CN109612685A - 用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置及方法。该用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置包括测量装置，该测量装置包括测量仪和监测探头，还包括测速和测深相互切换的切换组件；还包括调节所述测量装置位置的调节装置，包括左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件；所述切换组件与所述高度调节组件连接。本发明可以实现测深和测速的转换，实现测深和测速装置的一体化；可以有效解决传统设备测量空间有限移动不够灵活、操作复杂、耗时较长的问题。相比于传统的水槽冲刷试验，本发明的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置不仅结构简单，而且设备所占空间小，操作方便，效率高。

Description

用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置及方法

技术领域

本发明涉及冲刷试验技术领域，具体而言，涉及用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置及方法。

背景技术

多普勒测速和测深设备在水下作业系统中具有广泛的应用，多普勒记程仪是根据多普勒效应计算载体速度矢量的重要声学设备，多普勒测深仪是利用回波信号时间差来计算深度。目前大多数水动力学试验将测深设备和测速设备作为两个独立的系统进行工作，不仅安装不方便，而且占用空间大。

跨河桥梁是现代交通的重要组成部分，优秀的桥梁工程设计，不仅结构设计要达到安全可靠和经济合理，而且为了更好的预防桥梁水毁，应当要求水文、水力设计都达到一定的标准。冲刷是引起桥梁水毁的一个重要因素。桥墩修筑在天然河道中后，周围水流被严重扰动，形成下降流、马蹄涡等三维、非稳态水流结构，这些结构显著增加水流挟沙能力，导致桥墩周围的河床发生局部冲刷形成冲刷坑，使得桥墩基础裸露，威胁桥梁安全。目前的冲刷研究中，有些问题可以通过理论分析或数值计算的方法求解；有些问题物理现象复杂，基本规律还不清楚，需要通过模拟试验在波流水槽中进行。

局部冲刷深度和水流速度作为试验的主要数据，测量方式的选择至关重要。由于模拟试验相比实际工程结构尺寸较小，且冲刷特性复杂，测量仪器需具备所占空间小，测量精度高，操作方便等特点。现有的测量技术功能单一，主要为基于超声波探头利用声波反射原理测深，或使用多普勒测速仪测量流速，试验过程中需要更换设备；且设备测量空间有限移动不够灵活，存在某些特殊位置测深仪不能涉及无法进行测量；测速仪只能测量固定高度位置固定方向水流速度，满足冲刷试验建立模型所需数据要求需进行多组试验，操作复杂耗时较长，容易产生误差。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种测量流速及冲刷深度的协同测量装置，以解决现有技术中试验过程中需要更换设备的技术问题。本发明的第二个目的在于提供用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置，以解决现有技术中设备测量空间有限移动不够灵活，存在某些特殊位置测深仪不能涉及无法进行测量的技术问题。本发明的第三个目的在于提供用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置以及方法，以解决现有技术中更换设备和不能灵活移动的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种测量流速及冲刷深度的协同测量装置。该测量流速及冲刷深度的协同测量装置包括测量装置，该测量装置包括测量仪和监测探头，所述协同测量装置包括测速和测深相互切换的切换组件；所述切换组件包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂，第四机械臂端部设有沿其轴向设置的安装杆，该安装杆上设有监测探头；所述第二机械臂的一端与所述第一机械臂连接并可在竖向平面内转动；所述第三机械臂端部与所述第二机械臂的另一端连接并可在第一平面内转动；所述第四机械臂侧壁与所述第三机械臂的的侧壁连接并可在第二平面内转动；所述第一平面和第二平面不相平行。

相比于传统的水槽冲刷试验，本发明的测量流速及冲刷深度的协同测量装置不仅结构简单，而且可以实现测深和测速的转换，可以先测深后测速，也可以先测速后测深，实现测深和测速装置的一体化，完善设备功能，使得试验操作更加高效。其次，测深时，控制器控制第三机械臂转动，从而实现监测探头在水平面内转动，确保能够测量试验区各位置处深度，为深度测量提供了更灵活的操作，有利于一些地形复杂位置的深度测量。控制器控制监测探头进入水内，使测深转化为测速，然后控制器控制监测探头在水中的位置以及监测探头的转动，实现测量某一高度X、Y、Z方向的水流速度，丰富了冲刷试验数据，更加有利于冲刷模型的建立。

进一步地，所述测量仪为多普勒测量仪。传统的水槽冲刷试验中的多普勒测量仪仅能测试流速，而本发明通过特殊的机械臂结构，使得多普勒测量仪兼具测深和测速功能。测深时，根据发射波与反射波的时间差，计算监测探头与冲刷坑区域测量点之间的距离值；测速时，测量水下空间内任意高度水平面内各方向波束产生的由多普勒原理得到的波束产生的水下回波信号带有的多普勒频偏。

进一步地，还包括控制所述第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂转动和控制所述测量装置运行的控制器。由此，所述控制器控制所述测量装置由测深装置到测速装置的转化、监测探头的转动、测量仪的启动和停止，更加智能化。

进一步地，所述控制器通过电缆与所述测量装置连接；还包括与所述控制器进行通信的终端设备。终端设备可以根据监测探头采集的数据计算得到深度以及监测探头当前位置的流速。所述电缆优选为为防水电缆。由此，更加智能化。

进一步地，所述第一平面和第二平面相互垂直。由此，调节更加方便。

进一步地，所述第一机械臂和第二机械臂采用第一关节连接；所述第二机械臂和第三机械臂采用第二关节连接；所述第三机械臂和第四机械臂采用第三关节连接。

进一步地，所述第一关节、第二关节和第三关节包括舵机、套设在舵机驱动轴的外侧的法兰盘以及连接所述法兰盘和机械臂的连接片。法兰盘与舵机驱动轴同步转动，从而带动机械臂的转动。所述连接片设于法兰盘远离舵机驱动轴的一侧，所述连接片通过固定螺栓与相应的机械臂相连。由此，结构简单，易控制。

进一步地，还包括装载所述舵机的外壳，所述外壳为PVC外壳。为保证机械臂的水下作业能力，需提升舵机的防水性能，因此将所述舵机设置在PVC外壳的空腔结构中。

进一步地，所述切换组件为至少两个。由此，提升效率。

进一步地，还包括调节所述监测探头高度的高度调节组件。由此，不仅可以测量水平面上任意方向流速，还可以控制监测探头上下移动测量不同高度流速。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置。所述测量装置包括测量仪和监测探头，还包括左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件；所述左右位置调节组件包括相对设置的两个固定杆以及相对设置且跨接在所述两个固定杆之间的两个纵向滑块，所述纵向滑块沿所述固定杆滑动；所述前后位置调节组件包括相对设置且跨接在所述两个纵向滑块之间的横向滑块，所述高度调节组件设于所述横向滑块上，所述高度调节组件下部与所述测量装置连接。

左右位置调节组件和前后位置调节组件可以调节测量装置的水平位置，从而获得同一水平高度下不同位置的深度和流速，高度调节组件可以调节测量装置的高度，从而获得不同高度的流速。左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件协同作用，可以有效解决传统设备测量空间有限移动不够灵活、操作复杂、耗时较长的问题。可见，本发明的用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置的结构简单，采用该调节装置的水槽冲刷试验设备所占空间小，操作方便，效率高。

进一步地，所述高度调节组件包括固定于所述横向滑块上的升降机，该升降机的丝杆穿过所述横向滑块的螺纹通孔后与所述测量装置连接。由此，结构简单，升降稳定易控制。优选在丝杆上设置刻度，方便记录监测探头初始位置和升降距离。

进一步地，所述横向滑块、高度调节组件和测量装置为至少两组。由此，提升效率。

进一步地，在所述横向滑块上设有至少两组所述高度调节组件和测量装置。由此，提升效率。

进一步地，所述固定杆上设有刻度，方便记录监测探头初始移动位置和沿水流方向移动距离；所述纵向滑块上设有刻度，方便记录监测探头初始移动位置和垂直于水流方向移动距离；所述横向滑块上设有刻度，方便微调监测探头沿水流方向移动距离。

进一步地，还包括控制所述测量装置运行的控制器以及与所述控制器进行通信的终端设备。由此，所述控制器控制测量仪的启动和停止，终端设备可以根据监测探头采集的数据计算得到深度以及监测探头当前位置的流速，更加智能化。所述电缆优选为为防水电缆。

进一步地，所述固定杆与纵向滑块之间和/或所述纵向滑块与横向滑块之间通过相互配合的凸起和凹槽连接。由此，结构简单，升降稳定易控制。

进一步地，还包括限制所述纵向滑块滑动的第一锁死组件；还包括限制所述横向滑块滑动的第二锁死组件。由此，稳定监测探头的位置，防止测试过程中位置发生变化。

进一步地，所述第一锁死组件设于至少一个纵向滑块的至少一端，所述第二锁死组件设于所述横向滑块的至少一端。由此，锁死效果更好。

进一步地，所述第一锁死组件和第二锁死组件包括挡板和穿过挡板并与挡板螺纹连接的螺杆。由此，结构简单，锁死效果好。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置。该用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置包括测量装置，该测量装置包括测量仪和监测探头；还包括测速和测深相互切换的切换组件；还包括调节所述测量装置位置的调节装置，包括左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件；所述切换组件与所述高度调节组件连接。

本发明的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置一来可以实现测深和测速的转换，可以先测深后测速，也可以先测速后测深，实现测深和测速装置的一体化，完善设备功能，使得试验操作更加高效；二来左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件协同作用，可以有效解决传统设备测量空间有限移动不够灵活、操作复杂、耗时较长的问题。相比于传统的水槽冲刷试验，本发明的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置不仅结构简单，而且设备所占空间小，操作方便，效率高。

进一步地，所述切换组件包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂，第四机械臂端部设有沿其轴向设置的安装杆，所述监测探头设于该安装杆上；所述第二机械臂的一端与所述第一机械臂连接并可在竖向平面内转动；所述第三机械臂端部与所述第二机械臂的另一端连接并可在第一平面内转动；所述第四机械臂侧壁与所述第三机械臂的的侧壁连接并可在第二平面内转动；所述第一平面和第二平面不相平行。由此，通过第二机械臂的转动来可以实现测深和测速的转换。并且，测深时，控制器控制第三机械臂转动，从而实现监测探头在水平面内转动，从而测量不同位置深度，为深度测量提供了更灵活的操作，有利于一些地形复杂位置的深度测量。控制器控制监测探头进入水内，使测深转化为测速，然后控制器控制监测探头在水中的位置以及监测探头的转动，实现测量某一高度X、Y、Z方向的水流速度，丰富了冲刷试验数据，更加有利于冲刷模型的建立。

进一步地，所述第一机械臂和第二机械臂采用第一关节连接；所述第二机械臂和第三机械臂采用第二关节连接；所述第三机械臂和第四机械臂采用第三关节连接；

进一步地，所述第一关节、第二关节和第三关节包括舵机、套设在舵机驱动轴的外侧的法兰盘以及连接所述法兰盘和机械臂的连接片。

进一步地，所述左右位置调节组件包括相对设置的两个固定杆以及相对设置且跨接在所述两个固定杆之间的两个纵向滑块，所述纵向滑块沿所述固定杆滑动；所述前后位置调节组件包括相对设置且跨接在所述两个纵向滑块之间的横向滑块，所述高度调节组件设于所述横向滑块上，所述高度调节组件下方设有测量装置。所述高度调节组件包括固定于所述横向滑块上的升降机，该升降机的丝杆穿过所述横向滑块的螺纹通孔后与所述切换组件连接。

进一步地，所述丝杆与切换组件之间设有底座，所述测量仪设于所述底座上并通过电缆与所述监测探头连接；所述测量仪与所述底座之间采用三角夹组件连接。由此，结构简单，稳定。

进一步地，所述横向滑块、高度调节组件和测量装置为至少两组；在所述横向滑块上设有至少两组所述高度调节组件和测量装置。

进一步地，所述固定杆与纵向滑块之间和/或所述纵向滑块与横向滑块之间通过相互配合的凸起和凹槽连接。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于水槽试验的流速和深度的一体化测量方法。该用于水槽试验的流速和深度的一体化测量方法包括采用上述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置进行测量；其中，

当进行的是冲刷坑深度测量试验时，监测探头位于水面上方，包括以下步骤：1)调节切换组件的水平位置和高度；2)控制器控制第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂沿水流方向设置，使监测探头平行且正对水平面，控制器控制第三机械臂在水平面内转动，每次转动后采集深度数据；3)将采集的数据传输给控制器；

当进行的是流速测量试验时，监测探头位于水内，包括以下步骤：1)调节切换组件的水平位置和高度；2)控制器控制监测探头在水中的位置，每个位置均转动监测探头，每次转动后采集流速数据；3)将采集的数据传输给控制器。

本发明的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量方法首先可以实现测深和测速的转换，可以先测深后测速，也可以先测速后测深，实现测深和测速装置的一体化，完善设备功能，使得试验操作更加高效；其次，测深时，控制器控制第三机械臂转动，从而实现监测探头在水平面内转动，从而测量不同位置深度，为深度测量提供了更灵活的操作，有利于一些地形复杂位置的深度测量；测速时，控制器控制监测探头进入水内，使测深转化为测速，然后控制器控制监测探头在水中的位置以及监测探头的转动，实现测量某一高度X、Y、Z方向的水流速度，丰富了冲刷试验数据，更加有利于冲刷模型的建立；再者左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件协同作用，可以有效解决传统设备测量空间有限移动不够灵活、操作复杂、耗时较长的问题。相比于传统的水槽冲刷试验，本发明的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量方法工艺简单，效率高。

进一步地，还包括将采集的数据传输给终端设备；还包括将监测探头的移动路径传输给控制器。由此，更加智能化，效率更高。

可见，本发明的测量流速及冲刷深度的协同测量装置可以实现测深和测速的转换，可以先测深后测速，也可以先测速后测深，实现测深和测速装置的一体化，完善设备功能，使得试验操作更加高效。本发明的用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置的结构简单，可以灵活控制监测探头的位置。本发明的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置不仅结构简单，而且设备所占空间小，操作方便，效率高。本发明的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量方法工艺简单，效率高。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1、实施例5和实施例6的一种测量流速及冲刷深度的协同测量装置的测深状态图。

图2为本发明实施例1、实施例5和实施例6的一种测量流速及冲刷深度的协同测量装置的测速状态图。

图3为实施例5和实施例6的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置的结构示意图。

上述附图中的有关标记为：

11：测量仪；

12：监测探头；

21：第一机械臂；

22：第二机械臂；

23：第三机械臂；

24：第四机械臂；

25：法兰盘；

26：连接片；

27：外壳；

31：固定杆；

32：纵向滑块；

33：横向滑块；

41：升降机；

42：丝杆；

43：蜗轮；

44：底座；

45：三角夹组件；

61：竖向立板；

62：底板；

7：模拟桥墩；

82：电缆；

81：终端设备。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例1

如图1所示的测量流速及冲刷深度的协同测量装置，包括测量装置，该测量装置包括测量仪11和监测探头12，所述协同测量装置包括测速和测深相互切换的切换组件；

所述切换组件包括第一机械臂21、第二机械臂22、第三机械臂23和第四机械臂24，第四机械臂24端部设有沿其轴向设置的安装杆，该安装杆上设有监测探头12；所述第一机械臂21竖向放置，所述第二机械臂22的一端与所述第一机械臂21连接并可在竖向平面内转动；所述第三机械臂23端部与所述第二机械臂22的另一端连接并可在第一平面内转动；所述第四机械臂24侧壁与所述第三机械臂23的的侧壁连接并可在第二平面内转动；所述第一平面和第二平面相互垂直。

所述测量仪11为多普勒测量仪11，型号为Vectrino+型多普勒流速仪。

所述第一机械臂21和第二机械臂22采用第一关节连接；所述第二机械臂22和第三机械臂23采用第二关节连接；所述第三机械臂23和第四机械臂24采用第三关节连接。所述第一关节、第二关节和第三关节包括舵机、套设在舵机驱动轴的外侧的法兰盘25以及连接所述法兰盘25和机械臂的连接片26。还包括装载所述舵机的外壳27；所述外壳27为PVC外壳27。

实施例2

如图3所示的用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置，包括左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件；所述测量装置包括测量仪11和监测探头12，

所述左右位置调节组件包括相对设置的两个固定杆31以及相对设置且跨接在所述两个固定杆31之间的两个纵向滑块32，所述纵向滑块32沿所述固定杆31滑动；所述前后位置调节组件包括相对设置且跨接在所述两个纵向滑块32之间的横向滑块33，所述高度调节组件设于所述横向滑块33上，所述高度调节组件下部与所述测量装置连接。

所述高度调节组件包括固定于所述横向滑块33上的升降机41，该升降机41的丝杆42穿过所述横向滑块33的螺纹通孔后与所述测量装置连接，丝杆42的上端连接所述升降机41的蜗轮43。丝杆42上设有刻度，通过旋转蜗轮43，控制丝杆42的升降以调整测试的初始高度，固定后记录丝杆42上的刻度，用以确定初始位置。

所述固定杆31上设有刻度，且长度大于试验冲刷区域长度；所述纵向滑块32上设有刻度；所述横向滑块33上设有刻度。

所述两个固定杆31设于两个平行于水流方向且通过底板62连接的竖向立板61上，两个竖向立板61之间的间距为2m，竖向立板61的长度为7.5m，竖向立板61的高度为1.3m。

还包括通过防水电缆82与测量仪11和监测探头12连接的控制器和终端设备81。

所述固定杆31与纵向滑块32之间和/或所述纵向滑块32与横向滑块33之间通过相互配合的凸起和凹槽连接。

还包括限制所述纵向滑块32滑动的第一锁死组件；还包括限制所述横向滑块33滑动的第二锁死组件。所述第一锁死组件设于两个纵向滑块32的两端端，所述第二锁死组件设于所述横向滑块33的两端。

所述第一锁死组件和第二锁死组件包括挡板和穿过挡板并与挡板螺纹连接的螺杆。

实施例3

与实施例2相比，本实施例的用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置具有的区别是：所述横向滑块33、高度调节组件和测量装置为两组，相互之间的连接方式与实施例2相同；每一组的横向滑块33与纵向滑块32的连接方式与实施例2相同，从而使两个横向滑块33平行。

实施例4

与实施例2相比，本实施例的用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置具有的区别是：在所述横向滑块33上设有两组所述高度调节组件和测量装置，相互之间的连接方式与实施例2相同；每一组的高度调节组件与横向滑块33的连接方式与实施例2相同，从而使两个高度调节组件平行。

实施例5

如图3所示的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，采用实施例1的测量流速及冲刷深度的协同测量装置和实施例2的用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置，所述丝杆42与切换组件之间设有底座44，所述测量仪11设于所述底座44上并通过电缆82与所述监测探头12连接；所述测量仪11与所述底座44之间采用三角夹组件45连接，该三角夹组件45包括三角夹、螺栓和螺母。

实施例6

用于水槽试验的流速和深度的一体化测量方法采用实施例5的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置进行测量，具体如下：

首先进行的是冲刷坑深度测量试验时，监测探头12位于水面上方，包括以下步骤：1)采用左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件调节切换组件的水平位置和高度；2)控制器控制第二机械臂22、第三机械臂23和第四机械臂24沿水流方向设置，使监测探头12平行且正对水平面(如图1所示)，控制器控制第三机械臂23在水平面内转动，每次转动后采集深度数据；3)将采集的深度数据和监测探头12的移动路径传输给控制器；4)控制器将将采集的深度数据和监测探头12的移动路径传输传输给终端设备81，终端设备81采用Vectrino软件输出深度数值。

当进行的是流速测量试验时，监测探头12位于水内，包括以下步骤：1)采用左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件调节切换组件的水平位置和高度；2)控制器控制监测探头12在水中的位置，每个位置均转动监测探头12，每次转动后采集流速数据；当第一机械臂21、第二机械臂22、第三机械臂23和第四机械臂24平行时，切换组件的形状图2所示；3)将采集的速度数据和监测探头12的移动路径传输给控制器；4)控制器将将采集的速度数据和监测探头12的移动路径传输传输给终端设备81，终端设备81采用Vectrino软件输出速度数值。

测深原理是利用发射波与反射波的时间差，计算监测探头12与冲刷坑区域测量点之间的距离值，终端设备81根据所述距离值，得到冲刷坑区域测试点的当前位置，将该测量点当前的高度值和该测量点初始位置的高度值(冲刷前)进行相减，即得到冲刷坑区域测量点当前的冲刷深度。所述深度数据是指所述距离值。

测速原理是根据波束产生的水下回波信号得到多普勒频偏，终端设备81根据多普勒频偏计算出监测探头12当前高度水平面内被测方向流速，然后根据监测探头12的当前高度值和方向，得到当前高度下不同方向的水流速度。所述速度数据指所述多普勒频偏。

本实施例可以但不局限于以下用途：首先测试未放置桥墩时的流速。然后待各个高度的各向流速测试完成后，安装好模拟桥墩7，再测试模拟桥墩7附近各个高度的各向流速，从而获得不同水深和流速情况下水对模拟桥墩7的冲刷特性。

所述舵机可以采用但是不限于LOBOT的LD-27MG。

所述控制器为单片机，可以采用但是不限于Arduino的AT Meag328。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，包括测量装置，该测量装置包括测量仪(11)和监测探头(12)，其特征在于：还包括测速和测深相互切换的切换组件；还包括调节所述测量装置位置的调节装置，包括左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件；所述切换组件与所述高度调节组件连接。

2.如权利要求1所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，其特征在于：所述切换组件包括第一机械臂(21)、第二机械臂(22)、第三机械臂(23)和第四机械臂(24)，第四机械臂(24)端部设有沿其轴向设置的安装杆，所述监测探头(12)设于该安装杆上；所述第二机械臂(22)的一端与所述第一机械臂(21)连接并可在竖向平面内转动；所述第三机械臂(23)端部与所述第二机械臂(22)的另一端连接并可在第一平面内转动；所述第四机械臂(24)侧壁与所述第三机械臂(23)的的侧壁连接并可在第二平面内转动；所述第一平面和第二平面不相平行。

3.如权利要求1所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，其特征在于：所述第一机械臂(21)和第二机械臂(22)采用第一关节连接；所述第二机械臂(22)和第三机械臂(23)采用第二关节连接；所述第三机械臂(23)和第四机械臂(24)采用第三关节连接。

4.如权利要求3所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，其特征在于：所述第一关节、第二关节和第三关节包括舵机、套设在舵机驱动轴的外侧的法兰盘(25)以及连接所述法兰盘(25)和机械臂的连接片(26)。

5.如权利要求1所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，其特征在于：所述左右位置调节组件包括相对设置的两个固定杆(31)以及相对设置且跨接在所述两个固定杆(31)之间的两个纵向滑块(32)，所述纵向滑块(32)沿所述固定杆(31)滑动；

所述前后位置调节组件包括相对设置且跨接在所述两个纵向滑块(32)之间的横向滑块(33)，所述高度调节组件设于所述横向滑块(33)上，所述高度调节组件下方设有测量装置。

所述高度调节组件包括固定于所述横向滑块(33)上的升降机(41)，该升降机(41)的丝杆(42)穿过所述横向滑块(33)的螺纹通孔后与所述切换组件连接。

6.如权利要求5所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，其特征在于：所述丝杆(42)与切换组件之间设有底座(44)，所述测量仪(11)设于所述底座(44)上并通过电缆(82)与所述监测探头(12)连接；所述测量仪(11)与所述底座(44)之间采用三角夹组件(45)连接。

7.如权利要求5所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，其特征在于：所述横向滑块(33)、高度调节组件和测量装置为至少两组；在所述横向滑块(33)上设有至少两组所述高度调节组件和测量装置。

8.如权利要求5所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置，其特征在于：所述固定杆(31)与纵向滑块(32)之间和/或所述纵向滑块(32)与横向滑块(33)之间通过相互配合的凸起和凹槽连接。

9.用于水槽试验的流速和深度的一体化测量方法，其特征在于：包括采用权利要求1-8之一所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置进行测量；其中，

当进行的是冲刷坑深度测量试验时，监测探头(12)位于水面上方，包括以下步骤：1)调节切换组件的水平位置和高度；2)控制器控制第二机械臂(22)、第三机械臂(23)和第四机械臂(24)沿水流方向设置，使监测探头(12)平行且正对水平面，控制器控制第三机械臂(23)在水平面内转动，每次转动后采集深度数据；3)将采集的数据传输给控制器；

当进行的是流速测量试验时，监测探头(12)位于水内，包括以下步骤：1)调节切换组件的水平位置和高度；2)控制器控制监测探头(12)在水中的位置，每个位置均转动监测探头(12)，每次转动后采集流速数据；3)将采集的数据传输给控制器。

10.如权利要求9所述的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量方法，其特征在于：还包括将采集的数据传输给终端设备(81)；还包括将监测探头(12)的移动路径传输给控制器。