一種水位升/降單向運動的自動測定方法及裝置的製作方法

2023-09-15 14:49:15

專利名稱：一種水位升/降單向運動的自動測定方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及到一種水位升/降單向運動的自動測定方法及裝置，主要應用於研究
山地或平原地表水、地下水位動態變化，屬於小型水文資料測定設備技術領域。
背景技術：
目前水位動態變化監測作為水資源管理的重要手段，一直受到水利工作者的重視。目前，應用於自動測定水位動態變化的裝置主要包括浮子式水位儀、壓力傳感器式水位儀、超聲波式水位儀等，其中壓力傳感器式水位儀和超聲波式水位儀雖然在數據記錄方面比較先進、完善，但傳感器受氣溫、大氣壓等環境因素的影響較大，穩定性一般較差，一直是該類儀器不斷改進和完善的努力方向之一，最關鍵的一點是因為複雜的信號處理電路導致其成本居高不下，目前還難以推廣；浮子式水位儀一般由浮子傳感器、傳動裝置與記錄裝置構成，浮子傳感器相對壓力傳感器而言，受氣溫和大氣壓等環境因素的影響較小，但傳動與記錄裝置目前大部分還為機械時鐘式有紙記錄模式，機械加工複雜、運行阻力大；近年來，隨著電子信息業的高速發展，特別是光電技術的發展，光電編碼器出現與應用，實現了浮子式水位儀的無紙記錄模式，但是光電編碼器型浮子式水位儀目前也存在諸多問題，首先發射裝置或接受裝置因機械震動等原因，容易引起移位或偏移，導致接收裝置不能可靠的接收到光信號，而不能產生電信號，其次在溫度高、溼度大的環境中，容易導致光電檢測裝置內部的電子元件特性改變或損壞，再次環境中的電磁容易對光電檢測裝置產生幹擾，導致光電檢測裝置輸出波形發生畸變失真。

發明內容
本發明的目的在於針對上述問題，提出了一種水位升/降單向運動的自動測定方法及裝置，以浮子為基礎，將水位的上升或下降的直線運動轉變為測輪的圓周運動，然後通過測定測輪單位時間內產生的脈衝數，或者產生單個脈衝所經過的時間，來確定水位的變化速率。 本發明的技術方案是這樣實現的這種水位升/降單向運動的自動測定方法，包括將一個浮子置於觀測井之內，井口設置控制浮子升降的裝置、脈衝信號發生器和脈衝信號記錄儀，當水位變化時，隨著浮子的升降，帶動升降裝置的測試輪轉動，設置於測試輪圓周上的磁鐵轉動時依次經過脈衝信號發生器的電磁開關，使脈衝信號發生器的開關完成吸合動作產生信號，傳導至脈衝信號記錄儀，通過測試輪轉動時磁鐵通過電磁開關產
生的信號得出水位變動幅度A^ =，，計算單位時間水位變動幅度得出水位升降速率
V = "T ，式中 AH為水位變動幅度；JI為圓周率；R為小圓盤的半徑；n為測輪上分布磁鐵的個
數，t為計算時段。
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本發明還為這種測定方法提供一種水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的
測定裝置包括一個置於觀測井之內浮子，井口設置的控制浮子升降的裝置、脈衝信號發生
器和脈衝信號記錄儀，所述的升降裝置由測試繩、測試輪和巻輪構成，測試輪外緣均布N塊
永久磁鐵，所述的脈衝信號發生器選擇幹簧管繼電器與脈衝信號記錄儀連接。 所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的測試輪同軸設置一個小於其
直徑的同心圓盤輪，測試繩經過圓盤輪再纏繞在巻輪上。 所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的巻輪同軸設置有扭簧。
所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的幹簧管繼電器安裝在靠近測試輪圓盤邊緣的位置上。 所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的測試輪還設置有壓輪，測試繩位於壓輪與圓盤輪之間與浮子相連。 所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的壓輪通過連杆固定在軸杆上，防止測試繩與圓盤輪之間產生滑動。 本發明與目前所應用的測定方法和系統相比技術進步效果表現在將水位的上升或下降的直線運動轉變為測輪的圓周運動，然後通過測定測輪單位時間內產生的脈衝數，或者產生單個脈衝所經過的時間，來確定水位的變化速率。本發明的測定系統結構簡單、運行管理方便。避免了氣溫和大氣壓的影響，同時通過脈衝發生器與脈衝記錄儀，將水位動態變化信息轉換為電信號，並儲存在電子晶片中，實現了數據的無紙記錄。


圖1是本發明自動測定裝置示意圖
圖2是本發明測試輪的側視結構示意圖 圖中l、巻輪2、測試輪2-l、軸杆2-2、圓盤輪3、永久磁鐵4、脈衝信號發生器5、脈衝信號記錄儀6測試繩7、浮子8、測試井9、壓輪
具體實施例方式
圖1給出本發明自動測定裝置示意圖，包括一個置於觀測井8之內浮子7，井口設置的控制浮子升降的裝置、脈衝信號發生器4和脈衝信號記錄儀5，實施例給出的升降裝置由測試繩6、測試輪2和巻輪1構成，測試輪外緣均布N塊永久磁鐵，所述的脈衝信號發生器4選擇幹簧管繼電器與脈衝信號記錄儀5連接。 所述的測試輪2同軸設置一個小於其直徑的圓盤輪2-2，測試繩6經過圓盤輪2-2再纏繞在巻輪1上，巻輪同軸設置有扭簧。 所述的測試輪還設置有壓輪9，測試繩6位於壓輪與圓盤輪2-2之間與浮子7相
連。壓輪9通過連杆固定在軸杆2-1上，防止測試繩與圓盤輪之間產生滑動。 所述的幹簧管繼電器安裝在靠近測試輪2圓盤邊緣的位置上。 上述實施例中使用的幹簧管繼電器，脈衝信號記錄儀可以在市場上購置，脈衝信
號記錄儀可選擇美國生產的H0B0事件記錄儀、CR10X數據採集器、日本生產的3639-20脈
衝記錄儀等。 當水位上升或下降時，在浮子7與巻輪1的共同作用下，測試繩6通過圓盤輪帶動
4測試輪2轉動，當測試輪轉過一定角度時，安裝在測試輪邊緣的永久磁鐵3將接近一次脈衝 信號發生器4，幹簧管繼電器開合一次產生1個脈衝信號，並通過導線傳輸到脈衝信號記錄 儀5中；隨著水位的持續上升或下降，幹簧管繼電器將在不同時刻產生多個脈衝信號，並逐 次儲存於脈衝信號記錄儀中。經過一段時間，用計算機通過數據線將記錄儀中的數據取出 即可進行相關分析。 水位變幅與測試輪轉動之間存在如下關係
A"=平，U) 式中AH為水位變動幅度；Ji為圓周率；R為小圓盤的半徑；n為測輪上分布磁鐵 的個數。 假設測試輪2圓盤輪的直徑為lcm，測試輪上有8塊永久磁鐵，那 麼產生1個脈衝信號，測試輪的轉數為1/8轉，因此，根據式(1)可求得
A// = 2w;rf = 2xix3.14x0.5 = 0.3925c7w (2) 8 式(2)說明，水位每上升或下降0.3925cm，將產生一個脈衝信號，即解析度為
3.925mm。計算單位時間水位變動幅度得出水位升降速率v = ^ = (3) 式中v為水位的變化速率，mm/h t為計算時段，h m為計算時段內所產生的脈衝數。 本發明列舉的實施例旨在進一步地闡述這種水位升/降單向運動的自動測定方 法及裝置，而不對本發明的保護範圍構成任何限制。
權利要求
一種水位升/降單向運動的自動測定方法，其特徵在於測定方法包括將一個浮子(7)置於觀測井(8)之內，井口設置控制浮子升降的裝置、脈衝信號發生器(4)和脈衝信號記錄儀(5)，當水位變化時，隨著浮子的升降，帶動升降裝置的測試輪(2)轉動，設置於測試輪圓周上的磁鐵轉動時依次經過脈衝信號發生器(4)的電磁開關，使脈衝信號發生器(4)的開關完成吸合動作產生信號，傳導至脈衝信號記錄儀(5)，通過測試輪轉動時磁鐵通過電磁開關產生的信號得出水位變動幅度計算單位時間水位變動幅度得出水位升降速率式中ΔH為水位變動幅度；π為圓周率；R為小圓盤的半徑；n為測輪上分布磁鐵的個數，t為計算時段。
2. 根據權利要求1所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特徵在 於所述的測定裝置包括一個置於觀測井(8)之內浮子(7)，井口設置的控制浮子升降的裝置、脈衝信號發生器(4)和脈衝信號記錄儀(5)，所述的升降裝置由測試繩(6)、測試輪(2) 和巻輪(1)構成，測試輪外緣均布N塊永久磁鐵，所述的脈衝信號發生器(4)選擇幹簧管繼 電器與脈衝信號記錄儀(5)連接。
3. 根據權利要求2所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特徵在 於所述的測試輪(2)同軸設置一個小於其直徑的同心圓盤輪(2-2)，測試繩(6)經過圓盤 輪(2-2)再纏繞在巻輪(1)上。
4. 根據權利要求2所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特徵在 於所述的巻輪同軸設置有扭簧。
5. 根據權利要求2所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特徵在 於所述的幹簧管繼電器安裝在靠近測試輪(2)圓盤邊緣的位置上。
6. 根據權利要求2所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特徵在 於所述的測試輪還設置有壓輪(9)，測試繩(6)位於壓輪與圓盤輪(2-2)之間與浮子(7) 相連。
7. 根據權利要求6所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特徵在 於所述的壓輪(9)通過連杆固定在軸杆(2-1)上，防止測試繩與圓盤輪之間產生滑動。
全文摘要
本發明提供了一種水位升/降單向運動的自動測定方法，包括將一個浮子置於觀測井之內，井口設置控制浮子升降的裝置、脈衝信號發生器和脈衝信號記錄儀，當水位變化時，隨著浮子的升降，帶動升降裝置的測試輪轉動，設置於測試輪圓周上的磁鐵轉動時依次經過脈衝信號發生器的電磁開關，使脈衝信號發生器的開關完成吸合動作產生信號，傳導至脈衝信號記錄儀，通過測試輪轉動時磁鐵通過電磁開關產生的信號得出水位變動幅度。本發明的測定系統結構簡單、運行管理方便。避免了氣溫和大氣壓的影響，同時通過脈衝發生器與脈衝記錄儀，將水位動態變化信息轉換為電信號，並儲存在電子晶片中，實現了數據的無紙記錄。
文檔編號G01F23/46GK101694397SQ20091007576
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月23日 優先權日2009年10月23日
發明者張萬軍, 曹建生 申請人:中國科學院遺傳與發育生物學研究所;