CN210154776U - 一种水槽流速测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流速测量的技术领域，尤其涉及一种水槽流速测量系统，该系统包括流速测量仪、支撑组件、驱动组件、测距组件、设置在支撑组件上的控制组件，所述流速测量仪设置支撑组件上且在驱动组件的作用下沿着水平垂直水流方向、平行水流方向、竖向垂直水流方向的三维空间内移动；所述测距组件用于流速测量仪下方处的水深，所述流速测量仪、测距组件的数据端均与控制组件的信号输入端连接，驱动组件的受控端与控制组件的控制端连接。该实用新型的优点在于：控制组件通过控制驱动组件控制测距组件和流速测量仪在三维空间内移动，并且测距组件能够实时的对流速测量仪进行定位，还可以实现流速测量仪的设定精度范围内运动。

Description

一种水槽流速测量系统

技术领域

本实用新型涉及流速测量的技术领域，尤其涉及一种水槽流速测量系统。

背景技术

在水力学实验室中，流速测量是我们研究水流形态以及各种水力学实验的基础。在流速测量时，需在实验室水槽上架设测架，两人配合移动流速测量组件在水流上方的位置来测量流速。此种方法不仅耗时耗力，需要多个人配合操作，而且人工移动流速测量组件的位置精度不够，使得测得的数据存在较大误差。

实用新型内容

为了能够实现流速测速组件在三维空间内以一定精度自动移动，为此，本实用新型提供了一种水槽流速测量系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水槽流速测量系统，包括流速测量仪、支撑组件、驱动组件、测距组件、设置在支撑组件上的控制组件，所述流速测量仪设置支撑组件上且在驱动组件的作用下沿着水平垂直水流方向、平行水流方向、竖向垂直水流方向的三维空间内移动；所述测距组件用于流速测量仪下方处的水深，所述流速测量仪、测距组件的数据端均与控制组件的信号输入端连接，驱动组件的受控端与控制组件的控制端连接。

优化的，所述支撑组件包括支撑板、支撑架、平行于水流方向的位于水流两侧的导轨，所述支撑板通过支撑架设置在导轨上，在驱动组件的作用下支撑板在导轨上实现沿着平行水流方向来回移动；支撑板上还设置有安装板，在驱动组件的作用下安装板在支撑板的水平垂直水流方向上来回移动，所述安装板下方还设置有穿过支撑板中部的长条槽的伸缩件，所述伸缩件的另一端固定有流速测量仪，在驱动组件的作用下伸缩件的长度可调。

优化的，系统还包括模拟河道的水槽，所述水槽内不同位置设置有使水槽底部凹凸不平的阻流件。

优化的，所述支撑组件在支撑板的一侧设置有挡光件，所述测距组件包括红外测距仪和用于测量水深的超声波测距仪，所述红外测距仪发射的红外光水平发射到挡光件上，用于测量流速测量仪在支撑板长度方向上的位置，所述超声波测距仪和流速测量仪位于所述伸缩件的下端部。

优化的，所述导轨沿着长度方向上依次阵列有多个限定支撑板单次运行距离的第一限位件，所述支撑板沿着长度方向上依次阵列有多个限定安装板单次运行距离的第二限位件。

优化的，所述第一限位件为设定高度的枕木。

优化的，所述支撑板上设置有凹槽，安装板上设置有在凹槽内滚动的第二滚轮，所述第二滚轮和凹槽内设置有匹配的凸起和凹陷单元，凸起或凹陷单元沿着支撑板的长度方向阵列设置。

优化的，所述流速测量仪为光学螺旋桨流速仪。

优化的，系统还包括盒体，所述盒体与安装板形成放置驱动组件和控制组件的腔体。

优化的，所述阻流件为砂砾。

本实用新型的优点在于：

(1)控制组件通过控制驱动组件控制测距组件和流速测量仪在三维空间内移动，并且测距组件能够实时的对流速测量仪进行定位，还可以实现流速测量仪的设定精度范围内运动。

(2)支撑组件的设置可以实现流速测量仪在流体上方实现三维移动。

(3)水槽内阻流件的设置可以模拟真实河道内的效果，可以测量不同形态的河道相应位置的流速。

(4)挡光件和红外测距仪的组合使用可以测量红外测距仪到挡光件的距离，通过测量红外测距仪和流速测量仪之间的水平距离两者与挡光件之间的位置关系，来计算出流速测量仪在水平垂直水流方向的位置，通过超声波测距仪来计算测量流速位置的水深，将超声波测距仪、红外测距仪、流速测量仪的数据传输到控制组件中记录存储，在驱动组件的作用下，从而确定相应的单元区间内的流体速度、流体深度。

(5)第一限位件和第二限位件的设置可以方便控制流速测量仪和测距组件在单位区间内停止运动。比如轮子到达枕木时，支撑板下的第二滚轮每到达一个枕木时都会有一个继续向前运动的阻力，根据两个枕木之间的距离可以确定流速测量仪在导轨的方向上单次移动距离。安装板上的第二滚轮和凹槽设置有匹配的凸起和凹陷单元，凸起或凹陷单元沿着支撑板的长度方向阵列设置，两个相邻凸起的长度就是流速测量仪在支撑板长度方向上单次移动距离。

(6)盒体的设置可以保护驱动组件和控制组件，防止受潮。

(7)砂砾的设置用于模拟现有的河道状态，并且可根据砂砾直径的大小和堆积状态模拟不用的河道。

附图说明

图1为本实用新型系统主视图。

图2为图1中A部分的剖视图。

图3为系统俯视图。

图中标注符号的含义如下：

1-水槽 2-流速测量仪

3-支撑板 31-凹槽 32-凹陷单元 33-长条槽

4-盒体 5-支撑架 6-红外测距仪 7-超声波测距仪

8-导轨 81-导轨槽 9-第一滚轮 10-安装板 11-挡光件

12-阻流件 14-枕木 15-第二滚轮 151-凸起

具体实施方式

如图1-3所示，一种水槽流速测量系统，包括流速测量仪2、支撑组件、驱动组件、测距组件、设置在支撑组件上的控制组件，所述流速测量仪2设置支撑组件上且在驱动组件的作用下沿着水平垂直水流方向、平行水流方向、竖向垂直水流方向的三维空间内移动。为了实现上述三个方向的移动，驱动组件分别使用三个对应的电机。

所述测距组件用于流速测量仪2下方处的水深，所述流速测量仪2、测距组件的数据端均与控制组件的信号输入端连接，驱动组件的受控端与控制组件的控制端连接。在该实施例中，所述流速测量仪2为光学螺旋桨流速仪。

所述支撑组件包括支撑板3、支撑架5、平行于水流方向的位于水流两侧的导轨8，所述支撑板3通过支撑架5架设在导轨8上，在驱动组件的作用下支撑架5下方的第一滚轮9，在该实施例中，第一滚轮9为4个，两两分别位于支撑板3下方的两侧，单侧的第一滚轮9前后设置，从而确保支撑板3的稳定性。在此第一滚轮9可以使用火车轮状的结构。在导轨8上实现沿着平行水流方向来回移动。所述第一滚轮9在导轨8的导轨槽81内移动，限制第一滚轮9跑偏。并且所述导轨8沿着长度方向上依次阵列有多个限定支撑板3单次运行距离的第一限位件，在该实施例中，所述第一限位件为设定高度的枕木14，根据两个枕木14之间的距离可以确定流速测量仪2在导轨8的方向上单次移动距离。

支撑板3上还设置有安装板10，在驱动组件的作用下安装板10在支撑板3的水平垂直水流方向上来回移动，所述安装板10下方还设置有穿过支撑板3中部长条槽33的伸缩件，所述伸缩件的另一端固定有流速测量仪2，在驱动组件的作用下伸缩件的长度可调。所述支撑板3在长条槽33的两侧平行设置有两条凹槽31，安装板10上设置有两个分别在对应的凹槽31内滚动的第二滚轮15，所述支撑板3沿着长度方向上依次阵列有多个限定安装板10单次运行距离的第二限位件。在该实施例中，所述第二滚轮15和凹槽31内设置有匹配的凸起151和凹陷单元32，凸起151或凹陷单元32沿着支撑板3的长度方向阵列设置，两个相邻凸起151的长度就是流速测量仪2在支撑板3长度方向上单次移动距离。

根据凸起151和枕木14的设置可以使流速测量仪2在与水平面内单元格的方式进行检测，凸起151和枕木14之间的距离为毫米级。

系统还包括模拟河道的水槽1，所述水槽1内不同位置设置有使水槽1底部凹凸不平的阻流件12。在该实施例中，所述阻流件12为砂砾。砂砾的设置用于模拟现有的河道状态，并且可根据砂砾直径的大小和堆积状态模拟不用的河道。其他简单的方案是在水槽1内设置不同坡度的阻碍物。

所述支撑组件在支撑板3的一侧设置有挡光件11，所述测距组件包括红外测距仪6和用于测量水深的超声波测距仪7，所述红外测距仪6发射的红外光水平发射到挡光件11上，用于测量流速测量仪2在支撑板3长度方向上的位置。在该实施例中，挡光件11为设置在支撑板3下方的挡光板，挡光板的板面垂直水平面且与水流方向平行。挡光件11和红外测距仪6的组合使用可以测量红外测距仪6到挡光件11的距离，通过测量红外测距仪6和流速测量仪2之间的水平距离两者与挡光件11之间的位置关系，来计算出流速测量仪2在水平垂直水流方向的位置。通过超声波测距仪7来计算测量流速位置的水深，超声波测距仪7向水面发射超声波信号，测量超声波测距仪7到水面的距离b以及到水底的距离c,即可得到测量位置水深为c-b，在进行流速测量时，根据水深经常会选取水流表面、0.2倍水深、0.4倍水深、0.5倍水深、0.6倍水深、0.8倍水深、水底来进行流速测量。将超声波测距仪7、红外测距仪6、流速测量仪2的数据传输到控制组件中记录存储，在驱动组件的作用下，从而确定相应的单元区间内的流体速度、流体深度。

系统还包括盒体4，所述盒体4与安装板10形成放置驱动组件和控制组件的腔体。盒体4的设置可以保护驱动组件和控制组件，防止受潮。

该系统工作步骤是：将待测测点的位置信息录入自动控制程序，控制组件内有用于接收远程控制终端的指令单片机集成电路，集成电路控制控制驱动组件中的三个独立电机的工作。流速测量仪2通过导线与盒体4内的单片机集成电路数据录入系统相连，无线传输设备将测量得到的流速数据传输给远端控制中心进行记录。

当流速测量仪2的螺旋桨的测量端被树叶或其他杂物阻挡，导致螺旋桨无法转动或转动变慢时，或者传输到远端控制中心的数据出现异常时，远端控制中心会进行报警，及时通知工作人员进行故障排除。

本方案保护的是基于现有的控制电路部分和软件部分做出的机械部分的改进，仅仅保护的是机械部分的结构，不保护其控制电路部分和软件部分。该方案中控制流速测量仪2三维方向上的移动、获取数据、存取数据、上传数据均是现有技术，在此不做赘述。

以上仅为本实用新型创造的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型创造，凡在本实用新型创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水槽流速测量系统，其特征在于，包括流速测量仪(2)、支撑组件、驱动组件、测距组件、设置在支撑组件上的控制组件，所述流速测量仪(2)设置支撑组件上且在驱动组件的作用下沿着水平垂直水流方向、平行水流方向、竖向垂直水流方向的三维空间内移动；所述测距组件用于流速测量仪(2)下方处的水深，所述流速测量仪(2)、测距组件的数据端均与控制组件的信号输入端连接，驱动组件的受控端与控制组件的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，所述支撑组件包括支撑板(3)、支撑架(5)、平行于水流方向的位于水流两侧的导轨(8)，所述支撑板(3)通过支撑架(5)设置在导轨(8)上，在驱动组件的作用下支撑板(3)在导轨(8)上实现沿着平行水流方向来回移动；支撑板(3)上还设置有安装板(10)，在驱动组件的作用下安装板(10)在支撑板(3)的水平垂直水流方向上来回移动，所述安装板(10)下方还设置有穿过支撑板(3)中部的长条槽(33)的伸缩件，所述伸缩件的另一端固定有流速测量仪(2)，在驱动组件的作用下伸缩件的长度可调。

3.根据权利要求1所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，系统还包括模拟河道的水槽(1)，所述水槽(1)内不同位置设置有使水槽(1)底部凹凸不平的阻流件(12)。

4.根据权利要求2所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，所述支撑组件在支撑板(3)的一侧设置有挡光件(11)，所述测距组件包括红外测距仪(6)和用于测量水深的超声波测距仪(7)，所述红外测距仪(6)发射的红外光水平发射到挡光件(11)上，用于测量流速测量仪(2)在支撑板(3)长度方向上的位置，所述超声波测距仪(7)和流速测量仪(2)位于所述伸缩件的下端部。

5.根据权利要求2所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，所述导轨(8)沿着长度方向上依次阵列有多个限定支撑板(3)单次运行距离的第一限位件，所述支撑板(3)沿着长度方向上依次阵列有多个限定安装板(10)单次运行距离的第二限位件。

6.根据权利要求5所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，所述第一限位件为设定高度的枕木(14)。

7.根据权利要求5所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，所述支撑板(3)上设置有凹槽(31)，所述安装板(10)上设置有在凹槽(31)内滚动的第二滚轮(15)，所述第二滚轮(15)和凹槽(31)内设置有匹配的凸起(151)和凹陷单元(32)，凸起(151)或凹陷单元(32)沿着支撑板(3)的长度方向阵列设置。

8.根据权利要求1所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，所述流速测量仪(2)为光学螺旋桨流速仪。

9.根据权利要求2所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，系统还包括盒体(4)，所述盒体(4)与所述安装板(10)形成放置驱动组件和控制组件的腔体。

10.根据权利要求3所述的一种水槽流速测量系统，其特征在于，所述阻流件(12)为砂砾。

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