CN220019630U - 一种基于拉压传感器的水流方向检测装置 - Google Patents

一种基于拉压传感器的水流方向检测装置 Download PDF

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曾志雄
陈嘉明
刘新迪
邬锡权
马宗赐
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Abstract

本实用新型公开了一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,包括:检测力臂,环绕在所述检测力臂外周侧的M个传动杆;M为大于0的整数;与M个传动杆对应设置的拉压传感器;且所述传动杆的一端与所述检测力臂的外侧抵接,所述传动杆的另一端与对应的所述拉压传感器抵接;单片机,同时连接M个所述拉压传感器。本申请使用机械式测量原理代替声学多普勒原理进行水流方向检测,在实现同等精度测量的同时,大大减少了检测装置对部件的材质和设计精度的要求,节约了制作成本;本申请结构简单紧凑,便于安装维护。

Description

一种基于拉压传感器的水流方向检测装置
技术领域
本实用新型涉及流体测试领域,尤其涉及一种基于拉压传感器的水流方向检测装置。
背景技术
海流是海洋动力环境的重要参数,对全球气候稳定、海洋生态系统平衡和海洋开发利用等发挥至关重要的作用,因此海流观测技术一直是海洋观测领域的关注焦点之一。
海流计目前使用最广泛的是声学多普勒海流计,其价格昂贵,原理复杂导致使用条件苛刻,而市面上除了声学多普勒海流计之外,基本没有其它成熟的海流计可以选择,大多数海流计还是处于理论研究阶段。因此需要一种造价便宜且能够完成基本海流观测的海水流向测量装置。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此,本实用新型的目的在于提供一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,本申请使用机械式测量原理代替声学多普勒原理进行水流方向检测,在实现同等精度测量的同时,大大减少了检测装置对部件的材质和设计精度的要求,节约了制作成本;本申请结构简单紧凑,便于安装维护。
为了实现上述目,本申请采用如下技术方案:一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,包括:
检测力臂,
环绕在所述检测力臂外周侧的M个传动杆;M为大于0的整数;
与M个传动杆对应设置的拉压传感器;且所述传动杆的一端与所述检测力臂的外侧抵接,所述传动杆的另一端与对应的所述拉压传感器抵接;
单片机,同时连接M个所述拉压传感器。
进一步的,还包括保护罩壳,所述传动杆位于所述保护罩壳内部;所述检测力臂的一端位于所述保护罩壳的内部,另一端贯穿所述保护罩壳,位于所述保护罩壳的外部。
进一步的,所述保护罩壳包括底盘和环绕在底盘顶部及侧边的顶盖,所述检测力臂贯穿底盘的中心并延伸至所述保护罩壳的外部,且所述检测力臂与所述底盘不接触。
进一步的,所述检测力臂为圆柱状,所述底盘为圆形,所述顶盖为圆柱状,所述检测力臂的一端固定在所述顶盖的中心,另一端贯穿所述底盘的中心。
进一步的,所述拉压传感器固定在所述底盘的顶部边缘。
进一步的,所述底盘的顶端边缘设置有限位支架,所述拉压传感器与所述限位支架固定连接。
进一步的,所述传动杆为可伸缩结构,所述传动杆中可伸缩的位置处设置有螺纹加紧件。
进一步的,所述传动杆与所述检测力臂通过螺纹连接,所述传动杆与拉压传感器通过螺纹连接。
进一步的,所述传动杆为6个,均匀分布在所述检测力臂的外周侧。
进一步的,还包括定位组件,所述定位组件用于对检测装置进行定位,所述定位组件连接所述单片机。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:本申请中检测力臂竖直朝上或者朝下位于水流中,水流方向对检测力臂产生作用力,该作用力通过M个传动杆分散在M个拉压传感器中,同时,M个拉压传感器连接至单片机,单片机根据接收到的M个拉压传感器反馈的拉压力的大小,可以计算出检测力臂所受到的合力方向,进而可以确定水流的流向;本申请依靠传动杆将检测力臂的微小形变进行放大并反馈在拉压传感器中;采用机械式测量原理代替声学多普勒原理进行水流方向检测,在实现同等精度测量的同时,大大减少了检测装置对部件的材质和设计精度的要求,节约了制作成本;本申请结构简单紧凑,便于安装维护。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本实用新型的实施例,并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图中:
图1为本申请中水流方向检测装置的外观示意图;
图2为本申请中水流方向检测装置的侧面剖视图;
图3为本申请中传动杆的俯视图;
附图标号:11、检测力臂;12、传动杆;13、拉压传感器;14、底盘;15、顶盖;17、螺纹加紧件。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中,需要理解的是,“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作,仅是为了便于描述本技术方案,而不是指示所指的机构或元件必须具有特定的方位,因此不能理解为对本实用新型的限制。
还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时,该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上,或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量,由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本实用新型实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中,省略对众所周知的系统、机构、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。
实施例1
请参阅图1-图3,本申请提供的一种基于拉压传感器13的水流方向检测装置,包括:
检测力臂11,
环绕在检测力臂11外周侧的M个传动杆12;M为大于0的整数;
与M个传动杆12对应设置的拉压传感器13;且传动杆12的一端与检测力臂11的外侧抵接,传动杆12的另一端与对应的拉压传感器13抵接;
单片机,同时连接M个拉压传感器13。
本申请中M的个数可以根据检测装置的精度进行具体设定,M的值越大,则检测力臂11受到的作用力分散的就越精准,单片机计算出来的水流方向也就越准确。
本申请中检测力臂11竖直朝上或者朝下位于水流中,水流方向对检测力臂11产生作用力,该作用力通过M个传动杆12分散在M个拉压传感器13中,同时,M个拉压传感器13连接至单片机,单片机根据接收到的M个拉压传感器13反馈的拉压力的大小,可以计算出检测力臂11所受到的合力方向,进而可以确定水流的流向;本申请依靠传动杆12将检测力臂11的微小形变进行放大并反馈在拉压传感器13中;采用机械式测量原理代替声学多普勒原理进行水流方向检测,在实现同等精度测量的同时,大大减少了检测装置对部件的材质和设计精度的要求,节约了制作成本;本申请结构简单紧凑,便于安装维护。
实施例2
请参阅图1-图3,本申请提供的一种基于拉压传感器13的水流方向检测装置,包括:检测力臂11,环绕在检测力臂11外周侧的M个传动杆12;M为大于0的整数;与M个传动杆12对应设置的拉压传感器13;且传动杆12的一端与检测力臂11的外侧抵接,传动杆12的另一端与对应的拉压传感器13抵接;单片机,同时连接M个拉压传感器13。
如图3所示,在具体实施例中可以设置M为六,即六个传动杆12均匀分布在检测力臂11的外周侧,且传动杆12的延伸方向垂直于检测力臂11的中心轴。
本申请的工作原理在于:检测力臂11竖直朝上或者朝下位于水流中,水流方向对检测力臂11产生作用力,该作用力通过M个传动杆12分散在M个拉压传感器13中,同时,M个拉压传感器13连接至单片机,单片机根据接收到的M个拉压传感器13反馈的拉压力的大小,可以计算出检测力臂11所受到的合力方向,进而可以确定水流的流向。
进一步的,本申请还包括保护罩壳,传动杆12位于保护罩壳内部;检测力臂11的一端位于保护罩壳的内部,另一端贯穿保护罩壳,位于保护罩壳的外部。本申请中检测力臂11位于保护罩壳的外部,是为了与海洋或者其他河流中的水接触,进而在水流作用下发生位置上的偏移,检测力臂11位置上的偏移可以通过传动杆12反馈在对应的拉压传感器13中。拉压传感器13再将感知到的作用力反馈至单片机中,单片机即可计算出水流方向。
进一步的,本申请保护罩壳包括底盘14和环绕在底盘14顶部及侧边的顶盖15,检测力臂11贯穿底盘14的中心并延伸至保护罩壳的外部,且检测力臂11与底盘14不接触。检测力臂11与底盘14之间预留有间隙,该间隙是为了确保检测力臂11在水流作用下发生位置偏移的时候,检测力臂11能够顺利移动,本申请检测装置的本质就是将检测力臂11的位移通过传动杆12反馈至拉压传感器13中,因此,该间隙的大小大于检测力臂11在水流作用下的位移大小。
本申请中检测力臂11和顶盖15的通过螺栓连接。本申请中检测力臂11的材质可以为Monel400铜镍合金,可靠性金属即铜镍合金,其抗拉强度、屈服强度、延展度及强度良好,同时具有良好的耐腐蚀性。
本申请中保护罩壳可以确保检测装置在恶劣的海洋环境中长期工作,提高了本装置的适用性和工作可靠性。
作为一种具体的实施例,本申请检测力臂11为圆柱状,底盘14为圆形,顶盖15为圆柱状,检测力臂11的一端固定在顶盖15的中心,另一端贯穿底盘14的中心。整体检测装置的结构如图1所示,为圆柱状的保护罩壳以及暴露在保护罩壳外侧的检测力臂11。
本申请需要确保多个传动杆12分布在检测力臂11的周侧,采用圆柱状保护罩壳可以确保检测装置结构紧凑简单,占地面积较小。
本申请采用圆柱状的检测力臂11可以确保检测力臂11与多个传动杆12同时实现有效贴合,确保检测力臂11受到的水流作用力可以通过传动杆12精准传递至拉压传感器13中。
本申请中拉压传感器13的位置固定不动,检测力臂11和传动杆12在水流作用下可以发生位移偏移,该位置偏移可以通过拉压传感器13感受的力反应出来,具体的,本申请中在底盘14的上表面设置有M个限位支架,用于固定M个拉压传感器13。由于水流的作用力较小,本申请中拉压传感器13可以采用微型拉压传感器13,既能检测到检测力臂11和传动杆12传递的作用力,还能减小占地面积。底盘14为圆形结构,限位支架位于底盘14的边缘位置处,拉压传感器13固定在限位支架中。本申请中拉压传感器13为S型电阻应变式拉压传感器13,内部采用三防漆进行防水。
进一步的,本申请中传动杆12为可伸缩结构,传动杆12中可伸缩的位置处设置有螺纹加紧件17。具体的,传动杆12包括可以相对移动的两个子杆,例如两个子杆为嵌套结构,其中一个子杆嵌套在另一个子杆中,且两个子杆可以相对移动。螺纹加紧件17位于两个子杆的连接处;螺纹加紧件17与传动杆12螺纹连接,当螺纹加紧件17松开的时候,两个子杆可以相对移动;当螺纹加紧件17拧紧的时候,传动杆12的长度固定。
本申请之所以将传动杆12设置为可伸缩结构,是由于传动杆12在加工过程中存在加工误差,不能确保传动杆12始终与检测力臂11和拉压传感器13抵接,在本申请中检测装置组装的时候,可以松开螺纹加紧件17,调整传动杆12的长度,确保传动杆12的两端分别与检测力臂11和拉压传感器13螺纹贴合抵接之后,再拧紧螺纹加紧件17,使得传动杆12的长度保持不动。可伸缩的传动杆12配合螺纹加紧件17还可以有效改善由于加工误差导致的传动杆12连接不贴合带来的频繁微小碰撞,延长使用寿命。
本申请中传动杆12与检测力臂11通过螺纹连接,传动杆12与拉压传感器13通过螺纹连接,即传动杆12的两端通过螺纹固定在检测力臂11和拉压传感器13中,传动杆12在检测水流过程中仅仅是刚性的传动结构,其通过位移变化将检测力臂11感受到的作用力反馈在拉压传感器13中。螺纹加紧件17仅仅在传动杆12安装的过程中使用。
进一步的,本申请检测装置还包括定位组件,定位组件例如为GPS等用于实现定位功能的组件,定位组件集成在检测装置中,用于确定检测装置的位置,定位组件与单片机通讯连接,当单片机根据各个拉压传感器13中压力计算出水流方向时,可以结合定位组件的位置来确定海洋或者河流中特定位置处的水流方向。
本申请中采用的定位组件可以获取世界坐标系中检测装置的坐标,继而获取世界坐标系中对应位置处的水流方向。
本申请中检测装置可以单独放置在水流中进行流向监测,也可以与其他航海装置组合使用,检测装置固定在航海装置中,且暴露在检测装置外侧的检测力臂11浸泡在海水或其他水流中。在实际实用中,暴露在检测装置外侧的检测力臂11竖直朝向的浸泡在海水或其他水流中。
本申请依靠传动杆12将检测力臂11的微小形变进行放大并反馈在拉压传感器13中;采用机械式测量原理代替声学多普勒原理进行水流方向检测,在实现同等精度测量的同时,大大减少了检测装置对部件的材质和设计精度的要求,节约了制作成本;本申请结构简单紧凑,便于安装维护。
可以理解的,以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,可以对上述技术特点进行自由组合,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围;因此,凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰,均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,包括:
检测力臂,
环绕在所述检测力臂外周侧的M个传动杆;M为大于0的整数;
与M个传动杆对应设置的拉压传感器;且所述传动杆的一端与所述检测力臂的外侧抵接,所述传动杆的另一端与对应的所述拉压传感器抵接;
单片机,同时连接M个所述拉压传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,还包括保护罩壳,所述传动杆位于所述保护罩壳内部;所述检测力臂的一端位于所述保护罩壳的内部,另一端贯穿所述保护罩壳,位于所述保护罩壳的外部。
3.根据权利要求2所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,所述保护罩壳包括底盘和环绕在底盘顶部及侧边的顶盖,所述检测力臂贯穿底盘的中心并延伸至所述保护罩壳的外部,且所述检测力臂与所述底盘不接触。
4.根据权利要求3所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,所述检测力臂为圆柱状,所述底盘为圆形,所述顶盖为圆柱状,所述检测力臂的一端固定在所述顶盖的中心,另一端贯穿所述底盘的中心。
5.根据权利要求3所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,所述拉压传感器固定在所述底盘的顶部边缘。
6.根据权利要求5所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,所述底盘的顶端边缘设置有限位支架,所述拉压传感器与所述限位支架固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,所述传动杆为可伸缩结构,所述传动杆中可伸缩的位置处设置有螺纹加紧件。
8.根据权利要求1所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,所述传动杆与所述检测力臂通过螺纹连接,所述传动杆与拉压传感器通过螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,所述传动杆为6个,均匀分布在所述检测力臂的外周侧。
10.根据权利要求1所述的一种基于拉压传感器的水流方向检测装置,其特征在于,还包括定位组件,所述定位组件用于对检测装置进行定位,所述定位组件连接所述单片机。
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