基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置的制作方法

本发明涉及一种明渠自动测流装置，尤其是基于面积流速法的多分辨明渠自动测流装置。

背景技术：

现有的测流装置由传感器、垂直水面的压力片、平行水面的压力片、滚珠丝杆电机构成；其测流方法是：1）测点流速：由两个压力传感器测得的动水压力和静水压力，其压力差通过伯努利方程算出一个测点的流速，根据此方法，可以得到每个测点的流速；2）测线流速：根据水淹没传感器的测点数，分别求出淹没测点的流速，将每个测点的流速加权求平均得到该条测线的流速；3）测面流速：通过机械传动机构横向自动移动，得到第二条，第三条…第n条测线的流速，所得n条测线的流速加权平均得到该测面的流速v，由公式q=av即求得该矩形断面的流量，其中v是矩形断面的平均流速，a是矩形断面的面积，该装置虽然实现了自动测流，但是由于不同的流量每条测线对应的特征点是不同的该装置的压力片是固定的所以用该方法测得的流速不能很好的反应整个断面的平均流速，再者该装置压力片的测板较宽对水流的阻力较大，而且在测量时根据上述测流步骤需要一直在水下移动，对水流的影响很大，测流精度难以保证。

技术实现要素：

本发明要解决的具体技术问题一是由于测量时对水流的阻力较大，影响测流精度；二是由于流量不同平均流速难以获的精确测流，其目的是提供一种基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案。

一种基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置，含有明渠自动测流铝合金架、光杆、同步带、固定件、同步轮、步进电机、毕托管、压差传感器及升板；其特征在于：

一带有支座和水平仪的所述明渠自动测流铝合金架的一端安装有一步进电机ⅱ及其同步轮ⅱ；另一端安装有一与之对应的同步轮ⅰ，并在所述同步轮ⅰ与所述同步轮ⅱ间通过所述固定件固定有同步带；在所述固定件两端分别设置有两相同平行水平的光杆通过光杆固定件固定，并沿两平行水平的光杆在同步带的带动下沿水平方向移动；

在所述固定件的上方固定有两竖直相同的光杆，并将升板与所述两竖直相同的光杆及其一丝杆固定在一起；在所述固定件的下方固定有一步进电机ⅰ与丝杆相连接，并在所述升板上固定有毕托管，在步进电机ⅰ的作用下沿丝杆和两竖直光杆上下移动；

所述毕托管是在步进电机的作用下深入明渠水流中作横向与纵向位移划分不同的网格实现多分辨率测流。

进一步的附加技术特征如下。

一种基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置，其特征在于：所述支座是设置于明渠自动测流铝合金架四角的配合水平仪调节的支撑座。

一种基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置，其特征在于：所述水平仪是设置于明渠自动测流铝合金架上的两个方向的水平仪将整体装置调整为水平。

一种基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置，其特征在于：所述基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置的明渠自动测流方法是将明渠自动测流装置置于明渠上，通过支座调整水平测流装置，然后接通电源，使用上位机的网格划分功能，用测点间隔和网格数量划分网格，并在后边对应框中输入参数，在上位机界面上点击开始测流，毕托管在步进电机的带动下自动沿整个过水断面水平与竖直移动，开始测量，自动采集所有网格流速，同时通过压差传感器传到上位机。

实现上述本发明所提供的一种基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置，与现有技术相比，整个自动测流装置中毕托管是唯一个进入水体的测流部件，克服了已有装置对水流的干扰使测流精度降低的问题；本发明装置根据实际测流要求，划分不同网格进行测流来实现多分辨率测流，这样能够在节约时间的情况下保证所需的测流精度；本装置在测流时不需要过分关注流体的种类到底是否满足是均匀流这一条件，即可通过不同程序的设计测量矩形、u型、梯型等不同类型渠道。

附图说明

图1是本发明明渠多点自动测流装置的结构示意图。

图2本发明的u50矩形渠道结构示意图。

图3是本发明的测流系统流程图。

图4是本发明基于压力传感器的矩形明渠自动检测系统。

图中：1：支座；2：螺母；3：明渠自动测流铝合金架；4：水平仪；5：平行水平光杆ⅰ；6：同步带；7：光杆固定件；8：同步轮ⅰ；9：步进电机ⅰ；10：毕托管；11：步进电机ⅱ；12：同步轮ⅱ；13：压差传感器；14：固定件；15：升板；16：丝杆；17：竖直光杆ⅱ；18：上位机；19：自动化控制中心；20：gprs通讯模块；21：单片机控制系统；22：二维运动基本结构；23：水平运动机构；24：竖直运动机构；25：测流基本部件。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作出进一步的详细说明。

如附图1、附图2、附图3及附图4所示，实施一种基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置，该装置包括支座1、螺母2、明渠自动测流铝合金架3、水平仪4、平行水平光杆ⅰ5、同步带6、光杆固定件7、同步轮ⅰ8、步进电机ⅰ9、毕托管10、步进电机ⅱ11、同步轮ⅱ12、压差传感器13、固定件14、升板15、丝杆16及竖直光杆ⅱ17；其中，明渠自动测流铝合金架3的四角安装有支座1，上面安装有水平仪4，一端安装有一步进电机ⅱ11及其同步轮ⅱ12；另一端安装有一与之对应的同步轮ⅰ8，并在同步轮ⅰ8与同步轮ⅱ12间通过固定件14固定有同步带6；在固定件14两端分别设置有两相同平行水平光杆ⅰ5通过光杆固定件7固定，并沿两平行水平光杆5在同步带6的带动下沿水平方向移动。

在固定件14的上方固定有两竖直相同光杆ⅱ17，并将升板15与所述两竖直相同光杆ⅱ17及其丝杆16固定在一起；在固定件14的下方固定有一步进电机ⅰ9与丝杆16相连接，并在升板15上固定有毕托管10，在步进电机ⅰ9的作用下沿丝杆16和两竖直光杆ⅱ17上下移动。

毕托管10是在步进电机的作用下深入明渠水流中作横向与纵向位移划分不同的网格实现多分辨率测流。

在上述具体实施方案中，支座1是设置于明渠自动测流铝合金架3四角的配合水平仪4调节的支撑座。

在上述具体实施方案中，水平仪4是设置于明渠自动测流铝合金架3上的两个方向的水平仪将整体装置调整为水平。

在上述具体实施方案中，基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置的明渠自动测流方法是将明渠自动测流装置置于明渠上，通过支座1调整水平测流装置，然后接通电源，使用上位机18的网格划分功能，用测点间隔和网格数量划分网格，并在后边对应框中输入参数，在上位机18界面上点击开始测流，毕托管10在步进电机9、11的带动下自动沿整个过水断面水平与竖直移动，开始测量，自动采集所有网格流速，同时通过压差传感器13传到上位机18。

实施例1

如附图1、附图2、附图3及附图4所述，实施本发明上述所提供的一种基于面积流速法的多分辨率明渠自动测流装置的技术方案，其构成是由四个支座1支撑四根材质和铝合金3一样，两长两短的铝合金杆构成整个装置支撑部分，其中两根长的铝合金架为垂直水流方向放置，两根短的铝合金架为平行于水流方向放置，在其中一长一短的铝合金架上分别放置两个水平仪4，两个方向的水平仪4配合支座1上与螺母2调整整体装置位于水平位置，在两个较短的铝合金架上用与固定件7相同的四个固定件将与平行水平光杆ⅰ5相同的两根光杆固定，在其中一端的两个固定件中间安装一个步进电机11，电机上安装同步轮12，在另一端固定一个与之对应的同步轮8，两个同步轮之间用同步带连接，并将同步带6与固定件14固定在一起，并且固定件14的两端分别置于与平行水平光杆ⅰ5相同的光杆上，使得固定件14可以沿着平行水平光杆ⅰ5在同步带的作用下水平移动，固定件14上方固定两根与竖直光杆ⅱ17相同的光杆以及一根丝杆16，并将升板15与这三根杆固定在一起，固定件14下方固定一个步进电机并与丝杆16相连接，在升板15上固定毕托管10，使得在步进电机9作用下，升板15带动毕托管10沿丝杆16和竖直光杆ⅱ17作上下移动。

上述具体实施装置在测流时，首先将整体装置置于渠道上，观察两个水平仪中的气泡是否居中，如果居中，则测量装置处于水平状态，进行下一步操作，如果气泡不居中，则调节四个支座的高低使气泡居中，然后接通电源开始测量，测量数据将通过传感器实时传到电脑或者其它设备。

本装置通过上位机软件界面中的网格划分将渠道的过水断面划分成若干网格，然后点击开始测量，如附图2所示毕托管在步进电机移动驱动下移动到网格1的中心，毕托管在这里测两个值：一个毕托管侧面小孔的液位高h1和前端小孔的液位高h2，其中h1代表1处的静水压强，以通过1处的水平面位参考平面，1点处的总能；所以根据公式可得，然后将网格1的流量计算出来显示到设备的界面，同理，毕托管依次移动到2、3、4……20，计算出流量q2、q3……q20最后将正个断面的流量q=(i=1、2、3……20），自动计算得出整个段面的流量。