CN204422566U - 三维自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪，流速传感器8与流速测算系统10电连接，竖向转轴7穿过流速传感器8并留有活动间隙，竖向转轴7安装在第二框架2上，横向转轴3穿过第一框架1及第二框架2的侧边框，横向转轴3与第二框架2之间留有可转动的间隙，第一框架1安装在支撑机构上。它解决了现有技术中的河渠水流流速测量仪在使用时，由各种原因引起的流速传感器8与水流方向不一致引起的测量误差问题。它可用于各种河渠水流流速测量仪或接入物联网水情监测系统，提高河渠中水流流速的测量精度。

Description

三维自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪

技术领域

本实用新型涉及一种液体流速测量仪器，尤其是指一种三维自动寻找水流方向的水速测量仪。

背景技术

河渠水流流速测量是水利、厂矿、环保监测、水文地质调查、农业等部门对环境进行监控管理的重要测试内容。现有的与河水接触式水流流速测量仪，按照水流速传感器的不同有螺旋桨式和旋杯式等，但主流的还是螺旋桨式。螺旋桨式流速传感器的物理原理是：水推动螺旋桨叶片转动，螺旋桨叶片转动通过连接机构驱动转子转动，带动转子上的两个磁钢转动，当磁钢转到靠近干簧管时，干簧管导通，输出一个开关信号。螺旋桨转动一圈，可输出两个开关信号。水流速越快，螺旋桨叶片转动也就越快，干簧管输出的开关信号频率就越高。干簧管输出的开关信号送到流速测算仪进行信号处理，就可以显示水的流速了。流速传感器最前端是螺旋桨，中间是机壳和转子等，后端是尾翼或尾锥。尾翼或尾锥的作用是自动维持流速传感器与水流方向平行（或相同）。流速传感器是安装在支撑机构上的，支撑机构有适合浅水水流速测量的立杆式（或称测杆式），深水测量的钢丝绳悬吊安装再加铅鱼配重式等。但是现有技术中的各种与河水接触式水流流速测量仪中的流速传感器，只有水平方向自动寻找水流方向功能，没有垂直方向自动寻找水流方向功能，流速传感器在竖向上难以保证时时与水流方向平行，这使得水流推动流速传感器前端的螺旋桨旋转的力减小，降低了水流流速测量的测量精度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种三维自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪，它可自动与河渠中水流方向保持一致，并且结构简单、成本低，易于制造和使用。

为了实现上述目的，本实用新型把流速传感器8通过导线9与流速测算系统10电连接，竖向转轴7穿过流速传感器8上的转孔并留有活动间隙，转环6安装在竖向转轴7上，竖向转轴7安装在第二框架2上，横向转轴3穿过第一框架1及第二框架2的侧边框，横向转轴3与第二框架2上的侧边转孔之间留有可转动的间隙，第一框架1安装在支撑机构上。

为了便于观察河渠水中流速传感器8的情况，避免船只等碰触流速传感器8等相关部件，还把第一框架1的上边框与标杆13安装在一起。标杆13上端带有醒目装置。

为了减小流速传感器8与竖向转轴上7之间及第二框架2与横向转轴3之间的转动阻力并且延长导线9在相应区段导线的使用寿命，导线9在第一框架1和第二框架2之间及传感器8附近区域的导线为多股导线拧成股后再绕成螺旋状的弹簧结构。

由于本实用新型把流速传感器8安装在了由竖向转轴7、横向转轴3、第一框架1、第二框架2等组成的三维横向纵向都可转动的机构上，因此，流速传感器8可在河水中自动与水流方向保持一致（或称平行），这就避免了由于各种原因引起的流速传感器8的方向与水流方向不一致带来的测量误差。本实用新型的结构简单实用、成本低、可靠性好。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的结构示意图。

具体实施方式

在图1中，流速传感器8（更确切地说是流速传感器8上的干簧管）通过导线9与流速测算系统10电连接。竖向转轴7穿过流速传感器8上的转孔并留有活动间隙。转环6安装在竖向转轴7上。竖向转轴7安装在第二框架2上，其安装方式用螺丝或插接式固定。横向转轴3穿过第一框架1及第二框架2的侧边框（两边是对称的）。横向转轴3的直径比第二框架2上的侧边转孔直径略小，以保证第二框架2可以在横向转轴3上自由转动。横向转轴3与左螺母4拧紧，就把横向转轴3固定在了第一框架1的侧边框上了；右螺母5拧紧在横向转轴3的末端（用两个螺母相互拧紧，以方松脱）。当横向转轴3的外端为带螺纹的结构时，可去掉左螺母4及右螺母5，此时要在第一框架1上攻上丝扣，只要把横向转轴3拧紧在第一框架1上就可。托环6用螺丝与竖向转轴7相互固定，为了使得流速传感器8在水平方向与水流方向一致的灵敏度高、转动摩擦力小，转环6可采用轴承结构。转环6可安装到流速传感器8的下部，如果转环6采用滚珠轴承结构的，可直接把轴承的外圈与流速传感器8固定，轴承的内圈固定在竖向转轴7上。由于流速传感器8的前端在水中的横向及竖向摆动角度不会超过180度，因此第一框架1和第二框架2的横向及竖向尺寸不必太大，只要留出流速传感器8及第二框架2的摆动余地就行（图1及图2画的较大，为的是使得图更清晰）。

安装使用时，把第一框架1安装在起支撑作用的立杆14上，立杆14插入河底的河床上固定好，标杆13的上端露出水面作为醒目装置。立杆14为支撑机构的一种。

为了便于观察河渠水中流速传感器8的情况，避免船只等碰触流速传感器8等相关部件，还把第一框架1的上边框与标杆13安装在一起。可用加固板11及螺丝12把第一框架1与标杆13安装固定在一起，也可用现场焊接的方式。立杆14的上端与第一框架1的下边框之间的固定方式与上述相同。立杆14是由多节刚性管（比如金属管或硬质塑料管）的端头相互套接再加上紧固螺丝而成，通过改变立杆14的节数使得其总长度可以自由选择，因此深水水域也可用立杆式固定，可节省庞大复杂的铅鱼和悬吊系统。标杆13也是这种可自由选择总长度结构的。为便于观察醒目，标杆最上端的醒目装置小球应涂成白色或其他醒目的颜色，最好带有LED指示灯(为节电，可只晚上自动打开)。立杆14构成了第一框架1的第一种支撑机构。

为了减小流速传感器8与竖向转轴7之间及第二框架2与横向转轴3之间的转动阻力并且延长导线9相应区段导线的使用寿命，导线9在第一框架1和第二框架2之间及传感器8附近区段的导线为多股导线绕成的弹簧结构，具体地讲，就是把多股直径0.2毫米左右的漆包线拧成一股，然后再从直径4毫米左右直径的铁丝上缠绕成螺旋状的弹簧状结构，这种结构的导线，其可弯折次数几乎是永久性，并且柔韧性很好、防水不腐蚀。

当上述机构使用时，流速传感器8上的尾翼随着水流方向自动摆动，可保持流速传感器8在水平方向自动与水流方向一致（平行，也即水平方向两者之间无夹角）；而立杆14由于安装误差或水流速快慢变化而形成的冲击力导致的在竖向上，流速传感器8与水流方向不一致（不平行，也即在竖向两者之间有一个夹角）的变化，被第二框架2绕着横向转轴3的转动而抵消了。这个使流速传感器8的前后端上下摇头的摆动力，是由水流驱动流速传感器8的尾翼而自动产生的，因此，流速传感器8的尾翼应该带有横向及纵向叶片。

在实施例2的图2中，铅鱼15被悬索钢丝绳17及其悬索钢丝绳17后面的安装在河岸的牵引机构（这都是现有技术中常见的，图2中未画出）悬吊在河水中，由于铅鱼15尾部有尾翼，当水速高到一定数值时，可使得河水流动时铅鱼轴线方向的横向截面方向自动与水流方向平行，但是这种在水平方向自动与水流方向平行的灵敏度远低于前述的流速传感器8的转动机构，并且由于水流速度的快慢不同且经常变化，这将导致铅鱼15的头部仰俯角时常会变化。但是，本实用新型的第二框架2以横向转轴3为转轴的仰俯转动（也即上下摆动），恰好抵消了上述铅鱼15的头部仰俯角的变化。第一框架1的下边框通过固定件16固定在铅鱼15的头部。固定件16可由钢管再配上紧固螺丝组成，也可用现场焊接方式。固定件16和铅鱼15等构成了第一框架1的另一种支撑机构。图2中本段文中没提到的图标名称，与实施例1完全相同。 

本实用新型把实施例1和实施例2等的支撑机构总称支撑机构。流速传感器8可以用常见的螺旋桨式的，也可以用其他类型如旋杯式的等等。

本实用新型可以做各种变化，比如流速传感器8用其他类型的、支撑机构用其他类型的、流速测算系统10为物联网系统、相关部件的形状变化，但是这些变化都没有偏离本实用新型的实质。

Claims (4)

1.一种三维自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪，流速传感器（8）通过导线（9）与流速测算系统（10）电连接，其特征是竖向转轴（7）穿过流速传感器（8）上的转孔并留有活动间隙，竖向转轴（7）安装在第二框架（2）上，转环（6）安装在竖向转轴（7）上，横向转轴（3）穿过第一框架（1）及第二框架（2）的侧边框，横向转轴（3）与第二框架（2）上的侧边转孔之间留有可转动的间隙，第一框架（1）安装在支撑机构上。

2.按权利要求1所述的三维自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪，其特征是第一框架（1）的上边框与标杆（13）安装在一起，标杆（13）上端带有醒目装置。

3.按权利要求1所述的三维自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪，其特征是导线（9）在第一框架（1）和第二框架（2）之间及传感器（8）附近的区段为多股导线拧成股后再绕成螺旋状的弹簧结构。

4.按权利要求1所述的三维自动寻找水流方向的河渠水流流速测量仪，其特征是所说的支撑机构是由多节刚性管的端头相互套接再紧固在一起构成。