CN204346433U - 球式水面波浪测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种球式水面波浪测试装置，包括锚头、锚链、浮控器、电缆绳和波浪测试球，在水库、池塘的水面测试点上安置球式水面波浪测试装置，该装置沿中心线依次连接有锚头、锚链、浮控器、电缆绳和波浪测试球，球式波浪测试装置顺着水面波浪方向漂浮，以及随水面波浪起伏而变位，具有实时连续测试水库、池塘水面波浪在三维方向上的波形、高度、长度、频率及水温等功能，是一种先进的水文测试设备。

Description

球式水面波浪测试装置

技术领域

本实用新型涉及水面波浪参数测试领域，具体是一种球式水面波浪测试装置。

背景技术

目前，常用摄像等方法来测得波浪的形状、高度和长度，由于上述方法不能实时连续自动测得水面波浪的参数，导致难以获得准确的水库、池塘水面波浪的水文资料。

实用新型内容    

本实用新型的目的是提供一种球式水面波浪测试装置，以解决现有技术有水面波浪测试方法存在的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

球式水面波浪测试装置，其特征在于：包括浮控器，浮控器水平中心线一端通过锚链连接有锚头，浮控器水平中心线另一端通过电缆绳连接有波浪测试球，浮控器安置在水库、池塘的水面测试点上并顺着水面波浪方向漂浮于水面，所述锚头锚于水底的土里，所述波浪测试球亦顺着水面波浪方向漂浮于水面，且波浪测试球随水面波浪起伏而变位；

所述波浪测试球包括圆球形状的球壳，球壳的顶部开口并盖合有顶盖，由顶盖封闭球壳内部形成封闭的工作腔，在球壳内的底部中心部位设置有基座，基座顶面水平设置有底板，基座顶面的底板上设置有彼此相对的前立板和后立板，前立板和后立板均与所述的底板顶面垂直，前立板和后立板的顶部水平连接有连接板，由所述的底板、前立板、连接板和后立板构成□形的框架；

在所述的前立板和后立板之间设置有竖摆板和横摆板，竖摆板安置于横摆板顶面的中间，竖摆板两侧通过销轴活动支承于所述前立板和后立板的上部，构成⊥形状的摆架，所述摆架随波浪测试球向左右两侧的倾斜而摆动；在竖摆板的右侧面上安置有波浪传感器b，在横摆板上的左后部位竖直安置有波高传感器，在底板上的右前部位设置有磁铁挡块a，在底板上的左前部位设置有磁铁挡块b，所述磁铁挡块a和磁铁挡块b与所述的横摆板有相等的间距，且磁铁挡块a和磁铁挡块b的N极均朝向所述的横摆板；在所述横摆板的右侧面上安置有磁铁a，所述磁铁a的N极朝向磁铁挡块a，在所述横摆板的左侧面上安置有磁铁b，所述磁铁b的N极朝向磁铁挡块b，所述的磁铁挡块a、磁铁a、磁铁b、磁铁挡块b均位于横摆板的同一摆线上；在所述竖摆板左侧面的中前部位安置有磁铁c，在所述前立板内侧面的中部安置有霍尔元件a，所述的磁铁c随竖摆板向左右两侧的摆动来接近或离开霍尔元件a，构成了所述的波浪传感器a；在所述的顶盖上设置有发光指示器，在所述球壳外壁的前部安装有电缆绳接头，在所述球壳外壁的后部有设置配重。

所述的球式水面波浪测试装置，其特征在于：所述的波浪传感器b包括直杆状的摆杆，摆杆的上部有销轴，摆杆的下端有摆坠，摆杆上部的销轴支承于所述竖摆板右侧面上部的中间，摆杆随波浪测试球向前后方向的倾斜而摆动；在所述竖摆板右侧面上部的前方设置有磁铁挡块c，在所述竖摆板右侧面上部的后方设置有磁铁挡块d，在所述摆杆右侧面的上部安置有磁铁d，所述的磁铁挡块c和磁铁挡块d与所述的磁铁d有相等的间距，所述的磁铁挡块c的N极朝向磁铁d，磁铁d的N极朝向磁铁挡块c，所述的磁铁挡块d的S极朝向磁铁d，磁铁d的S极朝向磁铁挡块d，在所述磁铁d与磁铁挡块d之间的竖摆板右侧面上安置有霍尔元件b，所述的磁铁挡块c、磁铁d、霍尔元件b、磁铁挡块d均位于摆杆的同一摆线上，所述的磁铁d随竖摆板向前后方向的摆动来接近或离开霍尔元件b，以及所述的摆杆、磁铁d、霍尔元件b、磁铁挡块c、磁铁挡块d随竖摆板向左右两侧摆动。

所述的球式水面波浪测试装置，其特征在于：所述的波高传感器包括圆直管状的管体，在管体的底端设置有底座，在管体内的中间设置有悬浮架，在管体的顶端设置有调制盖，在管体内的底座上安置有磁铁e，磁铁e的N极朝向悬浮架，在所述悬浮架的中心安置有磁铁f，磁铁f的N极朝向底座，在所述悬浮架的周边沿管体中心线方向有若干道通气槽，在所述管体内的调制盖底面中心安置有霍尔元件c，在所述调制盖内安置有磁铁g，所述的霍尔元件c与磁铁g之间有间距，磁铁g的S极朝向悬浮架，所述的磁铁e、磁铁f、霍尔元件c和磁铁g均位于管体中心线上，当所述的波高传感器沿管体中心线方向受到波动时，所述的悬浮架沿管体中心线方向来回移动，所述的磁铁f接近或离开所述的霍尔元件c。

在浮控器的顶面上沿中心线方向有导向板，在锚链的牵引下能自动顺波浪方向漂浮于水面。该浮控器上有光伏板、水温传感器和控制器等设备，光伏板为波浪测试球等供电，控制器把波浪测试球测得的波浪参数无线传输给地面上的水面波浪测试仪。

本实用新型中的球式水面波浪测试装置基于以下工作原理：为了定点测试出水库、池塘的水面波浪参数，将锚头、锚链、浮控器、电缆绳和波浪测试球依次连接，并把锚头锚于测试点的水底，球式水面波浪测试装置在风和水流的作用下，以及浮控器导向板的导向下能顺水面波浪方向飘动，使球式水面波浪测试装置准确地定位进行测试。球式水面波浪测试装置的波浪测试球采用了圆球形、重量轻、对称、漂浮、柔性电缆绳连接的结构，能随波浪的起伏变位。在波浪测试球内安置了波浪传感器a、波浪传感器b和波高传感器，该些传感器利用波浪测试球在水面上的顺水面波浪方向倾斜、垂直水面波浪方向倾斜、抬高或降落的变位来测试出波浪的参数。波浪传感器a的摆架、波浪传感器b的摆杆、波高传感器的悬浮架均利用磁铁极性特性（即两磁铁的同极相斥），形成弹性支撑力来保持平衡和消除抖动的。波浪传感器a、波浪传感器b、波高传感器均应用霍尔元件对磁场强度的霍尔效应来输出传感信号的。波浪测试球是按规定时间段采集湖泊水面波浪的数据，然后把传感信号输出给浮控器，由浮控器无线发射给岸上的水面波浪测试仪，经波浪实验室标定值和计算机专用软件进行处理与分析，便能实时连续获得波浪的形状、高度、长度和频率。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：本实用新型提出了一种球式水面波浪测试装置，该测试装置的波浪传感器a、波浪传感器b和波高传感器，均利用磁极特性形成无刚度弹性约束和传感源，提高了该些传感器的灵敏度和集成度，该些传感器经波浪实验室标定和计算机专用软件处理的配合，能实时连续测试水库、池塘水面波浪在三维方向上的波形、波高、波长、频率等参数，是一种先进的水文测试设备。

附图说明

图1为本实用新型的球式水面波浪测试装置侧视布置示意图。

图2为本实用新型的球式水面波浪测试装置俯视布置示意图。

图3为本实用新型的波浪测试球前剖视结构示意图。

图4为本实用新型的波浪测试球俯剖视结构示意图。

图5为本实用新型的波浪测试球左侧剖视结构示意图。

图6为本实用新型的波浪测试球右侧剖视结构示意图。

图7为本实用新型的波高传感器正剖视结构示意图。

图8为本实用新型的波高传感器俯剖视结构示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例中的一种球式水面波浪测试装置，包括了锚头3、锚链4、浮控器5、电缆绳6和波浪测试球7，其特征在于：在水库、池塘的水面测试点上安置有所述的球式水面风浪测试装置，该球式水面风浪测试装置沿中心线方向依次连接的有锚头3、锚链4、浮控器5、电缆绳6和波浪测试球7，所述的锚头3锚于水底2的土里，所述的浮控器5和波浪测试球7顺着水面波浪方向漂浮于水面，所述的波浪测试球7随波浪1起伏而变位。

参见图3、图4、图5和图6，所述的波浪测试球7的球壳8为圆球形状，该球壳8的顶部有顶盖9，该球壳8内为封闭的工作腔。在所述球壳8内的底部中心部位是基座10，该基座10顶面的底板11上有前立板12和后立板13，该前立板12和后立板13均与所述的底板顶面垂直，在该前立板12和后立板13的顶部有连接板14连接，由所述的底板11、前立板12、连接板14和后立板13构成形同“□”的框架。在所述的前立板12和后立板13之间有竖摆板15和横摆板16，该竖摆板15安置于横摆板16顶面的中间，所述的竖摆板15两侧的销轴活动支承于所述前立板12和后立板13的上部，构成“⊥”形状的摆架，该摆架随波浪测试球7向左右两侧的倾斜而摆动。在所述竖摆板15的右侧面上安置有所述的波浪传感器b，在所述横摆板16上的左后部位竖直安置有所述的波高传感器32。在所述底板11上的右前部位有磁铁挡块a17，在所述底板11上的左前部位有磁铁挡块b18，该磁铁挡块a17和磁铁挡块b18与所述的横摆板16有相等的间距，该磁铁挡块a17和磁铁挡块b18的N极均朝向所述的横摆板16。在所述横摆板16的右侧面上安置有磁铁a19，该磁铁a19的N极朝向磁铁挡块a17，在所述横摆板16的左侧面上安置有磁铁b20，该磁铁b20的N极朝向磁铁挡块b18，所述的磁铁挡块a17、磁铁a19、磁铁b20、磁铁挡块b18均位于横摆板16的同一摆线上。在所述竖摆板15左侧面的中前部位安置有磁铁c21，在所述前立板12内侧面的中部安置有霍尔元件a22，随所述的竖摆板15向左右两侧的摆动，所述的磁铁c21接近或离开所述的霍尔元件a22，构成了所述的波浪传感器a。 在所述的顶盖9上有发光指示器23，在所述球壳8外壁的前部有电缆绳接头25，在所述球壳8外壁的后部有配重24。所述的波浪传感器b的摆杆26为直杆，该摆杆26的上部有销轴，该摆杆26的下端有摆坠27，所述的摆杆26销轴支承于所述竖摆板15右侧面上部的中间，该摆杆26随波浪测试球7向前后方向的倾斜而摆动。在所述竖摆板15右侧面上部的前方有磁铁挡块c28，在所述竖摆板15右侧面上部的后方有磁铁挡块d29，在所述摆杆26右侧面的上部安置有磁铁d30，所述的磁铁挡块c28和磁铁挡块d29与所述的磁铁d30有相等的间距，所述的磁铁挡块c28的N极朝向磁铁d30，该磁铁d30的N极朝向磁铁挡块c28，所述的磁铁挡块d29的S极朝向磁铁d30，该磁铁d30的S极朝向磁铁挡块d29，在所述磁铁d30与磁铁挡块d29之间的竖摆板15右侧面上安置有霍尔元件b31，所述的磁铁挡块c28、磁铁d30、霍尔元件b31、磁铁挡块d29均位于摆杆26的同一摆线上。随所述的摆杆26向前后方向的摆动，所述的磁铁d30接近或离开所述的霍尔元件b31。

参见图7和图8，所述的波高传感器32的管体33为圆直管，在该管体33的底端有底座34，在该管体33内的中间有悬浮架35，在该管体33的顶端有调制盖37。在所述管体33内的底座34上安置有磁铁e38，该磁铁e38的N极朝向悬浮架35。在所述悬浮架35的中心安置有磁铁f39，该磁铁f39的N极朝向底座34，在所述悬浮架35的周边沿管体33中心线方向有若干道通气槽36。在所述管体33内的调制盖37底面中心安置有霍尔元件c41，在所述调制盖37内安置有磁铁g40，所述的霍尔元件c41与磁铁g40之间有间距，该磁铁g40的S极朝向悬浮架35，所述的磁铁e38、磁铁f39、霍尔元件c41和磁铁g40均位于管体33中心线上。当所述的波高传感器32沿管体33中心线方向受到波动时，所述的悬浮架35沿管体33中心线方向来回移动，所述的磁铁f40接近或离开所述的霍尔元件c41。

波浪1是水库、池塘的水面在风或水流作用下形成的波浪；水底2是水库、池塘的底面；锚头3的作用是把球式水面波浪测试装置锚于水库、池塘的水底2，给球式水面波浪测试装置定位；锚链4的作用是把锚头3与浮控器5连接；浮控器5的作用是导向、给波浪测试球7提供电源、测风向、测水温、无线发射传感信号等；电缆绳6的作用是把浮控器5与波浪测试球7连接，并把波浪测试球7测出的信号输给浮控器5；波浪测试球7的作用是测试水库、池塘水面波浪的波高、波长、波形、频率等的参数；球壳8的作用是安置波形传感器a、波形传感器b和波高传感器32，让球壳8内形成封闭的测试腔；顶盖9的作用是球壳8的盖子；基座10的作用是波浪测试球7的配重，让其的重心偏下，以及安置底板11；底板11的作用是安置前立板12、后立板13、磁铁挡块a17和磁铁挡块b18；前立板12的作用是活动支承竖摆板15和横摆板16构成的摆架，以及安置霍尔元件a22；后立板13的作用是活动支承竖摆板15和横摆板16构成的摆架；连接板14的作用是固定前立板12和后立板13的顶端；竖摆板15的作用是活动支承于前立板12和和后立板13，与横摆板16一起构成摆架结构，以及安置波浪传感器b的摆杆26及磁铁c21；横摆板16的作用是安置浪高传感器32、磁铁a19和磁铁b20；磁铁挡块a17的作用是从底板11的右部弹性支撑摆架；磁铁挡块b18的作用是是从底板11的左部弹性支撑摆架；磁铁a19的作用是给磁铁挡块a17反弹支撑力；磁铁b20的作用是给磁铁挡块b18反弹支撑力；磁铁c21的作用是给霍尔元件a22提供传感信号的磁场；霍尔元件a22的作用是传感垂直风浪方向的水面倾斜信号；发光指示器23的作用是夜间显示波浪测试球7所在的位置；配重24的作用是平衡电缆绳6的重量；电缆绳接头25的作用是连接电缆绳6；摆杆26的作用是波浪传感器b的传感结构，能顺波浪方向水面的倾斜而倾斜；摆坠27的作用是让摆杆26的重心下移；磁铁挡块c28的作用是从竖摆板15的前部弹性支撑摆杆26；磁铁挡块d29的作用是从竖摆板15的后部弹性支撑摆杆26；磁铁d30的作用是给磁铁挡块c28和磁铁挡块d29反弹支撑力，以及给霍尔元件b31提供传感信号磁场；霍尔元件b31的作用是传感顺波浪方向的水面倾斜信号；波高传感器32的作用是测试波浪的高度；管体33的作用是固定底座34与调制盖37，以及其内活动安置悬浮架35；底座34的作用是安置管体33和磁铁e38；悬浮架35的作用是安置磁铁f39，且沿管体中心线上下移动；通气槽36的作用是让悬浮架35移动时上下的空气流通；调制盖37的作用是安置磁铁g40和霍尔元件c41；磁铁e38的作用是弹性支撑磁铁f39，顶托起悬浮架35；磁铁f39的作用是向下提供给磁铁e38弹性支撑力来悬浮起悬浮架35，以及向上提供给磁铁g40排斥力来弹性约束悬浮架35向上移动，以及为霍尔元件c41提供磁力场；磁铁g40的作用是提供给磁铁f39弹性约束力；霍尔元件c41的作用是传感波浪水面高度的信号。

Claims (3)

1.球式水面波浪测试装置，其特征在于：包括浮控器，浮控器水平中心线一端通过锚链连接有锚头，浮控器水平中心线另一端通过电缆绳连接有波浪测试球，浮控器安置在水库、池塘的水面测试点上并顺着水面波浪方向漂浮于水面，所述锚头锚于水底的土里，所述波浪测试球亦顺着水面波浪方向漂浮于水面，且波浪测试球随水面波浪起伏而变位；

所述波浪测试球包括圆球形状的球壳，球壳的顶部开口并盖合有顶盖，由顶盖封闭球壳内部形成封闭的工作腔，在球壳内的底部中心部位设置有基座，基座顶面水平设置有底板，基座顶面的底板上设置有彼此相对的前立板和后立板，前立板和后立板均与所述的底板顶面垂直，前立板和后立板的顶部水平连接有连接板，由所述的底板、前立板、连接板和后立板构成□形的框架；

在所述的前立板和后立板之间设置有竖摆板和横摆板，竖摆板安置于横摆板顶面的中间，竖摆板两侧通过销轴活动支承于所述前立板和后立板的上部，构成⊥形状的摆架，所述摆架随波浪测试球向左右两侧的倾斜而摆动；在竖摆板的右侧面上安置有波浪传感器b，在横摆板上的左后部位竖直安置有波高传感器，在底板上的右前部位设置有磁铁挡块a，在底板上的左前部位设置有磁铁挡块b，所述磁铁挡块a和磁铁挡块b与所述的横摆板有相等的间距，且磁铁挡块a和磁铁挡块b的N极均朝向所述的横摆板；在所述横摆板的右侧面上安置有磁铁a，所述磁铁a的N极朝向磁铁挡块a，在所述横摆板的左侧面上安置有磁铁b，所述磁铁b的N极朝向磁铁挡块b，所述的磁铁挡块a、磁铁a、磁铁b、磁铁挡块b均位于横摆板的同一摆线上；在所述竖摆板左侧面的中前部位安置有磁铁c，在所述前立板内侧面的中部安置有霍尔元件a，所述的磁铁c随竖摆板向左右两侧的摆动来接近或离开霍尔元件a，构成了所述的波浪传感器a；在所述的顶盖上设置有发光指示器，在所述球壳外壁的前部安装有电缆绳接头，在所述球壳外壁的后部有设置配重。

2.根据权利要求1所述的球式水面波浪测试装置，其特征在于：所述的波浪传感器b包括直杆状的摆杆，摆杆的上部有销轴，摆杆的下端有摆坠，摆杆上部的销轴支承于所述竖摆板右侧面上部的中间，摆杆随波浪测试球向前后方向的倾斜而摆动；在所述竖摆板右侧面上部的前方设置有磁铁挡块c，在所述竖摆板右侧面上部的后方设置有磁铁挡块d，在所述摆杆右侧面的上部安置有磁铁d，所述的磁铁挡块c和磁铁挡块d与所述的磁铁d有相等的间距，所述的磁铁挡块c的N极朝向磁铁d，磁铁d的N极朝向磁铁挡块c，所述的磁铁挡块d的S极朝向磁铁d，磁铁d的S极朝向磁铁挡块d，在所述磁铁d与磁铁挡块d之间的竖摆板右侧面上安置有霍尔元件b，所述的磁铁挡块c、磁铁d、霍尔元件b、磁铁挡块d均位于摆杆的同一摆线上，所述的磁铁d随竖摆板向前后方向的摆动来接近或离开霍尔元件b，以及所述的摆杆、磁铁d、霍尔元件b、磁铁挡块c、磁铁挡块d随竖摆板向左右两侧摆动。

3.根据权利要求1所述的球式水面波浪测试装置，其特征在于：所述的波高传感器包括圆直管状的管体，在管体的底端设置有底座，在管体内的中间设置有悬浮架，在管体的顶端设置有调制盖，在管体内的底座上安置有磁铁e，磁铁e的N极朝向悬浮架，在所述悬浮架的中心安置有磁铁f，磁铁f的N极朝向底座，在所述悬浮架的周边沿管体中心线方向有若干道通气槽，在所述管体内的调制盖底面中心安置有霍尔元件c，在所述调制盖内安置有磁铁g，所述的霍尔元件c与磁铁g之间有间距，磁铁g的S极朝向悬浮架，所述的磁铁e、磁铁f、霍尔元件c和磁铁g均位于管体中心线上，当所述的波高传感器沿管体中心线方向受到波动时，所述的悬浮架沿管体中心线方向来回移动，所述的磁铁f接近或离开所述的霍尔元件c。