[發明專利]一種適用于非滿管流量高精度測量系統

在審

• 申請號: 201410588195.6
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN105628113A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 張華;李茂;曹金露;張灃;高抗;胡文龍
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01F1/34
• 分類號: G01F1/34
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本發明一種適用于非滿管流量高精度測量系統,用于測量巖土工程、農田水利、水文水資源等領域管道內液體沒有充滿管道截面時的流量。

背景技術

流量測量現在廣泛使用的是流量計，流量計多種多樣，可分為有轉子流量計、節流式流量計、細縫流量計、容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計等。諸多流量計都要求管道內液體充滿管道截面，通過不同的方法得出液體通過流量計時的流量大小。然而在一些特定條件下，液體流量波動較大，管道內會出現非滿管的狀況。

非滿管是指管道內液體沒有充滿管道截面的狀態，管道流體呈非滿管流狀態。根據水力學理論，非滿管流具有自由表面液面，自由液面上相對壓強為零，故又稱為無壓流。在實際中，大口徑非滿管道內的液體流量變化很大，液體有時充滿管道，有時充不滿管道，并且管道的截面尺寸、底坡、粗糙率等因素的變化，都可引起過水斷面、液位、流速等一系列的相應變化。因而，非滿管流與滿管流相比，流體流動規律存在很大的不同。為了實現非滿管流流量的測量，必須對流量計有新的要求。如今市場上存在一些可以測量非滿管流量的流量計，它們是在原流量計的基礎上增加管道內液位測量的裝置，再結合管道其他參數，得出非滿管時流量，經過改進后的流量計結構變得復雜。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種適用于非滿管流量高精度測量系統，結構簡單、制作成本低、數據采集精準快速，采集間隔短；可根據不同采集卡采樣頻率，采集間隔可以為秒甚至毫秒，而且使用方便。

本發明采取的技術方案為：

一種適用于非滿管流量高精度測量系統，包括第一計量盒、第二計量盒，每一個計量盒由有機玻璃制成，分盒體和頂蓋兩部分，頂蓋開設有通氣孔，所述盒體上、下各開有一個孔，上孔安裝第一電磁閥，第一電磁閥作進水閥；下孔安裝第二電磁閥，第二電磁閥作排水閥。所述盒體底部通過接孔安裝有差壓變送器，差壓變送器連接數據采集卡，數據采集卡連接PC機。

所述下孔的下邊緣高于差壓變送器的接孔的上邊緣。

所述通氣孔外接彎管。

所述數據采集卡為研華PCI-1716數字采集卡。

本發明一種適用于非滿管流量高精度測量系統，能按設定的時間間隔自動采集數據，取代了傳統試驗中長時間頻繁觀測記錄數據的人工勞動。該系統充分發揮了差壓變送器采集數據精確快速和PC機處理數據準確高效的特性，能對數據快速采集同時實時在線快速分析處理，做到數據采集與處理的自動化、準確化、高速化，大大地提高工作效率。

附圖說明

圖1為本發明系統結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種適用于非滿管流量高精度測量系統，包括第一計量盒A、第二計量盒B，每一個計量盒由有機玻璃制成，分盒體5和頂蓋2兩部分，頂蓋2開設有通氣孔1，所述盒體5上、下各開有一個孔，上孔3安裝第一電磁閥，第一電磁閥作進水閥；下孔3’安裝第二電磁閥，第二電磁閥作排水閥。所述盒體5底部通過接孔安裝有差壓變送器4，差壓變送器4連接數據采集卡，數據采集卡連接PC機。

為了同時滿足測量和排水的需要，所述下孔3’的下邊緣高于差壓變送器4的接孔的上邊緣。所述通氣孔1外接彎管，起到保護作用。

數據的采集主要通過由每一個計量盒的盒體5底部的差壓變送器4采集模擬信號，并發送到數據采集卡，數據采集卡采用研華PCI-1716數字采集卡，采集卡主要是捕獲外界光電、視頻、音頻等模擬信號并將其數字化導入PC機，進行數字處理的捕獲設備。采集卡將捕捉到的模擬信號導入到PC機中。再通過現有的、成熟的、廣泛應用的LabVIEW軟件，將模擬信號轉化為需要的數據信息：流量，同時在設計的可視界面上顯示并保存下來。

本發明系統共使用4個電磁閥：2個進水閥，2個排水閥。閥門控制分為兩部分：其一為手動控制，PC機上顯示每一個電磁閥開閉情況，也可以通過PC機控制電磁閥開關，實現計量盒清空、校驗等工作。其二為系統運行過程電磁閥的自動控制。

運行流程：輸入采樣間隔，系統將開始運行，并對流量數據按設定采樣時間間隔實時記錄保存。系統開始運行時，第一計量盒A上端進水閥開啟，其余閥門均關閉，第一計量盒A開始蓄水，同時將差壓變送器4傳遞的模擬量信號轉化為流量記錄下來。當第一計量盒A液位達到一定值時，程序自動控制進水閥關閉，待關閉完全后排水閥、第二計量盒B上進水閥開啟，同時排水閥保持關閉狀態；第一計量盒A開始排水，第二計量盒B開始蓄水，將差壓變送器傳遞的模擬量信號轉化為流量記錄下來。當第二計量盒B液位達到一定值時，程序重復上述過程，使第一計量盒A、第二計量盒B往復交替蓄水、排水，系統實現對經過流量計的液體的流量進行測量。