CN111044107A

CN111044107A - 一种明用渠道变径摆杆测流仪

Info

Publication number: CN111044107A
Application number: CN201911389857.6A
Authority: CN
Inventors: 周义仁; 马娟娟; 刘小靖; 郭向红; 李永业; 孙西欢
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-04-21

Abstract

一种明用渠道变径摆杆测流仪，包括工字型测流支架，所述工字型测流支架是由带有旋钮底座的两纵向支架与带有伸缩结构的横向支架构成；所述两纵向支架上开设有相应的中间固定键固定有横向支架；所述带有伸缩结构的横向支架两端头设置有固定旋钮固定其伸缩，一侧设置有横向水平仪；在横向支架正上方安装有电路盒，前方设置有纵向水平仪，下方设置有由金属片构成的倒凹型结构框架，在框架两侧的金属片上开设有两相应的摆杆搭放孔，并置有摆杆轴及其摆杆，所述摆杆轴一侧连接有联轴器及其外侧的角度传感器，构成明用渠道变径摆杆测流仪，本测流仪结构简单，测流精度高，而且伸缩易携带，适用于矩形、U形等多种不同过水断面形状的渠道测流。

Description

一种明用渠道变径摆杆测流仪

技术领域

本发明涉及一种便携式测流仪，尤其是一种用于现代农业明渠灌溉的便携式变径摆杆测流仪。

背景技术

现有灌区常用的便携式测流仪较多，其中流速仪量水多以流速面积法为主，该量水装置测量精度高，但价格昂贵且不便于水量信息监测，可针对性地用于灌区水位流量关系的校核以及重要断面水量监测；水工建筑物量水方式虽简单易行，但耗费人力，且不便于水量信息的自动化监测，同时水工建筑物存在老化冲淤及变形等现象，容易降低测量精度，期限较短，而利用特设量水设备进行量水，虽能满足量水精度，但不便于推广普及。

针对本次提出的新的测流技术，现有相似的测流有倾角式明渠自动测流系统和板式流量量测装置，如倾角式明渠自动测流系统，包括卡槽、固定旋钮、支架、水平仪、角度传感器、测流摆杆以及供电模块和数据控制器，这是一种集角度传感器与水位传感器于一体的自动测流装置，它通过内部的数据采集、计算、传输设备，最后得到U形渠道流量和角度，存在的问题是支架不可伸缩，不能随着渠道的宽度而变换，而且摆杆固定不可更换，不能随着流量的改变而更换合适的摆杆，对测流精度存在一定的影响。

再如板式流量量测装置，包括横梁、套筒、比降板、角度显示板以及测角板，测流原理是利用水流作用在测角板上的冲量，推动测角板运动，根据测角板的偏转角度以达到流量量测的目的，存在的问题是测流板属于非流线型，对水流阻力较大，一定程度上影响原水流流场，从而影响装置的测流精度。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是明渠过水断面流量的测量问题，其目的是提供一种明用渠道变径摆杆测流仪。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。

一种明用渠道变径摆杆测流仪，包括工字型测流支架、旋钮底座、电路盒、固定旋钮、纵向水平仪、横向水平仪、摆杆搭放孔、摆杆、联轴器及角度传感器；其特征在于：

所述工字型测流支架是由带有旋钮底座的两纵向支架与一带有伸缩结构的横向支架构成；所述两纵向支架上开设有相应的中间固定键固定有横向支架；所述一带有伸缩结构的横向支架两端头设置有固定旋钮固定其伸缩，一侧设置有横向水平仪；在横向支架正上方通过一空心不锈钢长方体安装有一电路盒；所述电路盒的前方设置有纵向水平仪；在所述纵向水平仪的下方设置有一由金属片构成的倒凹型结构框架，在所述倒凹型结构框架的两侧金属片上开设有两相应的摆杆搭放孔，并置有摆杆轴及其摆杆，所述摆杆轴一侧连接有联轴器及其外侧的角度传感器，构成明用渠道变径摆杆测流仪。

一种明用渠道变径摆杆测流仪，其特征在于：所述明用渠道变径摆杆测流仪的测流方法是将水平横置工字型测流支架于明用渠道两侧，并将摆杆自由下垂至渠底，使其摆杆摆动自如，渠道通水后，摆杆随水流摆动一角度，同时角度传感器通过液晶显示模块显示此流量相对应的角度值，利用摆动角度和过水断面流量的关系建立一数学模型，即一个流量对应一个角度，最后得出流量Q和角度

的公式：

，其中，M是常数。

其中：所述摆杆（8）是圆柱形摆杆，其摆动角度是0-90°。

上述本发明所提供的一种明用渠道变径摆杆测流仪，与现有技术相比，利用摆杆在水流的冲击下摆动的角度和过水断面流量的关系来建立一个数学模型，即一个流量对应一个角度，最后拟合出一个经验公式，通过分析，圆柱形摆杆一旦摆动起来属于斜圆柱绕流，其在水中所受的力有自身的重力、水的浮力以及水流的阻力三种，然后利用这三种力矩来达到平衡。

本发明上述所提供的技术方案测量方法简单，精度高，测流装置投资成本低，克服了传统测流设备高成本的缺点，而且装置可伸缩，易携带，适用于矩形、U形等多种不同过水断面形状的渠道。

附图说明

图1是本发明变径摆杆测流装置结构示意图。

图2是本发明测流原理图。

图中：1-旋钮底座；2-固定旋钮；3-电路盒；4-纵向水平仪；5-横向水平仪；6-工字型测流支架；7-摆杆搭放孔；8-摆杆；9-联轴器；10-角度传感器。

具体实施方法

下面对本发明的具体实施方式进一步的详细说明。

具体实施上述本发明所提供的一种明用渠道变径摆杆测流仪，如附图1所示，该装置呈工字型，其测流支架6是由带有旋钮底座1的两纵向支架与一带有伸缩结构的横向支架构成，通过旋钮底座可以调节整个支架的高度；所述两纵向支架上开设有相应的中间固定键11固定横向支架；所述一横向支架的两端头设置有固定旋钮2，用来固定横向支架伸缩处，一侧设置有横向水平仪5，如果水准气泡居中，则说明横向已经保持水平；在横向支架正中间上通过一个空心的不锈钢长方体安装有一个电路盒3，用来安放电路及液晶显示屏，防止雷雨天气遭受雨水及雷电的破坏；所述电路盒的前方设置有纵向水平仪4，当水准气泡居中，则说明支架纵向已保持水平；在空心长方体前端的下方位置有一金属片，片上有两个摆杆搭放孔7用来搭放摆杆；摆杆8的一侧固定在联轴器9内，联轴器连接着角度传感器10，一旦摆杆摆动一定的角度，液晶显示屏上就会显示出某一流量下相对应的角度。

该变径式摆杆测流装置具体的操作步骤如下：

步骤一、将测流装置放在渠道上后，根据横纵向水平仪调节4个底座的高度以使整个支架在横纵方向上均保持水平；

步骤二、调平后，使摆杆自由下垂至距渠底1mm处，确保不会摩擦渠底，产生不必要的阻力从而影响测流精度，然后手动来回拨动一下摆杆，使摆杆在图1中7的位置松紧合适；

步骤三、一切准备就绪后，打开水泵阀门给渠道通水，摆杆会随着水流摆动一定的角度，此时，角度传感器会通过液晶显示模块显示出某一个流量对应的角度的数值，方便操作者直观地读数。

步骤四、当摆杆被水里的垃圾缠绕的时候，一定要取下来，因为其会影响摆杆在水里的摆动角度，从而影响整个装置的测流精度。

步骤五、通过大量的实验，最后得出流量Q和角度

的公式：

，可以看出这是一种线性关系，其中M是常数。

上述具体实施方案中，该装置的整个不锈钢支架均是固定旋钮连接，如附图1所示，然后按横向和纵向上的两个水准气泡是否居中来调节底座，使装置横纵向都达到水平，接着安装摆杆，将摆杆通过7搭放，一端通过联轴器连接角度传感器，当感应到摆杆有了一定的角度后，角度传感器将角度值通过液晶显示屏显示出来，以方便读数，摆杆处是可更换的，可以安装不同材质的、不同直径的或是不同长度的摆杆，具体视实际情况而定。

Claims

1.一种明用渠道变径摆杆测流仪，包括工字型测流支架、旋钮底座、电路盒、固定旋钮、纵向水平仪、横向水平仪、摆杆搭放孔、摆杆、联轴器及角度传感器；其特征在于：

所述工字型测流支架（6）是由带有旋钮底座（1）的两纵向支架与一带有伸缩结构的横向支架构成；所述两纵向支架上开设有相应的中间固定键固定有横向支架；所述一带有伸缩结构的横向支架两端头设置有固定旋钮（2）固定其伸缩，一侧设置有横向水平仪（5）；在横向支架正上方通过一空心不锈钢长方体安装有一电路盒（3）；所述电路盒（3）的前方设置有纵向水平仪（4）；在所述纵向水平仪（4）的下方设置有一由金属片构成的倒凹型结构框架，在所述倒凹型结构框架的两侧金属片上开设有两相应的摆杆搭放孔（7），并置有摆杆轴及其摆杆（8），所述摆杆轴一侧连接有联轴器（9）及其外侧的角度传感器（10），构成明用渠道变径摆杆测流仪。

2.如权利要求1所述的明用渠道变径摆杆测流仪，其特征在于：所述明用渠道变径摆杆测流仪的测流方法是将水平横置工字型测流支架（6）于明用渠道两侧，并将摆杆（8）自由下垂至渠底，使其摆杆摆动自如，渠道通水后，摆杆（8）随水流摆动一角度，同时角度传感器（10）通过液晶显示模块显示此流量相对应的角度值，利用摆动角度和过水断面流量的关系建立一数学模型，即一个流量对应一个角度，最后得出流量Q和角度

的公式：

其中，M是常数。

3.如权利要求1所述的明用渠道变径摆杆测流仪，其特征在于：所述摆杆（8）是圆柱形摆杆，其摆动角度是0-90°。