CN219533192U - 一种基于时差法高精度明渠测流装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于时差法高精度明渠测流装置，包括明渠壳体，明渠壳体的一侧从上到下分别设置有若干个流速传感器，明渠壳体的另一侧从上到下设置有若干个水位传感器，明渠壳体的顶端固定连接有超声波换能器，超声波换能器的边侧设置有采集控制器，本实用新型通过测量不同深度水位，通过流速传感器的分层流速，并多次取值，在明渠壳体两边侧与流速方向成一定的夹角通常45度安装一对或多对超声波换能器，一个超声波换能器发射超声波，另一个超声波换能器接受超声波传输路线，通过声学时差法流速仪测得顺、逆流方向的超声波传输时间差计算出测线平均流速，可实现多层流速监测，通过数据建模形式计算平均流速。
Description
技术领域
本实用新型属于明渠测流技术领域，具体涉及一种基于时差法高精度明渠测流装置。
背景技术
超声波多层时差法流量计是依据国内外“超声波管道式流量计”原理研发而成的一款适合明渠测流的设备，通过对超声波管道式流量计设计结构的延伸，应用到明渠测流中。其具备多层测流方式，可根据渠道类型分布换能器层结构设计，通过测量不同水层的流速，从而提高测量精度测流设备。
在现有的时差法测流中，只能进行单层测流，对同一水域的不同深度测流无法进行同一时段测量，从而获取的测流的数据具有一定的偏差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于时差法高精度明渠测流装置，旨在解决现有上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于时差法高精度明渠测流装置，包括明渠壳体，所述明渠壳体的一侧从上到下分别设置有若干个流速传感器，所述明渠壳体的另一侧从上到下设置有若干个水位传感器，所述明渠壳体的顶端固定连接有超声波换能器，所述超声波换能器的边侧设置有采集控制器，所述采集控制器的边侧设置有传输模块，所述传输模块的边侧设置有供电单元。
作为本实用新型一种优选的，所述明渠壳体内部的顶端和底端设置有第一螺纹丝杆和第二螺纹丝杆，所述第一螺纹丝杆的一端与小型电机的传动端固定连接，所述第一螺纹丝杆的外侧螺纹穿插连接有传感器A，所述第二螺纹丝杆的外侧穿插螺纹连接有传感器B，所述明渠壳体的顶端和底端固定连接有滑动轨，两个所述滑动轨分别与传感器A和传感器B滑动连接。
作为本实用新型一种优选的，所述明渠壳体的内部顶端固定连接有电子水尺。
作为本实用新型一种优选的，所述明渠壳体边侧固定安装有压力式水位计，所述水位传感器为型号“ZDHD-SW02”的雷达式水位计。
作为本实用新型一种优选的，所述流速传感器为型号“DMF”的多普勒流速仪，所述采集控制器为型号“TR-21IOiNET”。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过测量不同深度水位，通过流速传感器的分层流速，并多次取值，在明渠壳体两边侧与流速方向成一定的夹角(通常45度)安装一对或多对超声波换能器，一个超声波换能器发射超声波，另一个超声波换能器接受超声波(超声波传输路线)，通过声学时差法流速仪测得顺、逆流方向的超声波传输时间差计算出测线平均流速，可实现多层流速监测，通过数据建模形式计算平均流速。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的底部结构示意图；
图3为本实用新型的支撑夹持机构结构示意图。
图中：1、明渠壳体；101、流速传感器；102、水位传感器；103、超声波换能器；104、采集控制器；105、传输模块；106、供电单元；2、第一螺纹丝杆；201、第二螺纹丝杆；202、小型电机；203、传感器A；204、传感器B；205、滑动轨；3、电子水尺；4、压力式水位计。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-3，本实用新型提供以下技术方案：一种基于时差法高精度明渠测流装置，包括明渠壳体1，明渠壳体1的一侧从上到下分别设置有若干个流速传感器101，明渠壳体1的另一侧从上到下设置有若干个水位传感器102，明渠壳体1的顶端固定连接有超声波换能器103，超声波换能器103的边侧设置有采集控制器104，采集控制器104的边侧设置有传输模块105，传输模块105的边侧设置有供电单元106。
具体使用时，在明渠壳体1两边侧与流速方向成一定的夹角通常45度安装一对或多对超声波换能器103，一个超声波换能器103发射超声波，另一个超声波换能器103接受超声波传输路线，通过声学时差法流速仪测得顺、逆流方向的超声波传输时间差计算出测线平均流速，可实现多层流速监测，通过数据建模形式计算平均流速，再通过流速面积法计算出瞬时流量，通过明渠壳体1边侧设置的流速传感器101，测量采用时差式超声波测量原理超声波在液体流动方向和相反方向的传播而引起的速度差，在测流断面分布多层流速测量层多声道测量水中的平均流速，并通过压力式水位计4或多个水位传感器102测量水位，通过水位计算过水断面面积，并根据水力学模型计算出断面过水流量，同时采集控制器104对计算的数据进行采集，同时通过传输模块105对数据进行传输，在电子元件运行的过程中进行供电。
明渠壳体1内部的顶端和底端设置有第一螺纹丝杆2和第二螺纹丝杆201，第一螺纹丝杆2的一端与小型电机202的传动端固定连接，第一螺纹丝杆2的外侧螺纹穿插连接有传感器A203，第二螺纹丝杆201的外侧穿插螺纹连接有传感器B204，明渠壳体1的顶端和底端固定连接有滑动轨205，两个滑动轨205分别与传感器A203和传感器B204滑动连接。
具体使用时，在进行水温流速的测量时通过明渠壳体1两侧的小型电机202的转动带动第一螺纹丝杆2进行转动，通过第一螺纹丝杆2的转动带动传感器A203和传感器B204之间进行配合移动，从而便于对不同间距之间的流速进行监测，在监测移动传感器A203和传感器B204时，通过设置的滑动轨205便于传感器A203和传感器B204进行移动。
明渠壳体1的内部顶端固定连接有电子水尺3。
通过设置的电子水尺3可以测量水位。
明渠壳体1边侧固定安装有压力式水位计4，水位传感器102为型号“ZDHD-SW02”的雷达式水位计。
流速传感器101为型号“DMF”的多普勒流速仪，采集控制器104为型号“TR-21IOiNET”。
工作原理：在进行多层时差法流速计算时，利用多组超声波换能器103安装于明渠壳体1的两侧，通过采集控制器104控制每个超声波换能器103相向交替收发超声波，通过检测超声波在水中顺流和逆流传播的时间差来间接的算出水的流速；
其每层的流速为：
公式中：V为层流速，C为超声波在水中的传播速度，△t为超声波在该层顺逆流的时差，X为同层的超声波换能器103在水流方向上的距离。
通过分层的算出各自的流速进而可以算出该断面的平均流速，采集仪得到这个流速后结合水位传感器102测出的液位及箱体的固有尺寸算出过流断面积进而计算出断面的流量。
通过测量不同深度水位，通过流速传感器101的分层流速，并多次取值，通过数据建模方式用数学的方法求得平均流速，具有极高的准确性，多层超声波换能器103和压力式水位计4及采集控制器104均嵌入一个明渠壳体1内免去了现场安装时需要超声波换能器103对准与接线的难度，所用超声波换能器103采用大功率驱动，具有超强的信号发送能力和较高的接收灵敏度，在较恶劣的环境下也能正常工作。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于时差法高精度明渠测流装置，包括明渠壳体(1)，其特征在于，所述明渠壳体(1)的一侧从上到下分别设置有若干个流速传感器(101)，所述明渠壳体(1)的另一侧从上到下设置有若干个水位传感器(102)，所述明渠壳体(1)的顶端固定连接有超声波换能器(103)，所述超声波换能器(103)的边侧设置有采集控制器(104)，所述采集控制器(104)的边侧设置有传输模块(105)，所述传输模块(105)的边侧设置有供电单元(106)。
2.根据权利要求1所述的一种基于时差法高精度明渠测流装置，其特征在于：所述明渠壳体(1)内部的顶端和底端设置有第一螺纹丝杆(2)和第二螺纹丝杆(201)，所述第一螺纹丝杆(2)的一端与小型电机(202)的传动端固定连接，所述第一螺纹丝杆(2)的外侧螺纹穿插连接有传感器A(203)，所述第二螺纹丝杆(201)的外侧穿插螺纹连接有传感器B(204)，所述明渠壳体(1)的顶端和底端固定连接有滑动轨(205)，两个所述滑动轨(205)分别与传感器A(203)和传感器B(204)滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于时差法高精度明渠测流装置，其特征在于：所述明渠壳体(1)的内部顶端固定连接有电子水尺(3)。
4.根据权利要求1所述的一种基于时差法高精度明渠测流装置，其特征在于：所述明渠壳体(1)边侧固定安装有压力式水位计(4)，所述水位传感器(102)为型号“ZDHD-SW02”的雷达式水位计。
5.根据权利要求1所述的一种基于时差法高精度明渠测流装置，其特征在于：所述流速传感器(101)为型号“DMF”的多普勒流速仪，所述采集控制器(104)为型号“TR-21IOiNET”。
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Publications (1)
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2023
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