一种水体流速快速测量装置的制作方法

本发明涉及水体测量领域，具体属于一种水体流速快速测量装置。

背景技术：

近年随着国民经济和社会的发展，政府部门对我国境内淡水水体资源保护工作的关注度日益提高。河流和湖泊是重要的淡水水体储存区，国家各级政府在大力推行对我国境内的河流和湖泊水体保护，在对水体保护的过程中，清楚描述各河流湖泊的不同区域及相关的水文实体是对水体保护必须进行的基础工作。其中测量水体不同区域的水流速，是监控测算水体自主降解污染物的能力，以及适合在水体内生长的生物群落的重要组成部分。同时测量水体的流速可以推算河道或湖泊周围水土流失情况，对保护河流湖泊流域内的生物种群大有裨益。为此本发明提供了一种水体流速快速测量装置，可以快速测量河流湖泊不同水体的流速，为环境保护监测研究提供实用性基础参数，对生态环境平衡保护提供数据支撑。

技术实现要素：

本发明通过对壳体、传感器、簧桶、耐冲板、导杆、固定板、控制箱和定位插杆的优选设计加工组合，制造出的水体流速快速测量装置，可以快速测量河流湖泊不同区域的水体流速，为水体流域内的水土流失推算，生态种群平衡保护，水体水文环境保护监测提供重要的基础数据支撑。此装置携带方便﹑操作简单、可测量不同水深的水体流速，适合快速测量河流、湖泊等不同深度的水体流速，可以批量推广应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种水体流速快速测量装置，其特征是包括壳体、传感器、簧桶、耐冲板、导杆、固定板、控制箱和定位插杆，所述壳体为中空柱形，壳体的横截面为半圆形，壳体底部外侧有环形定位套，定位插杆穿过环形定位套，将壳体固定在一定位置，传感器安装在壳体的开口处，传感器与簧桶连接，簧桶的下部穿过耐冲板，簧桶的上部安装固定在壳体开口处内侧，固定板安装固定在壳体底部，导杆安装在固定板中间，控制箱通过线束与壳体、传感器相连，所述簧桶有弹簧和中空桶组成，耐冲板的四角上有半圆形带钩孔和挂钩，耐冲板的中间有圆形通孔，簧桶中的弹簧一端固定在耐冲板四角挂钩上，另一端固定在中空桶底部，中空桶整体穿过耐冲板四角上的半圆形带钩孔处。

所述壳体、耐冲板和固定板有不锈钢制成，耐冲板的横截面外围轮廓与壳体的横截面外围轮廓形状相同，导杆为光滑不锈钢杆制成，导杆内部安装有传感器，导杆外侧有刻度，固定板上面有长方形或圆形通孔，固定板的四周与壳体外侧焊接为一体，导杆通过螺栓安装固定在固定板底面的中间位置。

所述壳体开口处有内翻边，上面焊接有短杆，传感器安装在内翻边处或短杆内部，短杆为中空不锈钢杆，簧桶中的中空桶底部与壳体开口处内翻边处或短杆内部的传感器相连。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

针对不同深度的水体，本发明的使用方法有以下两种：1)河流湖泊等浅水区内水深小于 5m测量水体流速时，将定位插杆穿过壳体外侧的环形定位套，将定位插杆底部插入河道或湖泊底部固定，河流湖泊中流动的水流通过壳体开口处流入，水流流动冲击耐冲板，耐冲板带动簧桶中的弹簧，在导杆上运动，导杆上的传感器和簧桶底部的传感器将数据信号通过线束传输到控制箱，控制箱上面的显示屏显示水体流速测量数据。2)河流湖泊等水深大于等于 5m测量水体流速时，通过绳体将壳体整体吊装在船体下面，河流湖泊中流动的水流通过壳体开口处流入，水流流动冲击耐冲板，耐冲板带动簧桶中的弹簧，在导杆上运动，导杆上的传感器和簧桶底部的传感器将数据信号通过线束传输到控制箱，控制箱上面的显示屏显示水体流速测量数据。本发明可以快速测量河流湖泊不同区域的水体流速，为水体流域内的水土流失推算，生态种群平衡保护，水体水文环境保护监测提供重要的基础数据支撑。此装置携带方便﹑操作简单、可测量不同水深的水体流速，适合快速测量河流、湖泊等不同深度的水体流速，可以批量推广应用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为簧桶；

图3为耐冲板；

图4为壳体；

图5为定位插杆。

具体实施方式

参见附图：一种水体流速快速测量装置，其特征是包括壳体9、传感器3、簧桶4、耐冲板7、导杆8、固定板1、控制箱11和定位插杆13，所述壳体9为中空柱形，壳体9的横截面为半圆形，壳体9底部外侧有环形定位套5，定位插杆13穿过环形定位套5，将壳体9固定在一定位置，传感器3安装在壳体9的开口处，传感器3与簧桶4连接，簧桶4的下部穿过耐冲板7，簧桶4的上部安装固定在壳体9开口处内侧，固定板1安装固定在壳体9底部，导杆8安装在固定板1中间，控制箱11通过线束10与壳体9、传感器3相连，所述簧桶4 有弹簧401和中空桶402组成，耐冲板7的四角上有半圆形带钩孔701和挂钩703，耐冲板7 的中间有圆形通孔702，簧桶4中的弹簧401一端固定在耐冲板7四角挂钩703上，另一端固定在中空桶402底部，中空桶402整体穿过耐冲板7四角上的半圆形带钩孔701处。

所述壳体9、耐冲板7和固定板1有不锈钢制成，耐冲板7的横截面外围轮廓与壳体9的横截面外围轮廓形状相同，导杆8为光滑不锈钢杆制成，导杆8内部安装有传感器3，导杆8 外侧有刻度，固定板1上面有长方形或圆形通孔2，固定板1的四周与壳体9外侧焊接为一体，导杆8通过螺栓安装固定在固定板1底面的中间位置。

所述壳体9开口处有内翻边6，上面焊接有短杆，传感器3安装在内翻边6处或短杆内部，短杆为中空不锈钢杆，簧桶4中的中空桶402底部与壳体9开口处内翻边处6或短杆内部的传感器3相连。

使用时：河流湖泊等浅水区内水深小于5m测量水体流速时，将定位插杆13穿过壳体9外侧的环形定位套5，将定位插杆13底部插入河道或湖泊底部固定，河流湖泊中流动的水流通过壳体9开口处流入，水流流动冲击耐冲板7，耐冲板7带动簧桶4中的弹簧401，在导杆8 上运动，导杆8上的传感器3和簧桶4底部的传感器3将数据信号通过线束10传输到控制箱 11，控制箱11上面的显示屏12显示水体流速测量数据。

河流湖泊等水深大于等于5m测量水体流速时，通过绳体将壳体9整体吊装在船体下面，河流湖泊中流动的水流通过壳体9开口处流入，水流流动冲击耐冲板7，耐冲板7带动簧桶4 中的弹簧401，在导杆8上运动，导杆8上的传感器3和簧桶4底部的传感器3将数据信号通过线束10传输到控制箱11，控制箱11上面的显示屏12显示水体流速测量数据。

本发明的设计制作原理是：壳体9为中空柱形横截面为半圆形，耐冲板7横截面为半圆形，通过测量半圆的半径为r,横截面的面积为S，S＝πr²/2,耐冲板7的横截面积S；单位时间内流过耐冲板7水体的重量为M，M＝Svtρ,S是耐冲板7横截面积，v是水体流速，t是测量的时间间隔期，ρ是水体的密度(ρ＝1.0×10³kg/m³)；M＝mg,m是水体质量，g是当地重力加速度(g＝9.8N/kg)；由上述三个公式可得：v＝M/Stρ＝mg/Stρ；单位时间内F＝M,F是水体对耐冲板7的冲击力，M是单位时间内流过内冲板水体的重量，本发明中F＝kx,k是簧桶4中弹簧401的劲度系数，x是簧桶4中弹簧401的形变量，导杆8上放入水体前耐冲板7在导杆8上显示的刻度L₁，导杆8放入水体后5分钟后耐冲板7在导杆8上显示的刻度L₂，x＝L₁-L₂, 耐冲板7四角有4个劲度系数相同的弹簧401，所以：F＝4k(L₁-L₂)；

有上述可得：v＝4k(L₁-L₂)/Stρ，v是河流湖泊中的水体流速，k是簧桶4中弹簧401 的劲度系数(已知定值)，L₁是导杆8上放入水体前耐冲板7在导杆8上显示的刻度，L₂是导杆8放入水体后5分钟后耐冲板7在导杆8上显示的刻度，S是耐冲板7的横截面积(已知定值)，t是测量的时间间隔期，ρ是水体的密度(ρ＝1.0×10³kg/m³)。本发明中的控制箱 11通过记录t测量的时间间隔期，同时感应测量L₁是导杆8上放入水体前耐冲板7在导杆8 上显示的刻度，L₂是导杆8放入水体后5分钟后耐冲板7在导杆8上显示的刻度，进入计算显示处河流湖泊中的水体流速v。

综上所述本发明可以快速测量河流湖泊不同区域的水体流速，为水体流域内的水土流失推算，生态种群平衡保护，水体水文环境保护监测提供重要的基础数据支撑。