CN209605904U - 跟随式激光水位计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种跟随式激光水位计，其特征在于：在底盘（9）上设有主支架（6），在主支架（6）上安装有绕线辊（5）和伺服电机（7），绕线辊（5）上绕有线缆（3），线缆（3）的一端固定在绕线辊（5）上，伺服电机（7）通过第一信号线（15）和控制器（8）连接，控制伺服电机（7）收放线缆（3）；线缆（3）穿过滑轮（11），滑轮（11）和计数器（10）连接，计数器（10）通过第二信号线（16）和控制器（8）连接；线缆（3）的另一端连接激光位移计（1），激光位移计（1）插入测压井（2）中，测压井（2）中设置反射浮标（14）。本实用新型实现了接力测量和精确测量；也可以用在有类似接力测量要求的场合。

Description

跟随式激光水位计

技术领域

在本实用新型属于测量技术领域，可以应用于不能对液位直接进行激光测量的场合，也可以应用于物体频繁变位需要进行接力测量的工况，尤其是应用于土坝浸润线测量过程中的测压井水位测量。

背景技术

目前，在水位测量中有很多种方法，例如浮子式、超声波式、机械式、磁式、气泡式、触点导通式、雷达式、压力传感器式、激光式等。在这些水位测量方法中，常用于浸润线测压管水位测量的方法有压力传感器法和人工观测法，压力传感器可以实现远程自动测量，而人工法则需要工作人员到现场进行测量，其他的方法则由于测压管孔径较小等各种原因影响不能用于测压管水位的测量。投入式压力传感器是最常用的方法，但是由于淤积、微生物等原因，使用寿命较短，一般两年左右就会失真或失效，从而造成大坝工程失于安全监视，从而造成安全隐患。同时由于投入式压力传感器采用的是电信号转换的方法，会由于各种原因造成数据漂移而失真。采用的修复方法就是更换传感器，这就造成了测量的不连续性，同时由于投入式传感器造价较高，频繁的更换造成很大的浪费。由于浸润线测压井的井管直径较小，一般小于50mm，且大部分井管由于钻井工艺限制，垂直度都不好，会出现局部弯曲，激光位移计发出的测量激光无法直接照射到水面上，不能实现直接测量。因此，在土坝浸润线测压管水位测量中，急需要一种精度高、寿命长、能够实现自动化实时测量的水位测量装置。本发明就是根据此要求而进行的，目的是替代目前广泛采用的投入式压力传感器。同时也可以应用于其他类似的领域。

发明内容

本实用新型之目的是提供一种能够实现小管径内水位测量的装置，可以在有限弯曲的管中实现激光测量。实现该实用新型装置所采用的技术方案是这样的：一种跟随式激光水位计，其特征在于：该水位计设有底盘，底盘固定在测压井的井口盖板上，在底盘上设有主支架，在主支架上安装有绕线辊和伺服电机，伺服电机的电机轴和绕线辊的绕线辊轴采用同轴或利用链条相连接，伺服电机驱动绕线辊转动，绕线辊上绕有线缆，线缆的一端固定在绕线辊上，伺服电机通过第一信号线和控制器连接，控制伺服电机收放线缆；线缆穿过滑轮，滑轮用副支架安装在底盘上，滑轮和计数器连接，计数器通过第二信号线和控制器连接；线缆的另一端连接激光位移计，激光位移计插入测压井中，所述的测压井中设置反射浮标。所述的控制器是可编程控制器，分别通过第一信号线和第二信号线与伺服电机、计数器连接。其逻辑关系是：计数器所测得的数值换算为激光位移计到井口的距离，激光位移计测量反射浮标到激光位移计的距离，传递到控制器计算后发出工控信号控制伺服电机工作，控制器同时和外部线缆连接，将测得的数据传输至控制中心。所述激光位移计连接在线缆上，线缆本身既是吊缆，又是测量长度的工具，线缆用来测量上部长度；激光位移计测量下部长度，形成接力测量。克服管道局部弯曲、激光不能直射到水面的困难。该激光水位计设有保护罩用来封闭。保护以上所有设备。

激光位移计距离水面一定距离H1，这个距离由激光器测量得出，激光测距仪距离井口的距离H2，通过计数器测量，二者之和H3即是水面到井口的距离，然后用井口的高程减去H3即为水面高程（水位）。

当水位上升时，激光器测距仪测量的H1小于设定数值L1时，控制器发出信号控制伺服电机带动绕线辊收线，使激光位移计上升，当H1大于设定数值L2时，即停止上升；当水位下降时，激光位移计测量的数值H1大于设定数值L3时，控制器通知伺服电机带动绕线辊开始放线，当H1小于设定数值L4时，即停止放线。

本实用新型由于激光测距仪到水面的距离随着水位的变化而升降，激光位移计测量位移计至水面的距离，计数器通过线缆测量激光测距仪到井口的距离，实现了接力测量。由于二者测量精度均较高，可以实现精确测量；同时由于仪器不接触水，实现了非接触测量；机械电动部分是成熟的技术，且伺服电机基本无荷载，因此稳定性很好。该装置也可以用在有类似接力测量要求的场合。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中，1、激光位移计；2、测压井；3、线缆；4、井口盖板；5、绕线辊；6、主支架；7、伺服电机；8、控制器；9、底盘；10、计数器；11、滑轮；12、副支架；13、保护罩；14反射浮标，15、信号线。

具体实施方式：

参照图1，一种跟随式激光水位计，其特征在于：该水位计设有底盘9，底盘9固定在测压井2的井口盖板4上，在底盘9上设有主支架6，在主支架6上安装有绕线辊5和伺服电机7，伺服电机7的电机轴和绕线辊5的绕线辊轴采用同轴或利用链条相连接，伺服电机7驱动绕线辊5转动，绕线辊5上绕有线缆3，线缆3的一端固定在绕线辊5上，伺服电机7通过第一信号线15和控制器8连接，控制伺服电机7收放线缆3；线缆3穿过滑轮11，滑轮11用副支架12安装在底盘9上，滑轮11和计数器10连接，计数器10通过第二信号线16和控制器8连接；线缆3的另一端连接激光位移计1，激光位移计1插入测压井2中，所述的测压井2中设置反射浮标14。所述的控制器8是可编程控制器，分别通过第一信号线15和第二信号线16与伺服电机7、计数器10连接。其逻辑关系是：计数器10所测得的数值换算为激光位移计到井口的距离，激光位移计1测量反射浮标14到激光位移计的距离，传递到控制器8计算后发出工控信号控制伺服电机7工作，控制器8同时和外部线缆连接，将测得的数据传输至控制中心。所述激光位移计1连接在线缆3上，线缆本身既是吊缆，又是测量长度的工具，线缆3用来测量上部长度；激光位移计1测量下部长度，形成接力测量。克服管道局部弯曲、激光不能直射到水面的困难。该激光水位计设有保护罩13用来封闭。保护以上所有设备。

使用时，先在测压井2的顶部安装井口盖板4，将设备的底盘9固定在井口盖板4上，激光位移计1连接线缆3穿过滑轮11后，放置在测压井2中。首先测量初始位置即激光位移计1到水面的距离、以及激光位移计1到测压井口的距离。线缆3通过滑轮11收、放时，在摩擦力的作用下滑轮11将绕中心轴转动，线缆和滑轮无相对运动。计数器10利用滑轮的转动，将转动参数传至控制器8可测出线缆收放的长度；线缆绕在绕线辊5上，伺服电机7在控制器8的作用下实现正、反转动，带动绕线辊正反转动，实现线缆3的收、放。激光传感器1发出激光到反射浮标14，测量激光传感器到水面的距离（通过试验预先测出反射浮标反射面到水面的距离）。最后安装保护罩13。

当测压井水位上升时，激光器测距仪1测量的数值（水面到激光测距仪）H1小于预设数值L1时，控制器8发出信号控制伺服电机8收线，使激光测距仪1上升，当H1大于预设数值L2时，即停止上升；当水位下降时，激光测距仪1测量的数值H1大于预设数值L3时，控制器8通知伺服电机7开始放线，当H1小于预设数值L4时，即停止放线。

该装置的优点是通过激光位移计和计数器的接力测量，在小管径的弯曲管中实现了激光测量，实现了非接触测量，该设备使用寿命长，稳定性好，价格合理，可以替代目前大坝浸润线测量中测压井内的水位。也可以应用于有类似要求的场合。

Claims (4)

1.一种跟随式激光水位计，其特征在于：该水位计设有底盘（9），底盘（9）固定在测压井（2）的井口盖板（4）上，在底盘（9）上设有主支架（6），在主支架（6）上安装有绕线辊（5）和伺服电机（7），伺服电机（7）的电机轴和绕线辊（5）的绕线辊轴采用同轴或利用链条相连接，伺服电机（7）驱动绕线辊（5）转动，绕线辊（5）上绕有线缆（3），线缆（3）的一端固定在绕线辊（5）上，伺服电机（7）通过第一信号线（15）和控制器（8）连接，控制伺服电机（7）收放线缆（3）；线缆（3）穿过滑轮（11），滑轮（11）用副支架（12）安装在底盘（9）上，滑轮（11）和计数器（10）连接，计数器（10）通过第二信号线（16）和控制器（8）连接；线缆（3）的另一端连接激光位移计（1），激光位移计（1）插入测压井（2）中，所述的测压井（2）中设置反射浮标（14）。

2.按照权利要求1所述的跟随式激光水位计，其特征在于：所述的控制器（8）是可编程控制器，分别通过第一信号线（15）和第二信号线（16）与伺服电机（7）、计数器（10）连接。

3.按照权利要求1所述的跟随式激光水位计，其特征在于：所述激光位移计（1）连接在线缆（3）上，线缆本身既是吊缆，又是测量长度的工具，线缆（3）用来测量上部长度；激光位移计（1）测量下部长度，形成接力测量。

4.按照权利要求1所述的跟随式激光水位计，其特征在于：该激光水位计设有保护罩（13）用来封闭，保护以上所有设备。