[發明專利]波浪水槽內自動調整高度的水沙測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 202010617570.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111795798A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 李元;張弛;戴瑋琦;蔡鈺;楊昊燁;陳大可
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01D21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐爾東

本發明涉及一種波浪水槽內自動調整高度的水沙測量裝置及測量方法，水沙測量裝置包括水槽，還包括架設在水槽上的T型桁架，T型桁架包括水平支架和豎直支架，水平支架的兩端通過固定裝置對稱安裝在水槽側壁上，豎直支架的頂端固設在水平支架的中心位置，其底端伸入水槽內；升降裝置的一端連接在豎直支架的底端，其另一端通過第一剛性拉桿連接套殼的一端，套殼的另一端連接測量裝置本體；還包括控制部分，其同時與升降裝置、測量裝置本體連通；本發明解決現有技術中無法在動床實驗中準確地識別底床高程，并且自動調整儀器位置使之持續測量目標位置水沙數據的問題。

技術領域

本發明涉及一種波浪水槽內自動調整高度的水沙測量裝置及測量方法，屬于物理模型試驗中關于水沙數據測量領域。

背景技術

物理模型試驗由于其不受現場條件的限制、便于實施并且造價較低等特點，是一種廣泛而高效的研究手段。通過選取合適的比尺關系，往往能通過物理模型實驗發現各個要素之間的關系。波浪水槽實驗是用來研究波浪、水流、泥沙之間相互作用的重要手段；在波浪的作用下，沙質底床會發生不同程度的沖淤變化，伴隨著底床高程增大或減小。

以往在布置測量儀器的過程中，總是將儀器布置在一個特定的高程用于測量距離底床特定高度的水沙數據，比如測量底部邊界層的流速和含沙量濃度；然而，在波浪的作用下，底床高程會發生相應的變化；在沖刷區域，底床和測量儀器的距離會逐漸增大，以至于儀器無法測量到目標位置的水沙數據；在淤積區域，底床與儀器的位置會逐漸減小，甚至可能將儀器掩埋，因而損壞測量儀器。如何在動床實驗中準確地識別底床高程，并且自動調整儀器位置，從而達到持續測量目標位置水沙數據的目的依舊是一個難點。

發明內容

本發明提供一種波浪水槽內自動調整高度的水沙測量裝置及測量方法，解決現有技術中無法在動床實驗中準確地識別底床高程，并且自動調整儀器位置使之可以持續測量目標位置水沙數據的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種波浪水槽內自動調整高度的水沙測量裝置，包括水槽，還包括架設在水槽上的T型桁架，T型桁架包括水平支架和豎直支架，水平支架的兩端通過固定裝置對稱安裝在水槽側壁上，豎直支架的頂端固設在水平支架的中心位置，其底端伸入水槽內；

升降裝置的一端連接在豎直支架的底端，升降裝置的另一端通過第一剛性拉桿連接套殼的一端，套殼的另一端連接測量裝置本體；

還包括控制部分，其同時與升降裝置、測量裝置本體連通，通過測量裝置本體獲取的信號控制電路的通斷以及電流方向的改變實現對升降裝置升降的控制；

作為本發明的進一步優選，前述的測量裝置本體包括剖面小威龍流速儀和紅外后向散射濁度儀，剖面小威龍流速儀通過固定架固設在套殼上；

第二剛性拉桿呈F型狀設置，其橫向結構固定在套殼圓周表面，其豎向結構頂端固定紅外后向散射濁度儀，且紅外后向散射濁度儀與水槽底部的距離小于剖面小威龍流速儀與水槽底部的距離；

作為本發明的進一步優選，前述的升降裝置為升降器，在豎直支架外圍均勻布設螺紋，升降器內電機的電機軸套設在豎直支架上，升降器的另一端通過第一剛性拉桿與套殼的一端連接；

前述的控制部分包括RC濾波電路、電機連通電路以及電磁繼電器裝置，電磁繼電器裝置包括電磁鐵，將電磁鐵豎直安裝在底板上，底板上還垂直安裝支撐桿，活動桿的一端可旋轉安裝在支撐桿的頂端，活動桿中間位置嵌設條形磁鐵，條形磁鐵與電磁鐵頂端接觸或者未接觸，條形磁鐵與電磁鐵接觸處為S極，在活動桿與底板之間安裝彈簧，通過彈簧實現活動桿在支撐桿上的回彈；

活動桿的另一端落入電機連通電路內，電機通過第一銅導線與第一電源形成第一回路，電機通過第二銅導線與第二電源形成第二回路，第一回路上布設第一觸點，第二回路上布設第二觸點，當條形磁鐵與電磁鐵頂端接觸時，活動桿的另一端與第二觸點接觸，此時第二回路連通；