CN114577308B - 一种用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水位测量领域，尤其涉及一种用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺。所述用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺包括包括：电子仓，所述电子仓的底部固定安装有第一测杆。本发明提供的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺在使用时，通过控制器控制滑动装置实现第二测杆和第一测杆的伸缩，进而用来适用于不同深度的明渠需要，同时通过收线机构实现对波导丝的收卷或者放线操作，后将本装置安装在可安装的位置，实现对本装置的固定，用于提高本装置不同水渠深度的检测以及安装要求，提高装置的适应性；通过在第二测杆安装的水润滑轴承对第一测杆和第二测杆之间进行密封，实现第一测杆和第二测杆之间的防水性能。

Description

一种用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺

技术领域

本发明涉及水位测量领域，尤其涉及一种用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺。

背景技术

在对明渠水位进行测量时，需使用到磁致伸缩水尺，磁致伸缩水尺可用于农业灌溉渠道、小河流水位、断面水位、城市防洪、明渠流量等领域的水位测量。

现有的磁致伸缩水尺由四部分组成：传感器探棒、信号处理单元、液面浮球、限位卡环，其中传感器探棒的顶部安装有对装置进行控制以及监测的电子仓，传感器探棒在现有的装置中基本上都是一整个测杆，其中含有各种用于检测水位的元器件，可对一定深度的水位进行检测，但是对于一些小型的明渠或者较深的明渠来说，无法做到对明渠进行整体深度的测量，要不就是水尺太长，要不就是水尺太短，只能将水尺安装在另外设置的一侧固定位置上，不能满足不同的场景的需要。

因此，有必要提供一种新的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可调节测量量程的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺。

本发明提供的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺包括：

电子仓，所述电子仓的底部固定安装有第一测杆，所述第一测杆的外侧滑动安装有第二测杆，所述电子仓的一侧安装有显示屏，所述电子仓靠近显示屏的位置等距安装有控制按钮；

滑动装置，安装在第一测杆和第二测杆之间，所述滑动装置包括：

安装槽，开设在第二测杆的内壁，所述安装槽的内部固定安装有齿条；

固定架，固定安装在第一测杆的内壁底部，所述固定架的内壁固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端固定安装有齿轮，所述齿轮与齿条啮合连接。在对第一测杆和第二测杆进行伸缩时，通过电子仓上的控制按钮将控制信号传输至控制器，进而控制第一电机的运作，进而实现第一测杆和第二测杆的伸缩，进而用来适用于不同的场景需要；

浮球，滑动安装在第一测杆和第二测杆的外侧，所述浮球的内壁固定安装有贴合机构；

测量机构，固定安装在电子仓、浮球和第二测杆之间；

收线机构，固定安装在第二测杆的内壁，所述收线机构与滑动装置配合安装；

密封机构，安装在第二测杆的内壁顶部。装置在使用时，通过在测量的明渠位置开设有一个槽，通过滑动装置将第一测杆和第二测杆进行伸缩以用来适用于不同的场景需要，在此同时，收线机构将运作，以适应测量机构中波导丝的延长，实现装置的运作，同时填补本装置中的下端盲区长度，后将本装置安装在可安装的位置，通过测量机构实现对液位的检测，通过密封机构确保第一测杆和第二测杆之间的密封。

优选的，所述第一测杆的外侧对称开设有滑槽，所述第二测杆对应滑槽的位置内壁顶部对称固定安装有滑块，所述滑块与滑槽滑动连接。在第一测杆和第二测杆伸缩过程中，通过滑块在滑槽内部的滑动，进而带动第二测杆在第一测杆外侧的滑动限位以及滑动稳定性。

优选的，所述贴合机构包括：

定位柱，对称固定安装在浮球的中部，所述定位柱的外侧滑动安装有滑杆，所述滑杆的一端通过轴销转动安装有滚轮；

弹簧，套设在滑杆远离滚轮的一端，所述弹簧的一端与滑杆的一端固定连接，所述弹簧的另一端与定位柱固定连接。在浮球在第一测杆和第二测杆之间移动时，通过弹簧的推力带动滚轮始终在第一测杆和第二测杆的外侧紧密滑动，提高浮球移动的稳定性。

优选的，所述定位柱与滑杆紧密贴合滑动。提高滚轮顺着定位柱内部移动的稳定性。

优选的，所述测量机构包括：

控制器，固定安装在电子仓的内壁顶部，所述电子仓的内壁底部固定安装有激励模块；

磁环，固定安装在浮球的中部；

阻尼器，固定安装在第二测杆的内壁底部，所述激励模块和阻尼器之间安装有波导丝，所述波导丝穿过磁环设置。通过控制器控制激励模块的运作，将激励模块产生的查询脉冲与磁环的磁场进行耦合，通过产生的魏德曼效应扭转应力波顺着波导丝传至激励模块中的检波装置进行接收，通过电子仓中的控制器对产生的魏德曼效应扭转应力波位置进行检测以及计算，通过显示屏显示出磁环的实时精确位置测量，实现对水深的位置进行测量。

优选的，所述收线机构包括：

固定板，固定安装在第二测杆的内壁底部，所述固定板的顶部一侧固定安装有第二电机，所述第二电机的输出端穿过固定板固定安装有收纳辊，所述波导丝对应收纳辊的位置与收纳辊固定连接，所述收纳辊的位置处于第一测杆和第二测杆在收缩状态时第一测杆的中部。在对第一测杆和第二测杆进行伸缩时，此时波导丝也将进行收卷或者放线操作，在第一电机运作的同时，第二电机也将运作，控制收纳辊转动，实现对波导丝的收卷或者放线操作。

优选的，所述密封机构包括：

安装环槽，开设在第二测杆的内壁顶部，所述安装环槽的内部固定安装有水润滑轴承。通过在第二测杆安装的水润滑轴承对第一测杆和第二测杆之间进行密封，实现第一测杆和第二测杆之间的防水性能。

与相关技术相比较，本发明提供的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺具有如下有益效果：

本发明提供一种用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺在使用时，通过在测量的明渠位置开设有一个槽，在对第一测杆和第二测杆进行伸缩时，通过电子仓上的控制按钮将控制信号传输至控制器，进而通过控制器控制滑动装置实现第二测杆和第一测杆的伸缩，进而用来适用于不同深度的明渠需要，与此同时，波导丝也将进行收卷或者放线操作，在收线机构实现对波导丝的收卷或者放线操作，通过明渠下部开设的槽用于填补本装置中的下端盲区长度，后将本装置安装在可安装的位置，实现对本装置的固定，用于提高本装置不同水渠深度的检测以及安装要求，提高装置的适应性；

通过在第二测杆安装的水润滑轴承对第一测杆和第二测杆之间进行密封，实现第一测杆和第二测杆之间的防水性能；

装置在对明渠的位置进行检测时，通过控制按钮将控制信号传输至控制器，通过控制器控制测量机构测量磁环在该瞬时相对于本装置中的下端盲区长度零点之间的绝对距离，通过显示屏显示出磁环的实时精确位置，实现对水深的位置进行测量。

附图说明

图1为本发明提供的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的局部结构示意图；

图3为图1所示的局部剖视结构示意图之一；

图4为图1所示的局部剖视爆炸结构示意图之一；

图5为图1所示的局部剖视爆炸结构示意图之二；

图6为图5中A处的放大图；

图7为图1所示的局部剖视爆炸结构示意图之三；

图8为图7中B处的放大图；

图9为图5中C处的放大图；

图10为图1所示的局部剖视结构示意图之二；

图11为图1所示的局部剖视爆炸结构示意图之四。

图中标号：1、电子仓；2、第一测杆；3、第二测杆；4、滑动装置；5、浮球；6、贴合机构；7、测量机构；8、收线机构；9、密封机构；10、滑槽；11、滑块；12、显示屏；13、控制按钮；41、安装槽；42、齿条；43、固定架；44、第一电机；45、齿轮；61、定位柱；62、滑杆；63、滚轮；64、弹簧；71、控制器；72、激励模块；73、磁环；74、阻尼器；75、波导丝；81、固定板；82、第二电机；83、收纳辊；91、安装环槽；92、水润滑轴承。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

请参阅图1至图11，本发明实施例提供的一种用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺，用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺包括：

电子仓1，电子仓1的底部固定安装有第一测杆2，第一测杆2的外侧滑动安装有第二测杆3，电子仓1的一侧安装有显示屏12，电子仓1靠近显示屏12的位置等距安装有控制按钮13；

滑动装置4，安装在第一测杆2和第二测杆3之间，滑动装置4包括：

安装槽41，开设在第二测杆3的内壁，安装槽41的内部固定安装有齿条42；

固定架43，固定安装在第一测杆2的内壁底部，固定架43的内壁固定安装有第一电机44，第一电机44的输出端固定安装有齿轮45，齿轮45与齿条42啮合连接，在对第一测杆2和第二测杆3进行伸缩时，通过电子仓1上的控制按钮13将控制信号传输至控制器71，进而通过控制器71控制第一电机44运作，进而带动齿轮45转动，通过齿轮45与齿条42的啮合将带动第二测杆3顺着第一测杆2的外侧滑动，实现第二测杆3和第一测杆2的伸缩，进而用来适用于不同的场景需要；

浮球5，滑动安装在第一测杆2和第二测杆3的外侧，浮球5的内壁固定安装有贴合机构6；

测量机构7，固定安装在电子仓1、浮球5和第二测杆3之间；

收线机构8，固定安装在第二测杆3的内壁，收线机构8与滑动装置4配合安装；

密封机构9，安装在第二测杆3的内壁顶部。

需要说明的是：装置在使用时，通过在测量的明渠位置开设有一个槽，通过滑动装置4将第一测杆2和第二测杆3进行伸缩以用来适用于不同的场景需要，在此同时，收线机构8将运作，以适应测量机构7中波导丝75的延长，实现装置的运作，同时填补本装置中的下端盲区长度，后将本装置安装在可安装的位置，通过测量机构7实现对液位的检测，通过密封机构9确保第一测杆2和第二测杆3之间的密封。

在本发明的实施例中，请参阅图1至图11，第一测杆2的外侧对称开设有滑槽10，第二测杆3对应滑槽10的位置内壁顶部对称固定安装有滑块11，滑块11与滑槽10滑动连接；

需要说明的是：在第一测杆2和第二测杆3伸缩过程中，通过滑块11在滑槽10内部的滑动，进而带动第二测杆3在第一测杆2外侧的滑动限位以及滑动稳定性。

在本发明的实施例中，请参阅图1至图11，贴合机构6包括：

定位柱61，对称固定安装在浮球5的中部，定位柱61的外侧滑动安装有滑杆62，滑杆62的一端通过轴销转动安装有滚轮63；

弹簧64，套设在滑杆62远离滚轮63的一端，弹簧64的一端与滑杆62的一端固定连接，弹簧64的另一端与定位柱61固定连接；

需要说明的是：在浮球5在第一测杆2和第二测杆3之间移动时，通过弹簧64的推力带动滚轮63始终在第一测杆2和第二测杆3的外侧紧密滑动，提高浮球5移动的稳定性。

在本发明的实施例中，请参阅图1至图11，定位柱61与滑杆62紧密贴合滑动；

需要说明的是：提高滚轮63顺着定位柱61内部移动的稳定性。

在本发明的实施例中，请参阅图1至图11，测量机构7包括：

控制器71，固定安装在电子仓1的内壁顶部，电子仓1的内壁底部固定安装有激励模块72；

磁环73，固定安装在浮球5的中部；

阻尼器74，固定安装在第二测杆3的内壁底部，激励模块72和阻尼器74之间安装有波导丝75，波导丝75穿过磁环73设置；

需要说明的是：装置在对明渠的位置进行检测时，通过控制按钮13将控制信号传输至控制器71，通过控制器71控制激励模块72的运作，将激励模块72产生的查询脉冲以光速在波导丝75周围形成周向安培环形磁场，该安倍环形磁场与磁环73产生的永磁磁场发生耦合作用，会在波导丝75的表面形成魏德曼效应扭转应力波。魏德曼效应扭转应力波以声速由产生点向波导丝75的两端传播，传向末端的魏德曼效应扭转应力波被阻尼器74吸收，传向激励模块72的信号则被激励模块72中的检波装置接收，控制器71将计算出查询脉冲与接收信号间的时间差，再乘以魏德曼效应扭转应力波在波导材料中的传播速度，即可计算出魏德曼效应扭转应力波发生位置与测量基准点间的距离，也即磁环73在该瞬时相对于本装置中的下端盲区长度零点之间的绝对距离，通过显示屏12显示出磁环73的实时精确位置，实现对水深的位置进行测量。

在本发明的实施例中，请参阅图1至图11，收线机构8包括：

固定板81，固定安装在第二测杆3的内壁底部，固定板81的顶部一侧固定安装有第二电机82，第二电机82的输出端穿过固定板81固定安装有收纳辊83，波导丝75对应收纳辊83的位置与收纳辊83固定连接，收纳辊83的位置处于第一测杆2和第二测杆3在收缩状态时第一测杆2的中部；

需要说明的是：在对第一测杆2和第二测杆3进行伸缩时，此时波导丝75也将进行收卷或者放线操作，在第一电机44运作的同时，控制器71也将控制第二电机82运作，控制收纳辊83转动，由于收纳辊83的位置处于第一测杆2和第二测杆3在收缩状态时第一测杆2的中部，因此第二测杆3现对于第一测杆2的移动距离是波导丝75进行收卷的两倍长度，实现对波导丝75的收卷或者放线操作。

在本发明的实施例中，请参阅图1至图11，密封机构9包括：

安装环槽91，开设在第二测杆3的内壁顶部，安装环槽91的内部固定安装有水润滑轴承92；

需要说明的是：通过在第二测杆3安装的水润滑轴承92对第一测杆2和第二测杆3之间进行密封，实现第一测杆2和第二测杆3之间的防水性能。

本发明提供的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺的工作原理如下：装置在使用时，通过在测量的明渠位置开设有一个槽，在对第一测杆2和第二测杆3进行伸缩时，通过电子仓1上的控制按钮13将控制信号传输至控制器71，进而通过控制器71控制第一电机44运作，进而带动齿轮45转动，通过齿轮45与齿条42的啮合将带动第二测杆3顺着第一测杆2的外侧滑动，同时滑块11在滑槽10内部的滑动，进而带动第二测杆3在第一测杆2外侧的滑动限位以及滑动稳定性，实现第二测杆3和第一测杆2的伸缩，进而用来适用于不同深度的明渠需要，在对第一测杆2和第二测杆3进行伸缩时，此时波导丝75也将进行收卷或者放线操作，在第一电机44运作的同时，控制器71也将控制第二电机82运作，控制收纳辊83转动，由于收纳辊83的位置处于第一测杆2和第二测杆3在收缩状态时第一测杆2的中部，因此第二测杆3现对于第一测杆2的移动距离是波导丝75进行收卷的两倍长度，实现对波导丝75的收卷或者放线操作，通过明渠下部开设的槽用于填补本装置中的下端盲区长度，后将本装置安装在可安装的位置，实现对本装置的固定，同时通过在第二测杆3安装的水润滑轴承92对第一测杆2和第二测杆3之间进行密封，实现第一测杆2和第二测杆3之间的防水性能，装置在对明渠的位置进行检测时，通过控制按钮13将控制信号传输至控制器71，通过控制器71控制激励模块72的运作，将激励模块72产生的查询脉冲以光速在波导丝75周围形成周向安培环形磁场，该安倍环形磁场与磁环73产生的永磁磁场发生耦合作用，会在波导丝75的表面形成魏德曼效应扭转应力波。魏德曼效应扭转应力波以声速由产生点向波导丝75的两端传播，传向末端的魏德曼效应扭转应力波被阻尼器74吸收，传向激励模块72的信号则被激励模块72中的检波装置接收，控制器71将计算出查询脉冲与接收信号间的时间差，再乘以魏德曼效应扭转应力波在波导材料中的传播速度，即可计算出魏德曼效应扭转应力波发生位置与测量基准点间的距离，也即磁环73在该瞬时相对于本装置中的下端盲区长度零点之间的绝对距离，通过显示屏12显示出磁环73的实时精确位置，实现对水深的位置进行测量。

本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺，其特征在于，包括：

电子仓（1），所述电子仓（1）的底部固定安装有第一测杆（2），所述第一测杆（2）的外侧滑动安装有第二测杆（3），所述电子仓（1）的一侧安装有显示屏（12），所述电子仓（1）靠近显示屏（12）的位置等距安装有控制按钮（13）；

滑动装置（4），安装在第一测杆（2）和第二测杆（3）之间，所述滑动装置（4）包括：

安装槽（41），开设在第二测杆（3）的内壁，所述安装槽（41）的内部固定安装有齿条（42）；

固定架（43），固定安装在第一测杆（2）的内壁底部，所述固定架（43）的内壁固定安装有第一电机（44），所述第一电机（44）的输出端固定安装有齿轮（45），所述齿轮（45）与齿条（42）啮合连接；

浮球（5），滑动安装在第一测杆（2）和第二测杆（3）的外侧，所述浮球（5）的内壁固定安装有贴合机构（6）；

测量机构（7），固定安装在电子仓（1）、浮球（5）和第二测杆（3）之间；

收线机构（8），固定安装在第二测杆（3）的内壁，所述收线机构（8）与滑动装置（4）配合安装；

密封机构（9），安装在第二测杆（3）的内壁顶部。

2.根据权利要求1所述的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺，其特征在于，所述第一测杆（2）的外侧对称开设有滑槽（10），所述第二测杆（3）对应滑槽（10）的位置内壁顶部对称固定安装有滑块（11），所述滑块（11）与滑槽（10）滑动连接。

3.根据权利要求1所述的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺，其特征在于，所述贴合机构（6）包括：

定位柱（61），对称固定安装在浮球（5）的中部，所述定位柱（61）的外侧滑动安装有滑杆（62），所述滑杆（62）的一端通过轴销转动安装有滚轮（63）；

弹簧（64），套设在滑杆（62）远离滚轮（63）的一端，所述弹簧（64）的一端与滑杆（62）的一端固定连接，所述弹簧（64）的另一端与定位柱（61）固定连接。

4.根据权利要求3所述的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺，其特征在于，所述定位柱（61）与滑杆（62）紧密贴合滑动。

5.根据权利要求1所述的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺，其特征在于，所述测量机构（7）包括：

控制器（71），固定安装在电子仓（1）的内壁顶部，所述电子仓（1）的内壁底部固定安装有激励模块（72）；

磁环（73），固定安装在浮球（5）的中部；

阻尼器（74），固定安装在第二测杆（3）的内壁底部，所述激励模块（72）和阻尼器（74）之间安装有波导丝（75），所述波导丝（75）穿过磁环（73）设置。

6.根据权利要求5所述的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺，其特征在于，所述收线机构（8）包括：

固定板（81），固定安装在第二测杆（3）的内壁底部，所述固定板（81）的顶部一侧固定安装有第二电机（82），所述第二电机（82）的输出端穿过固定板（81）固定安装有收纳辊（83），所述波导丝（75）对应收纳辊（83）的位置与收纳辊（83）固定连接，所述收纳辊（83）的位置处于第一测杆（2）和第二测杆（3）在收缩状态时第一测杆（2）的中部。

7.根据权利要求6所述的用于明渠水位测量的磁致伸缩水尺，其特征在于，所述密封机构（9）包括：

安装环槽（91），开设在第二测杆（3）的内壁顶部，所述安装环槽（91）的内部固定安装有水润滑轴承（92）。

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