CN2750286Y - 推移质测量器 - Google Patents
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Abstract
推移质测量器,设有开关盒外壳,特征是设有由电阻构成的电路,同时开关盒上开设有上、下水流通道;开关盒内设有固定触板与活动触板,两触板由导体材料制成,构成电路的组成部分并分别与电阻两端连接。河水推动推移质进入开关盒,积累、推挤活动触板使电路断开,实现测量。优化方案:1.两触板设置成常闭线路,同时活动触板设置成倾斜状态;2.开关盒为三角形或楔形,以减小阻力。3.固定触板的宽度小于活动触板。4.若干单体推移质测量器垂直联结,构成更大量程推移质测量器。开关盒的导线与支撑架的电路接头制成插接型电连接件,以方便安装。本申请填补了水利水文测量仪器的空白,为推移质的测量提供了实用、可靠的测量仪器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种土壤测量仪器,具体涉及一种推移质测量器。
背景技术
推移质是河流中的固体颗粒(以泥沙为主),它们被水流冲击、推动后,在河底下滚动着移动。推移质泥沙,主要是由于河流的冲刷,把两岸的泥沙带下而形成的。往往在河流的上游水流速度要快些,对泥沙的冲击力要大一些,可以推动比较大的沙石块,如卵石乃至较大的石块;中、下游水的流速要缓慢些,对泥沙的冲击力要小的多,只能推动较小的沙粒,逐渐在河床里停下、堆积。当泥沙大量淤积在河床底部之后,河床不断抬高,河流的过水容量大为减小,容易出现河水泛滥;如果水库被大量泥沙淤积后,严重时水库就要报废。
推移质的测量主要用于测量河流中泥沙移动和堆积的状况,许多河流、水库的开挖与建设,都是重大的水利工程,投资巨大,为了能使它们长期使用,发挥巨大效益,必须要经常测量和了解河床、库底等被泥沙冲刷和淤积的情况,这关系到河流、水库的使用寿命、效益和治理等重要问题。
目前还没有这方面测量仪器的专利申请,现在使用的主要是测量水深的方法,大量使用的比如有:水位标竿,但是它不能测量出推移质的状况;用重锤法可以测量推移质的状况,但是要人工经常去测量,而且不能实现自动化、数字化的要求;比较先进的是用超声波的办法,测量超声波被泥沙反射的时间、距离,从而算出水的深度,水的深度减少了说明河床抬高了,但是,每次测量时前后两次之间河流水位本身也在发生变化,这就给这种方法带来一些不便,要经常校正水位。再如:用光电法测量时,由于水中除了泥沙外还有各种杂草、枝条、垃圾和微生物繁殖等废物、脏物会阻隔光电反应,产生差错,可能大面积的影响测量。
发明内容
本专利申请的目的是提供一种推移质测量器,直接测量泥沙的堆积厚度,从而可以推算出该断面的泥沙数量和推移速度。它可以长期定位测量,不受水深变化的影响,测量信号可与计算机连接。
完成上述发明任务的技术方案是:推移质测量器,设有开关盒外壳,其特征在于,设有由电阻构成的电路,同时开关盒上开设有上、下水流通道;开关盒内设有固定触板与活动触板,两触板由导体材料制成,或者触板上安装有导体材料,构成电路的组成部分;两触板分别与电阻的两端连接。
使用前,将上述推移质测量仪电阻电路的两根导线引出,连接到测量电位计。两触板与测量电路可以设置成常开线路,也可以设置成常闭线路,由活动触板的动作改变电路状态,发出信号。本申请推荐采用常闭线路(原因见下文)。
使用时,将本推移质测量器安放在水下,上、下两个水流通道便于河水通过,如果河水带有悬移质(悬浮物等)不会停留在开关盒内,不会推动活动触板。如果河水推动推移质进入开关盒,无论是从上盖板还是下盖板进入开关盒,都会在开关盒中积累、停留,堆积并推挤活动触板,(以常闭线路为例)致使电路断开,实现测量。
本申请有以下优化方案:
1、使用前,两触板与检测电路设置成常闭线路,同时活动触板设置成倾斜状态。在无外力作用的情况下,靠它自己的重量,能牢靠地与固定触点接触,保持待测时的常闭状态;
如果开关盒做成常开线路,当测量时关闭就可能会出现接触不好的问题,因为触点长期浸入水中,难免会受腐蚀或污染。
2、开关盒做成三角形或楔形,尖角对着水流方向,以减小阻力;
3、固定触板的宽度小于活动触板。即固定触板比活动触板窄很多,甚至可以像火柴棒。这样有利于河水带来的悬浮质(轻、浮、不会向下积累),从上下通道(孔)通过,不至于在固定触板上阻挡、停留和积累,以至于推动活动触板,造成假信号。
4、若干个上述单体的推移质测量器垂直联结,构成一个更大量程的推移质测量器。所述的垂直联结,可以是将若干推移质测量器固定在一个支撑架上。支撑架是一个长条形的盒子,它有两个作用,一是从水面上固定测量位置,一直深至水底,固定不动,它的长度按需要而定;二是开关盒一个一个插入其中,固定住,组成一串开关。支撑架里面有两根导线引出,连接到测量电位计。由于支撑架需要长期放置于水中,因此要用防锈、防腐、防老化材料制作,如聚脂塑料等。
5、采用上述第4种优化方案时,可进一步优化:每个开关盒的两根引出导线与支撑架的电路接头,均制成插接型电连接件。
推移质测量器的依据是两点,一是利用电阻串联阻值相加的原理,将电阻器--电位计制作成一个开关电路;二是利用推移质移动本身河水的推动力,以及河沙自身的重量,从上至下沉降时自然形成的圆锥体,向周围挤压的作用将开关打开。
优化方案将每一只电阻器组成一个开关电路,构成一个开关盒。每只开关盒测量1厘米厚度的推移质,100只开关盒测量100厘米,根据需要还可以测量几十米厚度。
本申请公开的推移质测量器,填补了水利水文测量仪器方面的一个空白,为推移质的测量,提供了实用、可靠的测量仪器。
附图说明
图1为本申请实施例1待测状态结构示意图;
图2为图1测量状态示意图;
图3为实施例2结构示意图。
具体实施方式
实施例1,单体的推移质测量器,参照图1,开关盒4做成三角形或楔形,尖角对着水流方向,减小阻力。开关盒厚为1厘米,长为3厘米,宽为2厘米,上盖板上开有一个小孔,直径为1厘米,作为上水流通道3;开关盒的下盖板是一个空槽,构成下水流通道7。上下两个水流通道便于河水通过。开关盒内设有固定触板6与活动触板2,两触板由导体材料制成,两触板分别与电路中电阻器5的两端的导线1连接。
图1处于待测状态,电路中固定触板与活动触板是常闭的,这时线路的电阻最小,电流不经过电阻器(设100欧姆),或者说电流在电阻器中的分流很小很小,小到可以忽略不计。那么,在这只开关盒中两个接点(a,b)上的电压差为零,表示在这一层没有推移质进入。如果河水带有悬移质(悬浮物等)不会停留在开关盒内,不会推动活动触板。如果河水推动推移质进入开关盒,无论是从上盖板还是下盖板进入开关盒,都会在开关盒中积累、停留,堆积并推挤活动触板,活动触板被推开,致使电路断开(见图2),实现测量。这时,电流从a经过电位器,到达b点,从而在a、b两点之间产生电压差,由于每只电位器的大小是固定的,比如电位器是100欧,电流10毫安,那么ab两点的电压为1伏。应用开关电路既可靠又有很好的线形度。
实施例2,参照图3,大量程推移质测量器主要由支撑架8、一组开关盒4和测量电位计等三部分组成。每个开关盒的结构与实施例1基本相同。开关盒是一个三角形或楔形的插件,里面是一个简单的开关线路,它与电阻器5是并联在一起的,电路开关是由固定触板和活动触板组成,平时是处于常闭状态。当推移质进入开关盒后,由于泥沙的自重堆积和挤压作用推开开关盒中的活动触板,使电路变成开路,此时电流只有在电阻器上通过,产生压降,在电位计测量仪器上得到一个电压值,它就表示推移质的厚度。
每个开关盒的两根导线与支撑架的电路接头均制成插接型电连接件,开关盒三角插件插入支撑架,插紧固定的同时,与导线连接上了。每一个开关盒就表示推移质的厚度为1厘米,若推移质继续堆积,进入上一层开关盒,又使第二只开关盒开路,在第二只电阻器上产生压降,则测量出第二个推移质厚度,依此类推。将100只开关盒串联起来成为一块板,1米长,若全部被推移质占满,即在100只电阻器上产生压降为100V,相当于100厘米推移质的厚度。根据需要测量的深度,可以把它们串连起来使用,可以测量几十米的推移质厚度。
支撑架是一个长条形的盒子,它有两个作用,一是从水面上固定测量位置,一直深至水底,固定不动,它的长度按需要而定;二是开关盒一个一个插入其中,固定住,组成一串开关。支撑架里面有两根导线引出,连接到测量电位计。由于支撑架需要长期放置于水中,因此要用防锈、防腐、防老化材料制作,如聚脂塑料等。
测量电位计就是普通的电压表或数字电压表,要求精度为千分之一即可。如需要与计算机连接,再加一个通用电路即可。
由于河流或水库深浅不同,需要支撑架的长短不一样,可以做成1米或2米一段,以后按需要可以将支撑架一段一段串接起来,等于将电阻器继续串联。比如需要10米长,就将5条二米长的支撑架连接起来就行了,十分方便。
关键技术:
一是利用电阻串联阻值相加的原理,制作开关盒。这种办法简单、可靠、线形度好。
二开关盒里面有四个地方是关键:
(一)开关盒里面的活动触板是倾斜的,待测时是常闭状态,在无外力作用的情况下,靠它自己的重量,能牢靠地与固定触点接触;
(二)开关盒上下盖板上都留有水流通道,通道孔可以是圆形或方形的,上盖板的孔径小一些,下盖板的孔槽要大一些。使得在没有推移质进入时,水及其悬浮质可以顺利通过,有推移质进入时可以在里面堆积;
(三)利用推移质(即河沙)的自重挤压与河水的推力推开活动触板,因为河沙从上向下堆积时,必定形成上面尖下面宽大的圆锥状;
(四)开关盒的外壳是斜面,以减小对流水和推移质的阻力。
Claims (8)
1、一种推移质测量器,设有开关盒外壳,其特征在于,设有由电阻构成的电路,同时开关盒上开设有上、下水流通道;开关盒内设有固定触板与活动触板,两触板由导体材料制成,或者触板上安装有导体材料,构成电路的组成部分;两触板分别与电阻的两端连接。
2、按照权利要求1所述的推移质测量器,其特征在于,两触板与检测电路设置成常闭线路,同时活动触板设置成倾斜状态。
3、按照权利要求1所述的推移质测量器,其特征在于,开关盒做成三角形或楔形,尖角对着水流方向,以减小阻力。
4、按照权利要求1或2或3所述的推移质测量器,其特征在于,固定触板的宽度小于活动触板。
5、按照权利要求1或2或3所述的推移质测量器,其特征在于,若干个单体推移质测量仪垂直联结,构成一个更大量程的推移质测量仪。
6、按照权利要求4所述的推移质测量器,其特征在于,若干个单体推移质测量器垂直联结,构成一个更大量程的推移质测量器。
7、按照权利要求5所述的推移质测量器,其特征在于,每个开关盒的两根导线与支撑架的电路接头均制成插接型电连接件。
8、按照权利要求6所述的推移质测量器,其特征在于,每个开关盒的两根导线与支撑架的电路接头均制成插接型电连接件。
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CN 200420054476 CN2750286Y (zh) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | 推移质测量器 |
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CN 200420054476 CN2750286Y (zh) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | 推移质测量器 |
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CN108168959A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-06-15 | 江西理工大学 | 一种推移质泥沙取样器及其使用方法 |
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CN108168959A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-06-15 | 江西理工大学 | 一种推移质泥沙取样器及其使用方法 |
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