CN202815004U - 一种旋转式流速流向测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种旋转式流速流向测量装置，包括水下探测器和水上接收器，水下探测器包括旋转固定在拉杆上的导流筒，该导流筒内设有旋桨轴及其旋桨，其特征在于在旋桨轴的径向面上装有8块围绕旋桨轴均匀分布的磁钢；导流筒的与旋桨相对的一端固定有尾翼；并有内含电子罗盘的数据采集单元固定在导流筒上；上述配有磁钢的旋桨轴旋转时，经由霍尔元件向数据采集单元输出脉冲信号。拉杆与导流筒之间配有聚四氟乙烯轴套；旋桨轴两端的轴承均采用宝石轴承；旋桨轴径向上的磁钢的直径为3毫米，高度为5毫米，磁场强度为4000高斯。本实用新型结构简单、使用方便，采用新的造型技术和设计视角使水下探测器设计合理，体积小巧，具有较好的动态特性，工作稳定可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种流速流向测量装置，具体涉及一种旋转式流速流向测量装置。
背景技术
海流流速流向的测量为我们能更好的了解、研究海洋提供了一个重要的参数，海洋中暗流涌动，能把握了解其规律是非常必要的，它可以为国防、海运交通、渔业、建桥、建港、建风力发电平台等提供一个不可缺少的海流参数。海流的分布状况与渔业有着密切的关系，如在捕鱼期，寒流和暖流相交汇的区域往往便是鱼群所在的位置；在建港、建桥、建风力发电平台等中根据所测海流的数据计算海流对泥沙的搬运影响；水上运输中要考虑海流对船的影响等。另外，海流的监测还与海洋科学其它领域的研究存在紧密的联系，比如说水团的形成，海洋内部及海水与空气界面之间热量的交换等。
近年来，随着电子技术和传感器技术的迅猛发展，国内外新型的测量流速的仪器设备越来越多，例如声学多普勒海流计、ADCP(AcousticDoppler Current Profiler)、超声波流速仪、激光流速仪和粒子图像测速系统等，利用各种原理来测定海流，因上述仪器价格昂贵，使用条件苛刻，操作复杂，使其推广应用受到了很大的局限。而传统的旋桨式流速流向测量装置存在启动流速高、体积大、笨重、不便携、稳定性差，以及承重缆上容易产生扭矩且不易消除等不足之处，而且一般不提供数据保存功能，即使有存储功能，也只能存少量数据，不能满足用户对产品使用的要求。
发明内容
本实用新型目的是提供一种旋转式流速流向测量装置，此装置基于新的造型技术和电子技术能有效克服了上述不足。
一种旋转式流速流向测量装置，包括经由传输承重电缆相互连接的水下探测器和水上接收器，所述的水下探测器包括旋转固定在拉杆上的 导流筒，该导流筒内设有旋桨轴及其旋桨，其特征在于在旋桨轴的径向面上装有8块围绕旋桨轴均匀分布的磁钢；导流筒与旋桨相对的一端固定有尾翼；并有内含电子罗盘的数据采集单元固定在导流筒上；上述配有磁钢的旋桨轴旋转时，经由霍尔元件向数据采集单元输出脉冲信号。
上述拉杆与导流筒之间配有轴套，且导流筒经由该轴套而旋转固定在拉杆上。
上述轴套是聚四氟乙烯轴套。
在旋桨轴两端的轴承均采用宝石轴承，且旋桨轴两端面是具有圆锥状的尖角，而与宝石轴承呈点接触方式。
上述旋桨轴径向上的磁钢的直径为3毫米，高度为5毫米，磁场强度为4000高斯。
上述水下探测器上的数据采集单元采用双密封设计，具有良好的水密特性。
上述拉杆需独自承受外部所加配重，材料为316L不锈钢。
上述电子罗盘是型号为V2XE的市售产品。
上述尾翼是通过连接件与导流筒相连。
本实用新型结构简单、使用方便，采用新的造型技术和设计视角使水下探测器设计合理，体积小巧，具有较好的动态特性，工作稳定可靠。水下探测器上的数据采集中枢可以采用双密封设计，具有良好的水密特性。拉杆与水下探测器本身之间可以自由转动，且用具有自润滑性能的聚四氟乙烯材料做成的轴套隔离，避免传输承重电缆上产生扭矩。水下探测器和水上接收机均可采用独立的CPU来实现数据的采集和处理，增强了系统稳定性。两CPU之间采用RS485的方式通讯，可增加数据传输的距离，减少数据传输承重电缆的芯数。
附图说明
图1是本实用新型的水下探测器的总体结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是本实用新型的电路结构示意图。
其中，1数据采集单元，2拉杆，3旋桨，4霍尔元件，5磁钢，6宝石轴承，7尾翼，8支架，9旋桨轴，10导流筒，11水下探测器，12 水上接收器，13传输承重电缆，14单片机控制中枢，15电子罗盘，16数据采集中枢，17LCD显示，18存取单元，19接口电路，20连接件，21轴套。
具体实施方式
如图1、2所示，一种旋转式流速流向测量装置，包括经由传输承重电缆13相互连接的水下探测器11和水上接收器12，所述的水下探测器11包括旋转固定在拉杆2上的导流筒10，该导流筒10内设有旋桨轴9及其旋桨3，其特征在于在旋桨轴9的径向面上装有8块围绕旋桨轴9均匀分布的磁钢5；导流筒10与旋桨3相对的一端固定有尾翼7；并有内含电子罗盘15的数据采集单元1固定在导流筒10上；上述配有磁钢5的旋桨轴9旋转时，经由霍尔元件4向数据采集单元1输出脉冲信号。
拉杆2与导流筒10之间可以自由转动；为了取得更好的效果，用具有自润滑性能的聚四氟乙烯材料做成的轴套21进行隔离，可防止电化学反应，又可避免传输承重电缆13上产生扭矩。由于水下探测器11自身的重量可能不足以克服流体的作用而使其保持水平状态，故在实际测量时还需增加配重，因拉杆2与导流筒10之间可以自由转动，所加配重只集中在拉杆2上，不会引起水下探测器11整体变形，减小测量误差。
旋桨3和均布的磁钢5都刚性的固定在旋桨轴9上，旋桨轴9通过支架8安装在导流筒10的内腔中，旋浆轴9可在支架8上自由旋转；为减小旋桨轴9旋转时的扭矩，在旋桨轴9两端都采用宝石轴承6来做为旋桨轴9的轴承，旋桨轴9两端面加工成尖角状(圆锥状)，与宝石轴承6是点接触的方式。
围绕旋浆轴9均匀分布的磁钢5和固定在数据采集单元1上的霍尔元件4组成流速、脉冲转换器，当水下探测器11放入所测水域中后，旋桨3在流体的推动下产生驱动力矩使其旋转，并带动装配有磁钢5的旋桨轴9旋转，磁钢5每接近霍尔元件4一次，霍尔元件4就输出一个脉冲，数据采集中枢16监测到这种脉冲信号，就会自动计数。磁钢(5)的直径为3毫米，高度为5毫米，磁场强度为4000高斯。
流向是通过高精度电子罗盘15来测量的，所测数据进入数据采集中 枢16。
尾翼7是通过连接件20与导流筒10相连，连接件20是一种支架，可任意调节尾翼7的角度，若尾翼7损坏，采用这种设计可方便更换。
如图3所示，水下探测器11中的数据采集中枢16采到流速、流向数据后，经过滤波、整形处理，通过传输承重电缆13直接传输到水上接收器12中的单片机控制中枢14。水下探测器11和水上接收器12均采用独立的CPU来实现数据的采集和处理，增强了系统稳定性，两CPU之间采用RS485的方式通讯。在水上接收器12配有LCD显示17，可以直接显示所测的流速、流向数据；可保存数据，需要时可以直接从存储单元18直接调取；同时配有接口电路19，可与上位机连接进行数据综合处理。
Claims (5)
1.一种旋转式流速流向测量装置，包括经由传输承重电缆(13)相互连接的水下探测器(11)和水上接收器(12)，所述的水下探测器(11)包括旋转固定在拉杆(2)上的导流筒(10)，该导流筒(10)内设有旋桨轴(9)及其旋桨(3)，其特征在于在旋桨轴(9)的径向面上装有8块围绕旋桨轴(9)均匀分布的磁钢(5)；导流筒(10)与旋桨(3)相对的一端固定有尾翼(7)；并有内含电子罗盘(15)的数据采集单元(1)固定在导流筒(10)上；上述配有磁钢(5)的旋桨轴(9)旋转时，经由霍尔元件(4)向数据采集单元(1)输出脉冲信号。
2.如权利要求1所述的旋转式流速流向测量装置，其特征在于上述拉杆(2)与导流筒(10)之间配有轴套(21)，且导流筒(10)经由该轴套(21)而旋转固定在拉杆(2)上。
3.如权利要求2所述的旋转式流速流向测量装置，其特征在于上述轴套(21)是聚四氟乙烯轴套。
4.如权利要求1所述的旋转式流速流向测量装置，其特征在于在旋桨轴(9)两端的轴承均采用宝石轴承(6)，且旋桨轴(9)两端面是具有圆锥状的尖角，而与宝石轴承(6)呈点接触方式。
5.如权利要求1所述的旋转式流速流向测量装置，其特征在于上述旋桨轴(9)径向上的磁钢(5)的直径为3毫米，高度为5毫米，磁场强度为4000高斯。
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