一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀，包括中空進(jìn)水管、中空出水管、壓力傳感器、內(nèi)部存放導(dǎo)線的中空懸掛桿和控制測(cè)流的電路盒；所述中空進(jìn)水管與中空出水管垂直相交；所述壓力傳感器位于中空出水管的內(nèi)部側(cè)面中間的正對(duì)中空進(jìn)水管處；所述中空懸掛桿垂直設(shè)置在中空進(jìn)水管與中空出水管連接處頂部；所述中空懸掛桿上部有控制測(cè)流的電路盒。本實(shí)用新型裝置適用于明渠水流斷面的平均流速測(cè)量，該裝置原理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低且易于攜帶，避免了目前大部分水流測(cè)速儀成本高、使用不便的缺點(diǎn)，可在水文監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)測(cè)量中廣泛使用。
【專利說(shuō)明】
一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于數(shù)據(jù)采集設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種水流測(cè)速裝置，特別是涉及一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀。
【背景技術(shù)】
[0002]流體速度的測(cè)量對(duì)于研究流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和流體內(nèi)部顆粒之間的相互作用機(jī)理具有十分重要的意義。流速儀是測(cè)量河流、湖泊和渠道等水體水流速度的儀器。目前主要有機(jī)械、動(dòng)勢(shì)能轉(zhuǎn)化、電測(cè)和超聲四種類型。分為旋槳式流速儀、畢托管均點(diǎn)流速測(cè)速儀、電磁式流速儀、超聲波流速測(cè)算儀。
[0003]旋槳式流速儀是目前科研生產(chǎn)常用的類型，測(cè)量數(shù)據(jù)精確，性能較穩(wěn)定，但是實(shí)際測(cè)量過(guò)程中需要人工操作較繁瑣，另外不方便攜帶。由于是旋槳結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子裸露在外，受高速泥沙石子沖擊，易于受損，維護(hù)成本高，使用不方便。使用畢托管測(cè)流速時(shí)，必須首先將畢托管及橡皮管內(nèi)的空氣排出來(lái)，然后將畢托管的下端放入水流中，但是實(shí)際使用過(guò)程中，氣泡不易排除干凈，下端一旦脫離水面，進(jìn)入氣泡后需要重新排氣。電池上流速儀和超聲波流速測(cè)算儀使用成本較高，且對(duì)使用環(huán)境要求較高，其適用范圍有限。
[0004]目前，市場(chǎng)上迫切需要一種原理簡(jiǎn)單、操作方便、使用簡(jiǎn)單的新型水流測(cè)速儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀，利用特定情況下水流流速與其產(chǎn)生的動(dòng)水壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將水流流速用壓力的形式變現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)壓力傳感器(即壓敏電阻)將壓力的大小轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電路中電流的大小，最終實(shí)現(xiàn)用電流的大小表現(xiàn)水流流速的大小，實(shí)現(xiàn)測(cè)量水流流速的目的。
[0006]本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:
[0007]一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀，包括:中空進(jìn)水管、中空出水管、壓力傳感器、內(nèi)部存放導(dǎo)線的中空懸掛桿、控制測(cè)流的電路盒;所述中空進(jìn)水管與中空出水管垂直相交;所述壓力傳感器位于中空出水管的內(nèi)部側(cè)面中間的正對(duì)中空進(jìn)水管處;所述中空懸掛桿垂直設(shè)置在中空進(jìn)水管與中空出水管連接處頂部;所述中空懸掛桿上部有控制測(cè)流的電路盒；所述中空懸掛桿內(nèi)部的導(dǎo)線將壓力傳感器和電路盒中的測(cè)流電路相連接。
[0008]所述電路盒中設(shè)有電源、電源開關(guān)、保護(hù)電阻R1、電流計(jì)A;所述的電源、電流計(jì)A、保護(hù)電阻仏、電源開關(guān)依次連接，所述電源和電源開關(guān)之間連接壓力傳感器。
[0009]優(yōu)選的，所述中空進(jìn)水管外表面、中空出水管外表面及兩者交接處的外表面均呈流線型。
[0010]優(yōu)選的，所述中空懸掛桿的上部設(shè)有用于固定該水流測(cè)速儀的固定端。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:一種壓力傳感式明渠水流流速測(cè)量?jī)x適用于明渠水流的斷面平均流速測(cè)量，且原理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低且易于攜帶，避免了目前大部分水流測(cè)速儀成本高、使用不便的缺點(diǎn)，可在水文監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)測(cè)量中廣泛使用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1:為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0013]圖2:為本實(shí)用新型的原理簡(jiǎn)圖。
[0014]圖3:為本實(shí)用新型的測(cè)流電路圖。
[0015]圖中，I一中空進(jìn)水管；2—中空出水管；3—壓力傳感器;4一中空懸掛桿；5—電路盒;6 一固定端;7 一電源開關(guān);8 一導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0017]請(qǐng)見圖1和圖2，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀，包括:
[0018]中空進(jìn)水管1、中空出水管2、壓力傳感器3、內(nèi)部存放導(dǎo)線的中空懸掛桿4、控制測(cè)流的電路盒5;所述的中空進(jìn)水管I與中空出水管2垂直相交;所述的壓力傳感器3位于中空出水管2的內(nèi)部側(cè)面中間(正對(duì)中空進(jìn)水管I)；所述的中空懸掛桿4垂直設(shè)置在中空進(jìn)水管I與中空出水管2連接處頂部偏后處;所述的中空懸掛桿4上部有控制測(cè)流的電路盒5;所述的中空懸掛桿4內(nèi)部有導(dǎo)線8將壓力傳感器3和電路盒5中的測(cè)流電路相連接。
[0019]參見圖2，當(dāng)水流從中空進(jìn)水管I流入時(shí)，受到中空出水管2側(cè)面的壓力傳感器3的阻礙作用，使得水流從中空出水管2兩側(cè)流出，此時(shí)水流從中空進(jìn)水管I流進(jìn)的速度為V1、從中空出水管2流出的速度為V2，壓力傳感器3受到的水流動(dòng)壓力大小等于壓力傳感器3對(duì)水流的壓力F，通過(guò)水力學(xué)公式可推導(dǎo)出？與％之間的關(guān)系:F = PV12A,其中P為水體的密度，單位kg/m3，A為中空進(jìn)水管I的進(jìn)水?dāng)嗝婷娣e，單位m2，F(xiàn)為壓力傳感器3對(duì)水流的壓力，單位N，Vi為水流進(jìn)中空進(jìn)水管I的水流速度，單位m/s。
[0020]參見圖3，所述的電路盒中有電源、電源開關(guān)7、保護(hù)電阻仏、電流計(jì)A:所訴的電源、電流計(jì)A、保護(hù)電阻辦、電源開關(guān)7依次連接，所述的電源和電源開關(guān)7之間連接壓力傳感器3(即壓敏電阻R)。
[0021]所述中空進(jìn)水管I與中空出水管表面2及其交接處表面均是流線型表面。
[0022]所述中空懸掛桿4的上部設(shè)有固定端6。
[0023]使用時(shí)，將測(cè)速儀放入待測(cè)明渠水流斷面某一測(cè)點(diǎn)處，使中空進(jìn)水管I完全浸沒在水流中，流體進(jìn)口對(duì)準(zhǔn)水流方向，打開電源開關(guān)7，此時(shí)壓力傳感器受到水流壓力作用，其電阻值發(fā)生變化并將最后穩(wěn)定在某一值附近，電路盒5中的測(cè)流電路的總電阻也隨之變化并最終穩(wěn)定在某一值附近，此時(shí)電流表A有一穩(wěn)定讀數(shù)。
[0024]電源電壓為U，保護(hù)電阻的電阻值為R1，根據(jù)測(cè)流電路中的電流值(即電流表A的讀數(shù)I)和壓力傳感器的電阻R之間的關(guān)系:R = U/I—R1，以及壓力傳感器對(duì)水流壓力F與壓力傳感器電阻R的關(guān)系:F=KR(k為與壓力傳感器自身有關(guān)的某一系數(shù))，以及進(jìn)水口水流速度VdPF的關(guān)系= F=PV12A,即可根據(jù)電流表的讀數(shù)反應(yīng)所測(cè)量的水流流速。最終實(shí)現(xiàn)測(cè)量明渠斷面某處水流流速的目的。
[0025]本實(shí)用新型的具體控制實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型僅提供裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)方案。
[0026]以上所述為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀，其特征在于，包括:中空進(jìn)水管(I)、中空出水管(2)、壓力傳感器(3)、內(nèi)部存放導(dǎo)線(8)的中空懸掛桿(4)、控制測(cè)流的電路盒(5);所述中空進(jìn)水管(I)與中空出水管(2)垂直相交;所述壓力傳感器(3)位于中空出水管(2)的內(nèi)部側(cè)面中間的正對(duì)中空進(jìn)水管(I)處;所述中空懸掛桿(4)垂直設(shè)置在中空進(jìn)水管(I)與中空出水管(2)連接處頂部;所述中空懸掛桿(4)上部有控制測(cè)流的電路盒(5);所述中空懸掛桿(4)內(nèi)部的導(dǎo)線(8)將壓力傳感器(3)和電路盒(5)中的測(cè)流電路相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀，其特征在于:所述電路盒(5)中有電源、電源開關(guān)(7)、保護(hù)電阻仏、電流計(jì)A;所述電源、電流計(jì)A、保護(hù)電阻辦、電源開關(guān)(7)依次連接，所述電源和電源開關(guān)(7)之間連接壓力傳感器(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀，其特征在于:所述中空進(jìn)水管(I)外表面、中空出水管(2)外表面及兩者交接處的外表面均呈流線型。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓力傳感式明渠水流測(cè)速儀，其特征在于:所述中空懸掛桿(4)的上部設(shè)有用于固定該水流測(cè)速儀的固定端(6)。
【文檔編號(hào)】G01P5/14GK205539047SQ201620303611
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日
【發(fā)明人】朱瑞, 楊智凱
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)