一种新型河工动床模型地形测量装置制造方法
【专利摘要】一种新型河工动床模型地形测量装置，由第一导轨、第二导轨、横梁、滑块、传感器支架、超声波传感器和横向位移传感器组成；两根第一导轨平行设置，河工动床模型设置于两根第一导轨之间；两个滑块的下部分别与两根第一导轨滑动连接；横梁两端各设置有一滑槽，滑槽轴向与横梁轴向平行，滑块上部与滑槽连接；第二导轨设置于横梁上；传感器支架与第二导轨滑动连接；超声波传感器设置于传感器支架上，超声波传感器的传感部与河工动床模型位置相对；横向位移传感器设置于横梁上；本实用新型的有益技术效果是：能够在河工动床模型上进行水流动态实验的同时，对河床地形变化进行测量，且通过传感头结构的自适应调整，适应不同坡度地形的测量要求。
【专利说明】
一种新型河工动床模型地形测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水工模型测量装置，尤其涉及一种新型河工动床模型地形测量装置。
【背景技术】
[0002]实际工程中的水流现象非常复杂，许多水力学问题仅靠理论分析难以得到准确的结果，必须采用理论分析与河工物理模型试验相结合的方法来进行分析。河工物理模型是指利用几何、运动、动力相似性准则，按照一定的模型比尺，将原始河道缩小为实验室条件下可操作的一种水工模型，用以研究河流在自然情况或在建筑物作用下的水流结构及河床变形。
[0003]河工模型分为动床模型与定床模型两类，定床模型主要用于研究水流结构；动床模型常利用天然沙、轻质煤粉或塑料沙模拟河道淤积情况，主要用于研究泥沙淤积形态及河床演变规律。黄河三门峡枢纽与长江三峡枢纽等诸多重大工程均开展了动床河工模型试验研究。
[0004]为了定量分析泥沙淤积形态与推演河床演变规律，必须以准确测定河工模型指定断面试验前、中、后的泥沙淤积量变化情况为基础。
[0005]然而，由于目前无可靠的河工动床模型试验自动测试手段，一般需将动床模型中的水排干后，采用水准仪人工定点测定，不仅影响试验的连续性，而且耗时费力，测量精度受限。
[0006]动床模型试验的连续性非常重要，若为了测量实验过程中的泥沙淤积量，而将水排干，再次放水就会对原淤积河床形态造成不利影响。
[0007]所以，开发出一种可在模型试验过程中可对模型地形进行实时动态测量的测量系统，对于定量分析泥沙淤积形态、推演河床演变规律、提高动床物理模型试验成果质量，均具有较为重要作用。
实用新型内容
[0008]针对【背景技术】中的问题，本实用新型提出了一种新型河工动床模型地形测量装置，包括河工动床模型，其改进在于:所述新型河工动床模型地形测量装置由两根第一导轨、两根第二导轨、横梁、两个滑块、传感器支架、超声波传感器和横向位移传感器组成；
[0009]所述两根第一导轨间隔一定距离、平行设置，河工动床模型设置于两根第一导轨之间；两个滑块的下部分别与两根第一导轨滑动连接；横梁两端各设置有一滑槽，滑槽轴向与横梁轴向平行，两个滑块的上部分别与两个滑槽连接，滑块能沿滑槽轴向滑动，同时，滑块能在滑槽内转动；
[0010]两根第二导轨设置于横梁上，第二导轨轴向和横梁轴向互相平行；传感器支架与第二导轨滑动连接；超声波传感器设置于传感器支架上，超声波传感器的传感部与河工动床模型位置相对；横向位移传感器设置于传感器支架上；超声波传感器用于检测河工动床模型上的河床地形，横向位移传感器用于检测传感器支架和横梁的相对位置。
[0011]本实用新型的原理是:在第一导轨的导向作用下，横梁能够带动超声波传感器沿河道轴向往复运动，同时，超声波传感器还能在第二导轨的导向作用下沿横梁轴向往复运动，从而实现对河工动床模型上不同位置处的地形进行扫描；另外，由于滑块能沿滑槽轴向滑动且能转动，使得横梁能作小幅摆动，从而使得横梁轴向能够适应河道走势变化，与不同位置处的河道断面重合；
[0012]前述方案的创新点在于:首先，本实用新型将超声波传感器与河工动床模型进行了组合，使得实验过程中，可以对河床的地形变化进行动态实时测量；其次，由本实用新型所形成的传动机构，可以使超声波传感器获得两个维度的运动轨迹，且其中一个维度还能作小幅摆动，使得超声波传感器可以在任意位置处对河道断面进行扫描，提高了测量的准确性和灵活性。
[0013]为了进一步提高测量的准确性，本实用新型还针对超声波传感器提出了如下优选实施方案:所述超声波传感器由壳体、收发一体式的高频传感器探头、多个高频接收探头、丝杆、驱动电机、传动套和多根传动杆组成；
[0014]所述壳体的端面为圆形，壳体上设置有多个条形滑槽，条形滑槽轴向与壳体的径向方向重合，多个条形滑槽沿壳体周向均匀分布；高频传感器探头设置于壳体的圆心位置处，多个高频接收探头分别设置于多个条形滑槽内，且高频接收探头与条形滑槽一一对应；壳体上端面设置有转动支座，丝杆一端与转动支座转动连接，丝杆另一端与驱动电机传动连接，丝杆与壳体同轴设置；传动套套接在丝杆上，传动套和丝杆螺纹连接；传动杆一端与高频接收探头上部转动连接，传动杆和高频接收探头--对应；传动杆另一端与传动套的外周面转动连接，传动杆的运动平面与水平方向垂直且与壳体的径向方向重合。
[0015]前述的超声波传感器的传动原理是:驱动电机能够驱动丝杆转动，在丝杆的传动作用下，传动套能够沿丝杆轴向运动，从而带动传动杆在竖直平面内运动，在传动杆的传动作用下，多个高频接收探头能够沿壳体上的条形滑槽滑动，保证测量准确性。
[0016]本实用新型的有益技术效果是:能够在河工动床模型上进行水流动态实验的同时，对河床地形变化进行测量，且通过传感头结构的自适应调整，适应不同坡度地形的测量要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1、本实用新型的俯视图(图中虚线所示结构，即为横梁作小幅摆动后的位置，图中仅示出了一个方向的摆动，横梁还可朝与图中虚线结构的摆动方向相反的方向摆动)；
[0018]图2、超声波传感器的壳体下端面结构示意图；
[0019]图3、超声波传感器的侧面剖视图；
[0020]图中各个标记所对应的名称分别为:第一导轨1、第二导轨2、横梁3、滑块4、传感器支架5、横向位移传感器6、壳体7、高频传感器探头8、高频接收探头9、丝杆10、驱动电机
11、传动套12、多根传动杆13、条形滑槽14。
【具体实施方式】
[0021]一种新型河工动床模型地形测量装置，包括河工动床模型，其改进在于:所述新型河工动床模型地形测量装置由两根第一导轨1、两根第二导轨2、横梁3、两个滑块4、传感器支架5、超声波传感器和横向位移传感器组成；
[0022]所述两根第一导轨I间隔一定距离、平行设置，河工动床模型设置于两根第一导轨I之间；两个滑块4的下部分别与两根第一导轨I滑动连接；横梁3两端各设置有一滑槽，滑槽轴向与横梁3轴向平行，两个滑块4的上部分别与两个滑槽连接，滑块4能沿滑槽轴向滑动，同时，滑块4能在滑槽内转动；
[0023]两根第二导轨2设置于横梁3上，第二导轨2轴向和横梁3轴向互相平行；传感器支架5与第二导轨2滑动连接；超声波传感器设置于传感器支架5上，超声波传感器的传感部与河工动床模型位置相对；横向位移传感器设置于传感器支架5上；超声波传感器用于检测河工动床模型上的河床地形，横向位移传感器用于检测传感器支架5和横梁3的相对位置。
[0024]进一步地，所述超声波传感器由壳体7、收发一体式的高频传感器探头8、多个高频接收探头9、丝杆10、驱动电机11、传动套12和多根传动杆13组成；
[0025]所述壳体7的端面为圆形，壳体7上设置有多个条形滑槽，条形滑槽轴向与壳体7的径向方向重合，多个条形滑槽沿壳体7周向均匀分布；高频传感器探头8设置于壳体7的圆心位置处，多个高频接收探头9分别设置于多个条形滑槽内，且高频接收探头9与条形滑槽一一对应；壳体7上端面设置有转动支座，丝杆10 —端与转动支座转动连接，丝杆10另一端与驱动电机11传动连接，丝杆10与壳体7同轴设置；传动套12套接在丝杆10上，传动套12和丝杆10螺纹连接；传动杆13 —端与高频接收探头9上部转动连接，传动杆13和高频接收探头9 一一对应；传动杆13另一端与传动套12的外周面转动连接，传动杆13的运动平面与水平方向垂直且与壳体7的径向方向重合。
[0026]数据处理时，通过横向位移传感器的输出量，就能获知超声波传感器在某断面上的水平坐标，通过超声波传感器的输出量，就能获知当前位置处的河床深度(纵向坐标)，通过对断面进行连续扫描，最终就能生成该断面上河床地形。
【权利要求】
1.一种新型河工动床模型地形测量装置，包括河工动床模型，其特征在于:所述新型河工动床模型地形测量装置由两根第一导轨(I)、两根第二导轨(2)、横梁(3)、两个滑块(4 )、传感器支架(5 )、超声波传感器和横向位移传感器组成； 所述两根第一导轨(I)间隔一定距离、平行设置，河工动床模型设置于两根第一导轨(I)之间；两个滑块(4)的下部分别与两根第一导轨(I)滑动连接；横梁(3)两端各设置有一滑槽，滑槽轴向与横梁(3)轴向平行，两个滑块(4)的上部分别与两个滑槽连接，滑块(4)能沿滑槽轴向滑动，同时，滑块(4)能在滑槽内转动； 两根第二导轨(2)设置于横梁(3)上，第二导轨(2)轴向和横梁(3)轴向互相平行；传感器支架(5)与第二导轨(2)滑动连接；超声波传感器设置于传感器支架(5)上，超声波传感器的传感部与河工动床模型位置相对；横向位移传感器设置于横梁(3)上；超声波传感器用于检测河工动床模型上的河床地形，横向位移传感器用于检测传感器支架(5)和横梁(3)的相对位置。
2.根据权利要求1所述的一种新型河工动床模型地形测量装置，其特征在于:所述超声波传感器由壳体(7)、收发一体式的高频传感器探头(8)、多个高频接收探头(9)、丝杆(10 )、驱动电机(11)、传动套(12 )和多根传动杆(13 )组成; 所述壳体(7)的端面为圆形，壳体(7)上设置有多个条形滑槽，条形滑槽轴向与壳体(7)的径向方向重合，多个条形滑槽沿壳体(7)周向均匀分布；高频传感器探头(8)设置于壳体(7)的圆心位置处，多个高频接收探头(9)分别设置于多个条形滑槽内，且高频接收探头(9)与条形滑槽一一对应；壳体(7)上端面设置有转动支座，丝杆(10) —端与转动支座转动连接，丝杆(10)另一端与驱动电机(11)传动连接，丝杆(10)与壳体(7)同轴设置；传动套(12)套接在丝杆(10)上，传动套(12)和丝杆(10)螺纹连接；传动杆(13) 一端与高频接收探头(9)上部转动连接，传动杆(13)和高频接收探头(9) 一一对应；传动杆(13)另一端与传动套(12)的外周面转动连接，传动杆(13)的运动平面与水平方向垂直且与壳体(7)的径向方向重合。
【文档编号】G09B25/06GK203981165SQ201420407921
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】吴俊 , 丁甡奇, 舒岳阶 申请人:重庆交通大学