一種雷射明渠磁感應流量計量系統的製作方法

2023-05-27 05:46:06

本發明涉及明渠流量計量設備技術領域，具體是一種雷射明渠磁感應流量計量系統。

背景技術：

明渠是一種具有自由表面（表面上各點受大氣壓強的作用）水流的渠道。根據它的形成可分為天然明渠和人工明渠。前者如天然河道；後者如人工輸水渠道、運河及未充滿水流的管道等。明渠是現有的應用極為廣泛的流體輸送設施。為了對明渠的流量進行有效監測，需要在明渠內設置明渠流量計。現有的明渠流量計普遍存在以下缺陷：準確度等級低，僅為5.0級（允許誤差為±5%），難以用於貿易結算；對明渠流量計的現場校準方法單一，只能通過測量液位並經過計算獲得流量數據，根據獲取的流量數據以對明渠流量計進行校正。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種雷射明渠磁感應流量計量系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種雷射明渠磁感應流量計量系統，包括槽寬測量儀、電磁傳感器和雷射測量儀，所述槽寬測量儀、電磁傳感器和雷射測量儀均安裝在明渠水槽上；所述雷射明渠磁感應流量計量系統，還包括處理終端，槽寬測量儀、電磁傳感器和雷射測量儀均通訊連接至處理終端，槽寬測量儀用於獲取明渠水槽的槽寬數據，並將獲取的槽寬數據發送至處理終端，電磁傳感器用於獲取明渠水槽內的流速數據，並將獲取的流速數據發送給處理終端，雷射測量儀用於獲取明渠水槽內的液位數據，並將獲取的液位數據發送給處理終端，處理終端對獲取的槽寬數據、流速數據和液位數據進行處理，以獲得明渠水槽的流量。

作為本發明進一步的方案：所述槽寬測量儀包括基座，基座共有兩個，且對稱安裝在明渠水槽的兩側，兩個基座之間安裝有滑杆，滑杆上滑動安裝有安裝座；所述安裝座上安裝有測量架；所述測量架上滑動安裝有移動座，測量架上還安裝有驅動移動座沿測量架滑動的驅動電機，移動座上安裝有雷射測距模塊。

作為本發明再進一步的方案：所述滑杆共有兩個，且沿豎直方向間隔設置。

作為本發明再進一步的方案：所述安裝座上開設有多個安裝孔，固定螺栓穿過安裝孔將測量架豎直固定安裝在安裝座上。

作為本發明再進一步的方案：所述移動座上還安裝有導軌，雷射測距模塊安裝板通過滑塊滑動安裝在導軌上，雷射測距模塊共有兩個，且間隔對稱安裝在雷射測距模塊安裝板上。

作為本發明再進一步的方案：所述雷射測量儀通過儀表支架安裝在明渠水槽上。

作為本發明再進一步的方案：所述槽寬測量儀、電磁傳感器和雷射測量儀均通過總線通訊連接至處理終端。

作為本發明再進一步的方案：所述處理終端為電腦。

作為本發明再進一步的方案：所述電磁傳感器為差動電磁傳感器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明雷射明渠磁感應流量計量系統採用雷射測量明渠的液位、槽寬測量儀測量明渠的槽寬數據、差動電磁傳感器測量明渠的流速，三者者相結合獲取明渠的流量數據，有效的提高了明渠流量的測量精度，測量準確度優於1.5級；

2、本發明雷射明渠磁感應流量計量系統現場安裝方便，方便轉移，能夠用於比對及矯正現有的明渠流量計，如超聲波流量計。

附圖說明

圖1為雷射明渠磁感應流量計量系統的主視結構示意圖。

圖2為雷射明渠磁感應流量計量系統的俯視結構示意圖。

圖3為雷射明渠磁感應流量計量系統中槽寬測量儀的結構示意圖。

圖4為雷射明渠磁感應流量計量系統中測量架的主視結構示意圖。

圖5為雷射明渠磁感應流量計量系統中測量架的俯視結構示意圖。

圖中：1-明渠水槽、2-槽寬測量儀、21-基座、22-滑杆、23-安裝孔、24-安裝座、25-測量架、26-移動座、27-導軌、28-滑塊、29-雷射測距模塊安裝板、210-雷射測距模塊、3-電磁傳感器、4-儀表支架、5-雷射測量儀。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。

請參閱圖1-5，一種雷射明渠磁感應流量計量系統，包括槽寬測量儀2、電磁傳感器3和雷射測量儀5，所述槽寬測量儀2、電磁傳感器3和雷射測量儀5均安裝在明渠水槽1上，雷射測量儀5在明渠水槽1上的安裝方式不加限制，本實施例中，優選的，所述雷射測量儀5通過儀表支架4安裝在明渠水槽1上；所述雷射明渠磁感應流量計量系統，還包括處理終端，槽寬測量儀2、電磁傳感器3和雷射測量儀5均通訊連接至處理終端，槽寬測量儀2用於獲取明渠水槽1的槽寬數據，並將獲取的槽寬數據發送至處理終端，電磁傳感器3用於獲取明渠水槽1內的流速數據，並將獲取的流速數據發送給處理終端，雷射測量儀5用於獲取明渠水槽1內的液位數據，並將獲取的液位數據發送給處理終端，處理終端對獲取的槽寬數據、流速數據和液位數據進行處理，以獲得明渠水槽1的流量，槽寬測量儀2、電磁傳感器3和雷射測量儀5三者與處理終端之間的通訊方式不加限制，本實施例中，優選的，所述槽寬測量儀2、電磁傳感器3和雷射測量儀5均通過485總線通訊連接至處理終端，所述處理終端為電腦，所述電磁傳感器3為差動電磁傳感器；所述槽寬測量儀2包括基座21，基座21共有兩個，且對稱安裝在明渠水槽1的兩側，兩個基座21之間安裝有滑杆22，滑杆22上滑動安裝有安裝座24，安裝座24能夠沿著滑杆22移動，安裝座24在滑杆22上的移動方式可以為人工推動或者電機驅動，滑杆22的數量不加限制，本實施例中，優選的，所述滑杆22共有兩個，且沿豎直方向間隔設置；所述安裝座24上安裝有測量架25，安裝座24與測量架25之間的連接方式不加限制，本實施例中，優選的，所述安裝座24上開設有多個安裝孔23，固定螺栓穿過安裝孔23將測量架25豎直固定安裝在安裝座24上，當安裝座24沿著滑杆22移動時，將帶動測量架25沿著滑杆22移動；所述測量架25上滑動安裝有移動座26，測量架25上還安裝有驅動移動座26沿測量架25滑動的驅動電機211，移動座26上安裝有雷射測距模塊210，雷射測距模塊210位於明渠水槽1內，當驅動電機211帶動移動座26沿測量架25上下移動時，就帶動雷射測距模塊210沿著測量架25升降，從而對明渠水槽1在各個高度的槽寬進行測量，再結合明渠水槽1內的液位數據，就能夠獲知明渠水槽1內流體的截面積；所述移動座26上還安裝有導軌27，雷射測距模塊安裝板29通過滑塊28滑動安裝在導軌27上，雷射測距模塊210共有兩個，且間隔對稱安裝在雷射測距模塊安裝板29上，兩個雷射測距模塊210相互配合，用於獲取明渠水槽1的槽寬數據。

本發明的工作原理是：所述雷射明渠磁感應流量計量系統，處理終端採集雷射測量儀5所測量的數據，並採集槽寬測量儀2獲取的槽寬數據、電磁傳感器3獲取的流速數據，利用後兩者對前者的數據進行補償計算，以增加雷射流量儀5的的測量精度和準確性。具體為：在測量時，首先將安裝座24沿著滑杆22移動，直至測量架25位於明渠水槽1內，驅動電機211帶動移動座26沿測量架25移動至明渠水槽1的底端，然後驅動電機211帶動移動座26沿測量架25上移，進而帶動雷射測距模塊210沿著測量架25上移，直至雷射測距模塊210移動至明渠水槽1的上沿所在的高度，在此過程中，槽寬測量儀2獲取明渠水槽1在各個高度的槽寬數據，並將獲取的槽寬數據發送至處理終端，雷射測量儀5用於獲取明渠水槽1內的液位數據，並將獲取的液位數據發送給處理終端，根據明渠水槽1在各個高度的槽寬數據再結合明渠水槽1內的液位數據，就能夠獲知明渠水槽1內流體的截面積S，電磁傳感器3用於獲取明渠水槽1內的流速數據，並將獲取的流速數據發送給處理終端，處理終端根據獲取的流體的截面積S以及流速數據V，經過計算處理，就能夠獲取明渠水槽1的流量Q，其中v=Q/3600/S。

為了對本發明雷射明渠磁感應流量計量系統的測量效果進行驗證，分別採用本發明雷射明渠磁感應流量計量系統及1英寸喉寬的巴歇爾槽對某矩形明渠進行流量測量，測量結果如表1所示。對矩形明渠採用巴歇爾槽測量流量，巴歇爾槽的流量與其液位相對應，通過巴歇爾槽的液位就能夠換算獲得矩形明渠的流量。

表1 雷射明渠磁感應流量計量系統與巴歇爾槽測量結果對照表

從上表可以看出，本發明雷射明渠磁感應流量計量系統的誤差在1.5%以內。

為了將本發明雷射明渠磁感應流量計量系統與現有的常規明渠流量計的測量效果進行對比，分別採用本發明雷射明渠磁感應流量計量系統與現有的常規明渠流量計對某明渠進行流量測量，測量結果如表2所示。

表2 雷射明渠磁感應流量計量系統與現有的常規明渠流量計的測量對比表

本發明雷射明渠磁感應流量計量系統採用雷射測量明渠的液位、槽寬測量儀測量明渠的槽寬數據、差動電磁傳感器測量明渠的流速，三者者相結合獲取明渠的流量數據，有效的提高了明渠流量的測量精度，測量準確度優於1.5級；本發明雷射明渠磁感應流量計量系統現場安裝方便，方便轉移，能夠用於比對及矯正現有的明渠流量計，如超聲波流量計。

上面對本發明的較佳實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。