[實(shí)用新型]一種基于太赫茲技術(shù)的排水管道流速測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202220781182.0
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN217443383U
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文鑫;許荊;楊鴻波;楊飛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26;G01P1/00
• 代理公司: 北京智鴻港知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 16003
• 代理人: 張學(xué)府

本實(shí)用新型涉及流速測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于太赫茲技術(shù)的排水管道流速測量裝置，包括箱體，所述箱體的內(nèi)部設(shè)置有測量機(jī)構(gòu)，所述測量機(jī)構(gòu)包括計算機(jī)、連接器、壓控振蕩器、模數(shù)采集控制器和濾波器，所述箱體的內(nèi)壁上固定連接有隔板。通過轉(zhuǎn)動螺紋桿，使得螺紋桿與螺紋筒內(nèi)的螺紋嚙合產(chǎn)生推力，根據(jù)安裝需要調(diào)整安裝高度和傾斜角度，打開電路開關(guān)，通過太陽能充電板給蓄電池供電，在通過逆變器使得電子部件通電，使得裝置的續(xù)航能力增強(qiáng)，同時擴(kuò)大裝置的適用面，采用集成片上天線的壓控振蕩器芯片，配合透鏡天線，可以實(shí)現(xiàn)波束聚焦功能，提高增益，太赫茲雷達(dá)流速監(jiān)測設(shè)備具有體積小、功耗低、非接觸、精度高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及流速測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于太赫茲技術(shù)的排水管道流速測量裝置。

背景技術(shù)

城市地下管網(wǎng)排水系統(tǒng)是整個城市的“血脈”，準(zhǔn)確掌握管道水流狀況，便于制定科學(xué)的管理方案，太赫茲(THz)波是指頻率在0.1-10THz(波長為 3000～30μm)范圍內(nèi)的電磁波，在長波段與毫米波相重合，在短波段與紅外光相重合，是宏觀經(jīng)典理論向微觀量子理論的過渡區(qū)，也是電子學(xué)向光子學(xué)的過渡區(qū)，稱為電磁波譜的“太赫茲空隙，太赫茲(THz)波的波段能夠覆蓋半導(dǎo)體、等離子體，有機(jī)體和生物大分子等物質(zhì)的特征譜；利用該頻段可以加深和拓展人類對物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、信息學(xué)和生命科學(xué)中一些基本科學(xué)問題的認(rèn)識。利用太赫茲技術(shù)來對管道中的水流狀況進(jìn)行精確的了解，所以需要設(shè)置一種基于太赫茲技術(shù)的排水管道流速測量裝置，結(jié)合透鏡天線可以將波束約束在較小范圍內(nèi)同時又保證整體尺寸較小，整機(jī)采用分時工作模式，平均功率低于30mW，采用多普勒譜中心頻率估計算法計算流速多普勒頻率，同時結(jié)合速度統(tǒng)計濾波法獲取穩(wěn)定可靠的流速測量結(jié)果。

目前非接觸式雷達(dá)流速儀被廣泛用于河道流速監(jiān)測，采用K波段，河道測流要求的測量動態(tài)范圍大：0.3m/s-20m/s，由于其載頻小，理論上理論上可以通過降低采樣率提高采樣點(diǎn)來降低誤差，但該方法會增加雷達(dá)工作時長，在實(shí)際工程項目中，需要覆蓋較大的動態(tài)范圍，采樣率不能太低，同時采樣點(diǎn)數(shù)直接關(guān)系到處理器運(yùn)算量，也不能太大，因此調(diào)整參數(shù)提高測速精度的效果是有限的。針對測速誤差大的問題，一些學(xué)者提出超分辨率算法來提高測速精度：Rife-Jane法、能量重心法、頻譜細(xì)化算法等，但復(fù)雜的算法增加了運(yùn)算量，導(dǎo)致功耗的增加，管道流速范圍一般小于2m/s，通常在0.6～0.8m/s 左右，當(dāng)水流量小時可能小于0.3m/s，當(dāng)流速較慢時多普勒頻率小，同時水流表面紋波較小，中頻放大電路中具有帶通濾波器，因此K波段流速儀不太適宜地下管道流速測量；現(xiàn)有的流量計不方便在地下進(jìn)行安裝，不能夠根據(jù)不同的使用環(huán)境調(diào)整裝置的規(guī)格，使得裝置的適用面減小，同時裝置的檢測時的續(xù)航能力較差，而且不方便記性拆卸檢修和更換部件，十分麻煩。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于太赫茲技術(shù)的排水管道流速測量裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種基于太赫茲技術(shù)的排水管道流速測量裝置，包括箱體和保護(hù)機(jī)構(gòu)，所述箱體的內(nèi)部設(shè)置具有計算機(jī)的測量機(jī)構(gòu)，所述箱體上設(shè)置具有蓄電池的安裝機(jī)構(gòu)，所述箱體的內(nèi)壁上固定連接有隔板。

所述測量機(jī)構(gòu)包括計算機(jī)、連接器、壓控振蕩器、模數(shù)采集控制器和濾波器，所述隔板的上滑動連接有第一滑塊，所述第一滑塊上螺紋連接有螺栓，所述第一滑塊的數(shù)量為四塊，位于隔板頂部的三塊所述第一滑塊的頂端上分別固定安裝有計算機(jī)、模數(shù)采集控制器、濾波器，所述壓控振蕩器固定安裝在箱體內(nèi)壁的頂部，所述連接器固定安裝在位于隔板底部的第一滑塊的底端，所述連接器上固定安裝有透鏡天線，所述透鏡天線活動貫穿安裝在箱體的一側(cè)板的底部。

所述安裝機(jī)構(gòu)包括蓄電池、支撐板、逆變器、第二滑塊和太陽能充電板，所述箱體的頂部滑動連接有滑板，所述蓄電池固定安裝在滑板的頂端面上，所述箱體的頂端面上固定連接有支撐板，所述支撐板的底部固定安裝有逆變器，所述箱體通過第二滑塊滑動連接有太陽能充電板，所述箱體的一側(cè)板外表面上固定連接有螺紋筒，所述螺紋筒內(nèi)螺紋連接有螺紋桿，所述箱體內(nèi)壁的頂部固定連接有網(wǎng)箱，所述網(wǎng)箱內(nèi)填充有硅膠粒。