高頻高精度水位變化測量計的製作方法

2023-07-26 05:36:01

專利名稱：高頻高精度水位變化測量計的製作方法
技術領域：
本發明涉及高頻高精度水位變化測量計，能實時高精度地記錄高頻率水位 變化情況。
技術背景水位計是一種測量水位變化的裝置，目前用來測量水位的水位計主要有浮 子式水位計、接觸式水位測量裝置、壓力式水位計、超聲波水位計、雷達水位 計、雷射水位計和電子水尺等，這些水位計主要用來測量江、河、海等的水位 變化以及滑坡處地下水位的變化等。這些水位計存在的缺點包括浮子式水位計受場所限制，且安裝和維護複雜；接觸式水位測量裝置的水位測針所測的水 位變化範圍小；壓力式水位計受水質環境影響大；超聲波式水位計容易受天氣 和水面波浪的影響；雷達式水位計施工難度大，造價高；雷射水位計受測量範 圍限制，且精度易受影響；電子水尺因採用不鏽鋼電極作為水位傳感器，測量 的誤差與電極之間間距相關，同時存在電化學腐蝕問題。當水位變化頻率很高，又需測量精度毫米級時，上述水位計則很難達到精 度要求。如在高精度記錄水箱或水槽內流體做高頻率振蕩的液面試驗時， 一般 水位計不能滿足這種高頻高精度的測量需要。 發明內容本發明要解決的技術問題是，針對琊,水位計在液面高頻率振蕩時測量精 度不夠的缺陷，提出一種高頻高精度水位變化測量計，它可實現高頻高精度水 位變化測量，具有結構簡單、易於控制、實用性好、可連續採樣、實時存儲和 觀測數據等特點。本發明的技術方案是，所述高頻高精度水位變化測量計包括上端與下端均 為開口的水管，其結構特點是，所述水管的上埠設有固定架，該固定架上固 定有一個徑向截面為等截面且管壁標有高度刻度的透明刻度管，所述刻度管的 下端位於所述水管內的水中而該刻度管的上端裝有密封蓋，裝在密封蓋上的氣 壓採樣管的下端與刻度管內腔連通，連接軟管的一端同所述氣壓釆樣管的上端 連通且該連接軟管的另一端同壓力掃描閥的氣嘴連接，所述壓力掃描閥的電信 號輸出端用數據線同信號採集器的信號輸入端連接。
以下對本發明做出進一步說明。
參見圖1,本發明的高頻高精度水位變化測量計包括上端與下端均為開口的
水管l，其結構特點是，所述水管1的上埠設有固定架4，該固定架4上固定 有一個徑向截面為等截面且管壁標有高度刻度的透明刻度管3，所述刻度管3的 下端位於所述水管1內的水中而該刻度管3的上端裝有密封蓋5，裝在密封蓋5 上的氣壓採樣管6的下端與刻度管3內腔連通，連接軟管7的一端同所述氣壓 採樣管6的上端連通且該連接軟管7的另一端同壓力掃描閥8的氣嘴連接，所 述壓力掃描閥8的電信號輸出端用數據線9同信號採集器10的信號輸入端連接。 所述氣壓採樣管6最好採用不鏽鋼管；連接軟管7可採用橡膠軟管。 參見圖1，本發明所述高頻高精度水位變化測量計的工作原理是，在實際測 量水箱或水槽內流體做高頻率振蕩的液面試驗時，把水管1固定在水箱或水槽 內；當水管1的水面發生變化時，水位變化情況如圖2所示，由於刻度管3固 定在水管1上，則被密封后的刻度管3內的壓強肯定發生變化，其改變後的壓 強大小通過氣壓採樣管6和連接軟管7後傳到壓力掃描閥8;壓力掃描閥8能高 頻高精度地識別出壓強改變大小，隨後由數據線9傳到信號採集器10中；信號 採集器10把傳過來的壓力大小利用下式(1)至式(8)計算最終轉化為水位變化值，同時在信號採集器10內實時存儲並通過顯示屏顯示水位變化值。 由圖2可推導實際水位變化值H: //2上頂點處壓強平衡p+AP-屍+^g(m-F2) 式(i)考慮刻度管3截面面積影響時formula see original document page 5 式(2)在刻度管3內由熱力學第一定律formula see original document page 5式(3) 式(4) 式(5) 式(6)式(7) 式(8)式中，H是測得實際水位變化值；H,是不考慮刻度管3截面面積影響時水位變化值；H2是刻度管3內的水位變化高度值；P是大氣壓壓強；V是刻度管3無水位變化時的體積；AP是壓力掃描閥8測得的刻度管3內壓強改變大小；AV是刻度管3內水位變化的體積；p水的密度；g重力加速度；^為刻度管3外徑截面面積；Aj。為刻度管3內徑截面面積；A2為水管l內徑截面面積；L是無水位變化時刻度管3內空氣高度。由以上可知，本發明為一種高頻高精度水位變化測量計，它與現有水位計 相比，具有以下優點作量少，並能時時顯示和自動存儲水位測量數據；2、可多點同時測量，只需在固定架4裝置上安裝多套由刻度管3、密封蓋 5、氣壓採樣管6和連接軟管7依次連接組成的測量通路並與壓力掃描閥8連接 即可，因為壓力掃描閥8都能測量多通道壓力變化值。


圖1是本發明一種實施例剖視結構示意圖；圖2是圖1所示裝置的水位改變後液面變化示意圖。在上述附圖中l一水管， 2—水， 3—刻度管，4一固定架， 5—密封蓋， 6—氣壓採樣管，7—連接軟管， 8—壓力掃描閥， 9一數據線，IO—信號採集器。
具體實施方式
如圖1所示，高頻高精度水位變化測量計包括上端與下端均為開口的水管1， 所述水管1的上埠設有固定架4,該固定架4上固定有一個徑向截面為等截面 且管壁標有高度刻度的透明刻度管3，所述刻度管3的下端位於所述水管1內的 水中而該刻度管3的上端裝有密封蓋5，裝在密封蓋5上的氣壓採樣管6的下端 與刻度管3內腔連通，連接軟管7的一端同所述氣壓採樣管6的上端連通且該 連接軟管7的另一端同壓力掃描閥8的氣嘴連接，所述壓力掃描闊8的電信號 輸出端用數據線9同信號採集器10的信號輸入端連接。所述氣壓採樣管6採用 不鏽鋼管；連接軟管7採用橡膠軟管。本發明的高頻高精度水位變化測量計在測量水箱或水槽內流體做高頻率振 蕩的液面試驗時，把水管1固定在水箱或水槽內，水管1的水位即會隨高頻率振蕩的液面同步振蕩，刻度管3內的壓強就會隨水管1內水位變化而產生壓強 變化，產生的壓強變化值通過氣壓採樣管6和連接軟管7傳遞到壓力掃描閥8 中，壓力掃描閥8把掃描出的壓強變化值通過數據線9輸送到採集器10，信號 採集器10經過簡單計算把水位變化值存儲並在顯示屏上顯示。
做為氣壓採樣管6的不鏽鋼管的外徑為l.lmm，做為連接軟管7的橡皮軟 管內徑為1.0mm;所述壓力掃描閥8為市售產品，它的採樣頻率最高可達512HZ， 市售的所述信號採集器10能夠存儲和顯示壓力掃描閥8掃描的壓強變化轉化的 水位變化測量值。
權利要求
1、一種高頻高精度水位變化測量計，包括上端與下端均為開口的水管(1)，其特徵是，所述水管(1)的上埠設有固定架(4)，該固定架(4)上固定有一個徑向截面為等截面且管壁標有高度刻度的透明刻度管(3)，所述刻度管(3)的下端位於所述水管(1)內的水中而該刻度管(3)的上端裝有密封蓋(5)，裝在密封蓋(5)上的氣壓採樣管(6)的下端與刻度管(3)內腔連通，連接軟管(7)的一端同所述氣壓採樣管(6)的上端連通且該連接軟管(7)的另一端同壓力掃描閥(8)的氣嘴連接，所述壓力掃描閥(8)的電信號輸出端用數據線(9)同信號採集器(10)的信號輸入端連接。
2、 根據權利要求1所述高頻高精度水位變化測量計，其特徵是，所述氣壓 採樣管(6)採用不鏽鋼管。
3、 根據權利要求l所述高頻高精度水位變化測量計，其特徵是，所述連接 軟管(7)可採用橡膠軟管。
全文摘要
本發明公開了一種高頻高精度水位變化測量計，它包括上端與下端均為開口的水管，所述水管的上埠設有固定架，該固定架上固定有一個徑向截面為等截面且管壁標有高度刻度的透明刻度管，所述刻度管的下端位於所述水管內的水中而該刻度管的上端裝有密封蓋，裝在密封蓋上的氣壓採樣管的下端與刻度管內腔連通，連接軟管的一端同所述氣壓採樣管的上端連通且該連接軟管的另一端同壓力掃描閥的氣嘴連接，所述壓力掃描閥的電信號輸出端用數據線同信號採集器的信號輸入端連接。它結構簡單，可多點同時測量，在高頻採樣時能保持很高的測量精度。
文檔編號G01F23/14GK101408448SQ20081014367
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月21日 優先權日2008年11月21日
發明者孫洪鑫, 王修勇, 陳政清 申請人:湖南大學