一種基于壓力傳感器的薄層水流滾波測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種基于壓力傳感器的薄層水流滾波測量裝置，是一種實驗裝 置，是一種用于水力學(xué)測量的裝置，是一種用于測量薄層水流流動過程中水深，滾波的波 高、周期、頻率與波速，W及滾波動量、動能等參數(shù)的自動測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 坡面水流，明渠水流等在一定臨界條件下，其表面常常會失穩(wěn)而發(fā)育一系列的波 動過程。運(yùn)些波動可能是周期性的，波速和波形都保持不變，并且波速始終大于水流質(zhì)點的 運(yùn)動速度；另一方面，波動也可能是非周期性的，波形和波速在傳播的過程中不斷發(fā)生演 化，最終發(fā)生破碎。運(yùn)些現(xiàn)象統(tǒng)稱為滾波。滾波常見于自然坡面、城市路面、水電站的泄水睹 槽和大巧的溢洪道，河流的行洪道，引水渠等。滾波的出現(xiàn)會帶來一系列不利的后果，例如 水流從恒定流變?yōu)榉呛愣?增強(qiáng)水流對坡面±壤的侵蝕能力使±壤顆粒發(fā)生剝離及輸移 泥沙的能力;波峰處的水深超過河(渠）道的設(shè)計水深，造成溢流;強(qiáng)烈的水流滲氣作用，造 成霧化現(xiàn)象；同時對河(渠）道上的水工建筑物造成超負(fù)荷的壓力或者應(yīng)力等等。因此，研 究滾波形成的臨界條件及其演化規(guī)律，對于±壤侵蝕過程及水±保持措施配置，W及工程 實踐中如何消除滾波W及相關(guān)學(xué)科的理論研究，例如動床阻力和水流輸沙等都有著重要意 義。
[0003] 現(xiàn)有的觀測則是利用水文測針直接觀測，該方法主要由人工確定測針與滾波的相 對位置，由于是人工目視測量，而滾波的變化極快，人眼目測往往不能達(dá)到應(yīng)有的效果，測 量難W保證精度，由于人為的測量，其穩(wěn)定性較差，每次的測量結(jié)果均不相同，只能增加測 量次數(shù)，使用統(tǒng)計的方法近似的獲得測量。運(yùn)種方式使?jié)L波測量變成了一種需要重復(fù)多次 的繁復(fù)體力勞動，隨著人的體力下降，其精度也變得越來越差。因此，需要一種精確的系統(tǒng) 代替運(yùn)種繁重的體力測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型提出了一種基于壓力傳感器的薄層水流滾 波測量裝置。所述的裝置利用壓力滾波傳感器，通過系統(tǒng)集成和自動化方法，實現(xiàn)薄層水流 水位，及至滾波的實時動態(tài)測量，從而有效提高測量的精度和穩(wěn)定性，提高觀測效率。
[000引本實用新型的目的是運(yùn)樣實現(xiàn)的：一種基于壓力傳感器的薄層水流滾波測量裝 置，包括:設(shè)置在平坦的坡面上的多個壓力滾波傳感器，所述的壓力滾波傳感器是運(yùn)樣排列 的:將多個壓力滾波傳感器分為多個組，每組兩個壓力滾波傳感器，各組壓力滾波傳感器沿 水流方向一字型排列，各組壓力滾波傳感器之間的距離小于被測滾波的間距，大于被測滾 波的寬度;各組中的兩個壓力滾波傳感器沿水流方向一字排列，兩個壓力滾波傳感器之間 的距離大于被測滾波的波峰和波谷之間的距離，所述的各個壓力滾波傳感器依次與數(shù)據(jù)采 集控制器、控制電腦連接。
[0006]進(jìn)一步的，所述的壓力滾波傳感器是:金屬電阻應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片。
[0007] 進(jìn)一步的，所述的坡面是實驗水槽的槽底，所述的實驗水槽包括:兩側(cè)槽幫和與所 述的槽幫連接的槽底，所述的槽幫和槽底設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)架上，所述的水槽一端設(shè)置進(jìn)水口， 另一端設(shè)置出水口，所述的出水口與循環(huán)水池管道連接，所述的進(jìn)水口通過水累與所述的 循環(huán)水池管道連接，所述的鋼結(jié)構(gòu)架出水口 一側(cè)設(shè)置較鏈，另一側(cè)設(shè)置升降機(jī)構(gòu)。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的坡面是野外坡面，所述的壓力滾波傳感器貼在野外坡面上。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的坡面是水巧泄洪槽坡面，所述的壓力滾波傳感器貼在水巧泄洪 槽坡面上。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的坡面是水渠坡面，所述的壓力滾波傳感器貼在水渠坡面上。
[0011] 本實用新型產(chǎn)生的有益效果是:本實用新型采用在產(chǎn)生薄層水流滾波的位置，如 水渠、水巧溢洪道或?qū)嶒炇抑械乃凵习惭b壓力滾波傳感器，利用靈敏的壓力滾波傳感器 檢測水流的厚度變化，實現(xiàn)對滾波的觀測，W及精確的數(shù)據(jù)采集，完全排除了人為檢測的因 素，全自動的完成了各種數(shù)據(jù)的采集，既精確又快捷，節(jié)約了人力、物力，提高了觀測效率。
【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0013] 圖1是本實用新型的實施例一所述裝置的原理示意圖；
[0014] 圖視滾波的寬度和兩個滾波之間的距離示意圖，是圖1中E點的放大圖；
[0015] 圖3是本實用新型的實施例=所述水槽和壓力滾波傳感器在水槽中的位置的結(jié)構(gòu) 不意圖，是圖4中B-B的詢J視圖；
[0016] 圖4是本實用新型的實施例立所述水槽的結(jié)構(gòu)示意圖，是圖3中A-A的剖視圖。
【具體實施方式】
[0017] 實施例一；
[0018] 本實施例是一種基于壓力傳感器的薄層水流滾波測量裝置，如圖1所示。本實施例 包括:設(shè)置在平坦的坡面1上的多個壓力滾波傳感器2,所述的壓力滾波傳感器是運(yùn)樣排列 的:將多個壓力滾波傳感器分為多個組，每組兩個壓力滾波傳感器，各組壓力滾波傳感器沿 水流方向一字型排列，各組壓力滾波傳感器之間的距離小于被測滾波的間距，大于被測滾 波的寬度;各組中的兩個壓力滾波傳感器沿水流方向一字排列，兩個壓力滾波傳感器之間 的距離大于被測滾波的波峰和波谷之間的距離，所述的各個壓力滾波傳感器依次與數(shù)據(jù)采 集控制器4、控制電腦3連接。
[0019] 本實施例所述的薄層水流是指水流的厚度在30厘米W下的水流，運(yùn)種"薄層水流" 的說法是一種業(yè)內(nèi)的習(xí)慣稱謂，并不相對于"厚層水流"，因為，在業(yè)內(nèi)并沒有"厚層水流"運(yùn) 樣的稱謂。
[0020] 本實施例所述的平坦坡面可W是在實驗室中帶有一定坡度的模擬渠道底面，也可 W是帶有一定坡度的真實渠道底面，或者是傾斜的水巧泄洪道的底面，或者是在野外選中 一片平坦的坡面。
[0021] 坡面的平坦是相對的，要求兩個要點，一個是坡面上沒有明顯的大小突出物，一個 是坡面應(yīng)當(dāng)基本上是平面，沒有明顯的拱起和凹陷，即沿水流方向和垂直水流方向的剖面 的坡面線都應(yīng)當(dāng)是直線或接近直線。坡面可W是十分平整的平面，如在實驗室中利用玻璃、 塑料等板材模擬的渠道底面，或者是真實渠道或水巧泄洪道的底面。真實渠道或水巧泄洪 道的底面是人工建造的，基本是平坦的，沒明顯的大小突起物。野外選取的一片坡面則要求 沒有明顯的大小突出物，W及避免坡面的整體曲面拱起和凹陷。當(dāng)然如果?？谘芯繋в姓?體拱起或凹陷的坡面的滾波則當(dāng)別論。
[0022] 本實施例所述的壓力滾波傳感器可使用金屬電阻應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片。金屬電 阻應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片一種貼片式的傳感器，其體型為薄片型，可W直接貼在坡面上。由 于是薄片故對水流的特性影響很小，可W忽略不計。金屬電阻應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片的工 作原理是由于水流水深的變化使傳感器發(fā)生變形，從而使傳感器電阻變化導(dǎo)致輸出電流變 化，通過電流的變化值與水流水深值進(jìn)行率定而研究水流的動力學(xué)特性及滾波的特征參 數(shù)。
[0023] 壓力滾波傳感器可W是5-10組電磁滾波傳感器，或更多，每組設(shè)兩個壓力滾波傳 感器。例如在15米長的水槽中設(shè)置20個滾波傳感器，并通過連接線與采集控制器進(jìn)行連接， 一組傳感器每間隔Im進(jìn)行布設(shè)，組內(nèi)傳感器之間的間距設(shè)置為5cm。
[0024] 壓力滾波傳感器實際檢測的是水流流過時重量的變化，當(dāng)水流的厚度較薄時，需 要十分精確的測量壓力滾波傳感器的電流變化，由于電流變化十分微量，有時會被噪聲所 淹沒，因此，需要使用十分精密的電橋之類的精確電流測量系統(tǒng)。因此，壓力滾波傳感器更 適應(yīng)于對較厚層的水流進(jìn)行測量，一般為幾厘米厚度的水流進(jìn)行測量