接缝隙中进入到传感器本体内；通过设置双层密封圈，防泥沙密封圈主要用于防泥沙，防水密封圈用于主密封，防止水进入到主动轴安装座内。
主动轴安装座上设有减速机座，减速机座固定安装减速机。
电机的底部设有编码器，编码器连接有断电自锁开关。
传动罩内设有第一漏水检测传感器，传感器本体内设有第二漏水检测传感器。通过分别第一漏水检测传感器和第二漏水检测传感器，可有效地检测出传动罩和传感器本体内是否有水进入，并做出相关的应急工作。
本发明一种应用于水下的自动扫描流速测量装置的工作原理：当需要进行水下流速测量时，先将岸上电柜通电，岸上电柜电源开启，通过电源转换器(图中未画出)将强电转化为弱电；然后通过上位机(图中未画出)，控制驱动器驱动步进电机转动，步进电机具有断电自锁功能，步进电机带动减速机运动，降低输出转矩，增大扭矩，由此带动主动轴作旋转运动，从而带动传感器本体进行旋转运动，传感器本体在一定角度范围内旋转，换能器在转动过程中收集水流数据，实现河流断面二维流速扫描功能，不同于以前单一的一维流速剖面数据，传感器本体可以扫描获取到河道截面上的相关数据，并采用流体动力学计算模型进行河道流量的计算拟合从而得到更准确的流量数据，解决了现有测量系统无法保证测得流量数据的实时准确有效性等问题。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，包括机架和传动罩，其特征在于：所述机架上设有传感器本体，所述传动罩内设有旋转传动机构，所述传感器本体连接所述旋转传动机构，所述旋转传动机构包括电机、减速机、主动轴和从动轴，所述从动轴连接于所述传感器本体的左侧，所述主动轴连接于所述传感器本体的右侧，所述主动轴上设有走线组件，所述主动轴连接所述减速机，所述减速机连接所述电机，所述传感器本体和所述机架的连接处设有密封组件。
2.根据权利要求1所述的一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，其特征在于：所述机架包括主动轴安装座和从动轴安装座，所述主动轴安装座呈L型，所述主动轴安装座上设有主动轴安装通槽、环形防水槽和第一安装座孔，所述主动轴安装通槽内设有轴承座，所述轴承座内设有深沟球轴承，所述深沟球轴承与所述主动轴相匹配，所述第一安装座孔通过螺钉连接所述传动罩，所述环形防水槽内设有防水密封圈，所述从动轴安装座的上部设有主动轴安装通槽，所述从动轴安装座的下部设有第二安装座孔，所述主动轴安装通槽与所述从动轴相匹配，所述第二安装座孔通过螺钉连接所述主动轴安装座。
3.根据权利要求2所述的一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，其特征在于：所述电机连接有驱动器，所述驱动器设置于所述主动轴安装座上。
4.根据权利要求3所述的一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，其特征在于：所述传感器本体包括传感器上罩、传感器下罩、换能器、PCB元器件和数据采集器，所述传感器上罩与所述传感器下罩相匹配，所述传感器上罩上设有传感器盖，所述换能器、所述PCB元器件和数据采集器设置于所述传感器上罩和所述传感器下罩内，所述PCB元器件上设有屏蔽罩。
5.根据权利要求4所述的一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，其特征在于：所述走线组件包括导电滑环、电线、防水接头和弱电快速接头，所述导电滑环套于所述主动轴上，所述导电滑环连接所述电线，所述电线的一端连接所述防水接头，所述防水接头连接到岸上电柜，所述电线的另一端连接所述弱电快速接头，所述弱电快速接头连接所述PCB元器件。
6.根据权利要求1所述的一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，其特征在于：所述密封组件包括固定套、静态密封圈和双层密封圈，所述固定套设置于所述主动轴上，所述静态密封圈位于所述传感器上罩内，所述双层密封圈位于所述主动轴安装通槽内，所述双层密封圈包括防水密封圈和防泥沙密封圈，所述防泥沙密封圈设置于所述固定套上，所述防水密封圈套于所述主动轴上。
7.根据权利要求1所述的一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，其特征在于：所述主动轴安装座上设有减速机座，所述减速机座固定安装所述减速机。
8.根据权利要求1所述的一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，其特征在于：所述电机的底部设有编码器，所述编码器连接有断电自锁开关。
9.根据权利要求1所述的一种应用于水下的自动扫描流速测量装置，其特征在于：所述传动罩内设有第一漏水检测传感器，所述传感器本体内设有第二漏水检测传感器。
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Address after: 311100 room 163, building 1, No.1 luting Road, Cangqian street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant after: Hangzhou Kaiyong Fluid Technology Co.,Ltd.

Address before: 311100 room 163, building 1, No.1 luting Road, Cangqian street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant before: HANGZHOU KAIHONG ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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