專利名稱：一種自動(dòng)測(cè)量水位變化的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)測(cè)量水位變化的測(cè)量裝置，屬于水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)化測(cè) 量?jī)x器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水位反應(yīng)水體水頭的高低大小，在地下水動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)等與水有關(guān)的學(xué)科中 起著重要的作用，靜態(tài)水位的大小以及長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)水位的變化情況是研究地下水滲流、提壩 滲流安全、管流的重要參數(shù)，因此，水位的測(cè)量以及監(jiān)測(cè)具有重要的理論意義與實(shí)際意義。在目前的研究與應(yīng)用中，水位的測(cè)量一般采用傳統(tǒng)的測(cè)壓管，即在測(cè)量位置設(shè)置 一根空心管，通過(guò)讀取液面高度的方法得到水位的高低，對(duì)于精度要求較高的場(chǎng)所，則采用 水壓力傳感器測(cè)量水壓力，通過(guò)水壓力與水位的關(guān)系反算水位的高低。對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)壓管， 由于需要人工讀取水位數(shù)據(jù)，則不可避免的出現(xiàn)讀數(shù)誤差，而且，人工讀數(shù)的頻率較低，很 難實(shí)現(xiàn)高頻率、長(zhǎng)時(shí)間的水位監(jiān)測(cè)測(cè)量；對(duì)于利用水壓力傳感器測(cè)量水位的情況，由于成本 較高，且待測(cè)水體的密度與探測(cè)到的水位值密切相關(guān)，很難得到廣泛應(yīng)用，而且，當(dāng)水位變 化時(shí)，傳感器需要一定的反應(yīng)時(shí)間，因此測(cè)量的數(shù)據(jù)具有一定的延時(shí)性，并不能代表時(shí)時(shí)的 真實(shí)數(shù)據(jù)。水具有導(dǎo)電性，待測(cè)水體導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱可通過(guò)水體電導(dǎo)值反應(yīng)，而水體電導(dǎo)值 的大小與探測(cè)電極的間距成反比，與電極間的導(dǎo)電面積成正比，即Ccc-(1)
L式中C為電導(dǎo)；S為導(dǎo)電截面積；L為長(zhǎng)度。在測(cè)壓管中，如果沿管長(zhǎng)設(shè)置兩根等間距的金屬絲，由于金屬絲具有良好的導(dǎo)電 性，因此，金屬絲相當(dāng)于兩個(gè)電極。由于兩金屬絲間距恒定，即L為常數(shù)。當(dāng)測(cè)壓管內(nèi)有水 時(shí)，由于測(cè)壓管管徑處處相同，那么導(dǎo)電面積與水位的高度呈正比，那么根據(jù)式(1)，電導(dǎo)值 與水位將呈線性關(guān)系。要考慮到測(cè)壓管材料的電導(dǎo)性，消除管壓管自身的導(dǎo)電性影響，測(cè)壓 管應(yīng)取絕緣性材料的長(zhǎng)直管，金屬絲也應(yīng)具有抗腐蝕能力。由于水位變化時(shí)，電導(dǎo)值將會(huì)立 刻改變，因此電導(dǎo)值將隨水位時(shí)時(shí)變化，而不會(huì)出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種水位測(cè)量與監(jiān)測(cè)的裝置，其通過(guò)將測(cè) 壓管與測(cè)量位置連通，以使測(cè)壓管內(nèi)的水位可以代表測(cè)量位置的水位；在測(cè)壓管內(nèi)設(shè)置兩 根等間距的金屬絲，由于水位不同，兩根金屬絲間的電導(dǎo)值不同，電導(dǎo)值隨水位的變化基本 上呈線性變化，通過(guò)測(cè)量金屬絲間電導(dǎo)值的方法得到測(cè)水壓管內(nèi)的水位，從而得到測(cè)量位 置處的水位值。通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)按一定的時(shí)間間隔對(duì)測(cè)得的電導(dǎo)值進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)水位 的連續(xù)監(jiān)測(cè)。此裝置包括一系列測(cè)壓管、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及計(jì)算機(jī)。所述的 測(cè)壓管采用管徑為15mm的PVC管，測(cè)壓管的數(shù)據(jù)根據(jù)需要來(lái)確定；每個(gè)測(cè)壓管與不同的測(cè)量位置相連通；所述測(cè)壓管中的金屬絲采用銅絲，每根銅絲與電導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模 塊的測(cè)量接口相連；數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)傳輸模塊相連，數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與 微型計(jì)算機(jī)相連。根據(jù)以上的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型所提供的測(cè)量裝置，具有以下的有益效 果1.使用方便?？梢愿鶕?jù)需要增加或減少測(cè)壓管的數(shù)量，安裝使用簡(jiǎn)便，測(cè)壓管的數(shù) 量多少對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響；2.精確度高。該裝置采用電導(dǎo)與液位高度的關(guān)系探測(cè)水位的高低，電導(dǎo)對(duì)液位的 高低非常敏感，采用了高精度的電導(dǎo)測(cè)量?jī)x，只要水位有微小的波動(dòng)就能在電導(dǎo)值中反應(yīng) 出來(lái)；3.測(cè)量頻率高。該裝置采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)電導(dǎo)值數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 的連續(xù)、高頻采集，當(dāng)水位變化較快時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)水位的時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是利用本實(shí)用新型所述測(cè)量裝置得到的水位與電導(dǎo)值關(guān)系曲線；圖3是利用本實(shí)用新型所述測(cè)量裝置得到的水位隨時(shí)間的變化曲線。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖1所示，本實(shí)用新型所述的測(cè)量裝置，包括若干個(gè)測(cè)壓管，測(cè)壓管底部與待測(cè) 水位位置相連通，測(cè)壓管內(nèi)等間距設(shè)置兩根金屬銅絲，兩根金屬銅絲的間距為15mm ；銅絲 與電導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊的多路接口相連，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)傳輸模塊相連，數(shù) 據(jù)傳輸模塊通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與微型計(jì)算機(jī)相連。如圖2所示，利用本實(shí)用新型所述的測(cè)量裝置，測(cè)量了不同的液體在測(cè)壓管內(nèi)處 于不同水位時(shí)的電導(dǎo)值，建立了電導(dǎo)值與水位值的關(guān)系。其過(guò)程是在測(cè)壓管內(nèi)，使水位依 次上升，每升高一次水位，記錄下該水位下對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)值，以電導(dǎo)值為橫坐標(biāo)軸，以水位值 為縱坐標(biāo)軸，建立電導(dǎo)與水位的關(guān)系。如圖3所示，利用本實(shí)用新型所述的測(cè)量裝置，在確定了電導(dǎo)值與水位的關(guān)系后， 測(cè)量了水位變化的過(guò)程。其過(guò)程中，利用電導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量測(cè)壓管內(nèi)的電導(dǎo)值，利用數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)每隔一定的時(shí)間采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)；利用測(cè)量到的電導(dǎo) 值數(shù)據(jù)，結(jié)合得到的電導(dǎo)值與水位的關(guān)系，計(jì)算得到水位值，從而得到水位與時(shí)間的關(guān)系。
權(quán)利要求一種自動(dòng)測(cè)量水位變化的測(cè)量裝置，其特征包括一系列測(cè)壓管、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及微型計(jì)算機(jī)，每個(gè)測(cè)壓管與不同的測(cè)量位置相連通；在測(cè)壓管內(nèi)等間距設(shè)置兩根金屬絲，銅絲與電導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊的測(cè)量接口相連，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)傳輸模塊相連，數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與微型計(jì)算機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)壓管的數(shù)量為待測(cè)位置的數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)壓管內(nèi)徑為15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)壓管材料為絕緣PVC材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，測(cè)壓管銅絲間距為15mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)測(cè)量水位變化的測(cè)量裝置，其包括一系列測(cè)壓管、電導(dǎo)測(cè)量?jī)x、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)。測(cè)壓管采用管徑為15mm的PVC管，每個(gè)測(cè)壓管與不同的測(cè)量位置相連通；在測(cè)壓管內(nèi)等間距設(shè)置兩根金屬絲，根據(jù)介質(zhì)導(dǎo)電的物理特性，得到水位與電導(dǎo)值的關(guān)系曲線；通過(guò)測(cè)量測(cè)壓管內(nèi)電導(dǎo)值的大小，結(jié)合得到的水位與電導(dǎo)值的關(guān)系，計(jì)算得到水位的高低。電導(dǎo)值的數(shù)據(jù)采用高精度電導(dǎo)儀進(jìn)行測(cè)量，電導(dǎo)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集，并傳輸至微型計(jì)算機(jī)，通過(guò)測(cè)量電導(dǎo)值隨時(shí)間的變化監(jiān)測(cè)水位數(shù)據(jù)的變化，因此，按照本發(fā)明提供的裝置，可以方便準(zhǔn)確的得到水位的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)水位的變化情況。
文檔編號(hào)G01F23/22GK201716069SQ20102010588
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者梁越, 王宇銘, 陳亮, 陳建生 申請(qǐng)人:河海大學(xué)