一种压力传感式明渠水流测速仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压力传感式明渠水流测速仪，包括中空进水管、中空出水管、压力传感器、内部存放导线的中空悬挂杆和控制测流的电路盒；所述中空进水管与中空出水管垂直相交；所述压力传感器位于中空出水管的内部侧面中间的正对中空进水管处；所述中空悬挂杆垂直设置在中空进水管与中空出水管连接处顶部；所述中空悬挂杆上部有控制测流的电路盒。本实用新型装置适用于明渠水流断面的平均流速测量，该装置原理、结构简单，操作方便，成本低且易于携带，避免了目前大部分水流测速仪成本高、使用不便的缺点，可在水文监测和实验测量中广泛使用。
【专利说明】
一种压力传感式明渠水流测速仪
技术领域
[0001]本实用新型属于数据采集设备领域，涉及一种水流测速装置，特别是涉及一种压力传感式明渠水流测速仪。
【背景技术】
[0002]流体速度的测量对于研究流体的运动规律和流体内部颗粒之间的相互作用机理具有十分重要的意义。流速仪是测量河流、湖泊和渠道等水体水流速度的仪器。目前主要有机械、动势能转化、电测和超声四种类型。分为旋桨式流速仪、毕托管均点流速测速仪、电磁式流速仪、超声波流速测算仪。
[0003]旋桨式流速仪是目前科研生产常用的类型，测量数据精确，性能较稳定，但是实际测量过程中需要人工操作较繁琐，另外不方便携带。由于是旋桨结构，转子裸露在外，受高速泥沙石子冲击，易于受损，维护成本高，使用不方便。使用毕托管测流速时，必须首先将毕托管及橡皮管内的空气排出来，然后将毕托管的下端放入水流中，但是实际使用过程中，气泡不易排除干净，下端一旦脱离水面，进入气泡后需要重新排气。电池上流速仪和超声波流速测算仪使用成本较高，且对使用环境要求较高，其适用范围有限。
[0004]目前，市场上迫切需要一种原理简单、操作方便、使用简单的新型水流测速仪。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种压力传感式明渠水流测速仪，利用特定情况下水流流速与其产生的动水压力之间的对应关系，将水流流速用压力的形式变现出来。通过压力传感器(即压敏电阻)将压力的大小转化为相应电路中电流的大小，最终实现用电流的大小表现水流流速的大小，实现测量水流流速的目的。
[0006]本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0007]一种压力传感式明渠水流测速仪，包括:中空进水管、中空出水管、压力传感器、内部存放导线的中空悬挂杆、控制测流的电路盒;所述中空进水管与中空出水管垂直相交;所述压力传感器位于中空出水管的内部侧面中间的正对中空进水管处;所述中空悬挂杆垂直设置在中空进水管与中空出水管连接处顶部;所述中空悬挂杆上部有控制测流的电路盒；所述中空悬挂杆内部的导线将压力传感器和电路盒中的测流电路相连接。
[0008]所述电路盒中设有电源、电源开关、保护电阻R1、电流计A;所述的电源、电流计A、保护电阻仏、电源开关依次连接，所述电源和电源开关之间连接压力传感器。
[0009]优选的，所述中空进水管外表面、中空出水管外表面及两者交接处的外表面均呈流线型。
[0010]优选的，所述中空悬挂杆的上部设有用于固定该水流测速仪的固定端。
[0011]本实用新型的有益效果是:一种压力传感式明渠水流流速测量仪适用于明渠水流的断面平均流速测量，且原理、结构简单，操作方便，成本低且易于携带，避免了目前大部分水流测速仪成本高、使用不便的缺点，可在水文监测和实验测量中广泛使用。
【附图说明】
[0012]图1:为本实用新型的结构简图。
[0013]图2:为本实用新型的原理简图。
[0014]图3:为本实用新型的测流电路图。
[0015]图中，I一中空进水管；2—中空出水管；3—压力传感器;4一中空悬挂杆；5—电路盒;6 一固定端;7 一电源开关;8 一导线。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和具体实施例来对本实用新型做进一步的说明。
[0017]请见图1和图2，本实用新型所采用的技术方案是:一种压力传感式明渠水流测速仪，包括:
[0018]中空进水管1、中空出水管2、压力传感器3、内部存放导线的中空悬挂杆4、控制测流的电路盒5;所述的中空进水管I与中空出水管2垂直相交;所述的压力传感器3位于中空出水管2的内部侧面中间(正对中空进水管I)；所述的中空悬挂杆4垂直设置在中空进水管I与中空出水管2连接处顶部偏后处;所述的中空悬挂杆4上部有控制测流的电路盒5;所述的中空悬挂杆4内部有导线8将压力传感器3和电路盒5中的测流电路相连接。
[0019]参见图2，当水流从中空进水管I流入时，受到中空出水管2侧面的压力传感器3的阻碍作用，使得水流从中空出水管2两侧流出，此时水流从中空进水管I流进的速度为V1、从中空出水管2流出的速度为V2，压力传感器3受到的水流动压力大小等于压力传感器3对水流的压力F，通过水力学公式可推导出？与％之间的关系:F = PV12A,其中P为水体的密度，单位kg/m3，A为中空进水管I的进水断面面积，单位m2，F为压力传感器3对水流的压力，单位N，Vi为水流进中空进水管I的水流速度，单位m/s。
[0020]参见图3，所述的电路盒中有电源、电源开关7、保护电阻仏、电流计A:所诉的电源、电流计A、保护电阻办、电源开关7依次连接，所述的电源和电源开关7之间连接压力传感器3(即压敏电阻R)。
[0021]所述中空进水管I与中空出水管表面2及其交接处表面均是流线型表面。
[0022]所述中空悬挂杆4的上部设有固定端6。
[0023]使用时，将测速仪放入待测明渠水流断面某一测点处，使中空进水管I完全浸没在水流中，流体进口对准水流方向，打开电源开关7，此时压力传感器受到水流压力作用，其电阻值发生变化并将最后稳定在某一值附近，电路盒5中的测流电路的总电阻也随之变化并最终稳定在某一值附近，此时电流表A有一稳定读数。
[0024]电源电压为U，保护电阻的电阻值为R1，根据测流电路中的电流值(即电流表A的读数I)和压力传感器的电阻R之间的关系:R = U/I—R1，以及压力传感器对水流压力F与压力传感器电阻R的关系:F=KR(k为与压力传感器自身有关的某一系数)，以及进水口水流速度VdPF的关系= F=PV12A,即可根据电流表的读数反应所测量的水流流速。最终实现测量明渠断面某处水流流速的目的。
[0025]本实用新型的具体控制实现为现有技术，本实用新型仅提供装置结构设计技术方案。
[0026]以上所述为本实用新型的最佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种压力传感式明渠水流测速仪，其特征在于，包括:中空进水管(I)、中空出水管(2)、压力传感器(3)、内部存放导线(8)的中空悬挂杆(4)、控制测流的电路盒(5);所述中空进水管(I)与中空出水管(2)垂直相交;所述压力传感器(3)位于中空出水管(2)的内部侧面中间的正对中空进水管(I)处;所述中空悬挂杆(4)垂直设置在中空进水管(I)与中空出水管(2)连接处顶部;所述中空悬挂杆(4)上部有控制测流的电路盒(5);所述中空悬挂杆(4)内部的导线(8)将压力传感器(3)和电路盒(5)中的测流电路相连接。2.根据权利要求1所述的一种压力传感式明渠水流测速仪，其特征在于:所述电路盒(5)中有电源、电源开关(7)、保护电阻仏、电流计A;所述电源、电流计A、保护电阻办、电源开关(7)依次连接，所述电源和电源开关(7)之间连接压力传感器(3)。3.根据权利要求1或2所述的一种压力传感式明渠水流测速仪，其特征在于:所述中空进水管(I)外表面、中空出水管(2)外表面及两者交接处的外表面均呈流线型。4.根据权利要求1或2所述的一种压力传感式明渠水流测速仪，其特征在于:所述中空悬挂杆(4)的上部设有用于固定该水流测速仪的固定端(6)。
【文档编号】G01P5/14GK205539047SQ201620303611
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】朱瑞, 杨智凯
【申请人】武汉大学