[發(fā)明專利]水流流速流向傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711485768.2
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108037312A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段君淼;莫振澤;胡軍海;羅跟東;彭俊鋒;丁劍敏;萬凱;劉躍雄;劉凱;鐘志鑫;謝沛瑤;甘鷺;楊紹紅;張浩;李義強(qiáng);江君垚;羅志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 石家莊鐵道大學(xué);無錫地鐵集團(tuán)有限公司;中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司
• 主分類號: G01P13/00
• 分類號: G01P13/00;G01P5/26
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 王麗巧

本發(fā)明提供了一種水流流速流向傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，包括萬向板，萬向板一側(cè)邊固連轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸上部與機(jī)架底座轉(zhuǎn)動連接；機(jī)架底座上方設(shè)有支撐架，轉(zhuǎn)向軸上端依次套裝第一凸輪和第二凸輪，第一凸輪左端及第二凸輪右端分別通過水平伸縮元件與支撐架相連；中空的萬向板內(nèi)設(shè)有水輪，與水輪同軸固定的齒輪與杠桿末端單齒嚙合，杠桿的中部鉸接在萬向板上、另一端與傳導(dǎo)軸鉸接，傳導(dǎo)軸頂部貫穿機(jī)架底座通過垂直伸縮元件與支撐架相連；水平伸縮元件及垂直伸縮元件上均設(shè)有與接收器相連的應(yīng)變光柵。水流沖擊萬向板及水輪轉(zhuǎn)動，通過水平伸縮元件上應(yīng)變光柵的應(yīng)變差，測量水流流向，通過垂直伸縮元件上應(yīng)變光柵感應(yīng)的應(yīng)變變化頻率，測量流速。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種水流流速流向傳感器。

背景技術(shù)

海上結(jié)構(gòu)在長期使用過程中，始終不斷遭受海洋洋流的沖刷、海洋波浪沖擊以及海洋生物滋生等因素的影響，從而出現(xiàn)海上結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)動力軟化、材料侵蝕老化現(xiàn)象，導(dǎo)致海上結(jié)構(gòu)構(gòu)件及整體抗力的衰減，影響結(jié)構(gòu)的安全度和耐久度。因此，長期監(jiān)測海洋洋流情況，對掌握海上結(jié)構(gòu)物的性能演變，評價結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，針對性進(jìn)行合理的養(yǎng)修，避免各種安全事故發(fā)生，確保海上結(jié)構(gòu)物的安全和提高使用年限具有重要意義，而水流流向是影響海洋施工平臺安全的主要因素之一，對海洋水流流向監(jiān)測將為海上結(jié)構(gòu)物的正常使用提供安全保障。

流速流向測量是水文工作的重要內(nèi)容，涉及防洪安全與管理、水資源開發(fā)與利用等多個方面。傳統(tǒng)流速流向測量儀器存在著信號易受干擾、測量誤差大、電路復(fù)雜且故障率高的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水流流速流向傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的傳統(tǒng)流速流向測量儀器存在信號易受干擾、測量誤差大、電路復(fù)雜且故障率高的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種水流流速流向傳感器，包括用于感應(yīng)水流流向的萬向板，所述萬向板的一側(cè)邊固連轉(zhuǎn)向軸，所述轉(zhuǎn)向軸的上部設(shè)置于機(jī)架底座上，所述轉(zhuǎn)向軸相對所述機(jī)架底座轉(zhuǎn)動連接；所述機(jī)架底座的上方設(shè)有支撐架，所述轉(zhuǎn)向軸的上端依次套裝第一凸輪和第二凸輪，所述第一凸輪左端及第二凸輪右端分別設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)通過水平伸縮元件與支撐架相連；所述萬向板為中空殼體，所述萬向板內(nèi)設(shè)有用于感應(yīng)水流流速的水輪，所述水輪與齒輪同軸固定，所述齒輪與杠桿的末端單齒嚙合，所述杠桿的中部鉸接在所述萬向板上，所述杠桿的另一端與所述傳導(dǎo)軸鉸接，所述傳導(dǎo)軸貫穿所述機(jī)架底座，所述傳導(dǎo)軸頂部通過垂直伸縮元件與所述支撐架相連；所述水平伸縮元件及所述垂直伸縮元件上均設(shè)有與接收器相連的應(yīng)變光柵。

進(jìn)一步的，所述萬向板的一側(cè)水平設(shè)有文丘里管，所述文丘里管的大徑端對應(yīng)設(shè)置在轉(zhuǎn)向軸一側(cè)，所述文丘里管的開口設(shè)置在大徑端、且開口朝向萬向板外側(cè)，所述水輪的輪緣上間隔設(shè)有若干個水槽，所述文丘里管的小徑端朝向水槽設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)向軸為管狀，所述傳導(dǎo)軸設(shè)置在轉(zhuǎn)向軸內(nèi)，所述傳導(dǎo)軸的上端延伸至轉(zhuǎn)向軸外部，所述轉(zhuǎn)向軸頂部設(shè)有用于對傳導(dǎo)軸限位的限位塊。

進(jìn)一步地，所述水平伸縮元件及所述垂直伸縮元件均為應(yīng)變彈簧，所述應(yīng)變光柵設(shè)置在應(yīng)變彈簧上能夠產(chǎn)生應(yīng)變的直線段，所述應(yīng)變彈簧的一端與支撐架相連，所述應(yīng)變彈簧的另一端與傳導(dǎo)軸上端、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相連。

進(jìn)一步地，所述支撐架為π形框架，所述支撐架包括第一立柱、第二立柱和橫梁，所述第一立柱和第二立柱對稱設(shè)置于所述轉(zhuǎn)向軸兩側(cè)，所述橫梁與所述第一立柱及第二立柱的上端固連，所述第一立柱和第二立柱的下端設(shè)置于所述機(jī)架底座上，所述第一立柱和第二立柱分別與所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)配合；所述橫梁上方設(shè)有延伸架，所述傳導(dǎo)軸上端穿過橫梁中部的通孔與應(yīng)變彈簧相連。