專利名稱：稱重式水位計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明稱重式水位計(jì)屬水文氣象測驗(yàn)領(lǐng)域，尤其是一種用靠樁支撐機(jī)箱、機(jī)殼，又 兼?zhèn)浠菊九c專用站功能的智能化測量裝置。
背景技術(shù)：
用于自動(dòng)化監(jiān)測的水位計(jì)通常有浮子式、壓力式、氣泡式和超聲波等類型，它們是 單一的基本站或某種專用站，經(jīng)濟(jì)制約站網(wǎng)合理密度、水文資料的內(nèi)容和精度滯后經(jīng)濟(jì)發(fā) 展需求。中國20世紀(jì)60年代就提出水位自記，又幅員遼闊和全球氣候變化的影響，明顯的 增加了對先進(jìn)經(jīng)濟(jì)測站需求的迫切性。雖然這些傳感器都有各自的特點(diǎn)，但是也都有各自 的缺陷，例如浮子式水位計(jì)在使用中要防止水井淤積，壓力式水位計(jì)不穩(wěn)定，氣泡式水位計(jì) 要避免氣管打折，出氣端被泥沙淤積，超聲波水位計(jì)受溫度影響，精度不高。最近提出的差 力式磁懸浮水位計(jì)、平衡式磁懸浮水位計(jì)則通過隔離套試圖減少各磁場的相互影響，但實(shí) 際操作過程中很難將磁場完全分割，從而導(dǎo)致平衡裝置的失靈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種易于布置且 測量精度較高的稱重式水位計(jì)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種稱重式水位計(jì)，包括用于水 位測量的兩棲同軸、測量兩棲同軸浮力的傳感裝置以及機(jī)箱，其特征在于還包括一靠樁， 所述的機(jī)箱設(shè)置在靠樁的上端，在所述的機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有第一磁鋼，在所述的靠樁的下端設(shè) 置有一橫梁，在橫梁上設(shè)置有第四磁鋼，在所述的機(jī)箱下端設(shè)置有一軸孔，所述的兩棲同軸 穿過所述的軸孔且與軸孔的孔壁不接觸，兩棲同軸的上端設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)且與機(jī)箱底部相接 觸，在所述的兩棲同軸與機(jī)箱接觸面上設(shè)置有傳感裝置的力傳感器，在所述的兩棲同軸的 上端和下端分別設(shè)置有第二磁鋼和第三磁鋼，所述的第一磁鋼、第二磁鋼、第三磁鋼和第四 磁鋼同軸設(shè)置且軸線垂直于水平面。所述的第一磁鋼和第二磁鋼的磁極方向相反，所說的第三磁鋼和第四磁鋼的磁極 方向相反，且第一磁鋼和第二磁鋼之間的磁力與第三磁鋼和第四磁鋼之間的磁力相等。所述的第三磁鋼設(shè)置在兩棲同軸內(nèi)底部，在所述的兩棲同軸的上端為一連接桿， 所述的第二磁鋼設(shè)置在連接桿的上端，該連接桿的上端設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)。在所述的兩棲同軸內(nèi)設(shè)置有填料。本發(fā)明目的變水位測量相對易行、可靠，緩解站網(wǎng)越密、精度越高、代價(jià)越大的技 術(shù)現(xiàn)狀，把測站和各個(gè)項(xiàng)目照一個(gè)有機(jī)整體的處理方法，以適應(yīng)效率的需要加速自記水位 普及進(jìn)程。本發(fā)明靠樁是打入地下垂直水面用以承載整機(jī)及其它用途的支柱；兩棲同軸上端 兩棲同軸上端設(shè)置有一連接桿，穿過所述的軸孔且與軸孔的孔壁不接觸，所述的第二磁鋼 與連接桿的上端相連，設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)，其與機(jī)箱的接觸面為機(jī)箱的底面，在垂向方向上不接觸，所以兩棲同軸與機(jī)箱之間在垂直方向上無摩擦力，只有壓力和支撐力。所以兩棲同軸受 到的浮力則直接作用在機(jī)箱上，并通過測試機(jī)箱上反作用力來測浮力，通過單一力測量來 達(dá)到精確測量水位的目的。并通過第一磁鋼、第二磁鋼、第三磁鋼和第四磁鋼的相互作用， 保證兩棲同軸在水晃動(dòng)時(shí)，兩棲同軸的軸線始終垂直水平面，起到軸向定位的作用，測量的 浮力不受水波動(dòng)的影響，測試更為精確。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、測量整機(jī)固定方便容易，只要將本發(fā)明的靠樁打入水下，即可固定整個(gè)測量機(jī) 器；兩棲同軸上端與機(jī)箱接觸，受到重力、浮力以及支撐力的共同作用，無摩擦力，通過四塊 磁鋼軸向進(jìn)行定位，避免兩棲同軸晃動(dòng)，水位測試精度高。2、本發(fā)明在兩棲同軸內(nèi)設(shè)置填料，利用不同比重的填料改變兩棲同軸的整體密 度，以便于調(diào)試不同測量范圍的初始值，同時(shí)起到一定的穩(wěn)定作用。3、視測驗(yàn)項(xiàng)目為有機(jī)整體，一站多能、經(jīng)濟(jì)的提升站網(wǎng)密度和精度。4、稱重式水位計(jì)為非能量轉(zhuǎn)入換取信息的自動(dòng)測量，抗環(huán)境干擾強(qiáng)，可以是“無人 測站”。5、“野外機(jī)箱無源溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)”技術(shù)的組合不僅是本發(fā)明長年屹立野外工作的 保障性條件，對一切野外作業(yè)的儀器設(shè)備的保護(hù)全都適用而有普遍價(jià)值，關(guān)鍵是溫度自動(dòng) 調(diào)節(jié)又并不額外耗能，如電。


圖1是本發(fā)明剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是兩棲同軸的受力圖。圖中1、靠樁，2、螺帽，3、樁錐，4、橫梁，5、連接桿，6、浮殼，7、水尺，8、調(diào)微螺桿，9、第一 磁鋼，10、第二磁鋼，11、第三磁鋼，12、第四磁鋼，13、水封件，14、填料，15、兩棲同軸，16、緊 固螺釘，17、力傳感器，18、水溫測量，19、水酸堿度(PH)測量，20、氣溫測量，21、風(fēng)速測量， 22、雨量測量，23、(單片)微機(jī)，24、不間斷電源，25、(輸入)接口，26、(輸出)接口，27、 (機(jī)箱)箱體，28、顯示屏，29、(機(jī)箱)門，30、水位。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具體實(shí)施方式
之一見

中圖1?？繕?由樁柱和樁錐3構(gòu)成，在樁柱里預(yù)埋螺帽2，在樁錐3上設(shè)橫梁4，并采用橫 銷水平固定，橫梁4以上或下延至樁錐3的樁柱內(nèi)部預(yù)埋穿線管供水溫測量18與水酸堿度 (PH)測量19走線。浮殼8借助連接桿5與(預(yù)埋)螺帽2被垂直的與靠樁1的樁柱結(jié)為一體，浮殼 8的上方是被水平緊固的(機(jī)箱)箱體27，樁柱的正對面是借緊固螺釘16被垂直固定在浮 殼8上的固定水尺7。浮力測量由調(diào)微螺桿8、第一磁鋼9，第二磁鋼10，第三磁鋼11，第四磁鋼12、連接 桿5，兩棲同軸15，浮殼8，填料14，水密封13等組成，調(diào)微螺桿8旋入第一磁鋼9，連接桿5 旋入第二磁鋼10，連接桿5的下端經(jīng)水封料13密封與兩棲同軸15連接、填料14填充在兩 棲同軸內(nèi)，在兩棲同軸的內(nèi)部底端固定連接第三磁鋼11，在橫梁4上固定連接第四磁鋼12，第一磁鋼9、第二磁鋼10、第三磁鋼11和第四磁鋼12同軸設(shè)置且軸線垂直于水平面，力傳 感器17設(shè)置在第二塊磁鋼10與機(jī)箱接觸的面上，測量兩棲同軸作用在機(jī)箱接觸面上的作 用力。水溫測量18與水酸堿度(PH)測量19設(shè)在水下30樁柱上并經(jīng)穿線管將信號引入 機(jī)箱；氣溫測量20與風(fēng)速測量21及雨量測量22置(機(jī)箱)箱體27外信號引入機(jī)箱；(單片)微機(jī)系統(tǒng)由(單片)微機(jī)23和不間斷電源24及(輸入)(輸出)接口 25,26構(gòu)成。(機(jī)箱)箱體27除專備(光學(xué)放大)顯示屏28降低不間斷電源24負(fù)擔(dān)外還 特地采用“野外機(jī)箱的無源溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)”技術(shù)。當(dāng)兩棲同軸侵入水中時(shí)，當(dāng)兩對磁鋼的磁力抵消時(shí)，兩棲同軸受到重力G、水的浮 力F和機(jī)箱底部向上的支持力N。如圖2所示，重力G包括兩棲同軸、連接桿、第二塊磁鋼等 物體重力的和，機(jī)箱底部的支持力N與傳感器測得的力是一對相互作用力，大小相等，方向 相反。通過傳感器測量重力與浮力的差將其轉(zhuǎn)換為水位，從而實(shí)現(xiàn)水位的測量，測量值為連 續(xù)的變量，不存在摩擦力的影響，同時(shí)精度高。當(dāng)水位上升時(shí)，水對兩棲同軸的浮力會增加， 機(jī)箱底部向上的支持力N變小，即傳感器測得的力變小，反之則增大。
權(quán)利要求
一種稱重式水位計(jì)，包括用于水位測量的兩棲同軸、測量兩棲同軸浮力的傳感裝置以及機(jī)箱，其特征在于還包括一靠樁，所述的機(jī)箱設(shè)置在靠樁的上端，在所述的機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有第一磁鋼，在所述的靠樁的下端設(shè)置有一橫梁，在橫梁上設(shè)置有第四磁鋼，在所述的機(jī)箱下端設(shè)置有一軸孔，所述的兩棲同軸穿過所述的軸孔且與軸孔的孔壁不接觸，兩棲同軸的上端設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)且與機(jī)箱底部相接觸，在所述的兩棲同軸與機(jī)箱接觸面上設(shè)置有傳感裝置的力傳感器，在所述的兩棲同軸的上端和下端分別設(shè)置有第二磁鋼和第三磁鋼，所述的第一磁鋼、第二磁鋼、第三磁鋼和第四磁鋼同軸設(shè)置且軸線垂直于水平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稱重式水位計(jì)，其特征在于所述的第一磁鋼和第二磁鋼的 磁極方向相反，所說的第三磁鋼和第四磁鋼的磁極方向相反，且第一磁鋼和第二磁鋼之間 的磁力與第三磁鋼和第四磁鋼之間的磁力相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的稱重式水位計(jì)，其特征在于所述的第三磁鋼設(shè)置在兩 棲同軸內(nèi)底部，在所述的兩棲同軸的上端為一連接桿，所述的第二磁鋼設(shè)置在連接桿的上 端，該連接桿的上端設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的稱重式水位計(jì)，其特征在于在所述的兩棲同軸內(nèi)設(shè)置有填料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稱重式水位計(jì)，包括兩棲同軸、測量兩棲同軸浮力的傳感裝置以及機(jī)箱，還包括一靠樁，機(jī)箱設(shè)置在靠樁的上端，在機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有第一磁鋼，在靠樁的下端設(shè)置有一橫梁，在橫梁上設(shè)置有第四磁鋼，在機(jī)箱下端設(shè)置有一軸孔，兩棲同軸穿過軸孔且與軸孔的孔壁不接觸，兩棲同軸的上端設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)且與機(jī)箱底部相接觸，在兩棲同軸與機(jī)箱接觸面上設(shè)置有傳感裝置的力傳感器，在兩棲同軸的上端和下端分別設(shè)置有第二磁鋼和第三磁鋼，四塊磁鋼同軸設(shè)置且軸線垂直于水平面。本發(fā)明測量整機(jī)固定方便容易，兩棲同軸上端與機(jī)箱接觸，受到重力、浮力以及支撐力的共同作用，無摩擦力，通過四塊磁鋼軸向進(jìn)行定位，避免兩棲同軸晃動(dòng)，水位測試精度高。
文檔編號G01F23/20GK101858769SQ20101017783
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者余鐘波, 張大偉, 朱長軍, 楊傳國, 郝振純, 陳璽, 鞠琴 申請人:河海大學(xué)