[發明專利]扭秤式流動測量儀及其測量方法

有效

• 申請號: 201310438758.9
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103499706A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 戴會超;蔣定國;別玉靜;唐夢君;張培培
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團公司
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王剛

技術領域

本發明涉及低流速水體測量裝置領域，特別涉及一種扭秤式流動測量儀及其測量方法。

背景技術

水庫蓄水后，庫前及其支流回水河段水位升高、水流減緩，使得大量泥沙沉積，水體濁度變小、透明度增大、光線的穿透率升高，都有利于浮游藻類的光合作用，促進藻類的生長繁殖，更有利于水華的發生，使得這些低流速河段成為富營養化研究的敏感地區。

據相關研究，水動力學條件的改變可能是庫區發生水華的主要誘發因子。水動力條件尤其是其臨界流速的測定作為發生水華主要誘發因子加以研究就變得日益重要。不僅如此，水流速度的測量對于研究水流的運動規律和水流泥沙的相互作用機理具有十分重要的意義，因而流速測量技術也受到人們的高度重視。

近年來，隨著電子技術和傳感技術的迅猛發展，國內外測量水流速度的儀器設備越來越多，如電磁流速儀、超聲多普勒流速儀(Acoustic?Doppler?Velocimetry,ADV)、激光多普勒流速儀(Laser?Doppler?Velocimetry,LDV)、粒子成像測速系統(Particle?Image?Velocimetry,PIV)等。但該類儀器造價高昂，需要經過專業訓練的人進行操作，且不易應用于野外水體。

傳統的旋漿式流速儀雖然成本低、操作簡單，但由于啟動流速較大，并不適用低流速水體的測量，且同時旋漿式流速儀并不能直接指示出水流方向，往往需要測量人員根據經驗及測量結果進行估算和分析，影響測量精度。而如今，由于水利工程的興建，水庫庫灣區域水體流速往往為毫米級，傳統的測量設備不宜使用，因此急需一種成本低廉，操作簡單并能夠用于低流速下流動測量的儀器。

綜上所述，提供一種成本低廉，操作簡單并能夠用于低流速下流動測量的儀器，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

公開于該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明要解決的問題是克服現有技術的缺點，提供一種扭秤式流動測量儀，解決了低流速測量存在精度低的問題，且有成本低，操作方便等優點。

為了解決上述問題，本發明提供一種扭秤式流動測量儀，其包括扭秤測力裝置及數據處理裝置；所述測力裝置包括扭絲、平面鏡、激光光源、弧度尺、均質球、連桿和基座；所述扭絲安裝在基座上，并且能夠繞基座的圓周轉動；所述平面鏡固定在扭絲中間；所述連桿與所述扭絲固定相連，并且所述均質球能夠拆卸地連接到連桿的下部，從而通過所述均質球的移動帶動扭絲發生扭轉，由此使平面鏡偏轉；所述弧度尺上設有多個光敏傳感器；所述激光光源用于發射激光；所述平面鏡、弧度尺和激光光源位于同一平面內，其中所述平面鏡將激光光源發射的激光反射到所述弧度尺的光敏傳感器上；而所述光敏傳感器用于檢測激光信號，并且將檢測到的激光信號轉換為電信號；所述數據處理裝置包括數據傳輸線及微處理器，所述光敏傳感器的電信號通過數據傳輸線傳送至微處理器。

進一步地，扭秤式流動測量儀包括流向測定裝置；所述流向測定裝置包括所述基座、對稱翼型管和流向指針；所述基座上設置有流向刻度盤；所述流向指針安裝在基座上，用于與刻度盤配合表示流向；所述對稱翼型管連接到連桿并且與流向指針固定相連。

進一步地，所述基座外邊緣處設置一圈凹槽，凹槽內固定有一圓形滑軌；基座底部中心固定有一轉筒，轉筒內部具有空心部分，轉筒的側面設置有一細縫，轉筒的底端與對稱翼型管連接，轉筒的頂端與流向指針連接，對稱翼型管和流向指針同軸轉動，扭絲中間垂直向下設有一卡槽，連桿穿過對稱翼型管，再向上穿過轉筒以及該卡槽連接扭絲，而連桿向下連接均質球。

進一步地，所述測力裝置進一步包括一支架，所述支架為圓形且底部設有滑動支座，能夠使支架在圓形滑軌中自由轉動，支架沿直徑兩端各設置有一固定端，各固定端端頭設置有卡扣，將扭絲固定在支架上，支架上與扭絲垂直的直徑兩端上各設置有一支桿，各支桿頂部連接對應的激光光源或弧度尺。

進一步地，所述均質球密度與水體密度ρ相當，均質球懸浮于水體之中且中心與對稱翼型管末端距離為5D，其中D為均質球直徑。

進一步地，所述連桿為輕質細桿，其密度與水體密度ρ相當。

進一步地，所述扭絲為直徑不變的金屬或非金屬均質材料。

進一步地，所述流向刻度盤設置于所述基座的圓形滑軌上，該流向刻度盤上刻有與轉筒同心的順時針均勻排列的角度刻度，對稱翼型管受流動作用而轉動，從而帶動轉筒以及流向指針轉動并在流向刻度盤上指示出流動方向。