流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：水位監(jiān)測(cè)器、控制器、補(bǔ)水器和實(shí)時(shí)顯示裝置；所述水位監(jiān)測(cè)器、補(bǔ)水器和實(shí)時(shí)顯示裝置分別與控制器連接；所述水位監(jiān)測(cè)器包括浮動(dòng)標(biāo)尺和光柵尺位移傳感器，所述浮動(dòng)標(biāo)尺與光柵尺位移傳感器的讀數(shù)頭連接，通過(guò)標(biāo)尺浮動(dòng)帶動(dòng)讀數(shù)頭移動(dòng)，光柵尺位移傳感器的脈沖信號(hào)反應(yīng)水位的高度；所述控制器通過(guò)采集水位監(jiān)測(cè)器的數(shù)據(jù)信號(hào)，控制補(bǔ)水器對(duì)水位進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明的有益效果：該系統(tǒng)可以對(duì)水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)控，保證試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)準(zhǔn)確性；實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化，減少了試驗(yàn)中勞動(dòng)量的投入。
【專利說(shuō)明】流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模型試驗(yàn)裝置，具體的說(shuō)是地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)中一種水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，交通建設(shè)中穿越斷層的海底隧道、過(guò)江隧道及巖溶地區(qū)的深埋大斷面隧道也越來(lái)越常見(jiàn)，水對(duì)這些工程的成功修建的影響也十分顯著，許多技術(shù)問(wèn)題急需解決。很多專家希望通過(guò)模型試驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工況的模擬，得出結(jié)論以便指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工的安全順利進(jìn)行。
[0003]在流-固耦合模型試驗(yàn)中，經(jīng)常采用頂部蓄水進(jìn)行水壓加載，通過(guò)控制水面高度實(shí)現(xiàn)靜水壓力的調(diào)節(jié)，滿足試驗(yàn)對(duì)水壓力的要求。傳統(tǒng)的模型試驗(yàn)技術(shù)中，主要采用人工觀測(cè)，通過(guò)手動(dòng)開啟和關(guān)閉水龍頭來(lái)實(shí)現(xiàn)水位調(diào)節(jié)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率及自動(dòng)化程度比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提出了一種模型試驗(yàn)中可以對(duì)水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得流-固耦合模型試驗(yàn)中水位的監(jiān)測(cè)調(diào)控更加精確，同時(shí)相比以往試驗(yàn)中的情況,節(jié)約人力，效率較高。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:水位監(jiān)測(cè)器、控制器、補(bǔ)水器和實(shí)時(shí)顯示裝置；所述水位監(jiān)測(cè)器、補(bǔ)水器和實(shí)時(shí)顯示裝置分別與控制器連接；所述水位監(jiān)測(cè)器包括浮動(dòng)標(biāo)尺和光柵尺位移傳感器，所述浮動(dòng)標(biāo)尺與光柵尺位移傳感器的讀數(shù)頭連接，通過(guò)標(biāo)尺浮動(dòng)帶動(dòng)讀數(shù)頭移動(dòng)，光柵尺位移傳感器的脈沖信號(hào)反應(yīng)水位的高度；所述控制器通過(guò)采集水位監(jiān)測(cè)器的數(shù)據(jù)信號(hào)，控制補(bǔ)水器對(duì)水位進(jìn)行調(diào)整。
[0007]所述控制器為可編程單片機(jī)，所述控制器對(duì)水位監(jiān)測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行采集和分析，并控制補(bǔ)水器和實(shí)時(shí)顯示裝置。
[0008]所述光柵尺位移傳感器的主尺通過(guò)支架固定在模型架頂部。
[0009]所述實(shí)時(shí)顯示裝置由數(shù)顯顯示箱組成，對(duì)設(shè)定水位和實(shí)際水位進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
[0010]所述補(bǔ)水器包括加水水泵和排水水泵，實(shí)際水位低于設(shè)定水位高度時(shí)所述控制器控制加水水泵進(jìn)行加水，實(shí)際水位高于設(shè)定水位高度時(shí)所述控制器控制排水水泵進(jìn)行排水。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1、該系統(tǒng)可以廣泛的應(yīng)用與所有采用頂部蓄水進(jìn)行靜水壓加載的流-固耦合模型試驗(yàn)中，應(yīng)用范圍比較廣。
[0013]2、該系統(tǒng)可以對(duì)水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)控，保證試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)準(zhǔn)確性。
[0014]3、該系統(tǒng)可以將水位信息在實(shí)時(shí)顯示裝置上顯示，使試驗(yàn)者可以隨時(shí)了解水位情況。[0015]4、該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化，減少了試驗(yàn)中勞動(dòng)量的投入。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明水位監(jiān)測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]其中，1.控制器，2.水位監(jiān)測(cè)器，3.實(shí)時(shí)顯示裝置，4.加水水泵，5.排水水泵，
6.補(bǔ)水器，7.主尺，8.讀數(shù)頭，9.浮動(dòng)標(biāo)尺。
【具體實(shí)施方式】:
[0019]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0020]圖1中，一種用于流-固耦合模型試驗(yàn)的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，由控制器1、水位監(jiān)測(cè)器2、實(shí)時(shí)顯示裝置3和補(bǔ)水器6組成?？刂破鱅由單片機(jī)構(gòu)成，對(duì)由水位監(jiān)測(cè)器2傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析處理，并控制補(bǔ)水器6采取相應(yīng)的措施進(jìn)行水位調(diào)節(jié)，同時(shí)將水位信息在實(shí)時(shí)顯示裝置3上顯示。實(shí)時(shí)顯示裝置3由數(shù)顯顯示箱組成，經(jīng)濟(jì)適用，由控制器I控制，對(duì)設(shè)定水位和實(shí)際水位進(jìn)行實(shí)時(shí)讀取和顯示。補(bǔ)水器6有兩個(gè)小型水泵和相應(yīng)的輸水管組成，一個(gè)負(fù)責(zé)加水，一個(gè)負(fù)責(zé)排水，保證水位的穩(wěn)定，為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確提供保障。
[0021 ] 如圖2所示，水位監(jiān)測(cè)器2由浮動(dòng)標(biāo)尺9和光柵尺位移傳感器成，光柵尺位移傳感器分為主尺7和讀數(shù)頭8兩部分。光柵尺位移傳感器的主尺7通過(guò)支架固定在模型試驗(yàn)臺(tái)架頂部，浮動(dòng)標(biāo)尺下部浮球漂浮在水面上，上部與光柵尺位移傳感器讀數(shù)頭8焊接，水位變化引起浮動(dòng)標(biāo)尺9移動(dòng)從而帶動(dòng)讀數(shù)頭8移動(dòng)，然后轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)傳給實(shí)時(shí)顯示裝置3和控制器I，進(jìn)行水位顯示和控制。
[0022]流固耦合模型試驗(yàn)的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用方法包括:
[0023](I)在模型體填筑完成之后，將光柵尺位移傳感器的主尺通過(guò)支架固定在模型試驗(yàn)臺(tái)架頂部，把浮動(dòng)標(biāo)尺和光柵尺位移傳感器讀數(shù)頭焊接，保證浮球位于最低水位時(shí)讀數(shù)頭滑動(dòng)到主尺最下端，浮球位于最高水位時(shí)讀數(shù)頭位于主尺最上端，并各有5cm左右的活動(dòng)調(diào)節(jié)距離。并把讀數(shù)頭的引出線分別和實(shí)時(shí)顯示裝置3和控制器I連接好。
[0024](2)將補(bǔ)水器6的兩個(gè)水泵和加、排水管進(jìn)行連接，加水口一端連接水龍頭，一段固定于模型試驗(yàn)架頂部?jī)?chǔ)水部分內(nèi)側(cè)。排水管一端至于排水池內(nèi)側(cè)，另一端固定于模型試驗(yàn)架頂部?jī)?chǔ)水部分內(nèi)側(cè)，但是水管口靠近模型體頂面。
[0025](3)將實(shí)時(shí)顯示裝置3懸掛于模型試驗(yàn)架比較顯眼、易于觀察的位置。
[0026](4)將各部分用連接線連接，確保連接正確、通暢。
[0027](5)向模型架內(nèi)部加水，進(jìn)行水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試。調(diào)試完成后即可開展試驗(yàn)測(cè)試。
[0028]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是，包括:水位監(jiān)測(cè)器、控制器、 補(bǔ)水器和實(shí)時(shí)顯示裝置；所述水位監(jiān)測(cè)器、補(bǔ)水器和實(shí)時(shí)顯示裝置分別與控制器連接；所 述水位監(jiān)測(cè)器包括浮動(dòng)標(biāo)尺和光柵尺位移傳感器，所述浮動(dòng)標(biāo)尺與光柵尺位移傳感器的讀 數(shù)頭連接，通過(guò)標(biāo)尺浮動(dòng)帶動(dòng)讀數(shù)頭移動(dòng)，光柵尺位移傳感器的脈沖信號(hào)反應(yīng)水位的高度； 所述控制器通過(guò)采集水位監(jiān)測(cè)器的數(shù)據(jù)信號(hào)，控制補(bǔ)水器對(duì)水位進(jìn)行調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的一種流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是，所述控 制器為可編程單片機(jī)，所述控制器對(duì)水位監(jiān)測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行采集和分析，并控制補(bǔ)水器和 實(shí)時(shí)顯示裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是，所述光 柵尺位移傳感器的主尺通過(guò)支架固定在模型架頂部。
4.如權(quán)利要求1所述的一種流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是，所述實(shí) 時(shí)顯示裝置由數(shù)顯顯示箱組成，對(duì)設(shè)定水位和實(shí)際水位進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
5.如權(quán)利要求1所述的一種流-固耦合模型試驗(yàn)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是，所述補(bǔ) 水器包括加水水泵和排水水泵，實(shí)際水位低于設(shè)定水位高度時(shí)所述控制器控制加水水泵進(jìn) 行加水，實(shí)際水位高于設(shè)定水位高度時(shí)所述控制器控制排水水泵進(jìn)行排水。
【文檔編號(hào)】G05D9/12GK103592177SQ201310597496
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】李利平, 王康, 石少帥, 李術(shù)才, 劉洪亮, 王旌, 王凱, 陳迪陽(yáng) 申請(qǐng)人:山東大學(xué)