CN118209752A - 一种基于压力感应的电子毕托管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于压力感应的电子毕托管，包括：圆管；水压检测系统；水压检测系统设置在圆管内，水压检测系统用于检测水流的总压和静压；测量操作机构，测量操作机构包括固定连接在圆管一端侧壁上的安装组件，安装组件上可拆卸连接有测量杆，测量杆用于测量水流速；终端系统，水压检测系统、测量杆均与终端系统电性连接；其中，圆管一端可拆卸连接有端头，端头为锥形结构。本发明采用毕托管结构，利用压力检测系统直接感应水流压力，既能避免渗气水流的影响，又能避免水流中沉积物造成管道堵塞的影响，从而能够提高测量精度，装置结构简单、易于维护且制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及流速测量技术领域，特别是涉及一种基于压力感应的电子毕托管。
背景技术
目前，流速测量的需求日益增长，随着工业化进程的不断推进，对流体的精确测量和监控要求也越来越高。在工业生产中，流速测量可以帮助优化生产过程、节约能源和资源，提高生产效率。在水资源管理方面，准确测量流速可以帮助我们更好地了解河流、湖泊和水库中的水量，为合理调度和管理水资源提供依据。另外，在环境保护和污染治理方面，流速测量可以用于监测废水排放、大气污染物扩散等，从而实现科学、有效的环境管理。
在流速测量领域，目前已经存在许多不同的流速测量设备，包括热敏电阻流速传感器、激光多普勒测速计、毕托管等多种流速测量设备。然而，这些现有解决方案普遍存在一些共同的问题，例如结构复杂、制造成本高、测量精度不稳定等。如上述流速测量设备中，热敏电阻流速传感器受到环境温度的变化会导致传感器输出的温度值发生偏差，从而影响流速测量的准确性；激光多普勒测速计在恶劣天气条件下，如雨雪或雾中，其性能可能会受到严重影响，因为大雨或浓雾中的水滴或颗粒物可以散射激光束，导致精确性下降等；毕托管测量水流流速时，难免会有气体进入水流，形成渗气水流，而掺气水流进入毕托管后，会在管中形成气囊，影响测量结果，同时，当水中沉积物(如泥沙、颗粒等)较多时，难免会造成管道堵塞等问题，这些问题也会导致测量误差。
因此，针对不断增长的流速测量需求，需要一种新的流速测量设备，以克服现有解决方案的局限性，并提供更稳定、准确且性价比高的流速测量技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于压力感应的电子毕托管，以解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于压力感应的电子毕托管，包括：
圆管；
水压检测系统；所述水压检测系统设置在所述圆管内，所述水压检测系统用于检测水流的总压和静压；
测量操作机构，所述测量操作机构包括固定连接在所述圆管一端侧壁上的安装组件，所述安装组件上可拆卸连接有测量杆，所述测量杆用于测量水流速；
终端系统，所述水压检测系统、所述测量杆均与所述终端系统电性连接；
其中，所述圆管一端可拆卸连接有端头，所述端头为锥形结构。
根据本发明提供的基于压力感应的电子毕托管，所述水压检测系统包括依次设置在所述圆管内的第一压力传感器、第二压力传感器和单片机，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述测量杆均与所述单片机的接线端子电性连接，所述第一压力传感器用于测量水流总压，所述第二压力传感器用于测量水流静压。
根据本发明提供的基于压力感应的电子毕托管，所述圆管远离所述端头的一端开设有总压测量孔，所述第一压力传感器设置在所述总压测量孔内，所述圆管的侧壁开设有静压测量孔，所述第二压力传感器设置在所述静压测量孔内。
根据本发明提供的基于压力感应的电子毕托管，所述安装组件包括固定连接在所述圆管侧壁上的连接体，所述测量杆可拆卸连接在所述连接体上，所述连接体上开设有导线过孔，所述导线过孔的轴线与所述圆管的轴线垂直，所述单片机的传输线穿过所述导线过孔伸入所述测量杆，所述测量杆的顶端开设有导线出孔，所述单片机的传输线穿过所述导线出孔伸出所述测量杆。
根据本发明提供的基于压力感应的电子毕托管，所述测量杆与所述连接体之间通过连接件可拆卸连接，所述连接件包括螺杆和螺母，所述连接体上开设有固定孔，所述螺杆穿过所述测量杆、所述固定孔与所述螺母螺纹配合。
根据本发明提供的基于压力感应的电子毕托管，所述端头位于所述圆管内的一端开设有电路板卡槽。
根据本发明提供的基于压力感应的电子毕托管，所述测量杆的两侧均设置为曲面。
根据本发明提供的基于压力感应的电子毕托管，所述圆管远离所述端头的一端设置有封闭板，所述封闭板设置为圆弧形结构，所述总压测量孔开设在所述封闭板上。
本发明公开了以下技术效果：
本发明工作时，首先将装置放入水流之中，当水流通过电子毕托管时，水压检测机构分别检测水流的总压和静压，并对总压值和静压值进行计算和分析，从而得到具体的流速值，再将得到的数据通过导线传输到显示屏幕中进行显示，或通过无线传输上传至终端系统进行查看。
本发明采用毕托管结构，利用压力检测系统直接感应水流压力，既能避免渗气水流的影响，又能避免水流中沉积物造成管道堵塞的影响，从而能够提高测量精度，装置结构简单、易于维护且制造成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明未安装测量杆立体结构示意图；
图3为本发明可拆卸式装配体立体结构示意图；
图4为本发明未安装测量杆正视结构示意图；
图5为本发明电路板布置示意图。
图6为本发明未安装测量杆俯视结构示意图；
图7为本发明未安装测量杆左视结构示意图。
其中，1、总压测量孔；2、静压测量孔；3、导线过孔；4、固定孔；5、端头；6、圆管；7、连接体；8、测量杆；9、测量杆；10、螺母；11、电路板卡槽；12、第一压力传感器；13、第二压力传感器；14、单片机；15、接线端子；16、导线出孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-7，本发明提供一种基于压力感应的电子毕托管，包括：
圆管6；
水压检测系统；水压检测系统设置在圆管6内，水压检测系统用于检测水流的总压和静压；
测量操作机构，测量操作机构包括固定连接在圆管6一端侧壁上的安装组件，安装组件上可拆卸连接有测量杆9，测量杆9用于测量水流速；
终端系统，水压检测系统、测量杆9均与终端系统电性连接；终端系统为云平台或数据库，用于实现数据的采集分析以及汇总；
其中，圆管6一端可拆卸连接有端头5，端头5为锥形结构。
现有的毕托管在进行流速测量时，首先必须将毕托管及橡皮管内的空气完全排出，然后将毕托管的下端放入水流中，并使总压管的进口正对测点处的流速方向。但实际应用时，气泡不易排除干净，毕托管下端一旦脱离水面，气泡进入后需要重新排气，如果进行多次测量，步骤繁琐且精度不高。另一方面，当水中携带有沉积物(如泥沙、颗粒等)时，随着时间的推移，这些沉积物可能会在管道内壁上逐渐沉积，形成堵塞，特别是在管道弯曲处或直径变小的地方，沉积物更容易积聚，从而影响测量结果。基于此本实施例中采用毕托管结构。
本发明工作时，首先将装置放入水流之中，当水流通过电子毕托管时，水压检测机构分别检测水流的总压和静压，并对总压值和静压值进行计算和分析，从而得到具体的流速值，再将得到的数据通过导线传输到显示屏幕中进行显示，或通过无线传输上传至终端系统进行查看。
本发明采用毕托管结构，利用压力检测系统直接感应水流压力，既能避免渗气水流的影响，又能避免水流中沉积物造成管道堵塞的影响，从而能够提高测量精度，装置结构简单、易于维护且制造成本低。
进一步优化方案，水压检测系统包括依次设置在圆管6内的第一压力传感器12、第二压力传感器13和单片机14，第一压力传感器12、第二压力传感器13、测量杆9均与单片机14的接线端子15电性连接，第一压力传感器12用于测量水流总压，第二压力传感器13用于测量水流静压。
圆管6顶端设置的总压测量孔1直径为0.3d(d为圆管6直径)，且在圆管6侧面设置的静压测量孔2，直径也为0.3d，静压测量孔2应设置在距离圆管6顶端3d～5d处，同时与测杆连接体7相距8d～10d，以保证总压测量孔1和静压测量孔2不会因为相距太近而相互干扰，也不会因为相距太远而造成能量损失，从而影响测量结果。
进一步优化方案，圆管6远离端头5的一端开设有总压测量孔1，第一压力传感器12设置在总压测量孔1内，圆管6的侧壁开设有静压测量孔2，第二压力传感器13设置在静压测量孔2内。
第一压力传感器12与第二压力传感器13选择形状规则且直径较小的压力传感器，以保证第二压力传感器13可以贴合静压测量孔2，防止当水流经过电子毕托管时，在静压测量孔2附近形成负压。
进一步优化方案，安装组件包括固定连接在圆管6侧壁上的连接体7，测量杆9可拆卸连接在连接体7上，连接体7上开设有导线过孔3，导线过孔3的轴线与圆管6的轴线垂直，单片机14的传输线穿过导线过孔3伸入测量杆9，测量杆9的顶端开设有导线出孔16，单片机14的传输线穿过导线出孔16伸出测量杆9。测量杆9上设置刻度线用于准确检测毕托管所在深度。
进一步优化方案，测量杆9与连接体7之间通过连接件可拆卸连接，连接件包括螺杆和螺母10，连接体7上开设有固定孔4，螺杆穿过测量杆9、固定孔4与螺母10螺纹配合。测量杆9采用质地坚硬的材料制作，并可依据实际情况定制不同长度的测量杆9，以便于在不同深度下，可以准确测量出水流流速。
进一步优化方案，端头5位于圆管6内的一端开设有电路板卡槽11。端头5制作为圆锥形，表面保持光滑，并设置有一个电路板卡槽11，首先可以减少水流流过电子毕托管时的绕流阻力，其次电路板卡槽11可以将圆管6内部的电路板固定在可拆卸式装配体上。
进一步优化方案，测量杆9的两侧均设置为曲面。两个侧面都制作为曲面，且表面保持光滑，以保证当水流经过电子毕托管时，由于曲面圆滑形状和光滑表面，水流能够更好地贴合电子毕托管表面流动，减少了流动分离的可能性，防止形成涡旋和湍流。
进一步优化方案，圆管6远离端头5的一端设置有封闭板，封闭板设置为圆弧形结构，总压测量孔1开设在封闭板上。
具体工作过程：
在使用该电子毕托管时，首先将其放入水流之中，当水流通过电子毕托管时，第一压力传感器12可测量出该处的总压，第二压力传感器13可测量出该处的静压，将两个压力传感器的数字输出接口连接到单片机14相应的接口引脚上，单片机14接收并解析压力传感器发出的数字信号，利用单片机14内部的算法，对总压值和静压值进行计算和分析，从而得到具体的流速值，再将得到的数据通过导线传输到显示屏幕中进行显示，也可通过无线传输上传至云平台进行查看。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于压力感应的电子毕托管，其特征在于，包括：
圆管(6)；
水压检测系统；所述水压检测系统设置在所述圆管(6)内，所述水压检测系统用于检测水流的总压和静压；
测量操作机构，所述测量操作机构包括固定连接在所述圆管(6)一端侧壁上的安装组件，所述安装组件上可拆卸连接有测量杆(9)，所述测量杆(9)用于测量水流速；
终端系统，所述水压检测系统、所述测量杆(9)均与所述终端系统电性连接；
其中，所述圆管(6)一端可拆卸连接有端头(5)，所述端头(5)为锥形结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于压力感应的电子毕托管，其特征在于：所述水压检测系统包括依次设置在所述圆管(6)内的第一压力传感器(12)、第二压力传感器(13)和单片机(14)，所述第一压力传感器(12)、所述第二压力传感器(13)、所述测量杆(9)均与所述单片机(14)的接线端子(15)电性连接，所述第一压力传感器(12)用于测量水流总压，所述第二压力传感器(13)用于测量水流静压。
3.根据权利要求2所述的一种基于压力感应的电子毕托管，其特征在于：所述圆管(6)远离所述端头(5)的一端开设有总压测量孔(1)，所述第一压力传感器(12)设置在所述总压测量孔(1)内，所述圆管(6)的侧壁开设有静压测量孔(2)，所述第二压力传感器(13)设置在所述静压测量孔(2)内。
4.根据权利要求2所述的一种基于压力感应的电子毕托管，其特征在于：所述安装组件包括固定连接在所述圆管(6)侧壁上的连接体(7)，所述测量杆(9)可拆卸连接在所述连接体(7)上，所述连接体(7)上开设有导线过孔(3)，所述导线过孔(3)的轴线与所述圆管(6)的轴线垂直，所述单片机(14)的传输线穿过所述导线过孔(3)伸入所述测量杆(9)，所述测量杆(9)的顶端开设有导线出孔(16)，所述单片机(14)的传输线穿过所述导线出孔(16)伸出所述测量杆(9)。
5.根据权利要求4所述的一种基于压力感应的电子毕托管，其特征在于：所述测量杆(9)与所述连接体(7)之间通过连接件可拆卸连接，所述连接件包括螺杆和螺母(10)，所述连接体(7)上开设有固定孔(4)，所述螺杆穿过所述测量杆(9)、所述固定孔(4)与所述螺母(10)螺纹配合。
6.根据权利要求2所述的一种基于压力感应的电子毕托管，其特征在于：所述端头(5)位于所述圆管(6)内的一端开设有电路板卡槽(11)。
7.根据权利要求1所述的一种基于压力感应的电子毕托管，其特征在于：所述测量杆(9)的两侧均设置为曲面。
8.根据权利要求3所述的一种基于压力感应的电子毕托管，其特征在于：所述圆管(6)远离所述端头(5)的一端设置有封闭板，所述封闭板设置为圆弧形结构，所述总压测量孔(1)开设在所述封闭板上。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119124453A (zh) * | 2024-09-09 | 2024-12-13 | 大连海事大学 | 一种基于五孔探针的液体压力测量装置与方法 |
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2024
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