一种便携式超声波明渠水位自动跟踪测流装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111044755A(43)申请公布日2020.04.21(21)申请号201911333319.5(22)申请日2019.12.23(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号(72)发明人周义仁马娟娟李治勤张茜张雪兰孙西欢(74)专利代理机构太原倍智知识产权代理事务所(普通合伙)14111代理人戎文华(51)Int.Cl.G01P5/24(2006.01)G01F23/296(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种便携式超声波明渠水位自动跟踪测流装置(57)摘要一种便携式超声波明渠水位自动跟踪测流装置，所述装置采用欧标铝型材，顶端安装有液位超声波传感器测量明渠水位高度，导轨内置有双轴心直线导轨机械铝型材，支撑杆与导轨通过固定垫板固定连接；内置有双轴心直线导轨上安装有滑块及丝杆，滑块连接有舵机，通过丝杆上设置的步进电机带动滑块及舵机在丝杆上作上下滑移，舵机连接有测量杆，并控制测量杆的旋转角度，测量杆的两端安装有超声波探头作360度竖直平面旋转测量；本装置结构简单，携带方便，测量精度高，广泛适用于明渠渠道测流，对灌区节水具有重要的现实意义。CN111044755ACN111044755A权利要求书1/1页1.一种便携式超声波明渠水位自动跟踪测流装置，包括丝杆、步进电机、超声波探头、导轨、液位超声波传感器、舵机、滑块、支撑杆、测量杆及固定垫板；其特征在于：所述支撑杆（8）是铝型材，顶端安装有液位超声波传感器（7）测量明渠水位高度；导轨（10）是内置双轴心直线导轨机械铝型材，支撑杆（8）与导轨（10）通过固定垫板（9）固定连接；内置有双轴心直线导轨（10）上安装有滑块（5）及丝杆（1），滑块（5）连接有舵机（4）；通过所述丝杆（1）上设置的步进电机（2）带动滑块（5）及舵机（4）在丝杆（1）上作上下滑移测量；所述舵机（4）连接有测量杆（3），并控制测量杆（3）的旋转角度；所述测量杆（3）的两端安装有超声波探头（6）作360度竖直平面旋转测量；测量时，所述液位超声波传感器（7）发射超声波至水面，通过高度差计算得水位，获得明渠水位高度；所述测量杆（3）通过滑块（5）上下滑移并在舵机（4）的带动下作360度旋转，智能控制器根据水位高度控制超声波探头位置，使其分别置于水面和水底，相向交替发射接收超声波，超声波传感器将其输出的模拟量信号通过A/D转换为单片机识别数字信号，通过单片机程序运行，将采集到的数据通过液晶显示屏显示，再通过通讯接口传输到GPRS终端，实现上位机在线监测，根据时差法原理及流速面积法，最终程序自动算出渠道断面流量并在液晶显示屏上显示出来。2.如权利要求1所述的便携式超声波明渠水位自动测流装置，其特征在于：所述测量杆（3）是不锈钢、铝质合金或是石墨烯材质的细杆。3.如权利要求1所述的便携式超声波明渠水位自动测流装置，其特征在于：所述步进电机（2）的转速是25rad/s或自行调节。2CN111044755A说明书1/4页一种便携式超声波明渠水位自动跟踪测流装置技术领域[0001]本发明涉及一种明渠超声波测流装置，尤其是一种基于超声波时差法的明渠超声波测流装置。背景技术[0002]现有技术：公开号为CN206515468U公开的一种“超声波雷达测流系统”实用新型专利，包括中心站以及与中心站无线通信的雷达站，雷达站包括监测房、雷达支架、雷达探头，监测房内设有采集控制器和与之连接的电源、无线传输模块，雷达支架设于所监测的水体上方，多个雷达探头固定在雷达支架上并向上游水体的水面发射超声波，各雷达探头均与监测房内的采集控制器连接；该测流系统实现了非接触式的在线测量，测量速度快，能保障水文测验技术人员安全以及减少测量仪器的损失，但是造价高，并且不能携带使用，只能测量固定水域的流量，不适宜大面积推广使用。[0003]现有技术：宋艾玲，梁光川.差压式孔板流量计计量不准确度分析[J].钻采工艺,2016(02):114-115.，该测流装置结构简单，造价低廉，但实际推广应用时，由于流量计需要采用差压表测量上下游压力，而差压表连接流量计主管道的缓冲管对灌溉水流泥沙含量有一定要求；由于水流中含有杂质，缓冲管进口前的滤网一旦被堵塞，将会造成读取压力差的较大误差，因此该装置测流精度低，无法准确测量固定水深的水流量。[0004]现有技术：史伏初.一种新型量水设备—农用分流式量水计[J].江苏水利,1985(01):36-38.，是一种新型的量水设备，利用文丘里管作为主管进行过水，在文丘里管上安装支管，支管进口处安装在主管上或与上游水体连接，出口安装在喉管处，支管上安装水表，该装置结构简单，造价低，永久压力损失小，