[發明專利]重力式流速傳感器及明渠流速流量監測裝置

無效

• 申請號: 201310381037.9
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103389389A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 魏巍
• 申請（專利權）人: 魏巍
• 主分類號: G01P5/02
• 分類號: G01P5/02;G01F1/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種重力式流速傳感器，由重力球（1）、連接線（2）、三軸加速度傳感器（3）三部分組成，其特征是：利用三軸加速度傳感器（3）測量重力球（1）所受拉力（1-2）與重力（1-1）的夾角（1-5）的角度，從而推求水流對球體的水平推力（1-4），該水平推力即流體阻力，最后根據流體阻力方程計算出水流流速。

2.根據權利要求1所述的重力式流速傳感器，其特征是：所述的三軸加速度傳感器（3）可以是壓阻式、壓電式或者電容式的數字傳感器。

3.根據權利要求1所述的重力式流速傳感器，其特征是：所述的連接線（2）是具有抗拉強度大、質量輕、不親水特性的尼龍魚線或者鋼絲線。

4.根據權利要求1所述的重力式流速傳感器，其特征是：所述的重力球（1）可以是空心球或者實心球，但必須是表面光滑，且平均密度大于水密度的圓球體，重力球的材料可以是玻璃、有機玻璃或者鋁合金。

5.根據權利要求4所述的重力球，其特征是：重力球（1）的球體半徑和球體平均密度是流體阻力方程推求水流流速的關鍵因素。

6.根據權利要求1所述的重力式流速傳感器，其特征是：所述的夾角（1-5）是重力球（1）完全浸沒在水中的情況下，由三軸加速度傳感器（3）采集的初始加速度向量(X₀,Y₀,Z₀)和瞬時加速度向量(X,Y,Z)結合空間向量夾角公式計算出的瞬時角度。

7.根據權利要求1所述的重力式流速傳感器，其特征是：所述的流速不局限于“水流”這一種流體的流速，根據流體力學中的相似原理和阻力方程可知，該傳感器可以適用于空氣、酒精或者其他“牛頓流體”的流速測量。

8.一種明渠流速流量監測裝置，由權利要求1所述的重力式流速傳感器（4-1）、測距傳感器（4-2）、微控制器（4-3）、GSM/GPRS通信模塊（4-4）、電源（10）組成，其特征是：通過對微控制器（4-3）編程，利用重力式流速傳感器（4-1）測量水流流速，利用測距傳感器（4-2）換算明渠過水斷面，從而計算明渠流量，最后利用GSM/GPRS通訊模塊（4-4）實現監測數據的上傳和短信指令交互式調校參數的功能。

9.根據權利要求8所述的明渠流速流量監測裝置，其特征是：所述的測距傳感器（4-2）可以是超聲波測距傳感器、激光測距傳感器或者紅外線測距傳感器。

10.根據權利要求8所述的明渠流速流量監測裝置，其特征是：所述的微控制器（4-3）可以是Arduino系列、ARM系列或者MCS51系列的單片機。